特許 7122451 塗装ヘッドの塗装判定装置及び塗装システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-10

(45)【発行日】2022-08-19

(54)【発明の名称】塗装ヘッドの塗装判定装置及び塗装システム

(51)【国際特許分類】

   B05C 11/00 20060101AFI20220812BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20220812BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20220812BHJP

   B05B 13/04 20060101ALI20220812BHJP

   B05B 12/00 20180101ALN20220812BHJP

【ＦＩ】

B05C11/00

B05C11/10

B05C5/00 101

B05B13/04

B05B12/00 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021204338

(22)【出願日】2021-12-16

(62)【分割の表示】P 2021113474の分割

【原出願日】2021-07-08

【審査請求日】2022-01-20

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】505056845

【氏名又は名称】アーベーベー・シュバイツ・アーゲー

【氏名又は名称原語表記】ＡＢＢ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｕｇｇｅｒｓｔｒａｓｓｅ ６６， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110000121

【氏名又は名称】アイアット国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】飯田 輝澄

【審査官】市村 脩平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２２９４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０９００８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００８／０９３７０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２２７７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２４９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３１２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－５９７２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ１／００－１７／０８

Ｂ０５Ｃ１／００－２１／００

Ｂ０５Ｄ１／００－７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

塗料を吐出するノズルを複数有し、一方向に移動させながら複数の前記ノズルから前記塗料を吐出して、吐出した前記塗料により、塗装ラインに沿って搬送される第１のワークを塗装する塗装ヘッドの塗装判定を行う塗装ヘッドの塗装判定装置において、
前記第１のワークの塗装状態を判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段による前記第１のワークの塗装状態の判定結果に基づいて、前記塗装ラインとは異なる位置に配置された第２のワークに対して前記塗装ヘッドを用いて塗装された、前記塗料の吐出不良の有無を判定するための判定用パターンの画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された前記判定用パターンの画像に基づいて、前記塗装ヘッドによる前記第１のワークの塗装が正常に行われているか否かを判定する第２判定手段と、
を有する
ことを特徴とする塗装ヘッドの塗装判定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の塗装ヘッドの塗装判定装置において、
異なる複数の位置で前記第１のワークを撮像する１以上の撮像手段と、
前記１以上の撮像手段により撮像された前記第１のワークの画像を用いて、前記塗装ヘッドにより塗装された前記第１のワークの三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、
を有し、
前記第１判定手段は、前記三次元画像生成手段により生成された前記第１のワークの三次元画像を用いて、前記第１のワークの塗装状態を判定する
ことを特徴とする塗装ヘッドの塗装判定装置。

【請求項3】

請求項２に記載の塗装ヘッドの塗装判定装置において、
前記第１判定手段は、前記三次元画像を用いて、前記第１のワークを塗装した前記塗料の厚みが予め設定された厚み以下となるか否かを判定し、
前記第１判定手段が前記塗料の厚みが予め設定された厚み以下であると判定したときに、前記判定用パターンを前記第２のワークに塗装することを前記塗装ヘッドに指示する指示手段を、さらに有する
ことを特徴とする塗装ヘッドの塗装判定装置。

【請求項4】

請求項３に記載の塗装ヘッドの塗装判定装置において、
前記塗装ヘッドは、複数の前記ノズルにおける前記塗料の吐出をノズル毎に制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記塗装ヘッドの一方向への移動に合わせて、前記塗装ヘッドが有する複数の前記ノズルを用いて、前記判定用パターンを前記第２のワークに塗装させ、
前記第２判定手段は、前記判定用パターンの画像から、前記第１のワークの塗装が正常に行われているか否かを判定する
ことを特徴とする塗装ヘッドの塗装判定装置。

【請求項5】

請求項４に記載の塗装ヘッドの塗装判定装置において、
前記判定用パターンの画像から、前記第１のワークに生じた塗装不良を抽出する抽出手段を、有し、
前記第２判定手段は、前記抽出手段が前記第１のワークに生じた塗装不良を抽出したときに、前記塗装ヘッドが有する複数の前記ノズルのうち、前記塗料の吐出不良が生じたノズルを特定する
ことを特徴とする塗装ヘッドの塗装判定装置。

【請求項6】

複数のノズルを有する塗装ヘッドと、
防爆管理された塗装室内に配置され、前記塗装ヘッドを塗装ラインに沿って搬送される第１のワークに沿って一方向に移動させることが可能な移動手段と、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の塗装ヘッドの塗装判定装置と、
前記塗装ヘッドが有する複数のノズルを洗浄する洗浄手段と、
を有し、
前記洗浄手段は、前記塗装ヘッドの塗装判定装置により前記第１のワークの塗装が正常に行われていないと判定されたときに、前記塗装ヘッドが有する複数のノズルを洗浄することを特徴とする塗装システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塗装ヘッドの塗装判定装置及び塗装システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、塗料を吐出するノズルを複数有する塗装ヘッドを備えた塗装装置により、外装を塗装する技術が提案されている。一例として、自動車の生産工場では、上記塗装ヘッドを先端に有する多関節ロボットからなる塗装装置を塗装ラインに設置し、自動車の車体（ボディ）を塗装することが提案される。この塗装ヘッドによる塗装では、紙面に印刷を行う際に用いられるインクとは粘性の異なる塗料を用いていることから、ノズル内に塗料の残留物による付着に起因したノズルの詰まりが発生しやすい。

【0003】

そこで、塗布装置から排出されるコーティング剤や塗料の液滴の状態を検出し、詰まりが解消されるまで塗装ヘッドの各ノズルを洗浄することが考案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、検査光を照射する光源と、光源により照射された液滴を撮像するカメラとを洗浄装置に設け、カメラにより撮像された画像から、液滴の数、液滴の吐出角度、各ノズルから吐出された液滴の吐出方向が閉口であるか否かなどを評価して、詰まりの有無を検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０２０／１１５１１７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示される洗浄装置には、詰まりの有無の検出と、ノズルの洗浄とを１つの装置で行うことができるという利点がある。しかしながら、特許文献１では、塗料の色を変更するとき、又は塗装を停止している期間中など、ノズルの洗浄を行うことを前提として、詰まりや詰まりの程度などを検出するものであり、塗装を行っている過程で生じる詰まりや詰まりの程度を検出するものではない。したがって、特許文献１では、連続した複数回の塗装において発生する詰まりの有無の検出、すなわち、塗装不良が生じているか否かを検出することはできないという問題がある。

【0006】

本発明は、上記に記載した課題を解決するために発明されたものであり、連続した複数回の塗装において発生する詰まりに起因した塗装不良の発生を防止することができるようにした技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記に記載した課題を解決するために、本発明の塗装ヘッドの塗装判定装置の一態様は、塗料を吐出するノズルを複数有し、一方向に移動させながら複数の前記ノズルから前記塗料を吐出して、吐出した前記塗料によりワークを塗装する塗装ヘッドの塗装判定を行う塗装ヘッドの塗装判定装置において、異なる複数の位置で前記ワークを撮像する１以上の撮像手段と、前記１以上の撮像手段により取得された第１画像を用いて、前記塗装ヘッドにより塗装された前記ワークの三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、前記三次元画像生成手段により生成された前記ワークの三次元画像を用いて、前記ワークの塗装状態を判定する状態判定手段と、前記状態判定手段による前記ワークの塗装状態の判定結果に基づいて、前記塗装ヘッドにより塗装された前記ワークの第２画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段により取得された前記第２画像に基づいて、前記塗装ヘッドによる前記ワークの塗装が正常に行われているか否かを判定する判定手段と、を有するものである。

