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JP2023032494A - Coated film thickness measurement method, coated film thickness measurement program and coated film thickness measurement system by image - Google Patents

Coated film thickness measurement method, coated film thickness measurement program and coated film thickness measurement system by image Download PDF

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JP2023032494A
JP2023032494A JP2021138655A JP2021138655A JP2023032494A JP 2023032494 A JP2023032494 A JP 2023032494A JP 2021138655 A JP2021138655 A JP 2021138655A JP 2021138655 A JP2021138655 A JP 2021138655A JP 2023032494 A JP2023032494 A JP 2023032494A
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JP
Japan
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coating
film thickness
thickness
image
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP2021138655A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
修平 藤本
Shuhei Fujimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Maritime Port and Aviation Technology
Original Assignee
National Institute of Maritime Port and Aviation Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Maritime Port and Aviation Technology filed Critical National Institute of Maritime Port and Aviation Technology
Priority to JP2021138655A priority Critical patent/JP2023032494A/en
Publication of JP2023032494A publication Critical patent/JP2023032494A/en
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Abstract

To provide a coated film thickness measurement method, coated film thickness measurement program and coated film thickness measurement system by an image which can highly accurately perform non-contact and planar film thickness measurement.SOLUTION: A coated film thickness measurement method comprises: a parameter decision step S1 of estimating and deciding a scattering coefficient (S) and an absorption coefficient (K) of a coated film by emitting light to a plurality of testing pieces 1 having the coated film coated by changing the film thickness of a target coating material; a film thickness estimation expression derivation step S2 of deriving a film thickness estimation expression by applying the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) to a relational expression between reflection light intensity (R(T)) and coated film thickness (T) of the coated film based on Kubelka-Munk theory; an image acquisition step S3 of illuminating a coated film 111 with which an object 110 being the measurement object is coated to acquire reflection light as an image by imaging means 70; a coated film thickness calculation step S4 of obtaining the reflection light intensity (R(T)) from the image and applying it to the film thickness estimation expression to obtain the coated film thickness (T); and a coated film thickness provision step S5 of providing the obtained coated film thickness (T).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、画像により塗膜厚を計測する、画像による塗膜厚計測方法、塗膜厚計測プログラム、及び塗膜厚計測システムに関する。 The present invention relates to an image-based coating thickness measuring method, a coating thickness measuring program, and a coating thickness measuring system for measuring coating thickness using an image.

造船塗装では、所定の塗装膜厚が確実に塗布されることが特に重要である。そのため、塗装の作業現場で作業者自身が所定膜厚の塗装が達成できたか否かを目視により確認するひとつの方策として、「Self-indicating(SI)機能」を有するSI塗料が開発されている。SI塗料は、塗料中の顔料成分の調整により所定膜厚に達するまで段階的に塗膜の色味が変化していく塗料であり、下地の色が見えなくなるまで塗料を塗り重ねれば所定膜厚が確実に確保できるとされている。
また、現場での塗装膜厚測定法は、電磁式あるいは超音波式膜厚計(乾燥状態の塗膜用)や、ウェットゲージ(湿潤状態の塗膜用)によって行われてきた。
In shipbuilding coatings, it is particularly important to ensure that the desired coating thickness is applied. Therefore, SI paints with a "Self-indicating (SI) function" have been developed as a way for workers themselves to visually confirm whether or not they have achieved a desired coating thickness at a coating work site. . SI paint is a paint in which the color of the paint film gradually changes until it reaches a predetermined film thickness by adjusting the pigment component in the paint. It is said that the thickness can be reliably secured.
On-site coating film thickness measurements have been carried out using electromagnetic or ultrasonic film thickness gauges (for dry coatings) or wet gauges (for wet coatings).

特許文献1には、表面粗さ判定部によって表面粗さ度(膜厚に対応する値)を判定し、通常は第1膜厚演算手段によって粗さ度と、粗さ度の時間変化量と、波長分布と、塗装条件とに基づいて塗装膜厚を算出するが、表面粗さ度が基準粗さ度以上(膜厚が40μm以下の薄い状態に相当する)の場合には、第2膜厚演算手段によって波長分布に基づいて塗装の膜厚を演算するように構成した塗装膜厚計測装置が開示されている。
また、特許文献2には、被塗物である鋼材に塗料を塗布して塗膜を施した塗装面に光を照射する光源と、反射光の色情報を計測する計測器と、該計測器で得られた色情報を膜厚に変換処理する信号処理手段とからなり、塗装面のスポット部の膜厚を非接触で測定する塗膜膜厚計測装置が開示されている。
また、特許文献3には、紫外線吸収剤を混入した透明な塗膜が形成された標準試験体の表面に照射した紫外線の反射率と、塗膜の膜厚とから膜厚の検量線図を予め作成しておき、標準試験体と同一組成の透明な塗料を基材表面に塗布して製造した被試験体の表面に紫外線を照射し、該紫外線の反射率から検量線図を基にして被試験体の膜厚を算出するようにした塗膜の膜厚測定方法が開示されている。
また、特許文献4には、ロールから銅板のシートを順次繰出し、塗工部にて酸化チタン塗料を塗布し、乾燥炉にて乾燥させた後、膜測定装置にて酸化チタンの膜厚を測定するにあたって、カラーCCDセンサを用い、シートの幅方向の全長に亘って撮像し、得られた映像信号を、コントローラのビデオボードにてRGBの各色成分の階調データに変換し、その内、測定に有効なGまたはBのデータを、演算回路が基準厚みテーブルに格納されている基準値に対照して該当する膜厚を求め、許容範囲から外れていると、マーカーにマーキングさせることで、酸化チタンの膜厚および重量を正確に測定し、塗工部での塗工量をFB(フィードバック)制御し、膜厚を一定に維持できる膜測定装置が開示されている。
In Patent Document 1, the degree of surface roughness (a value corresponding to the film thickness) is determined by a surface roughness determination unit, and the degree of roughness and the amount of change in the degree of roughness over time are usually determined by a first film thickness calculation means. , The coating film thickness is calculated based on the wavelength distribution and the coating conditions. A paint film thickness measuring device is disclosed which is configured to calculate the film thickness of the paint based on the wavelength distribution by a thickness calculator.
Further, in Patent Document 2, a light source for applying paint to a steel material to be coated and irradiating light on the coated surface on which the coating film is applied, a measuring instrument for measuring the color information of the reflected light, and the measuring instrument A coating film thickness measuring device is disclosed which comprises a signal processing means for converting the color information obtained in (1) into a film thickness and measures the film thickness of the spot portion of the coating surface without contact.
In addition, in Patent Document 3, a calibration curve for film thickness is calculated from the reflectance of ultraviolet rays irradiated to the surface of a standard specimen on which a transparent coating film mixed with an ultraviolet absorber is formed, and the thickness of the coating film. A transparent paint having the same composition as that of the standard specimen is applied to the surface of the base material, and the surface of the specimen is irradiated with ultraviolet rays. A coating film thickness measuring method for calculating the film thickness of a test object is disclosed.
Further, in Patent Document 4, a sheet of copper plate is sequentially fed out from a roll, a titanium oxide paint is applied in a coating section, dried in a drying oven, and then the film thickness of titanium oxide is measured with a film measuring device. In doing so, a color CCD sensor is used to image the entire length of the sheet in the width direction, and the resulting video signal is converted into gradation data for each RGB color component by the video board of the controller. The data of G or B valid for the calculation circuit compares the data of G or B with the reference value stored in the reference thickness table to obtain the applicable film thickness. A film measuring apparatus is disclosed that can accurately measure the film thickness and weight of titanium, control the coating amount in the coating section by FB (feedback) control, and maintain the film thickness constant.

特開平9-105612号公報JP-A-9-105612 特開2001-116520号公報JP-A-2001-116520 特開2003-4419号公報JP-A-2003-4419 特開2007-61780号公報JP-A-2007-61780

電磁式/超音波式膜厚計やウェットゲージによる膜厚測定は、基本的に点計測であり、塗装膜厚の面的評価(塗装膜厚の分布計測)は困難である。
また、特許文献1の塗装膜厚計測装置は、計測したウェット膜厚から演算により乾燥後のドライ膜厚を予測するものであるため、取得したドライ膜厚の数値精度が低い可能性がある。
また、特許文献2の塗膜膜厚計測装置は、色強度等の色情報と膜厚との相対関係により膜厚を測定するに過ぎず、膜厚の計測精度が十分でない可能性がある。
また、特許文献3の膜厚測定方法は、透明な塗膜を対象としており、不透明な塗膜にも適用できるものではない。
また、特許文献4の膜測定装置は、工場で製膜されたフィルム状又はシート状の基材の膜厚を対象としており、造船塗装等にも適用できるものではない。
そこで本発明は、非接触かつ面的な膜厚測定を高精度に行うことができる、画像による塗膜厚計測方法、塗膜厚計測プログラム、及び塗膜厚計測システムを提供することを目的とする。
Film thickness measurement using an electromagnetic/ultrasonic film thickness meter or wet gauge is basically a point measurement, and surface evaluation of the coating film thickness (distribution measurement of the coating film thickness) is difficult.
Moreover, since the coating film thickness measuring device of Patent Document 1 predicts the dry film thickness after drying by calculation from the measured wet film thickness, there is a possibility that the numerical accuracy of the obtained dry film thickness is low.
Further, the coating film thickness measuring device of Patent Document 2 only measures the thickness based on the relative relationship between the color information such as the color intensity and the thickness, and there is a possibility that the thickness measurement accuracy is not sufficient.
Moreover, the film thickness measurement method of Patent Document 3 is intended for transparent coating films, and cannot be applied to opaque coating films.
Moreover, the film measuring device of Patent Document 4 is intended for the film thickness of a film-like or sheet-like base material produced at a factory, and is not applicable to shipbuilding coating or the like.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an image-based coating thickness measurement method, a coating thickness measurement program, and a coating thickness measurement system capable of performing non-contact surface coating thickness measurement with high precision. do.

