JPS5957123A - 移動物体表面の測色装置 - Google Patents

移動物体表面の測色装置

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JPS5957123A
JPS5957123A JP57111080A JP11108082A JPS5957123A JP S5957123 A JPS5957123 A JP S5957123A JP 57111080 A JP57111080 A JP 57111080A JP 11108082 A JP11108082 A JP 11108082A JP S5957123 A JPS5957123 A JP S5957123A
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JP
Japan
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light
moving object
light source
analog
lights
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JP57111080A
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Inventor
Akira Torao
彰 虎尾
Takeshi Kitagawa
北川 孟
Takeshi Yoshimoto
善本 毅
Kenichiro Nakamura
中村 賢市郎
Shichisaburo Sugita
杉田 七三郎
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.)
JFE Steel Corp
TOEI DENSHI KOGYO KK
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
TOEI DENSHI KOGYO KK
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
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    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G01J3/502—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using a dispersive element, e.g. grating, prism

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、移動物体表面の測色装゛隨に係り、特に、表
面を着色したカラー鋼板等の表面処理鋼板の表面の色調
管理に用いるのに好適な、移動物体表面の色調を連続的
に測定する移動物体表面の測色装置の改良に関する。
表面を着色したカラー鋼板等の表面処理鋼板や紙等の色
調管理tri′iL要であるが、ライン速度の高速化、
検出すべき色むらや色違いの微妙化に伴い。
作業者の、肉眼による検出では限界になってきている。
これは、多大な労力と熟練を要する上に、個人差や各種
外乱による検出精度に問題があるためである。一方、製
造中にサンプリングを行ってオフラインでの検査も行わ
れているが、応答が遅れるので操業にフィードバックす
ることは難しいという欠点を有する。
このような問題に鑑みて1種々のオンライン測色装置が
考案され、!1IiJ品化されている。例えば、特開昭
55−95839号は、フィルタを用いて。
国際照明委員会で勧告された三刺激値xyziそれぞれ
独立して測定する方法であり、処理時間は短縮できるが
、分光分布を得られないために精度が患いという問題点
を有する。父、特公昭54−1196号は1分光光源に
より波長を可変にして、キャビティ、回転セクターを用
いて分光反射率を求めることにより色調を測定するもの
であり、精度は良くなるが、可動部があり、又、光源波
長を変化させるために、測定対象が高速移動すると。
厳密には連続測定できなくなるという問題点を有する。
更に、特開昭54−10786号は、白色光を線状に照
射し、その乱反射光を分光して、2次元撮像装M?f−
用いて反射強度を測定することにより、線状の各位置で
の色度を求めるものであるが、この方法でも、受光して
得られる電気信号を取り込んだ後1色度計算に要する時
間が長(、又、線状に照射しているために、撮像装置の
走査を。
波長方向に対してのみ行って、同一地点の各波長のデー
タだけを読み出したとしても、測定対象が高速移動すれ
ば、走行方向では測定点が間欠的になり、又、受光装置
も高価であるという問題点を有する。又、特開昭52−
102780号は、試料物体からの光を同時分散し、複
数の検出器で同時に受光して測色演算を行うものであり
、この方式は、スリット前面に集光用レンズを装着して
いないため、光源の光を有効に利用できる透過物体には
適用できるが、検出器によって得られる電流が極めて微
小であることから、反射物体に対して測色を行5ja合
は、照射強度を上昇させるため、光学系を試料物体に極
端に接近させなければならず、その結果、照明光の照度
むらや測定器と測定対象物の微小な位置変動が、直接測
定データに影響するという問題点を有し、特に、測定対
象が遠方にあり、遠隔測色を行う場合には問題が、あっ
た。
更に、市販されているフィルタ糺よる3色分解式望遠測
色計は、精度が悪く、応答測度も遅いという問題点を有
していた。
本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされた。も
ので、移動物体表面の遠隔測色を、高精度で、応答性良