【0008】

また、前記状態判定手段は、前記三次元画像を用いて、前記ワークを塗装した前記塗料の厚みが予め設定された厚み以下となるか否かを判定し、前記状態判定手段が前記塗料の厚みが予め設定された厚み以下であると判定したときに、前記塗料の吐出不良の有無を判定するための判定用パターンを前記ワークに塗装することを前記塗装ヘッドに指示する指示手段を有するものである。

【0009】

また、前記塗装ヘッドは、複数の前記ノズルにおける前記塗料の吐出をノズル毎に制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記塗装ヘッドの一方向への移動に合わせて、前記塗装ヘッドが有する複数の前記ノズルを用いて、前記判定用パターンを前記ワークに塗装させ、前記判定手段は、前記判定用パターンが塗装された前記ワークの前記第２画像から、前記ワークの塗装が正常に行われているか否かを判定するものである。

【0010】

また、前記第２画像から、前記ワークに生じた塗装不良を抽出する抽出手段を、有し、前記判定手段は、前記抽出手段が前記ワークに生じた塗装不良を抽出したときに、前記塗装ヘッドが有する複数の前記ノズルのうち、前記塗料の吐出不良が生じたノズルを特定するものである。

【0011】

また、前記ワークは、塗装ラインに沿って搬送される第１のワークと、前記塗装ラインとは異なる位置に配置され、前記判定用パターンが塗装される第２のワークとを含み、前記１以上の撮像手段は、前記塗装ヘッドにより塗装された前記第１のワークの画像を第１画像として取得し、前記画像取得手段は、前記塗装ヘッドにより塗装された前記第２のワークの画像を前記第２画像として取得するものである。

【0012】

また、本発明の塗装システムの一態様は、複数のノズルを有する塗装ヘッドと、防爆管理された塗装室内に配置され、前記塗装ヘッドをワークに沿って一方向に移動させることが可能な移動手段と、上述した塗装ヘッドの塗装判定装置と、前記塗装ヘッドが有する複数のノズルを洗浄する洗浄手段と、を有し、前記洗浄手段は、前記塗装ヘッドの塗装判定装置により前記ワークの塗装が正常に行われていないと判定されたときに、前記塗装ヘッドが有する複数のノズルを洗浄するものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によると、連続した複数回の塗装において発生する詰まりに起因した塗装不良の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明を実施した形態における塗装システムの一例を示す図である。

【図2】（ａ）はノズル形成面に設けたノズルの配置の一例を示す図、（ｂ）はノズル形成面を部分的に拡大して示す図、（ｃ）は、各々のノズルから塗料を吐出した結果を示す図である。

【図3】（ａ）はテストパターンの一例を示す図、（ｂ）は（ａ）における領域Ａを拡大して示す図である。

【図4】ノズル形成面に設けられるノズルの区分の一例を示す図である。

【図5】塗装システムにおける制御的な構成を示す図である。

【図6】塗装不良となるテストパターンの一例を示す図である。

【図7】塗装不良となるテストパターンの一例を示す図である。

【図8】塗装不良となるテストパターンの一例を示す図である。

【図9】塗装不良となるテストパターンの一例を示す図である。

【図10】テストパターンの塗装から塗装ヘッドユニットの洗浄までの処理の流れを示すフローチャートである。

【図11】図１０に示すフローチャートで実施される塗装不良の判定処理の流れを示すフローチャートである。

【図12】塗装対象物の塗装面の塗装状態に基づいて塗装不良の判定処理を実行する塗装システムの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施した塗装システムについて、図面に基づいて説明する。図１に示すように、塗装システム１０は、塗装ロボット１１、画像処理装置１２、搬送装置１３、塗装判定装置１４を含む。なお、塗装システム１０のうち、塗装ロボット１１は、防爆処理が施された塗装室１７内に配置され、画像処理装置１２は当該塗装室１７の外部に配置される。また、塗装判定装置１４は、塗装室１７に隣接する検査室１８内に配置される。そして、搬送装置１３は、塗装室１７及び検査室１８に跨って配置される。

【0016】

図示は省略するが、塗装対象物は、塗装ラインの上流側から塗装室１７の内部に搬送され、塗装室１７の内部を搬送されながら塗装が施される、又は、塗装室１７の内部の所定位置まで搬送されたときに一旦停止して塗装が施される。塗装対象物に対して塗装が施されると、塗装が施された塗装対象物は、塗装室１７から塗装ラインの下流側に向けて搬送される。以下、塗装対象物として、自動車の車体ＦＲを一例として説明するが、塗装対象物としては、例えば車体以外の自動車部品でもよく（一例としては、ドア、ボンネットや各種パネルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない）、その他、自動車以外の各種部品（一例としては飛行機や鉄道の外装部品）など、塗装を行う必要があるものであれば、自動車の車体に限定される必要はない。

【0017】

また、以下の説明においては、１台の塗装ロボット１１を用いて車体ＦＲを塗装する塗装システム１０について説明するが、２台以上の塗装ロボット１１を用いて車体ＦＲを塗装する塗装システムであってもよい。

【0018】

塗装は、塗膜を塗装対象物の表面に形成して、その表面の保護や美観を与えることを目的として行われるものである。したがって、塗装としては、特定色の塗料、又は特定の機能を有する塗料を用いて塗装対象物を塗装することの他に、複数色の塗料を順に用いて塗装対象物を塗装することを含む。また、塗装は、例えば模様、イラストあるいは画像などの塗装を含む。

【0019】

塗装ロボット１１は、一例として、基台２０、脚部２１、回転駆動部２２、ロボットアーム２３及び塗装ヘッドユニット２４を有する。基台２０は、鉛直方向に延在する脚部２１の下端側を保持し、塗装ロボット１１の全体を支持する部材である。基台２０は、例えば塗装室１７の床面に固定されてもよいし、塗装室１７の内部で移動可能としてもよい。なお、塗装ロボット１１は、脚部２１を回転中心として、塗装ロボット１１により塗装ライン上を搬送される車体ＦＲに対して塗装を行う位置（図１中実線）と、試料ＳにテストパターンＴＰ（図３（ａ）参照）の塗装を行う位置（図１中二点鎖線）との間で回転する。ここで、車体ＦＲ及び試料Ｓは、請求項に記載のワークに相当する。

【0020】

回転駆動部２２は、脚部２１の上端に設けられる。回転駆動部２２は、回転軸部２５、回転アーム２６を含む。回転軸部２５は、回転アーム２６を介して連結されるロボットアーム２３を、床面と平行な面（図１中ＸＹ平面）に含まれる直線を回転中心として回転させる。回転アーム２６は、回転軸部２５とロボットアーム２３との間に設けられる。回転アーム２６は、モータＭ１（図５参照）が駆動したときに当該モータＭ１の回転軸の中心軸線、すなわち、回転軸部２５の中心軸線を回転中心として回転する。モータＭ１としては、電気モータやエアモータが挙げられる。

【0021】

ロボットアーム２３は、第１回動アーム２７、第２回動アーム２８を含む。第１回動アーム２７は、当該第１回動アーム２７の延在方向（図１では、例えばＸ軸方向）における一端側において、図示を省略した軸部を介して回転アーム２６に連結され、モータＭ２（図５参照）の駆動により軸部の中心軸線を回動中心として回動する。なお、詳細は図示を省略するが、モータＭ２は、回転アーム２６のハウジング内、又は第１回動アーム２７のハウジング内に収納される。