請求項1記載に対応した画像による塗膜厚計測方法においては、画像により塗膜厚を計測する方法であって、対象とする塗料の膜厚を変えて塗った塗膜を有した複数の試験片に対して、光を照射し塗膜の散乱係数(S)と、吸収係数(K)を推定し決定するパラメータ決定ステップと、散乱係数(S)と吸収係数(K)をKubelka-Munk理論に基づいた塗膜の反射光強度(R(T))と塗膜厚(T)の関係式に適用し膜厚推定式を導出する膜厚推定式導出ステップと、計測対象とする対象物に塗った塗膜に対して照明を行い、撮像手段で反射光を画像として取得する画像取得ステップと、画像から反射光強度(R(T))を求め膜厚推定式に適用し塗膜厚(T)を求める塗膜厚計算ステップと、求めた塗膜厚(T)を提供する塗膜厚提供ステップとを有することを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、画像を用いて非接触かつ面的な膜厚測定を高精度に行うことができる。
In the method for measuring the coating thickness by the image corresponding to claim 1, the coating thickness is measured by the image, and a plurality of tests with the coating film applied by changing the thickness of the target coating material are performed. A parameter determination step for estimating and determining the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) of the coating film by irradiating the piece with light, and the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) according to the Kubelka-Munk theory A film thickness estimation formula derivation step for deriving a film thickness estimation formula by applying it to the relational expression between the reflected light intensity (R (T)) of the coating film and the coating film thickness (T) based on An image acquisition step of illuminating the applied coating film and acquiring the reflected light as an image with an imaging means, and obtaining the reflected light intensity (R (T)) from the image and applying it to the film thickness estimation formula to apply the coating thickness ( It is characterized by having a coating thickness calculation step for obtaining T) and a coating thickness providing step for providing the obtained coating thickness (T).
According to the first aspect of the present invention, non-contact planar film thickness measurement can be performed with high accuracy using an image.

請求項2記載の本発明は、パラメータ決定ステップにおける散乱係数(S)と、吸収係数(K)の推定は、想定される膜厚に対して十分な数の試験片を準備し、反射光強度(R(T))と塗膜厚(T)の測定の結果に基づいてLevenberg-Marquard法を含む非線形最小二乗法を用いて推定することを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、塗膜の散乱係数(S)と吸収係数(K)を精度よく推定することができる。
According to the second aspect of the present invention, the estimation of the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) in the parameter determination step is performed by preparing a sufficient number of test pieces for the assumed film thickness and calculating the reflected light intensity It is characterized by estimating using a nonlinear least-squares method including the Levenberg-Marquard method based on the measurement results of (R(T)) and coating thickness (T).
According to the second aspect of the present invention, the scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) of the coating film can be accurately estimated.

請求項3記載の本発明は、膜厚推定式導出ステップにおいて、実際に計測した塗膜の計測膜厚を用いて膜厚推定式をフィッティングするフィッティングステップをさらに有することを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、計測膜厚を用いてフィッティングさせた膜厚推定式から塗膜厚(T)を更に精度よく算出することができる。
According to a third aspect of the present invention, the film thickness estimation formula derivation step further comprises a fitting step of fitting the film thickness estimation formula using the actually measured film thickness of the coating film.
According to the third aspect of the present invention, the coating thickness (T) can be calculated more accurately from the thickness estimation formula fitted using the measured thickness.

請求項4記載の本発明は、パラメータ決定ステップにおける光と、画像取得ステップにおける照明を同じ条件の光としたことを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、パラメータ決定ステップで決定した散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することなく同一条件のもとで膜厚計測を行うことができる。
The present invention according to claim 4 is characterized in that the light in the parameter determination step and the illumination in the image acquisition step are light under the same conditions.
According to the fourth aspect of the present invention, film thickness measurement can be performed under the same conditions without correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) determined in the parameter determining step.

請求項5記載の本発明は、撮像手段をスペクトルカメラとしたことを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、特定波長の波長帯のスペクトル画像を取得し、波長帯別の反射光強度(R(T))を精度よく計測することができる。
The present invention according to claim 5 is characterized in that the imaging means is a spectral camera.
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to obtain a spectral image in a wavelength band of a specific wavelength and accurately measure the reflected light intensity (R(T)) for each wavelength band.

請求項6記載の本発明は、塗料を塗った膜厚が既知の塗膜サンプルを複数枚制作し、同一条件下で塗膜サンプルをサンプル画像として取得するサンプル画像取得ステップと、画像取得ステップで複数枚の塗膜サンプルも計測時サンプル画像として取得し、サンプル画像と計測時サンプル画像とを比較し散乱係数(S)と、吸収係数(K)を補正するパラメータ補正ステップを有したことを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、塗膜サンプルのサンプル画像と計測時サンプル画像を比較して散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することにより、サンプル画像と計測時サンプル画像の計測条件の違いを考慮して、塗膜厚(T)を精度よく計測することができる。
In the present invention according to claim 6, a sample image acquisition step of producing a plurality of coating film samples with a known coating thickness and acquiring the coating film samples as sample images under the same conditions, and an image acquisition step A parameter correction step of acquiring a plurality of coating film samples as sample images during measurement, comparing the sample images with the sample images during measurement, and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K). and
According to the sixth aspect of the present invention, by comparing the sample image of the coating film sample and the sample image during measurement and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), the sample image and the sample during measurement It is possible to accurately measure the coating thickness (T) in consideration of the difference in image measurement conditions.

請求項7記載の本発明は、塗膜サンプルの膜厚は、計測対象とする対象物の塗膜の略上限と略下限の膜厚であることを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、少ない塗膜サンプル数であっても、塗膜厚(T)を的確に、より高精度に計測することができる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that the film thickness of the coating film sample is approximately the upper limit and the approximately lower limit of the coating film of the object to be measured.
According to the seventh aspect of the present invention, even with a small number of coating film samples, the coating film thickness (T) can be accurately measured with higher accuracy.

請求項8記載の本発明は、反射光強度(R(T))として彩度を用いることを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、可視光領域であっても、反射光強度(R(T))としての彩度に基づいて塗膜厚(T)をより高精度に計測することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, saturation is used as the reflected light intensity (R(T)).
According to the eighth aspect of the present invention, even in the visible light region, the coating thickness (T) can be measured with higher accuracy based on the saturation as the reflected light intensity (R (T)). can be done.

請求項9記載の本発明は、対象とする塗料は、計測対象とする対象物の塗膜の膜厚の範囲において、塗膜の反射光強度(R(T))が飽和を起こさない波長帯を有する塗料であることを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、反射光強度(R(T))の飽和を起こさない波長帯を有する塗料を利用することで、波長帯を選択することにより、厚膜領域においても膜厚測定を可能とすることができる。
In the present invention according to claim 9, the target paint is a wavelength band in which the reflected light intensity (R (T)) of the coating film does not cause saturation in the range of the coating film thickness of the object to be measured. It is characterized by being a paint having
According to the ninth aspect of the present invention, by using a paint having a wavelength band that does not cause saturation of the reflected light intensity (R(T)), even in a thick film region, by selecting a wavelength band Film thickness measurements can be made possible.

請求項10記載に対応した画像による塗膜厚計測プログラムにおいては、画像により塗膜厚を計測するプログラムであって、コンピュータに、画像による塗膜厚計測方法における画像取得ステップと、塗膜厚計算ステップと、塗膜厚提供ステップを実行させることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、画像による塗膜厚計測方法を、より正確かつ迅速に実行し、非接触かつ高精度に膜厚測定を行うことができる。
In the coating thickness measurement program by image corresponding to claim 10, the program for measuring the coating thickness by the image, wherein the computer is provided with an image acquisition step in the coating thickness measurement method by the image, and the coating thickness calculation and a coating thickness providing step.
According to the tenth aspect of the present invention, the image-based coating film thickness measurement method can be performed more accurately and quickly, and the film thickness can be measured in a non-contact manner and with high accuracy.

請求項11記載の本発明は、コンピュータに、膜厚推定式導出ステップを実行させることを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、計測膜厚を用いてフィッティングさせた膜厚推定式を正確かつ迅速に導出することができる。
According to an eleventh aspect of the present invention, a computer is caused to execute a film thickness estimation formula deriving step.
According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to accurately and quickly derive a film thickness estimation formula fitted using the measured film thickness.

請求項12記載の本発明は、コンピュータに、サンプル画像取得ステップ及びパラメータ補正ステップを実行させることを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することにより、サンプル画像と計測時サンプル画像の計測条件の違いを考慮して、塗膜厚(T)を精度よく迅速に計測することができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, a computer is caused to execute the sample image acquiring step and the parameter correcting step.
According to the twelfth aspect of the present invention, by correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), the coating thickness ( T) can be measured accurately and quickly.