【0022】

第２回動アーム２８は、第１回動アーム２７の延在方向（図１では、例えばＸ軸方向）における他端側で、図示を省略した軸部を介して第１回動アーム２７に連結され、モータＭ３（図５参照）の駆動により軸部の中心軸線を回動中心として回動する。なお、詳細については図示を省略するが、モータＭ３は、第１回動アーム２７のハウジング内、又は第２回動アーム２８のハウジング内に収納される。

【0023】

第２回動アーム２８は、第１回動アーム２７と連結される一端とは反対側となる他端側に、リスト部２９を保持する。リスト部２９は、塗装ヘッドユニット２４を保持した状態で、保持した塗装ヘッドユニット２４を、自身が有する複数の軸部のいずれかの軸部を回転中心として回転させる。ここで、複数の軸部は、一例として、向きが異なる３つの軸部である。なお、軸部の個数は、２つ以上であればよい。

【0024】

リスト部２９は、モータＭ４，Ｍ５，Ｍ６（図５参照）を有しており、これらモータのいずれか１つが駆動することで、リスト部２９は、上述した複数の軸部のうち、駆動するモータに対応した軸部を回転中心とした回転運動を可能とする。

【0025】

塗装ヘッドユニット２４は、塗装ヘッド３０、塗料を循環させる循環経路（図示省略）、塗装ヘッド３０が有する圧電基板６０（図５参照）を制御するヘッド制御部５４等を備える。

【0026】

図２（ａ）は、塗装ヘッド３０のノズル形成面３１の正面視を示す。図２（ａ）に示すように、ノズル形成面３１は、塗装ヘッドユニット２４における主走査方向（図２（ａ）中Ｓ１方向）に沿って配置される２つのノズル群３２ａ，３２ｂを有する。図２（ｂ）に示すように、ノズル群３２ａは、例えば４個のノズル３３を、主走査方向に対して所定の角度傾けた直線Ｌ１上に一定の間隔を空けて配置したノズル列３４ａを、主走査方向に直交する副走査方向（図２（ａ）中Ｓ２方向）に複数配置したものである。ここで、ノズル列３４ａを構成する４個のノズルを、図２（ｂ）中上方から、ノズル３３ａ、ノズル３３ｂ、ノズル３３ｃ、ノズル３３ｄとすると、主走査方向において、各ノズル列３４ａのノズル３３ａの位置は、同一位置となる。同様にして、各ノズル列３４ａにおけるノズル３３ｂ、ノズル３３ｃ及びノズル３３ｄは、主走査方向において、同一位置となる。ここで、同一のノズル列３４ａにおいて隣り合う２つのノズル３３における副走査方向の間隔をＤ１とすると、隣り合う２つのノズル列３４ａの端部に位置するノズル３３ａ，３３ｄのうち、副走査方向において互いに近接する２つのノズル３３ａ，３３ｄの間隔Ｄ２は、上記間隔Ｄ１と同一間隔である（Ｄ１＝Ｄ２）。

【0027】

同様にして、ノズル群３２ｂは、４個のノズル３３を主走査方向に対して所定の角度傾けた直線Ｌ２上に配置したノズル列３４ｂを副走査方向に複数配置したものである。ここで、直線Ｌ１と直線Ｌ２とは、平行である。ここで、ノズル列３４ｂを構成する４個のノズルを、図２（ａ）中上方から、ノズル３３ｅ、ノズル３３ｆ、ノズル３３ｇ、ノズル３３ｈとすると、主走査方向において、各ノズル列３４ｂにおけるノズル３３ｅ位置は、同一位置となる。同様にして、各ノズル列３４ｂにおけるノズル３３ｆ、ノズル３３ｇ及びノズル３３ｈは、主走査方向において、同一位置となる。なお、図示は省略するが、同一のノズル列３４ｂにおいて隣り合う２つのノズル３３における副走査方向の間隔Ｄ３や、隣り合う２つのノズル列３４ｂの端部に位置するノズル３３ｅ，３３ｈのうち、副走査方向において互いに近接する２つのノズル３３ｅ，３３ｈの間隔Ｄ４は、上記間隔Ｄ１と同一間隔である（Ｄ３＝Ｄ４＝Ｄ１）。

【0028】

また、ノズル群３２ａ，３２ｂのうち、ノズル群３２ｂの各ノズル列３４ｂは、副走査方向において、ノズル群３２ａのノズル列３４ａに対して、距離Ｄ１／２ずれた位置に配置される。

【0029】

したがって、図２（ｃ）に示すように、ノズル形成面３１に設けられるノズル３３を各々、同一の投影面ＰＬ１上に投影すると、ノズル列３４ｂのノズル３３ｅとノズル３３ｆとの間にノズル列３４ａのノズル３３ａが位置する。また、ノズル列３４ｂのノズル３３ｆとノズル３３ｇとの間に、ノズル列３４ａのノズル３３ｂが位置する。さらに、ノズル列３４ｂのノズル３３ｇとノズル３３ｈとの間に、ノズル列３４ａのノズル３３ｃが位置する。これによれば、ノズル形成面３１に形成される２つのノズル群３２ａ，３２ｂによって、塗装の際にドット密度を向上させることができる。

【0030】

図１に戻って説明すると、画像処理装置１２は、車両の塗装範囲に対応するＣＡＤデータや実際の車両を計測した計測データに基づいた３次元的なモデル（塗装用３次元モデル）を生成する。また、画像処理装置１２は、アーム用メモリ５７（図５参照）に記憶されている軌跡データと、生成した塗装用３次元モデルとに基づいて、塗装ヘッドユニット２４が塗装を行う際に用いる２次元的な画像データ（塗装パターンデータ）を生成する。塗装パターンデータは、車体ＦＲにおける塗装領域を分割したデータで、車体ＦＲの塗装時に塗装ロボット１１に順次送られる。

【0031】

搬送装置１３は、塗装ロボット１１によりテストパターンＴＰが塗装された試料Ｓを、塗装室１７から検査室１８に向けて搬送する。搬送装置１３は、一例としてコンベヤ装置である。

【0032】

塗装判定装置１４は、試料Ｓに塗装されたテストパターンＴＰを撮像し、撮像により得られた撮像データと判定用画像データとから、塗装ヘッドユニット２４による塗装が正常に行われているが否か、すなわち、塗装不良が生じているか否かを判定する。

【0033】

塗装判定装置１４は、撮像部４１、光源４２及びコンピュータ４３を含む。撮像部４１は、搬送装置１３により搬送された試料Ｓの塗装面を撮像する。光源４２は、搬送装置１３により搬送された試料Ｓの塗装面を照明する。コンピュータ４３は、撮像部４１や光源４２の駆動制御を行う。また、コンピュータ４３は、撮像部４１により得られた撮像データと判定用画像データとから、塗装不良が発生しているか否かを判定する。または、コンピュータ４３は、撮像部４１により得られた撮像データと、塗装不良の判定のための画像データ以外の基準情報（例えば線状と判定するための画素値の閾値、線状の部分の幅の広狭など）から、塗装不良が発生しているか否かを判定する。そして、塗装不良が発生していると判定したとき、塗装ロボット１１に対して、塗装ヘッドユニット２４の洗浄を指示する。

【0034】

次に、試料Ｓの塗装面に塗装されるテストパターンＴＰについて説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、テストパターンＴＰは、主走査方向（図３中Ｓ１方向）に延びる複数のチェックラインＭＣＬと、副走査方向（図３中Ｓ２方向）に延びる複数のチェックラインＳＣＬと、を有する。

【0035】

副走査方向に延びるチェックラインＳＣＬは、塗装ヘッドユニット２４のノズル形成面３１に設けられた複数のノズル３３の各々が主走査方向における特定位置に到達したときに、特定位置に到達したノズル３３から塗料の液滴を吐出することで生成されるチェックラインである。

【0036】

主走査方向に延びるチェックラインＭＣＬは、図４に示すように、ノズル形成面３１における副走査方向（図４中Ｓ２方向）において、図４中左側から数えて同一行となるノズル群３２ａのノズル列３４ａと、ノズル群３２ｂのノズル列３４ｂとを同一のグループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２，Ｇｒ３，・・・）として区分けし、塗装ヘッド３０を主走査方向に移動させながら、同一のグループに区分されたノズル３３のいずれかから塗料の液滴を複数回連続して吐出する動作を、塗料の液滴を吐出するノズル３３を切り替えながら、同一のグループに属する全てのノズル３３で行うことで生成されるチェックラインである（いずれかのノズル３３がチェックラインＭＣＬのいずれかを形成するかについては後述）。これらチェックラインＭＣＬ及びチェックラインＳＣＬの本数は、ノズル形成面３１に設けられるノズルの数によって異なる。

【0037】

上記のように、ノズル群３２ａのノズル列３４ａ及びノズル群３２ｂのノズル列３４ｂには、各々４個のノズル３３が設けられる。したがって、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すテストパターンＴＰは、主走査方向に延びる８本のチェックラインＭＣＬ１～ＭＣＬ８と、副走査方向に延びる９本のチェックラインＳＣＬ１～ＳＣＬ９と、を有し、また、８本のチェックラインＭＣＬ１～ＭＣＬ８は、副走査方向に区分されたグループの数だけ有することになる。

【0038】

図３（ｂ）において、チェックラインＭＣＬ１は、ノズル群３２ｂのノズル列３４ｂのノズル３３ｅから塗料を複数回連続して吐出することで生成されるチェックラインである。チェックラインＭＣＬ２は、ノズル群３２ａのノズル列３４ａのノズル３３ａから塗料を複数回連続して吐出することで生成されるチェックラインである。チェックラインＭＣＬ３は、ノズル群３２ｂのノズル列３４ｂのノズル３３ｆから塗料を複数回連続して吐出することで生成されるチェックラインである。チェックラインＭＣＬ４は、ノズル群３２ａのノズル列３４ａのノズル３３ｂから塗料を複数回連続して吐出することで生成されるチェックラインである。

【0039】

また、チェックラインＭＣＬ５は、ノズル群３２ｂのノズル列３４ｂのノズル３３ｇから塗料を複数回連続して吐出することで生成されるチェックラインである。チェックラインＭＣＬ６は、ノズル群３２ａのノズル列３４ａのノズル３３ｃから塗料を複数回連続して吐出することで生成されるチェックラインである。チェックラインＭＣＬ７は、ノズル群３２ｂのノズル列３４ｂのノズル３３ｇから塗料を複数回連続して吐出することで生成されるチェックラインである。チェックラインＭＣＬ８は、ノズル群３２ａのノズル列３４ａのノズル３３ｄから塗料を複数回連続して吐出することで生成されるチェックラインである。

【0040】

なお、テストパターンＴＰは、ノズル形成面３１に設けられている複数のノズル３３の詰まりの有無を判定するものであるので、副走査方向に延びるチェックラインＳＣＬは必ずしも必要ではなく、主走査方向に延びるチェックラインＭＣＬのみのテストパターンとしてもよい。

【0041】

次に、本実施の形態の塗装システム１０における制御的な構成について説明する。図５は、塗装システム１０における制御的な構成を示す図である。図５に示すように、塗装システム１０は、塗装ロボット１１、画像処理装置１２、搬送装置１３及び塗装判定装置１４の他に、管理装置３５及びノズル洗浄装置３６を含む。

【0042】

塗装ロボット１１は、主制御部５１、アーム制御部５２、塗料供給制御部５３、ヘッド制御部５４を有する。図示は省略するが、主制御部５１、アーム制御部５２、塗料供給制御部５３、ヘッド制御部５４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶部位（ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発メモリ等）、その他の要素から構成されている。

【0043】

主制御部５１は、モータＭ１、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６、塗料供給部５８および圧電基板６０が協働して塗装対象物に対して塗装が実行されるように、上述したアーム制御部５２、塗料供給制御部５３及びヘッド制御部５４に所定の制御信号を送信する。

【0044】

アーム制御部５２は、モータＭ１、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６の駆動を制御する。アーム制御部５２は、アーム用メモリ５７を有する。アーム用メモリ５７は、塗装ヘッドユニット２４を主走査方向に移動させたときに塗装対象物に塗装される副走査方向における幅（以下、塗装幅）を勘案したロボットティーチングによって作成された、塗装ヘッドユニット２４の軌跡に関するデータ（軌跡データ）、および塗装ヘッドユニット２４の傾き等、塗装ヘッドユニット２４の姿勢に関するデータ（姿勢データ）が記憶されている。

【0045】

また、アーム制御部５２は、アーム用メモリ５７に記憶された軌跡データ、姿勢データ及び画像処理装置１２にて行われた画像処理に基づいて、モータＭ１、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６の駆動を制御する。これらモータＭ１、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６の制御により、塗装ヘッドユニット２４は、塗装を実行する際に、目的の位置を、決められた速度で通過する、又は目的の位置で停止することを可能とする。なお、アーム用メモリ５７は、塗装ロボット１１に設けられてもよく、また、塗装ロボット１１の外部に設けられてもよい。アーム用メモリ５７を塗装ロボット１１の外部に設ける場合、アーム用メモリ５７は、外部機器との間で無線又は有線による通信が行える通信手段に接続されていることが好ましい。

【0046】

塗料供給制御部５３は、塗装ヘッド３０に対する塗料の供給を制御する。図示を省略するが、塗料供給制御部５３は、塗料供給部５８が備えるポンプや弁等の作動を制御して、塗料供給部５８に接続される塗料タンクやカートリッジ等に貯留される塗料を、塗料供給部５８と塗装ヘッドユニット２４との間で循環させる。

【0047】

ヘッド制御部５４は、画像処理装置１２における画像処理に基づいて生成されるデータや、後述する位置センサ６１からの位置情報に基づいて、塗装ヘッド３０の圧電基板６０の作動を制御する。つまり、ヘッド制御部５４は、位置センサ６１からの位置情報により、塗装ヘッド３０が、軌跡データにおける所定の位置に到達したと判断したときに、その位置に対応した塗装データに基づいて、圧電基板６０を作動させる。ここで、ヘッド制御部５４は、圧電基板６０の作動を制御するだけでなく、圧電基板６０に対する作動周波数の制御や、圧電基板に印加する電圧の制御を行い、ノズル形成面３１に設けられる複数のノズル３３の各々から吐出される液滴量を制御することも可能である。

【0048】

位置センサ６１は、アーム制御部５２の制御により移動する塗装ヘッド３０の位置を検出して、その検出信号を主制御部５１に出力する。

【0049】

搬送装置１３は、駆動制御部６５、モータＭ７及び主動プーリ６６を有する。駆動制御部６５は、塗装ロボット１１から送信される駆動信号に基づき、モータＭ７を駆動して、主動プーリ６６を回転させる。モータＭ７の駆動により主動プーリ６６が回転することで、主動プーリ６６及び従動プーリ６７（図１参照）に跨って巻き掛けられた搬送ベルト６８が走行して、搬送ベルト６８上に載置された試料Ｓを、塗装室１７から検査室１８に向けて（図１中矢印方向に）搬送する。