請求項13記載に対応した画像による塗膜厚計測システムにおいては、画像により塗膜厚を計測するシステムであって、対象とする塗料の塗膜の散乱係数(S)と、吸収係数(K)をKubelka-Munk理論に基づいた塗膜の反射光強度(R(T))と塗膜厚(T)の関係式に適用し膜厚推定式を導出する膜厚推定式導出手段と、計測対象とする対象物の塗膜に対して照明を行い、反射光を撮像手段で画像として取得する画像取得手段と、画像から反射光強度(R(T))を求め膜厚推定式に適用し塗膜厚(T)を求める塗膜厚計算手段と、求めた塗膜厚(T)を提供する塗膜厚提供手段とを備えたことを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、画像を用いて非接触かつ面的な膜厚測定を高精度に行うことができる。
In a coating film thickness measurement system using an image corresponding to claim 13, the system measures the coating thickness using an image, and the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) of the coating film of the target coating material are is applied to the relational expression between the reflected light intensity (R (T)) of the coating film and the coating thickness (T) based on the Kubelka-Munk theory, and a film thickness estimation formula derivation means for deriving the film thickness estimation formula; Illuminating the coating film of the object, obtaining the reflected light as an image by the imaging means, and obtaining the reflected light intensity (R (T)) from the image and applying it to the film thickness estimation formula It is characterized by comprising coating thickness calculating means for obtaining the coating thickness (T) and coating thickness providing means for providing the obtained coating thickness (T).
According to the thirteenth aspect of the present invention, non-contact planar film thickness measurement can be performed with high accuracy using an image.

請求項14記載の本発明は、画像取得手段における照明を、散乱係数(S)と吸収係数(K)を求めるときと同じ条件の光としたことを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、求めた散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することなく同一条件のもとで膜厚計測を行うことができる。
A fourteenth aspect of the present invention is characterized in that the illumination in the image acquisition means is the light under the same conditions as when the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) are obtained.
According to the fourteenth aspect of the present invention, film thickness measurement can be performed under the same conditions without correcting the calculated scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K).

請求項15記載の本発明は、撮像手段をスペクトルカメラとしたことを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、特定波長の波長帯のスペクトル画像を取得し、波長帯別の反射光強度(R(T))を精度よく計測することができる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, the imaging means is a spectral camera.
According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to acquire a spectral image in a wavelength band of a specific wavelength and accurately measure the reflected light intensity (R(T)) for each wavelength band.

請求項16記載の本発明は、膜厚が既知の複数枚の塗膜サンプルの画像を同一条件下で取得したサンプル画像を記憶するサンプル画像記憶手段と、計測時に画像取得手段で取得した複数枚の塗膜サンプルの計測時サンプル画像とサンプル画像とを比較し散乱係数(S)と、吸収係数(K)を補正するパラメータ補正手段を備えたことを特徴とする。
請求項16に記載の本発明によれば、塗膜サンプルのサンプル画像と計測時サンプル画像を比較して散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することにより、サンプル画像と計測時サンプル画像の計測条件の違いを考慮して、塗膜厚(T)を精度よく計測することができる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, there is provided a sample image storage means for storing a plurality of sample images of a coating film having a known film thickness obtained under the same conditions, and a plurality of images obtained by the image obtaining means during measurement. and parameter correction means for comparing the sample image and the sample image during measurement of the coating film sample and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K).
According to the sixteenth aspect of the present invention, by comparing the sample image of the coating film sample and the sample image during measurement and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), the sample image and the sample during measurement It is possible to accurately measure the coating thickness (T) in consideration of the difference in image measurement conditions.

請求項17記載の本発明は、反射光強度(R(T))として彩度を用いることを特徴とする。
請求項17に記載の本発明によれば、可視光領域であっても、反射光強度(R(T))としての彩度に基づいて塗膜厚(T)をより高精度に計測することができる。
A seventeenth aspect of the present invention is characterized in that saturation is used as the reflected light intensity (R(T)).
According to the present invention of claim 17, even in the visible light region, the coating thickness (T) can be measured with higher accuracy based on the saturation as the reflected light intensity (R (T)). can be done.

本発明の画像による塗膜厚計測方法によれば、画像を用いて非接触かつ面的な膜厚測定を高精度に行うことができる。 According to the coating film thickness measurement method using images of the present invention, it is possible to perform non-contact surface film thickness measurement with high accuracy using images.

また、パラメータ決定ステップにおける散乱係数(S)と、吸収係数(K)の推定は、想定される膜厚に対して十分な数の試験片を準備し、反射光強度(R(T))と塗膜厚(T)の測定の結果に基づいてLevenberg-Marquard法を含む非線形最小二乗法を用いて推定する場合には、塗膜の散乱係数(S)と吸収係数(K)を精度よく推定することができる。 In addition, the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) in the parameter determination step are estimated by preparing a sufficient number of test pieces for the assumed film thickness and reflecting the intensity of the reflected light (R (T)) and When estimating using the nonlinear least-squares method including the Levenberg-Marquard method based on the results of the measurement of the coating thickness (T), the scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) of the coating film are accurately estimated. can do.

また、膜厚推定式導出ステップにおいて、実際に計測した塗膜の計測膜厚を用いて膜厚推定式をフィッティングするフィッティングステップをさらに有する場合には、計測膜厚を用いてフィッティングさせた膜厚推定式から塗膜厚(T)を更に精度よく算出することができる。 Further, in the film thickness estimation formula derivation step, if there is a fitting step of fitting the film thickness estimation formula using the actually measured film thickness of the coating film, the film thickness fitted using the measured film thickness The coating thickness (T) can be calculated more accurately from the estimation formula.

また、パラメータ決定ステップにおける光と、画像取得ステップにおける照明を同じ条件の光とした場合には、パラメータ決定ステップで決定した散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することなく同一条件のもとで膜厚計測を行うことができる。 Further, when the light in the parameter determination step and the illumination in the image acquisition step are the light under the same conditions, the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) determined in the parameter determination step are not corrected under the same conditions. Film thickness measurement can be performed at the base.

また、撮像手段をスペクトルカメラとした場合には、特定波長の波長帯のスペクトル画像を取得し、波長帯別の反射光強度(R(T))を精度よく計測することができる。 Further, when the imaging means is a spectrum camera, it is possible to acquire a spectrum image in a wavelength band of a specific wavelength and accurately measure the reflected light intensity (R(T)) for each wavelength band.

また、塗料を塗った膜厚が既知の塗膜サンプルを複数枚制作し、同一条件下で塗膜サンプルをサンプル画像として取得するサンプル画像取得ステップと、画像取得ステップで複数枚の塗膜サンプルも計測時サンプル画像として取得し、サンプル画像と計測時サンプル画像とを比較し散乱係数(S)と、吸収係数(K)を補正するパラメータ補正ステップを有した場合には、塗膜サンプルのサンプル画像と計測時サンプル画像を比較して散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することにより、サンプル画像と計測時サンプル画像の計測条件の違いを考慮して、塗膜厚(T)を精度よく計測することができる。 In addition, a sample image acquisition step in which multiple coating film samples with a known coating thickness are created and the coating film samples are acquired as sample images under the same conditions, and multiple coating film samples are also acquired in the image acquisition step. A sample image of a coating film sample when it has a parameter correction step of acquiring a sample image at the time of measurement, comparing the sample image with the sample image at the time of measurement, and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) By comparing the sample image at the time of measurement and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), considering the difference in measurement conditions between the sample image and the sample image at the time of measurement, the coating thickness (T) Accurate measurement is possible.

また、塗膜サンプルの膜厚は、計測対象とする対象物の塗膜の略上限と略下限の膜厚である場合には、少ない塗膜サンプル数であっても、塗膜厚(T)を的確に、より高精度に計測することができる。 In addition, if the film thickness of the coating film sample is approximately the upper limit and approximately the lower limit of the coating film of the object to be measured, even if the number of coating film samples is small, the coating film thickness (T) can be measured accurately and with higher precision.

また、反射光強度(R(T))として彩度を用いる場合には、可視光領域であっても、反射光強度(R(T))としての彩度に基づいて塗膜厚(T)をより高精度に計測することができる。 Further, when the saturation is used as the reflected light intensity (R (T)), even in the visible light region, the coating thickness (T) is based on the saturation as the reflected light intensity (R (T)). can be measured with higher accuracy.

また、対象とする塗料は、計測対象とする対象物の塗膜の膜厚の範囲において、塗膜の反射光強度(R(T))が飽和を起こさない波長帯を有する塗料である場合には、反射光強度(R(T))の飽和を起こさない波長帯を有する塗料を利用することで、波長帯を選択することにより、厚膜領域においても膜厚測定を可能とすることができる。 In addition, if the target paint has a wavelength band in which the reflected light intensity (R (T)) of the coating film does not cause saturation in the range of the coating film thickness of the object to be measured. By using a paint having a wavelength band that does not cause saturation of the reflected light intensity (R (T)), it is possible to measure the film thickness even in a thick film region by selecting the wavelength band. .

また、本発明の画像による塗膜厚計測プログラムによれば、画像による塗膜厚計測方法を、より正確かつ迅速に実行し、非接触かつ高精度に膜厚測定を行うことができる。 Further, according to the program for measuring the coating thickness by image of the present invention, the coating thickness measuring method by the image can be executed more accurately and quickly, and the coating thickness can be measured in a non-contact and highly accurate manner.

また、コンピュータに、膜厚推定式導出ステップを実行させる場合には、計測膜厚を用いてフィッティングさせた膜厚推定式を正確かつ迅速に導出することができる。 Further, when the computer is caused to execute the film thickness estimation formula deriving step, the film thickness estimation formula fitted using the measured film thickness can be derived accurately and quickly.