【0050】

また、図１に基づいて説明したように、塗装判定装置１４は、撮像部４１、光源４２及びコンピュータ４３を有する。コンピュータ４３は、制御ユニット７１、操作部７２及び表示パネル７３を有する。制御ユニット７１は、主制御部７５、撮像制御部７６、発光制御部７７、表示制御部７８を有する。主制御部７５は、制御ユニット７１が有するメモリ７９に記憶された判定用プログラム８０を実行することで、画像処理部８４、抽出部８５及び判定部８６の機能を有する。

【0051】

画像処理部８４は、撮像部４１にて撮像されたテストパターンＴＰの画像データ（以下、撮像データ）に対して、ノイズ除去、歪み除去、明るさ調整などの処理や、輪郭抽出処理の他、拡縮処理などの画像処理を行う。また、画像処理部８４は、必要に応じて、撮像データに対して二値化処理を行ってもよい。なお、拡縮処理は、撮像データに基づく画像におけるテストパターンＴＰの大きさを拡大、又は縮小して、判定用画像データ８１に基づく画像におけるテストパターンＴＰの大きさに合わせる処理である。

【0052】

抽出部８５は、メモリ７９に記憶された判定用画像データ８１と、画像処理部８４にて画像処理が施された撮像データ（以下、処理済みデータ）とを用いて、テストパターンＴＰに含まれるチェックラインＭＣＬのうち、塗装されていない（塗装抜けの）チェックラインＭＣＬを抽出する。処理済みデータにおいて、塗装されたチェックラインＭＣＬは、輪郭として存在する一方で、塗装されていないチェックラインＭＣＬは、輪郭として存在していない。したがって、抽出部８５は、判定用画像データ８１に含まれる複数のチェックラインＭＣＬと、処理済みデータに含まれる複数の輪郭とを個々に比較しながら、塗装されていないチェックラインＭＣＬを抽出する。

【0053】

なお、抽出部８５は、処理済みデータと判定用画像データ８１との差分データを求め、差分データにおいて、テストパターンＴＰが塗装される範囲内において、画素値が所定範囲から外れる画素値を有する画素が、主走査方向に所定数存在するときに、対応する箇所のチェックラインＭＣＬを、塗装されていないチェックラインＭＣＬとして抽出することも可能である。

【0054】

例えばノズル形成面３１に設けられる複数のノズル３３の全てにおいて、詰まりが発生していない、すなわち正常な状態の場合、試料Ｓに塗装されるテストパターンＴＰにおいて、全てのチェックラインＭＳＬが塗装される。判定用画像データ８１は、テストパターンＴＰにおける全てのチェックラインを塗装したものである。したがって、処理済みデータには、テストパターンＴＰを構成するチェックラインＭＣＬの各々に対する輪郭は存在するので、この場合には、塗装されていないチェックラインＭＣＬは抽出されない。

【0055】

一方、例えばノズル形成面３１に設けられる複数のノズル３３のいずれかに詰まりが発生していた場合、そのノズル３３に対応したチェックラインＭＣＬは塗装されない。
したがって、処理済みデータには、テストパターンＴＰを構成するチェックラインＭＣＬのうち、詰まりが発生したノズル３３に対応するチェックラインＭＣＬの輪郭は存在しないので、この場合、塗装されていないチェックラインＭＣＬが抽出される。

【0056】

抽出部８５は、判定用画像データ８１と処理済みデータとを用いて、塗装されていないチェックラインＭＣＬの抽出を行い、抽出結果を示す抽出データを生成する。例えば、塗装されていないチェックラインＭＣＬが抽出された場合には、抽出データには、塗装されていないチェックラインＭＣＬの位置の情報が含まれる。

【0057】

判定部８６は、抽出部８５が生成した抽出データを用いて、試料Ｓに対する塗装不良が発生しているか否かを判定する。なお、塗装不良については後述する。判定部８６は、塗装不良が発生しているか否かの判定結果を管理装置３５に送信する。

【0058】

管理装置３５は、図示を省略したＣＰＵ、メモリなどを有し、塗装システム１０を構成する塗装ロボット１１、画像処理装置１２、搬送装置１３及び塗装判定装置１４を統括的に制御する。管理装置３５は、塗装判定装置１４から送信された塗装不良が発生しているか否かの判定結果に基づいて、塗装ロボット１１及びノズル洗浄装置３６に洗浄を行う旨の信号を送信する。

【0059】

ノズル洗浄装置３６は、塗装ヘッド３０のノズル形成面３１を洗浄する装置である。

【0060】

次に、塗装不良について説明する。例えば、塗装不良は、図４に示す同一グループＧｒ１、Ｇｒ２・・・に区分されたノズル３３から塗料を吐出することで生成されるチェックラインＭＣＬ１からＭＣＬ８のうち、３本以上のチェックラインＭＣＬが塗装されていない場合である。塗装不良を以下に例示する。

【0061】

（１）塗装されていないチェックラインＭＣＬが連続して３本以上抽出される場合
図３（ｂ）に示すように、例えば、同一グループとなる各々のノズル３３の各々から塗料が正常に吐出している場合、全てのチェックラインＭＣＬ１～ＭＣＬ８は塗装される。一方、同一グループとなる複数のノズル３３のいずれかに詰まりが発生している場合には、詰まりが生じたノズル３３に対応するチェックラインＭＣＬは塗装されない。図６に示すように、例えばチェックラインＭＣＬ３、ＭＣＬ４及びＭＣＬ５が塗装されていない。図６においては、塗装されていないチェックラインＭＣＬ３、ＭＣＬ４及びＭＣＬ５を点線で示している。図３（ｂ）に示すように、ノズル３３ｂ、ノズル３３ｆ及びノズル３３ｇは、同一の投影面ＰＬ１上に投影したとき、隣り合うノズル３３である。この状態で車体ＦＲに塗装を行うと、塗装後の車体ＦＲに、塗料が塗装されていない帯状の領域が発生する。

【0062】

（２）塗装されていないチェックラインが一列おきに３か所以上抽出される場合
図７に示すように、例えば、チェックラインＭＣＬ２、チェックラインＭＣＬ４及びチェックラインＭＣＬ６が塗装されていない場合には、チェックラインＭＣＬ２に対応するノズル３３ａ、チェックラインＭＣＬ４に対応するノズル３３ｂ、チェックラインＭＣＬ６に対応するノズル３３ｃは、詰まりが発生している。なお、図７においては、塗装されていないチェックラインＭＣＬ２、ＭＣＬ４及びＭＣＬ６を点線で示している。図３（ｂ）に示すように、ノズル３３ａ、ノズル３３ｂ及びノズル３３ｃは、同一の投影面ＰＬ１上に投影したとき、１つおきに配置されるノズルである。この状態で車体ＦＲに塗装を行うと、塗装されていない部分と、塗装した部分が副走査方向に交互に存在し、塗装後の車体ＦＲの色が変色又は凹みが存在しているように感じる。

【0063】

また、図８に示すように、例えば、チェックラインＭＣＬ２、チェックラインＭＣＬ５及びチェックラインＭＣＬ８が塗装されていない場合には、チェックラインＭＣＬ２に対応するノズル３３ａ、チェックラインＭＣＬ５に対応するノズル３３ｇ、チェックラインＭＣＬ８に対応するノズル３３ｄは、詰まりが発生している。なお、図８においては、塗装されていないチェックラインＭＣＬ２、ＭＣＬ５及びＭＣＬ８を点線で示している。図３（ｂ）に示すように、ノズル３３ａ、ノズル３３ｄ及びノズル３３ｇは、同一の投影面ＰＬ１上に投影したとき、２つおきに配置されるノズルである。この状態で車体ＦＲに塗装を行うと、塗装されていない部分により、塗装後の車体ＦＲの色が変色しているように感じる。