また、コンピュータに、サンプル画像取得ステップ及びパラメータ補正ステップを実行させる場合には、散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することにより、サンプル画像と計測時サンプル画像の計測条件の違いを考慮して、塗膜厚(T)を精度よく迅速に計測するができる。 Further, when the computer executes the sample image acquisition step and the parameter correction step, the difference in measurement conditions between the sample image and the sample image during measurement is corrected by correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K). With this in mind, the coating thickness (T) can be measured accurately and quickly.

また、本発明の画像による塗膜厚計測システムによれば、画像を用いて非接触かつ面的な膜厚測定を高精度に行うことができる。 Further, according to the coating film thickness measurement system using images of the present invention, non-contact surface film thickness measurement can be performed with high accuracy using images.

また、画像取得手段における照明を、散乱係数(S)と吸収係数(K)を求めるときと同じ条件の光とした場合には、求めた散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することなく同一条件のもとで膜厚計測を行うことができる。 Further, when the illumination in the image acquisition means is light under the same conditions as when obtaining the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), the obtained scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) are corrected. film thickness can be measured under the same conditions.

また、撮像手段をスペクトルカメラとした場合には、特定波長の波長帯のスペクトル画像を取得し、波長帯別の反射光強度(R(T))を精度よく計測することができる。 Further, when the imaging means is a spectrum camera, it is possible to acquire a spectrum image in a wavelength band of a specific wavelength and accurately measure the reflected light intensity (R(T)) for each wavelength band.

また、膜厚が既知の複数枚の塗膜サンプルの画像を同一条件下で取得したサンプル画像を記憶するサンプル画像記憶手段と、計測時に画像取得手段で取得した複数枚の塗膜サンプルの計測時サンプル画像とサンプル画像とを比較し散乱係数(S)と、吸収係数(K)を補正するパラメータ補正手段を備えた場合には、塗膜サンプルのサンプル画像と計測時サンプル画像を比較して散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することにより、サンプル画像と計測時サンプル画像の計測条件の違いを考慮して、塗膜厚(T)を精度よく計測することができる。 In addition, a sample image storage means for storing a plurality of sample images of a coating film having a known film thickness acquired under the same conditions, If a parameter correction means for comparing the sample image and the sample image and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) is provided, the sample image of the coating film sample and the sample image at the time of measurement are compared and scattering is performed. By correcting the coefficient (S) and the absorption coefficient (K), the coating thickness (T) can be accurately measured in consideration of the difference in measurement conditions between the sample image and the sample image during measurement.

また、反射光強度(R(T))として彩度を用いる場合には、可視光領域であっても、反射光強度(R(T))としての彩度に基づいて塗膜厚(T)をより高精度に計測することができる。 Further, when the saturation is used as the reflected light intensity (R (T)), even in the visible light region, the coating thickness (T) is based on the saturation as the reflected light intensity (R (T)). can be measured with higher accuracy.

本発明の実施形態における画像による第一の塗膜厚計測方法のフロー図FIG. 1 is a flowchart of a first coating thickness measurement method using an image according to an embodiment of the present invention; 同画像による塗膜厚計測システムを機能実現手段で表した機能ブロック図Functional block diagram showing the coating thickness measurement system using the same image as a means of realizing functions 同塗料の色変化(彩度)に対してパラメータ推定により決定した値に基づくK-M理論の予測値を示す図A diagram showing the predicted value of the KM theory based on the value determined by parameter estimation for the color change (chroma) of the same paint 同散乱係数(S)と吸収係数(K)の値を変えたときの「膜厚-反射光強度」を示すグラフGraph showing "film thickness-reflected light intensity" when the values of the same scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) are changed 同画像による第二の塗膜厚計測方法のフロー図Flow chart of the second coating thickness measurement method using the same image

本発明の実施形態における画像による塗膜厚計測方法、塗膜厚計測プログラム、及び塗膜厚計測システムについて説明する。
図1は画像による第一の塗膜厚計測方法のフロー図、図2は画像による塗膜厚計測システムを機能実現手段で表した機能ブロック図である。
図2に示す塗膜厚計測システムは、画像により塗膜厚を計測するシステムであって、膜厚推定式導出手段10と、画像取得手段20と、塗膜厚計算手段30と、塗膜厚提供手段40と、サンプル画像記憶手段50と、パラメータ補正手段60と、撮像手段70と、入力手段80と、表示手段90を備え、画像による塗膜厚計測方法の一部を実行する。
コンピュータ100には、画像取得手段20、塗膜厚計算手段30、塗膜厚提供手段40、サンプル画像記憶手段50、及びパラメータ補正手段60が機能として設けられていると共に、画像による塗膜厚計測プログラムがインストールされている。
膜厚推定式導出手段10は、計測の対象とする塗料の塗膜の散乱係数(S)と吸収係数(K)を、Kubelka-Munk理論に基づいた塗膜の反射光強度(R(T))と塗膜厚(T)の関係式に適用し膜厚推定式を導出する。
画像取得手段20は、計測対象とする対象物110の塗膜111に対して照明を行い、反射光を撮像手段70で画像として取得する。
塗膜厚計算手段30は、取得した画像から反射光強度(R(T))を求め、膜厚推定式に適用し塗膜厚(T)を求める。
塗膜厚提供手段40は、求められた塗膜厚(T)を表示手段90に提供する。
A coating thickness measuring method, a coating thickness measuring program, and a coating thickness measuring system according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a flow chart of a first coating thickness measuring method using an image, and FIG. 2 is a functional block diagram showing a coating thickness measuring system using an image as a function realizing means.
The coating thickness measurement system shown in FIG. 2 is a system for measuring coating thickness from an image, and includes a thickness estimation formula derivation means 10, an image acquisition means 20, a coating thickness calculation means 30, a coating thickness Equipped with providing means 40, sample image storage means 50, parameter correction means 60, imaging means 70, input means 80, and display means 90, a part of the coating thickness measurement method using images is executed.
The computer 100 is provided with image acquiring means 20, coating thickness calculating means 30, coating thickness providing means 40, sample image storing means 50, and parameter correcting means 60 as functions. Program is installed.
The film thickness estimation formula derivation means 10 converts the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) of the coating film of the paint to be measured into the reflected light intensity (R (T) of the coating film based on the Kubelka-Munk theory ) and the coating film thickness (T) to derive the film thickness estimation formula.
The image acquiring means 20 illuminates the coating film 111 of the object 110 to be measured, and acquires the reflected light as an image by the imaging means 70 .
The coating thickness calculation means 30 obtains the reflected light intensity (R(T)) from the acquired image and applies it to the thickness estimation formula to obtain the coating thickness (T).
The coating thickness providing means 40 provides the obtained coating thickness (T) to the display means 90 .

図1に示すように、第一の塗膜厚計測方法は、まず、対象とする塗料の膜厚を変えて塗った塗膜を有した複数の試験片1に対して光を照射し、塗膜の散乱係数(S)と、吸収係数(K)を推定して決定する(S1:パラメータ決定ステップ)。複数の試験片1は、塗膜厚の計測対象とする塗料を試験片1ごとに膜厚を異ならせて塗布したものであり、膜厚は既知である。
散乱係数(S)と吸収係数(K)は、塗料ごとに異なる値をとると想定されるパラメータである。
散乱係数(S)は、塗膜厚(T)の増加に対する反射率の増加割合である。極端な例として透明な塗膜の場合は、散乱係数(S)=0(塗膜内での光の反射がない)となる。例えば、塗料中の顔料粒子の反射光の強さを散乱係数(S)で評価することができる。同一の顔料粒子でも含有量が高くなれば散乱係数(S)も大きくなるといった変化が考えられ、また、高反射性の顔料粒子を用いれば散乱係数(S)も大きくなると考えられる。
吸収係数(K)は、塗膜厚(T)の増加に対する透過率の減少割合であり、塗膜111に入射した光の減衰のようなイメージである。樹脂ごとに吸収スペクトルの違いがあるため、樹脂の種類ごとに吸収係数(K)の値は異なり、また、入射光の波長帯によっても減衰の仕方は異なるものと想定される。
As shown in FIG. 1, the first coating film thickness measurement method first irradiates light on a plurality of test pieces 1 having a coating film coated with a target coating film with a different thickness, and the coating The scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) of the film are estimated and determined (S1: parameter determination step). The plurality of test pieces 1 are obtained by applying the paint whose coating thickness is to be measured with different film thicknesses for each test piece 1, and the film thickness is known.
The scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) are parameters that are assumed to take different values for each paint.
The scattering coefficient (S) is the rate of increase in reflectance with respect to an increase in coating thickness (T). As an extreme example, in the case of a transparent coating film, the scattering coefficient (S)=0 (no reflection of light within the coating film). For example, the intensity of reflected light from pigment particles in paint can be evaluated by the scattering coefficient (S). Even with the same pigment particles, the scattering coefficient (S) is considered to increase as the content increases, and the scattering coefficient (S) is also considered to increase when highly reflective pigment particles are used.
The absorption coefficient (K) is the rate of decrease in transmittance with respect to the increase in coating thickness (T), and is like the attenuation of light incident on the coating film 111 . Since each resin has a different absorption spectrum, the value of the absorption coefficient (K) differs for each type of resin, and it is assumed that the manner of attenuation also differs depending on the wavelength band of incident light.