【0064】

（３）塗装されていない複数のチェックラインＭＣＬが連続して塗装されていない部位が複数抽出される場合
図９に示すように、例えば、チェックラインＭＣＬ２、チェックラインＭＣＬ３、チェックラインＭＣＬ６及びチェックラインＭＣＬ７が塗装されていない場合には、チェックラインＭＣＬ２に対応するノズル３３ａ、チェックラインＭＣＬ３に対応するノズル３３ｆ、チェックラインＭＣＬ６に対応するノズル３３ｃ及びチェックラインＭＣＬ７に対応するノズル３３ｈは、詰まりが発生している。なお、図９においては、塗装されていないチェックラインＭＣＬ２、ＭＣＬ３、ＭＣＬ６及びＭＣＬ７を点線で示している。図３（ｂ）に示すように、ノズル３３ａ及びノズル３３ｆ、ノズル３３ｃ及びノズル３３ｈは、同一の投影面ＰＬ１上に投影したとき、各々隣り合うノズルである。この状態で試料Ｓに塗装を行うと、塗装後の車体ＦＲに、塗料が塗装されていない帯状の領域が発生する。

【0065】

ここで、例えばグループＧｒ１（他のグループＧｒ２、Ｇｒ３・・・でも同様）内のノズル３３からの液滴の吐出を指令しても、詰まりによって塗装されていないチェックラインが３本以上となる場合に塗装不良であると判定している。しかしながら、１グループあたりのノズル３３の数、塗装に用いる塗料の成分、塗料の色などを考慮して、塗装不良であると判定されるときの、塗装されていないチェックラインの本数を設定することが可能である。

【0066】

以下、塗装システム１０において実行されるテストパターンＴＰの塗装から、塗装ヘッドユニット２４の洗浄までの処理の流れについて、図１０のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１０のフローチャートは、例えば、車体ＦＲに塗装を開始する直前、塗装ロボット１１により所定台数の車体ＦＲに塗装を行った場合、あるいは、塗装ロボット１１を塗装室１７に設置してから一定期間が経過した場合のいずれかの場合に実施される。

【0067】

ステップＳ１０１：テストパターンＴＰの塗装
管理装置３５は、画像処理装置１２及び塗装ロボット１１に、テストパターンＴＰの塗装を指示する。管理装置３５によるテストパターンＴＰの塗装の指示を受けて、画像処理装置１２は、テストパターンＴＰに基づいた塗装パターンデータを生成し、塗装ロボット１１に送信する。塗装ロボット１１の主制御部５１は、塗装パターンデータを受信すると、アーム制御部５２及びヘッド制御部５４に駆動開始を指示する。これを受けて、アーム制御部５２は、アーム用メモリ５７から、テストパターンＴＰを塗装する際の軌跡データを読み出し、読み出した軌跡データに基づいて、各モータＭ１～Ｍ６を駆動制御する。ヘッド制御部５４は、塗装パターンデータに基づいて、塗装ヘッドユニット２４の圧電基板６０を作動させる。これにより、塗装ロボット１１によってテストパターンＴＰが試料Ｓに塗装される。

【0068】

ステップＳ１０２：試料Ｓの搬送
塗装ロボット１１によりテストパターンＴＰが試料Ｓに塗装されると、塗装ロボット１１から管理装置３５に、塗装終了したことを伝達する。これを受けて、管理装置３５は、搬送装置１３に試料Ｓの搬送を指示する。搬送装置１３の駆動制御部６５は、モータＭ７を所定時間駆動した後、モータＭ７の駆動を停止する。ここで、所定時間とは、搬送ベルト６８上に載置された試料Ｓが塗装室１７から検査室１８まで搬送される時間である。

【0069】

ステップＳ１０３：塗装不良の判定
塗装判定装置１４が有する制御ユニット７１の主制御部７５は、メモリ７９に記憶された判定用画像データ８１と撮像データとを用いて塗装不良が発生しているか否かを判定する。なお、塗装不良の判定についての詳細は後述する。制御ユニット７１の主制御部７５は、塗装不良の判定結果を管理装置３５に送信する。

【0070】

ステップＳ１０４において、管理装置３５は、塗装不良が発生していると判断した場合、ステップＳ１０５に進む。一方、塗装不良が発生していないと判断した場合、図１０のフローチャートの処理を終了する。

【0071】

ステップＳ１０５：塗装ヘッドの洗浄
管理装置３５は、ノズル洗浄装置３６及び塗装ロボット１１に対して、ノズル洗浄の開始を指示する。これを受けて、塗装ロボット１１の主制御部５１は、回転アーム２６、第１及び第２回動アーム２７，２８を駆動し、位置センサ６１により塗装ヘッドユニット２４の位置を検出しながら、塗装ヘッドユニット２４を洗浄位置へと移動させる。そして、塗装ヘッドユニット２４が洗浄位置へと移動すると、ノズル洗浄装置３６が作動して、塗装ヘッド３０のノズル形成面３１を洗浄する。これにより、詰まりが解消される。

【0072】

なお、ステップＳ１０５においては、塗装ヘッド３０のノズル形成面３１を洗浄する代わりに、新たな塗装ヘッドユニット２４へと交換するようにしてもよい。塗装ヘッドユニット２４が交換された場合、今まで使用していた塗装ヘッドユニット２４を、別途の洗浄部位で洗浄するようにしてもよい。

【0073】

次に、ステップＳ１０３における塗装不良の判定処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、ステップＳ１０３の塗装不良の判定処理は、塗装判定装置１４のコンピュータ４３にて実行される。

【0074】

ステップＳ２０１：試料Ｓの撮像
管理装置３５は、塗装判定装置１４に試料Ｓを用いた塗装判定を指示する。これを受けて、制御ユニット７１の主制御部７５は、撮像制御部７６に対して撮像を指示する。また、同時に、主制御部７５は、発光制御部７７に光源４２の発光を指示する。これを受けて、発光制御部７７は、光源４２を点灯させる。これにより、テストパターンＴＰが塗装された試料Ｓが照明される。また、撮像制御部７６は、撮像部４１を駆動して、光源４２により照明された試料Ｓを撮像する。撮像部４１により取得された撮像データは、制御ユニット７１の主制御部７５に出力される。

【0075】

ステップＳ２０２：撮像データに対する画像処理
主制御部７５の画像処理部８４は、撮像データに対して、ノイズ除去、歪み除去、明るさ調整などの処理や、輪郭抽出処理などの画像処理を行い、処理済みデータを生成する。

【0076】

ステップＳ２０３：塗装されていないチェックラインＭＣＬの抽出
主制御部７５の抽出部８５は、メモリ７９に記憶された判定用画像データ８１を読み出す。そして、主制御部７５の抽出部８５は、読み出した判定用画像データ８１を参照しながら、ステップＳ２０２により生成された処理済みデータから、塗装されていないチェックラインＭＣＬを抽出する。そして、主制御部７５の抽出部８５は、抽出結果を示す抽出データを生成する。

【0077】

ステップＳ２０４：塗装不良が発生しているか否かの判定
主制御部７５の判定部８６は、ステップＳ２０３の処理により生成された抽出データに基づいて、塗装されていないチェックラインＭＣＬの有無を、上述した１グループごとに判定する。そして、塗装されていないチェックラインＭＣＬが、例えば３本以上存在するグループが１以上ある場合に、塗装不良が発生していると判定する。なお、塗装されていないチェックラインＭＣＬが、例えば３本以上存在するグループの数は、適宜設定されるものである。この場合、上述したステップＳ１０５において、塗装ヘッド３０のノズル形成面３１が洗浄される。