パラメータ決定ステップS1はラボ実験等でも実施可能であり、塗膜の散乱係数(S)と吸収係数(K)は、現場での膜厚計測前に予めラボ実験で求めておくことができる。計測対象となる塗料や光源の組合せに対して散乱係数(S)と吸収係数(K)を予め測定しておけば、撮影機器や光源120などの諸条件をラボ実験時と同等のものとするなど撮影条件を整えることにより、現場でのワンショット撮影で膜厚分布を計測することが可能となる。
パラメータ決定ステップS1における処理手順は、例えば以下の通りである。
1)計測したい膜厚範囲に対して十分な数の試験片1を作成し、準備した各試験片1に光源から光を照射し、スペクトルカメラ等を用いて試験片1を撮影する。
2)撮影により取得した画像を基に、「膜厚-反射光強度」のデータを作成する。
3)作成した「膜厚-反射光強度」のデータを対象に、Levenberg-Marquard法等の非線形最小二乗法などを用いてパラメータ推定を行い、塗膜の散乱係数(S)と、吸収係数(K)を決定する。
このように、パラメータ決定ステップS1において、散乱係数(S)と吸収係数(K)を、想定される膜厚に対して十分な数の試験片1を準備し、測定の結果に基づいてLevenberg-Marquard法を含む非線形最小二乗法を用いて推定することで、塗膜の散乱係数(S)と吸収係数(K)を精度よく推定することができる。
The parameter determination step S1 can also be performed in a laboratory experiment or the like, and the scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) of the coating film can be obtained in advance in the laboratory experiment before film thickness measurement on site. If the scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) are measured in advance for a combination of paints and light sources to be measured, various conditions such as the imaging equipment and light source 120 can be set to the same conditions as in laboratory experiments. By adjusting the shooting conditions such as this, it becomes possible to measure the film thickness distribution with one-shot shooting at the site.
A processing procedure in the parameter determination step S1 is, for example, as follows.
1) Prepare a sufficient number of test pieces 1 for the film thickness range to be measured, irradiate each prepared test piece 1 with light from a light source, and photograph the test piece 1 using a spectrum camera or the like.
2) Based on the image acquired by photographing, data of "film thickness-reflected light intensity" is created.
3) Using the created "film thickness - reflected light intensity" data, parameter estimation is performed using a nonlinear least squares method such as the Levenberg-Marquard method, etc., and the scattering coefficient (S) and absorption coefficient ( K) is determined.
Thus, in the parameter determination step S1, the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) are determined by preparing a sufficient number of test pieces 1 for the assumed film thickness, and based on the measurement results, the Levenberg- The scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) of the coating film can be accurately estimated by using the nonlinear least-squares method including the Marquard method.

パラメータ決定ステップS1の後、求めた散乱係数(S)と吸収係数(K)を、入力手段80を用いてコンピュータ100に入力する。入力手段80は、例えばキーボードやマウス等である。コンピュータ100は、散乱係数(S)と吸収係数(K)をKubelka-Munk理論に基づいた塗膜の反射光強度(R(T))と塗膜厚(T)の関係式に適用し膜厚推定式を導出する(S2:膜厚推定式導出ステップ)。
膜厚推定式導出ステップS2においては、膜厚推定式導出手段10が、Kubelka-Munk理論を利用して、「膜厚-反射光強度」の関係をモデル化する。Kubelka-Munk理論は、物質に入射する光の強度と反射する光の強度を関連付ける理論で、塗料の色合わせなどに広く利用されている。Kubelka-Munk理論では、膜厚(T)と反射光強度(R(T))の関係式は次式(1)で表される。

Figure 2023032494000002
式(1)の逆関数は次式(2)と書け、式(2)が膜厚推定式となる。なお、lnは自然対数である。
Figure 2023032494000003
After the parameter determination step S1, the obtained scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) are input to the computer 100 using the input means 80. FIG. Input means 80 is, for example, a keyboard, a mouse, or the like. The computer 100 applies the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) to the relational expression between the reflected light intensity (R (T)) of the coating film and the coating thickness (T) based on the Kubelka-Munk theory. An estimation formula is derived (S2: film thickness estimation formula derivation step).
In the film thickness estimation formula derivation step S2, the film thickness estimation formula derivation means 10 models the relationship between "film thickness-reflected light intensity" using the Kubelka-Munk theory. The Kubelka-Munk theory is a theory that associates the intensity of light incident on a substance with the intensity of light reflected, and is widely used for color matching of paints. According to the Kubelka-Munk theory, the relational expression between the film thickness (T) and the reflected light intensity (R(T)) is given by the following equation (1).
Figure 2023032494000002
The inverse function of the formula (1) can be written as the following formula (2), and the formula (2) becomes the film thickness estimation formula. Note that ln is the natural logarithm.
Figure 2023032494000003

ここで、図3は塗料の色変化(彩度)に対してパラメータ推定により決定した値に基づくK-M理論の予測値を示す図であり、塗膜厚(Dry film thickness)と彩度(Saturation)の関係を表している。なお、彩度は可視光領域における反射光強度(R(T))ともいえる。
図3中の「Measured data」は、市販の電磁式膜厚計で計測した値であり、一枚の試験片1について30回の計測を行った平均値と標準偏差を示している。図3から、塗膜の色変化をよく捉えていることが分かる。膜厚が大きくなると一定値に漸近し(色の飽和に対応)、反射光強度(R(T))が収束するときの値(R)に近い領域では推定誤差が大きくなる。反射光強度(R(T))が収束するときの値(R)は、散乱係数(S)と吸収係数(K)の値による。このように、反射光強度(R(T))として彩度を用いることで、可視光領域であっても、反射光強度(R(T))としての彩度に基づいて塗膜厚(T)をより高精度に計測することができる。すなわち、彩度を利用し可視光領域でもK-M理論に基づいて、塗膜厚(T)を求めることができる。このため、スペクトルカメラを用いなくても塗膜厚(T)を高精度に計測することができる。また、スペクトルカメラやハイパースペクトルカメラにより得た反射光強度(R(T))と、可視光領域のバンドで得られた彩度とを組み合わせて塗膜厚(T)を計測してもよい。なお、二種類程度の膜厚の色見本があれば画像による膜厚推定が可能である。
また、膜厚推定式導出ステップS2においては、実際に計測した塗膜111の計測膜厚を用いて膜厚推定式をフィッティングするフィッティングステップS2-1を有する。図3中の「K-M fitting」は、L-M法でK-M理論(式(1))のパラメータ推定を行い、「Measured data」にフィッティングさせた結果である。このように、膜厚推定式をフィッティングすることで、計測膜厚を用いてフィッティングさせた膜厚推定式である式(2)から塗膜厚(T)を更に精度よく算出することができる。
散乱係数(S)と吸収係数(K)は、塗膜111の材料(顔料や樹脂などの塗料成分)や、計測条件(撮影機器、光源120など)の他、反射光の波長によっても変化する(波長ごとに図3のフィッティング関数の形が変わる)と想定される。
Here, FIG. 3 is a diagram showing the predicted values of the KM theory based on the values determined by parameter estimation for the color change (chroma) of the paint. Saturation). Note that saturation can also be said to be reflected light intensity (R(T)) in the visible light region.
"Measured data" in FIG. 3 is a value measured by a commercially available electromagnetic film thickness meter, and shows the average value and standard deviation of 30 measurements performed on one test piece 1 . From FIG. 3, it can be seen that the color change of the coating film is well captured. As the film thickness increases, it asymptotically approaches a constant value (corresponding to color saturation), and the estimation error increases in a region close to the value (R ) when the reflected light intensity (R(T)) converges. The value (R ) when the reflected light intensity (R(T)) converges depends on the values of the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K). In this way, by using the saturation as the reflected light intensity (R (T)), even in the visible light region, the coating thickness (T ) can be measured with higher accuracy. That is, the coating thickness (T) can be determined based on the KM theory even in the visible light region by using chroma. Therefore, the coating thickness (T) can be measured with high accuracy without using a spectrum camera. Alternatively, the coating thickness (T) may be measured by combining the reflected light intensity (R(T)) obtained by a spectral camera or hyperspectral camera and the saturation obtained in the visible light band. Note that if there are color samples of about two types of film thickness, it is possible to estimate the film thickness from an image.
Further, the film thickness estimation formula derivation step S2 includes a fitting step S2-1 for fitting the film thickness estimation formula using the actually measured film thickness of the coating film 111. FIG. "KM fitting" in FIG. 3 is the result of estimating the parameters of the KM theory (formula (1)) by the LM method and fitting to "Measured data". By fitting the film thickness estimation formula in this way, the coating thickness (T) can be calculated more accurately from the film thickness estimation formula (2) fitted using the measured film thickness.
The scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) vary depending on the material of the coating film 111 (coating components such as pigments and resins), measurement conditions (shooting equipment, light source 120, etc.), and the wavelength of the reflected light. (The shape of the fitting function in FIG. 3 changes for each wavelength).

船舶においてバラストタンク塗装に用いられるSI塗料(Self Indication塗料)は、IMO(国際海事機関)による塗装性能基準(PSPC)で求められる膜厚320μmで色変化が飽和するように作られている。そのため、320μm以上の膜厚領域では膜厚が増大しても色は変化しなくなり肉眼での膜厚識別が不可能である。
しかし、例えば、ある波長帯では膜厚320μmを越えた範囲でも反射光強度(R(T))が飽和しないなど、反射光の波長によっては、肉眼で識別される色変化とは異なる変化をする場合が想定される。よって、対象とする塗料を、計測対象とする対象物110の塗膜111の膜厚の範囲において、塗膜111の反射光強度(R(T))が飽和を起こさない波長帯を有する塗料とし、反射光強度(R(T))が飽和しない波長帯を利用することで、波長帯を選択することにより、肉眼では膜厚識別が不可能な厚膜領域(320μm以上)での膜厚測定も可能となる。
ここで、図4は散乱係数(S)と吸収係数(K)の値を変えたときの「膜厚-反射光強度」を示すグラフである。線Aは、パラメータ決定ステップS1で算出した散乱係数(S)と吸収係数(K)のオリジナルの値を示し、線Bは、散乱係数(S)と吸収係数(K)をそれぞれオリジナルの値の2倍とした場合を示し、線Cは、散乱係数(S)と吸収係数(K)のをそれぞれオリジナルの値の0.5倍とした場合を示している。いずれの場合も一定値に収束するが、散乱係数(S)と吸収係数(K)の値が小さいほど収束する膜厚値が大きくなる。つまり、散乱係数(S)と吸収係数(K)が小さくなるような塗膜111の材料や波長帯の組合せにより、膜厚320μmを越えた範囲でも膜厚の計測が可能となり得る。
反射光強度(R(T))が収束するときの値(R)は、次式(3)で表される。

Figure 2023032494000004
式(3)を少し変形すると、Rは(K/S)のみの関数として表されることが分かる。つまり、散乱係数(S)と吸収係数(K)の値が変化した場合でも散乱係数(S)と吸収係数(K)の比が一定値であれば、図4に示すようにRは一定値になる。 SI paint (Self Indication paint) used for painting ballast tanks on ships is made so that the color change is saturated at a film thickness of 320 μm, which is required by the IMO (International Maritime Organization) paint performance standards (PSPC). Therefore, in the film thickness region of 320 μm or more, even if the film thickness increases, the color does not change and the film thickness cannot be distinguished with the naked eye.
However, depending on the wavelength of the reflected light, for example, the reflected light intensity (R(T)) does not saturate even when the film thickness exceeds 320 μm in a certain wavelength band. is assumed. Therefore, the target paint is a paint having a wavelength band in which the reflected light intensity (R(T)) of the coating film 111 does not cause saturation in the range of the film thickness of the coating film 111 of the object 110 to be measured. By using a wavelength band in which the reflected light intensity (R(T)) does not saturate, it is possible to measure film thickness in a thick film region (320 μm or more) where the film thickness cannot be identified with the naked eye. is also possible.
Here, FIG. 4 is a graph showing "film thickness-reflected light intensity" when the values of the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) are changed. Line A shows the original values of the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) calculated in the parameter determination step S1, and line B shows the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) of the original values, respectively. Line C shows the case where the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) are each 0.5 times the original value. In either case, the value converges to a constant value, but the smaller the value of the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), the larger the film thickness value that converges. In other words, by combining the material of the coating film 111 and the wavelength band so that the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) are small, it is possible to measure the film thickness even in a range exceeding 320 μm.
The value (R ) when the reflected light intensity (R(T)) converges is expressed by the following equation (3).
Figure 2023032494000004
A slight modification of equation (3) shows that R can be expressed as a function of (K/S) only. That is, even if the values of the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) change, if the ratio of the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) is constant, R is constant as shown in FIG. be a value.

膜厚推定式導出ステップS2の後、計測対象とする対象物110に塗った塗膜111に対して光源120から照明を行い、撮像手段70で反射光を画像として取得する(S3:画像取得ステップ)。
画像取得ステップS3においては、画像取得手段20が、対象物110に対して例えば1cm四方から100cm四方程度の範囲を撮影する。撮影距離は例えば約1.0m~2.0m程度の所定範囲とし、焦点距離は任意である。
ここで、パラメータ決定ステップS1における光と、画像取得ステップS3における照明を同じ条件の光とした場合は、試験片1に対して照射する光の条件と、対象物110に対して照射する光の条件が同一となるため、パラメータ決定ステップS1で決定した散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することなく同一条件のもとで膜厚計測を行うことができる。なお、パラメータ決定ステップS1で使用する光源や、画像取得ステップS3で使用する光源120には、光強度のムラが少ない、撮影用の拡散光源等を使用することが好ましい。また、パラメータ決定ステップS1で使用する光源と、画像取得ステップS3で使用する光源120は、同一の光源であってもよい。
なお、パラメータ決定ステップS1で照射する光と画像取得ステップS3における照明は、白色光、特定の波長を含む光、又は特定の波長の光等、塗膜厚(T)を求めるに当たり相応しい反射光強度(R(T))が得られる光であれば任意に使用が可能である。
After the film thickness estimation formula derivation step S2, the coating film 111 applied to the object 110 to be measured is illuminated from the light source 120, and the reflected light is acquired as an image by the imaging means 70 (S3: image acquisition step ).
In the image acquisition step S3, the image acquisition means 20 captures an image of the object 110 in a range of, for example, 1 cm square to 100 cm square. The photographing distance is set in a predetermined range of, for example, about 1.0 m to 2.0 m, and the focal length is arbitrary.
Here, when the light in the parameter determination step S1 and the illumination in the image acquisition step S3 are the same light conditions, the conditions of the light irradiated to the test piece 1 and the light irradiated to the object 110 Since the conditions are the same, film thickness measurement can be performed under the same conditions without correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) determined in the parameter determination step S1. As the light source used in the parameter determination step S1 and the light source 120 used in the image acquisition step S3, it is preferable to use, for example, a diffused light source for photographing with little unevenness in light intensity. Also, the light source used in the parameter determination step S1 and the light source 120 used in the image acquisition step S3 may be the same light source.
The light irradiated in the parameter determination step S1 and the illumination in the image acquisition step S3 may be white light, light containing a specific wavelength, light of a specific wavelength, or the like. Any light that can obtain (R(T)) can be used.

本実施形態においては、画像取得ステップS3で使用する撮像手段70をスペクトルカメラとしている。これにより、特定波長の波長帯のスペクトル画像を取得し、数種類程度の波長帯別の反射光強度(R(T))を精度よく計測することができる。
また、撮像手段70は、数種類程度の波長帯の反射光強度(R(T))を計測する簡易的な方法として、例えば一般的なデジタルカメラなど、可視光カメラに特定波長帯の光のみを透過させるバンドパスフィルタを装着して撮影を行うものとすることもできる。
また、上述のように、散乱係数(S)と吸収係数(K)は反射光の波長ごとに異なり、例えば膜厚320μmを越えた範囲でも反射光強度(R(T))が飽和しない波長帯があり得る。そこで、撮像手段70として、複数の波長のスペクトルを計測できる多波長分光カメラ(ハイパースペクトルカメラ)を用いることが好ましい。これにより、例えば320μm以上の膜厚を更に精度よく計測することができる。なお、バンド数の多いスペクトルカメラ、又はハイパースペクトルカメラを用いることで、色見本(サンプル)が不要となる可能性もある。なお、撮影後に焦点を変えた画像や立体画像を得ることが可能なライトフィールドカメラを単独で、又はスペクトルカメラやハイパースペクトルカメラと組み合わせて使用することもできる。
In this embodiment, the imaging means 70 used in the image acquisition step S3 is a spectrum camera. Thereby, it is possible to obtain a spectrum image of a wavelength band of a specific wavelength, and accurately measure the reflected light intensity (R(T)) for each wavelength band of about several types.
In addition, as a simple method for measuring the intensity of reflected light (R(T)) in several wavelength bands, the image pickup means 70 can transmit only light in a specific wavelength band to a visible light camera such as a general digital camera. It is also possible to photograph with a band-pass filter that allows transmission.
Further, as described above, the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) are different for each wavelength of reflected light. can be. Therefore, it is preferable to use a multi-wavelength spectroscopic camera (hyperspectral camera) capable of measuring spectra of a plurality of wavelengths as the imaging means 70 . Thereby, for example, a film thickness of 320 μm or more can be measured with higher accuracy. By using a spectral camera with a large number of bands or a hyperspectral camera, there is a possibility that a color sample (sample) becomes unnecessary. It should be noted that a light field camera capable of obtaining an image whose focus has been changed after photographing or a stereoscopic image can be used alone or in combination with a spectral camera or a hyperspectral camera.

画像取得ステップS3の後、画像から反射光強度(R(T))を求め、膜厚推定式に適用し塗膜厚(T)を求める(S4:塗膜厚計算ステップ)。
パラメータである散乱係数(S)と吸収係数(K)は、パラメータ決定ステップS1で求められており既知であるため、光強度センサで塗膜111の表面からの反射光強度(R(T))を計測することで、塗膜厚計算手段30を用いて、式(2)から塗膜厚(T)を求めることができる。
After the image acquisition step S3, the reflected light intensity (R(T)) is obtained from the image and applied to the film thickness estimation formula to obtain the coating thickness (T) (S4: coating thickness calculation step).
Since the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), which are parameters, are obtained in the parameter determination step S1 and are known, the light intensity sensor detects the reflected light intensity (R(T)) from the surface of the coating film 111. By measuring , the coating thickness (T) can be obtained from the equation (2) using the coating thickness calculation means 30 .

塗膜厚計算ステップS4の後、求めた塗膜厚(T)を、塗膜厚提供手段40から表示手段90へ提供する(S5:塗膜厚提供ステップ)。
表示手段90は、例えばコンピュータ100に接続されたプリンターやモニター等であり、塗膜厚提供手段40から提供された塗膜厚(T)に関する情報を処理して出力する。
After the coating thickness calculation step S4, the determined coating thickness (T) is provided from the coating thickness providing means 40 to the display means 90 (S5: coating thickness providing step).
The display means 90 is, for example, a printer, a monitor, or the like connected to the computer 100, and processes and outputs information regarding the coating thickness (T) provided from the coating thickness providing means 40. FIG.