【0078】

これによれば、テストパターンＴＰを塗装した試料Ｓの塗装面を撮像して、判定用画像と比較することで、塗装不良が発生しているか否かの判定を行うことができる。また、この他に、チェックラインＭＣＬの塗装状態を判定することで、詰まりが発生しているノズル３３の位置を特定することができる。

【0079】

上記の実施形態では、試料Ｓの塗装面におけるチェックラインＭＣＬの有無により、塗装不良が発生しているか否かを判定しているが、例えば、三次元変位センサを用いて、チェックラインＭＣＬの太さ、塗料の飛び状態、チェックラインＭＣＬの厚み（すなわち、塗料の膜厚）など試料Ｓの塗装面における塗装状態を測定し、該測定における結果から、ノズル３３の詰まりの状態を把握することも可能である。

【0080】

上述した実施の形態における塗装不良の判定は、例えば、車体ＦＲに塗装を開始する直前、塗装ロボット１１により所定台数の車体ＦＲに塗装を行った場合、あるいは、塗装ロボット１１を塗装室１７に設置してから一定期間が経過した場合のいずれかの場合に実施するようにしているが、塗装対象物の塗装面の塗装状態に基づいて、上記塗装不良の判定を行うことも可能である。このような場合を、図１２に基づいて説明する。

【0081】

図１２に示すように、塗装された車体ＦＲを異なる位置から撮像する複数の撮像部９１を塗装室１７に設ける。これら撮像部９１は、状態判定装置９２に接続され、状態判定装置９２により駆動制御される。ここで、複数の撮像部９１は、異なる複数の位置に配置されるものであり、複数の撮像部９１は、固定であってもよいし、移動可能としてもよい。

【0082】

状態判定装置９２は、複数の撮像部９１により得られた撮像データから、車体ＦＲの塗装面の三次元画像を生成して、車体ＦＲの塗装面の状態を判定する。状態判定装置９２は、三次元画像生成部９３及び塗装状態判定部９４を有する。ここで、塗装状態判定部９４は、請求項に記載の状態判定手段に相当する。

【0083】

三次元画像生成部９３は、複数の撮像部９１により得られた撮像データ、及び撮像データが得られたときの撮像部９１の位置データを用いて、車体ＦＲの塗装面における三次元画像データを生成する。

【0084】

塗装状態判定部９４は、三次元画像生成部９３によって生成された三次元画像データと車体ＦＲの三次元データとを用いて、車体ＦＲに塗装された塗装膜の厚みを算出する。そして、塗装膜の厚みが所定値以下となる箇所がある場合に、上述した塗装判定装置１４による塗装状態を判定する。

【0085】

この場合、状態判定装置９２は、例えば塗装ロボット１１による車体ＦＲの塗装が終了したことを受けて、撮像部９１を駆動して車体ＦＲの撮像を実行する。そして、状態判定装置９２は、撮像部９１から得られる車体ＦＲの三次元データを生成する。車体ＦＲの三次元データを用いて、例えば塗装膜の厚みが所定値以下となる箇所が複数ある場合に、状態判定装置９２は、管理装置３５に対して、テストパターンＴＰの塗装を指示する。これを受けて、管理装置３５は、車体ＦＲの塗装を停止して、試料Ｓへの塗装を指示する。したがって、管理装置３５は、請求項に記載の指示手段として機能する。

【0086】

このように、塗装された車体ＦＲの塗装状態において、塗装ムラが発生していると判断された場合に、試料ＳへのテストパターンＴＰの塗装が指示される。したがって、塗装ラインが停止される時間を極力短くすることで、車体ＦＲの稼働率を維持させることが可能となる。

【0087】

上記に説明した実施の形態では、判定用画像データ８１と、画像処理が施された撮像データとを用いて、塗装されていないチェックラインＭＣＬを抽出している。しかしながら、ノズル３３の詰まりの状態によっては、ノズル３３から塗料を吐出することができる。このとき、詰まりが発生していないときにノズルから吐出される塗料の液滴量よりも液滴量が少ない場合には、チェックラインＭＣＬは細くなる。また、詰まりが生じているノズル３３の場合には、塗装面に付着する塗料の液滴には連続性に異常が生じている。したがって、塗装されるチェックラインの太さや、塗装面に付着する塗料の液滴の連続性も、詰まりの有無の判定に考慮することもできる。また、これらを考慮することで、対象となるチェックラインＭＣＬに対応するノズル３３の詰まりの有無を特定するだけでなく、ノズルにおける詰まりの程度を求めることも可能である。

【0088】

例えばチェックラインが細い、チェックラインが曲がるなどの事象が発生しているときには、対応するノズル３３は半詰まりの状態であると判定される。このとき、半詰まりの状態であると判定されたノズル３３は、例えば、以降の塗装を行わないノズルとすることができる。

【0089】

なお、以降の塗装を行わないノズルと判断した場合、以降の塗装では、当該ノズルの周縁部に配置されたノズルにより補間処理を行ってもよい。

【0090】

本実施の形態で説明した塗装判定装置１４は、塗料を吐出するノズル３３を複数有し、一方向に移動させながら複数のノズル３３から塗料を吐出して、吐出した塗料により試料Ｓを塗装する塗装ヘッドユニット２４の塗装判定装置１４であって、塗装した試料Ｓの画像を取得する撮像部４１と、撮像部４１により取得された画像に基づいて、試料Ｓの塗装が正常に行われているか否かを判定する判定部８６と、を有する。

【0091】

これによれば、塗装した試料Ｓの画像から、試料Ｓが正常に塗装されているか否かを判定するだけでなく、塗装ヘッドユニット２４が有する複数のノズル３３の状態（目詰まりの有無や、目詰まりの程度など）も把握することができる。また、試料Ｓが正常に塗装されているか否かの検出を短時間でかつ確実に行うことができる。塗装ヘッドユニット２４の複数のノズル３３の状態を把握することで、車体ＦＲに対する塗装品質を向上させることができる。

【0092】

また、塗装した試料Ｓの画像から試料Ｓに生じた塗装不良を抽出する抽出部８５を、有し、判定部８６は、抽出部８５が試料Ｓに生じた塗装不良を抽出したときに、塗装ヘッドユニット２４が有する複数のノズル３３のうち、塗料の吐出不良が生じたノズル３３を特定するものである。

【0093】

塗装された試料Ｓの画像から、塗料が塗布されていない塗装抜けや、吐出時の塗料の位置ずれを特定できるので、塗装ヘッドユニット２４が有するノズル３３のうち、塗料の吐出不良となるノズル３３の位置を容易に特定することが可能となる。

【0094】

また、塗装ヘッドユニット２４は、複数のノズル３３における塗料の吐出をノズル毎に制御するヘッド制御部５４を有し、ヘッド制御部５４は、塗装ヘッドユニット２４の一方向への移動に合わせて、塗装ヘッドユニット２４が有する複数のノズル３３を用いて、塗料の吐出不良の有無を判定するためのテストパターンＴＰを試料Ｓに塗装させ、判定部８６は、テストパターンＴＰが塗装された試料Ｓの画像から、試料Ｓの塗装が正常に行われているか否かを判定するものである。

【0095】

例えば塗装されテストパターンＴＰの画像を用いて塗装ヘッドユニット２４の塗装が正常に行われているか否かを判定する。ここで、テストパターンＴＰは、ノズル３３の詰まりの有無を判定するためのものであるから、複数のノズル３３の詰まり具合を確実に検出（把握）することができる。

【0096】

また、塗装ヘッドユニット２４は、一方向に対して傾斜する方向に所定数のノズル３３を配列したノズル列３４ａ，３４ｂを、一方向に直交する方向に複数配置し、テストパターンＴＰは、二次元状に配置された、一方向に延びる複数のチェックラインＭＣＬを少なくとも含み、ヘッド制御部５４は、塗装ヘッド３０の一方向への移動時に、複数のノズル列３４ａ，３４ｂの各々が有する所定数のノズル３３のいずれかのノズルから前記塗料を連続的に吐出する動作を、ノズル３３を切り替えながら全てのノズル３３で行うことで、複数のチェックラインＭＣＬを試料Ｓに塗装させるものである。

【0097】

本発明では、塗装ヘッドユニット２４を一方向に移動させながら各ノズル３３から塗料を吐出して、塗装対象物であるワークを塗装するものである。そこで、塗装ヘッドユニット２４の移動方向に対して傾斜する方向に所定数のノズル３３を配列したノズル列３４ａ，３４ｂを、前記一方向に直交する方向に複数配置した塗装ヘッド３０を採用し、また、塗装ヘッド３０のノズル３３の各々に対応した複数のチェックラインＭＣＬをテストパターンＴＰとしている。したがって、各チェックラインＭＣＬにおける塗装状態を特定することで、塗装不良となるノズル３３の有無を容易に判定しやすくなり、同時に、車体ＦＲの塗装状態を把握しやすくなる。

【0098】

また、判定部８６は、撮像部４１により取得されたテストパターンＴＰの画像において、同一のノズル列３４ａ，３４ｂが有する所定数のノズル３３のいずれかを用いたチェックラインＭＣＬのうち、所定数以上のチェックラインＭＣＬに塗装不良が生じている場合に、塗装ヘッドユニット２４を用いた試料Ｓの塗装が正常に行われていないと判定するものである。

【0099】

例えば、所定数以上のチェックラインＭＣＬに塗装不良が生じている状態は、車体ＦＲに対して塗料を均一に塗布できていない状態である。このような塗装状態となる車体ＦＲは、塗装不良として扱われて使用できない。したがって、塗装ヘッドユニット２４を用いた試料Ｓの塗装状態を把握することで、塗装不良として扱われる車体ＦＲの発生を防止することができる。

【0100】

また、異なる複数の位置で車体ＦＲを撮像する、少なくとも１以上の撮像部９１と、１以上の撮像部９１により取得された撮影画像を用いて、塗装ヘッド３０により塗装された車体ＦＲの三次元画像を生成する三次元画像生成部９３と、三次元画像生成部９３により生成された車体ＦＲの三次元画像を用いて、車体ＦＲの塗装状態を判定する塗装状態判定部９４とさらに有するものである。

【0101】

これによれば、塗装した車体ＦＲの三次元画像を取得することで、塗装された車体ＦＲの塗装面における塗装状態を把握する、つまり、塗装ムラが発生しているか否かを判断でき、例えば塗装ムラが発生していれば、塗装ヘッドユニット２４が有する複数のノズル３３のうち、塗装ムラが生じた位置に対応したノズル３３を特定できる。また、塗装ムラの程度によって、対応するノズル３３の目詰まりの具合を把握することができる。

【0102】

また、塗装状態判定部９４は、前記三次元画像を用いて、試料Ｓを塗装した塗料の厚みが予め設定された厚み以下となるか否かを判定し、塗装状態判定部９４が塗料の厚みが予め設定された厚み以下であると判定したときに、塗料の吐出不良の有無を判定するためのテストパターンＴＰを試料Ｓに塗装することを指示する管理装置３５を、さらに有するものである。

【0103】

これによれば、三次元画像から塗装された車体ＦＲの塗装面に塗装ムラが発生した場合に、テストパターンＴＰを試料Ｓに塗装する指示を行うことで、塗装ヘッド３０が有する複数のノズル３３のうち、目詰まりなどの吐出不良が生じているノズル３３を適切に検出することができる。

【0104】

また、複数のノズル３３を有する塗装ヘッドユニット２４と、防爆管理された塗装室１７内に配置され、塗装ヘッドユニット２４を試料Ｓに沿って一方向に移動させることが可能な塗装ロボット１１と、上述した塗装判定装置１４と、塗装ヘッド３０が有する複数のノズル３３を洗浄するノズル洗浄装置３６と、を有し、ノズル洗浄装置３６は、塗装判定装置１４により試料Ｓの塗装が正常に行われていないと判定されたときに、塗装ヘッド３０が有する複数のノズル３３を洗浄するものである。

【0105】

これによれば、塗装判定装置１４により、試料Ｓへの塗装を正常に行うことができていないと判定されたときに、塗装ヘッド３０が有する複数のノズル３３を洗浄することで、ノズル３３に発生した目詰まりを解消することができ、車体ＦＲに対する塗装品質を維持することができる。

【0106】

このとき、ワークは、塗装判定装置１４において、車体ＦＲの塗装が正常に行われているか否かの判定に用いるテストパターン塗装用の試料Ｓを含み、塗装判定装置１４は、前記塗装室１７の外部に設置され、塗装ヘッドユニット２４により塗装されたテストパターン塗装用の試料Ｓを、塗装判定装置１４へと搬送する搬送装置１３を、さらに備えるものである。

【0107】

テストパターン塗装用の試料Ｓに塗装が行われたときには、塗装されたテストパターン塗装用の試料Ｓを塗装判定装置１４へと搬送すると同時に、次に塗装を行う車体ＦＲが所定位置にセットされる。このとき、例えば、次に塗装を行う車体ＦＲをセットする間に、塗装判定装置１４は搬送された塗装ヘッドユニット２４の試料Ｓに対して塗装が正常に行われているか否かを判定し、塗装が正常に行われていないと判断できれば、車体ＦＲに対する塗装を行わずに、塗装ヘッドユニット２４の洗浄を行うことになる。その結果、塗装不良となる車体ＦＲの発生を防ぐことができる。また、塗装判定装置１４を、塗装室１７の外部に設置することで、塗装室１７内には試料Ｓ又は車体ＦＲを塗装する構成のみの配置となり、発火原因となる構成を塗装室１７内から排除することができる。

【符号の説明】

【0108】

１０…塗装システム
１１…塗装ロボット
１２…画像処理装置
１３…搬送装置
１４…塗装判定装置
２４…塗装ヘッドユニット
３０…塗装ヘッド
３１…ノズル形成面
３２ａ，３２ｂ…ノズル群
３３…ノズル
３４ａ，３４ｂ…ノズル列
４１…撮像部
４２…光源
４３…コンピュータ
ＦＲ…車体
Ｓ…試料
ＴＰ…テストパターン

【要約】

【課題】 連続した複数回の塗装において発生する詰まりに起因した塗装不良の発生を防止する。
【解決手段】 本発明の塗装判定装置は、異なる複数の位置でワークを撮像する１以上の撮像手段と、前記１以上の撮像手段により取得された第１画像を用いて、塗装ヘッドにより塗装された前記ワークの三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、前記三次元画像生成手段により生成された前記ワークの三次元画像を用いて、前記ワークの塗装状態を判定する状態判定手段と、前記状態判定手段による前記ワークの塗装状態の判定結果に基づいて、前記塗装ヘッドにより塗装された前記ワークの第２画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段により取得された前記第２画像に基づいて、前記塗装ヘッドによる前記ワークの塗装が正常に行われているか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】