次に、図1に示すフローとは別の塗膜厚計測方法について説明する。図5は画像による第二の塗膜厚計測方法のフロー図である。なお、第一の塗膜厚計測方法のフローと同一の箇所は同一符号を付して説明を省略する。
第二の塗膜厚計測方法においては、図2に示すサンプル画像記憶手段50及びパラメータ補正手段60も利用する。サンプル画像記憶手段50は、膜厚が既知の複数枚の塗膜サンプル2の画像を同一条件下で取得したサンプル画像3を記憶するものである。また、パラメータ補正手段60は、計測時に画像取得手段20で取得した複数枚の塗膜サンプル2の計測時サンプル画像4とサンプル画像3とを比較し、散乱係数(S)と、吸収係数(K)を補正するものである。
Next, a coating thickness measuring method different from the flow shown in FIG. 1 will be described. FIG. 5 is a flow chart of the second coating thickness measuring method using images. The same parts as in the flow of the first method for measuring coating thickness are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the second coating thickness measurement method, the sample image storage means 50 and the parameter correction means 60 shown in FIG. 2 are also used. The sample image storage means 50 stores the sample images 3 obtained by obtaining the images of a plurality of coating film samples 2 having known film thicknesses under the same conditions. In addition, the parameter correction means 60 compares the sample image 4 and the sample image 3 during measurement of the plurality of coating film samples 2 acquired by the image acquisition means 20 during measurement, and the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K ) is corrected.

画像取得ステップS3(現場撮影時)の条件がパラメータ決定ステップS1(ラボ実験時)の条件とは異なっている場合には、膜厚が既知である数枚の塗膜サンプル2を対象物120(撮影対象)と同時に撮影しておく(同じ画像内におさめておく)ことにより、塗膜サンプル2からの反射光強度(R(T))を参照してパラメータの散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正できる。すなわち、パラメータ決定ステップS1と画像取得ステップS3とにおける撮影条件の違いを補正することができる。
そこで、図5に示すように、第二の塗膜厚計測方法においては、サンプル画像取得ステップS6と、パラメータ補正ステップS7を実行する。
サンプル画像取得ステップS6においては、塗料を塗った膜厚が既知の塗膜サンプル2を複数枚制作し、同一条件下で塗膜サンプル2をサンプル画像3として取得し、サンプル画像記憶手段50に記憶する。
パラメータ補正ステップS7においては、パラメータ補正手段60が、画像取得ステップS3で複数枚の塗膜サンプル2も計測時サンプル画像4として取得し、サンプル画像3と計測時サンプル画像4とを比較し、散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正する。
これにより、塗膜サンプルのサンプル画像3と計測時サンプル画像4を比較して散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することにより、サンプル画像3と計測時サンプル画像4の計測条件の違いを考慮して、塗膜厚(T)の膜厚分布を精度よく計測することができる。なお、散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正するためには、撮影画像中の各塗膜サンプル2の自動検出と、膜厚に紐づいた認識・分類処理が必要になるため、各塗膜サンプル2には、QRコード(登録商標)などの識別用のマーカーを付しておくことが好ましい。
また、塗膜サンプル2の膜厚値は、計測したい膜厚範囲の中でその差が大きくなるような値を採用することが好ましい。そのため、塗膜サンプル2の膜厚は、計測対象とする対象物110の塗膜111の略上限と略下限の膜厚とする。これにより、少ない塗膜サンプル数であっても、塗膜厚(T)の膜厚分布を的確に、より高精度に計測できる。例えば、計測したい膜厚範囲が0-450μmであるときには、50μmと400μmの塗膜サンプル2を準備する。
If the conditions of the image acquisition step S3 (at the time of on-site photography) are different from the conditions of the parameter determination step S1 (at the time of laboratory experiments), several coating film samples 2 with known film thicknesses are placed on the object 120 ( By taking an image at the same time as the object to be photographed (stored in the same image), the reflected light intensity (R (T)) from the coating film sample 2 is referred to, and the scattering coefficient (S) and absorption coefficient of the parameters (K) can be corrected. That is, it is possible to correct the difference in photographing conditions between the parameter determination step S1 and the image acquisition step S3.
Therefore, as shown in FIG. 5, in the second coating thickness measuring method, a sample image acquisition step S6 and a parameter correction step S7 are executed.
In the sample image acquisition step S6, a plurality of coating film samples 2 having a known paint film thickness are produced, the coating film samples 2 are acquired as sample images 3 under the same conditions, and stored in the sample image storage means 50. do.
In the parameter correction step S7, the parameter correction means 60 also acquires a plurality of coating film samples 2 as the measurement sample images 4 in the image acquisition step S3, compares the sample images 3 and the measurement sample images 4, Correct the coefficient (S) and the absorption coefficient (K).
As a result, by comparing the sample image 3 of the coating film sample and the sample image 4 at the time of measurement and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), the measurement conditions of the sample image 3 and the sample image 4 at the time of measurement are corrected. Considering the difference, the film thickness distribution of the coating film thickness (T) can be accurately measured. In addition, in order to correct the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K), automatic detection of each coating sample 2 in the photographed image and recognition and classification processing linked to the film thickness are necessary. Each coating film sample 2 is preferably attached with an identification marker such as a QR code (registered trademark).
Moreover, it is preferable that the film thickness value of the coating film sample 2 is selected such that the difference is large within the film thickness range to be measured. Therefore, the film thickness of the coating film sample 2 is set to substantially the upper limit and substantially the lower limit of the coating film 111 of the object 110 to be measured. As a result, even with a small number of coating film samples, the film thickness distribution of the coating film thickness (T) can be accurately measured with higher accuracy. For example, when the film thickness range to be measured is 0 to 450 μm, coating film samples 2 of 50 μm and 400 μm are prepared.

以上説明したように、本発明の画像による塗膜厚計測方法、及び画像による塗膜厚計測システムによれば、画像を用いて非接触かつ面的な膜厚測定を高精度に行うことができる。
また、画像による塗膜厚計測プログラムを用い、コンピュータ100に、塗膜厚計測方法における画像取得ステップS3と、塗膜厚計算ステップS4と、塗膜厚提供ステップS5を実行させることで、画像による塗膜厚計測方法を、より正確かつ迅速に実行し、非接触かつ高精度に膜厚測定を行うことができる。
また、コンピュータ100に、膜厚推定式導出ステップS2を実行させることで、計測膜厚を用いてフィッティングさせた膜厚推定式を正確かつ迅速に導出することができる。
また、コンピュータ100に、サンプル画像取得ステップS6及びパラメータ補正ステップS7を実行させることで、散乱係数(S)と吸収係数(K)を補正することにより、サンプル画像3と計測時サンプル画像4の計測条件の違いを考慮して、塗膜厚(T)を精度よく迅速に計測することができる。
As described above, according to the image-based coating film thickness measuring method and the image-based coating film thickness measuring system of the present invention, non-contact surface film thickness measurement can be performed with high accuracy using images. .
In addition, using a program for measuring the coating thickness by image, the computer 100 is caused to execute the image acquisition step S3, the coating thickness calculation step S4, and the coating thickness providing step S5 in the coating thickness measurement method. The coating film thickness measurement method can be performed more accurately and quickly, and the film thickness can be measured non-contact and with high accuracy.
Further, by causing the computer 100 to execute the film thickness estimation formula derivation step S2, it is possible to accurately and quickly derive the film thickness estimation formula fitted using the measured film thickness.
Further, by causing the computer 100 to execute the sample image acquisition step S6 and the parameter correction step S7, the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) are corrected, thereby measuring the sample image 3 and the sample image 4 during measurement. The coating thickness (T) can be measured quickly and accurately considering the difference in conditions.

本発明は、Kubelka-Munk理論に基づき近似関数を構築して膜厚推定式を導出することで、造船塗膜やその他の塗膜について、精度よく塗膜厚を推定できる。 According to the present invention, by constructing an approximation function based on the Kubelka-Munk theory and deriving a film thickness estimation formula, it is possible to accurately estimate the coating thickness of shipbuilding coatings and other coatings.

1 試験片
2 塗膜サンプル
3 サンプル画像
4 計測時サンプル画像
10 膜厚推定式導出手段
20 画像取得手段
30 塗膜厚計算手段
40 塗膜厚提供手段
50 サンプル画像記憶手段
60 パラメータ補正手段
70 撮像手段
100 コンピュータ
110 対象物
111 塗膜
S1 パラメータ決定ステップ
S2 膜厚推定式導出ステップ
S2-1 フィッティングステップ
S3 画像取得ステップ
S4 塗膜厚計算ステップ
S5 塗膜厚提供ステップ
S6 サンプル画像取得ステップ
S7 パラメータ補正ステップ
1 Test piece 2 Coating film sample 3 Sample image 4 Sample image during measurement 10 Film thickness estimation formula derivation means 20 Image acquisition means 30 Coating thickness calculation means 40 Coating thickness providing means 50 Sample image storage means 60 Parameter correction means 70 Imaging means 100 Computer 110 Object 111 Coating film S1 Parameter determination step S2 Film thickness estimation formula derivation step S2-1 Fitting step S3 Image acquisition step S4 Coating thickness calculation step S5 Coating thickness provision step S6 Sample image acquisition step S7 Parameter correction step

Claims (17)

画像により塗膜厚を計測する方法であって、
対象とする塗料の膜厚を変えて塗った塗膜を有した複数の試験片に対して、光を照射し前記塗膜の散乱係数(S)と、吸収係数(K)を推定し決定するパラメータ決定ステップと、
前記散乱係数(S)と前記吸収係数(K)をKubelka-Munk理論に基づいた前記塗膜の反射光強度(R(T))と塗膜厚(T)の関係式に適用し膜厚推定式を導出する膜厚推定式導出ステップと、
計測対象とする対象物に塗った前記塗膜に対して照明を行い、撮像手段で反射光を画像として取得する画像取得ステップと、
前記画像から反射光強度(R(T))を求め前記膜厚推定式に適用し前記塗膜厚(T)を求める塗膜厚計算ステップと、
求めた前記塗膜厚(T)を提供する塗膜厚提供ステップとを有することを特徴とする画像による塗膜厚計測方法。
A method for measuring a coating thickness by an image,
A plurality of test pieces having a coating film coated with the target coating film with different thicknesses are irradiated with light, and the scattering coefficient (S) and absorption coefficient (K) of the coating film are estimated and determined. a parameter determination step;
Film thickness estimation by applying the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) to the relational expression between the reflected light intensity (R (T)) and the coating thickness (T) of the coating film based on the Kubelka-Munk theory A film thickness estimation formula derivation step for deriving a formula;
an image acquisition step of illuminating the coating film applied to the object to be measured and acquiring the reflected light as an image with an imaging means;
A coating thickness calculation step of obtaining the reflected light intensity (R (T)) from the image and applying it to the thickness estimation formula to obtain the coating thickness (T);
and a coating thickness providing step of providing the calculated coating thickness (T).
前記パラメータ決定ステップにおける前記散乱係数(S)と、前記吸収係数(K)の推定は、想定される前記膜厚に対して十分な数の前記試験片を準備し、前記反射光強度(R(T))と前記塗膜厚(T)の測定の結果に基づいてLevenberg-Marquard法を含む非線形最小二乗法を用いて推定することを特徴とする請求項1に記載の画像による塗膜厚計測方法。 Estimation of the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) in the parameter determination step involves preparing a sufficient number of test pieces for the assumed film thickness, and obtaining the reflected light intensity (R ( T)) and the coating thickness (T) is estimated using a nonlinear least squares method including the Levenberg-Marquard method based on the measurement result of the coating thickness (T). Method. 前記膜厚推定式導出ステップにおいて、実際に計測した前記塗膜の計測膜厚を用いて前記膜厚推定式をフィッティングするフィッティングステップをさらに有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像による塗膜厚計測方法。 3. The method according to claim 1, wherein the film thickness estimation formula derivation step further comprises a fitting step of fitting the film thickness estimation formula using the actually measured film thickness of the coating film. A method of measuring coating thickness using images of 前記パラメータ決定ステップにおける前記光と、前記画像取得ステップにおける前記照明を同じ条件の光としたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の画像による塗膜厚計測方法。 4. The coating thickness measuring method according to any one of claims 1 to 3, wherein the light in the parameter determination step and the illumination in the image acquisition step are set to light under the same conditions. . 前記撮像手段をスペクトルカメラとしたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の画像による塗膜厚計測方法。 5. The coating thickness measuring method according to any one of claims 1 to 4, wherein said imaging means is a spectrum camera. 前記塗料を塗った前記膜厚が既知の塗膜サンプルを複数枚制作し、同一条件下で前記塗膜サンプルをサンプル画像として取得するサンプル画像取得ステップと、前記画像取得ステップで複数枚の前記塗膜サンプルも計測時サンプル画像として取得し、前記サンプル画像と前記計測時サンプル画像とを比較し前記散乱係数(S)と、前記吸収係数(K)を補正するパラメータ補正ステップを有したことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の画像による塗膜厚計測方法。 A sample image acquisition step of producing a plurality of coating film samples coated with the paint and having a known film thickness and acquiring the coating film samples as sample images under the same conditions; A parameter correction step of acquiring a film sample as a sample image during measurement, comparing the sample image with the sample image during measurement, and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K). 6. The method for measuring coating thickness by image according to any one of claims 1 to 5. 前記塗膜サンプルの前記膜厚は、計測対象とする前記対象物の前記塗膜の略上限と略下限の前記膜厚であることを特徴とする請求項6に記載の画像による塗膜厚計測方法。 7. The image-based coating thickness measurement according to claim 6, wherein the coating film thickness of the coating film sample is substantially the upper limit and the substantially lower limit of the coating film of the object to be measured. Method. 前記反射光強度(R(T))として彩度を用いることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の画像による塗膜厚計測方法。 8. The coating thickness measuring method according to any one of claims 1 to 7, wherein saturation is used as the reflected light intensity (R(T)). 対象とする前記塗料は、計測対象とする前記対象物の前記塗膜の前記膜厚の範囲において、前記塗膜の反射光強度(R(T))が飽和を起こさない波長帯を有する塗料であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の画像による塗膜厚計測方法。 The target paint is a paint having a wavelength band in which the reflected light intensity (R(T)) of the coating film does not saturate in the range of the film thickness of the coating film of the object to be measured. 9. The method for measuring coating thickness by image according to any one of claims 1 to 8, characterized in that: 画像により塗膜厚を計測するプログラムであって、
コンピュータに、
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の画像による塗膜厚計測方法における前記画像取得ステップと、前記塗膜厚計算ステップと、前記塗膜厚提供ステップを実行させることを特徴とする画像による塗膜厚計測プログラム。
A program for measuring the coating thickness from an image,
to the computer,
The image acquisition step, the coating thickness calculation step, and the coating thickness providing step in the coating thickness measurement method using an image according to any one of claims 1 to 9 are executed. A paint thickness measurement program based on images.
前記コンピュータに、
請求項1における前記膜厚推定式導出ステップを実行させることを特徴とする請求項10に記載の画像による塗膜厚計測プログラム。
to the computer;
11. The image-based coating film thickness measurement program according to claim 10, wherein the film thickness estimation formula deriving step in claim 1 is executed.
前記コンピュータに、
請求項6における前記サンプル画像取得ステップ及び前記パラメータ補正ステップを実行させることを特徴とする請求項10に記載の画像による塗膜厚計測プログラム。
to the computer;
11. The image-based coating thickness measurement program according to claim 10, wherein said sample image acquisition step and said parameter correction step in claim 6 are executed.
画像により塗膜厚を計測するシステムであって、
対象とする塗料の塗膜の散乱係数(S)と、吸収係数(K)をKubelka-Munk理論に基づいた前記塗膜の反射光強度(R(T))と塗膜厚(T)の関係式に適用し膜厚推定式を導出する膜厚推定式導出手段と、
計測対象とする対象物の前記塗膜に対して照明を行い、反射光を撮像手段で画像として取得する画像取得手段と、
前記画像から反射光強度(R(T))を求め前記膜厚推定式に適用し前記塗膜厚(T)を求める塗膜厚計算手段と、
求めた前記塗膜厚(T)を提供する塗膜厚提供手段とを備えたことを特徴とする画像による塗膜厚計測システム。
A system for measuring coating thickness by an image,
The relationship between the reflected light intensity (R (T)) and the coating thickness (T) of the coating film based on the Kubelka-Munk theory for the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K) of the coating film of the target paint A film thickness estimation formula derivation means for applying the formula to derive a film thickness estimation formula;
an image acquiring means for illuminating the coating film of the object to be measured and acquiring the reflected light as an image with an imaging means;
A coating thickness calculation means for obtaining the reflected light intensity (R (T)) from the image and applying it to the thickness estimation formula to obtain the coating thickness (T);
and a coating thickness providing means for providing the calculated coating thickness (T).
前記画像取得手段における前記照明を、前記散乱係数(S)と前記吸収係数(K)を求めるときと同じ条件の光としたことを特徴とする請求項13に記載の画像による塗膜厚計測システム。 14. The system for measuring coating thickness by images according to claim 13, wherein said illumination in said image acquisition means is light under the same conditions as those used when said scattering coefficient (S) and said absorption coefficient (K) are obtained. . 前記撮像手段をスペクトルカメラとしたことを特徴とする請求項13又は請求項14に記載画像による塗膜厚計測システム。 15. The coating thickness measuring system according to claim 13 or 14, wherein said imaging means is a spectrum camera. 前記膜厚が既知の複数枚の塗膜サンプルの画像を同一条件下で取得したサンプル画像を記憶するサンプル画像記憶手段と、計測時に前記画像取得手段で取得した複数枚の前記塗膜サンプルの計測時サンプル画像と前記サンプル画像とを比較し前記散乱係数(S)と、前記吸収係数(K)を補正するパラメータ補正手段を備えたことを特徴とする請求項13から請求項15のいずれか1項に記載の画像による塗膜厚計測システム。 A sample image storage means for storing a plurality of sample images of a coating film having a known film thickness obtained under the same conditions, and measuring the plurality of coating film samples obtained by the image acquisition means during measurement. 16. The apparatus according to any one of claims 13 to 15, further comprising parameter correction means for comparing the time sample image and the sample image and correcting the scattering coefficient (S) and the absorption coefficient (K). A coating thickness measurement system based on the image described in the paragraph. 前記反射光強度(R(T))として彩度を用いることを特徴とする請求項13から請求項16のいずれか1項に記載の画像による塗膜厚計測システム。 17. The coating thickness measuring system according to any one of claims 13 to 16, wherein saturation is used as said reflected light intensity (R(T)).
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