く、且つ、連続的に行うことができる移動物体表面の測
色装置を提供することを目的とする。
本発明は、移動物体表面の測色装置を、移動物体の表面
に白色光を照射する光源部と、前記移動物体表面からの
乱反射光の一部を結像する九めの集光レンズ系と、該集
光レンズ系の結像面において測定部位を規定するための
スリット又はピンホールと、該スリット又はピンホール
を通過した光を分光するための分光器と、該分光器によ
って分光された各波長の光の強度を同時に検出可能な光
検出素子と、該光検出素子によって得られる′電気信号
を、後段の信号処理時間に対応づけられた積分時間でア
ナログ積分処理するアナログ処理回路と、該アナログ処
理回路出力のアナログ信号をデジタル信号に変換するア
ナログ−デジタル変換器と、該アナログ−デジタル変換
器出力のデジタル信号を演算処理することによって前記
移動物体表面の色彩情報を得るためのデジタル処理回路
とから構成することにより、前記目的を達成したもので
ある。
又、前記光源部を、移動物体表面に対して同一角度に配
置された複数個の光源から構成し、且つ。
各光源毎に、光源の発光体像を結像照射するための光源
レンズ系を設ける仁とによって、移動物体表面の照射強
度を、安定させ、且つ1強めたものである。
以下、図面を参照して1本発明の実施例を詳細に説明す
る。
本実施例は、第1図及び第2図に示す如く、移動物体1
0の表面に白色光を照射するための、移動物体表面に対
して同一角度に配置された2個の白色光源14からなり
、且つ、各白色光源14毎に、光源の発光体像を移動物
体lOの表面に結像照射するための光源レンズ系16が
設けられた光源部12と、前記移動物体lOの表面から
の乱反射光の−jolt ’(i:結像するための集光
レンズ系20゜該集光レンズ系20の結像・面において
測定部位を規定するためのスリット22.該スリット2
2を通過した光を平行光線化するためのコリメータレン
ズ24、該コリメータレンズ24によって平行光線化さ
れた光を可視波長領域で同時に分光するための回折格子
26、該回折格子26によって分光された各波長の光を
反射するだめの凹面鏡28、及び、該凹面鏡28により
反射された各波長の光の強度を同時に検出可能なフォト
ダイオードアレイ30が内蔵された検出器18(第2図
)と、該検出器18の前記フォトダイオードアレイ30
によって得られる各波長ごとの電気信号を、後段の信号
処理時間に対応づけられた一定積分時間でアナログ積分
処理するアナログ処理回路32と、該アナログ処理回路
32出力のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナ
ログ−デジタル変換器34と、該アナログ−デジタル変
換器34出力のデジタル信号を繰返し演算処理すること
によって。
前記移動物体表面の走行方向の一定面積の平均的色度或
いは標準試料との色差を連続的に得るための、マイクロ
コンピュータ等からなるデジタル処理回路3Gと、該デ
ジタル処理回路36の処理結果を出力するための出力装
置38とから構成されている。
前記アナログ処理回路32−アナログ−デジタル変換器
34及びデジタル処理回路36は、第3図に詳細に示す
如(、フォトダイオードアレイ30の各センサ30−1
〜30− nの出力を増幅するための前置増幅器32a
−1〜32a−nと。
該前置増幅器32a−1〜32a−nの出力を積分する
ための積分器32b−1〜32b−nと、該積分器32
b−1〜32b−nの出力を順次取込むためのマルチプ
レクサ34&と、該マルチプレクサ34の出力のアナロ
グ信号をデジタル16号に変換するためのアナログ−デ
ジタル変換器34bと、白色光源14の強度を検出する
光源光量検出器17の出力を増幅するための前置増幅器
32Cと、該前置増幅器32c出力のアナログ信号をデ
ジタル信号に変換するためのアナログ−デジタル変換器
34cと、前記アナログ−デジタル変換器34b及び3
4cの出力゛に応じて各種演算処理を行うための1例え
ばマイクロコンピュータカラなる中央処理装置(以下C
PUと称する)36aと、プログラムや各種定数、及び
、前記CPU36aKおける演算データ等を記憶するた
めのメモリ36bと、プログラムカウンタ36cと、前
記CPU36a出力のデジタル1百号をアナログ信号に
変換して、出力表示器等からなる出力装置38に出力す
るためのデジタル−アナログ変換器36dと、hゝら構
成されている。
前記光源部1sI、移動物体lOの表面に対して同一角
度に配置された2個の白色光源14から構成しているの
は、移動物体lOの表−を一様な強度で強く照射するた
めであり、又、各白色光源14毎に、光源の発光体像を
移動物体10の表面に結像照射するための光源レンズ系
16を設けているのは、同一光源、同一供給電圧で、照
射強度を強くするためである。このように構成すること
により、外乱光の影響を少な(できるため、信号のS/
N比が良くなり、供給電圧も下げられるので、ランプ寿
命が長(なると共に、省電力もはがれる。これに対して
、従来の測色装置においては。
光源の発光体像を照射面に結像させると、それが直接、
測定誤差として影響するため、光源による照射は、散乱
光又は平行光となるよ5に行っていた。本発明の如く、
結像照射と集光レンズ系を使用して集光する分光器を組
み合わせることにより。
測定データは照射面の平均値を常に与えるので、光源結
像による照射むらの影響を避けることができる。前記白
色光源14としては、ハロゲンランプ等の安定した白色
光源を使用し、パイレックス又は石英のような耐熱ガラ
ス等を用いて効果的に照明を行う。又、本実施例におい
ては、光源強度の変at補正するために、光源部12に
光検出器17(第3図)を装着し、その信号を、アナロ
グ−f シfi ル変換器34cを介してデジタル処理
回路36に入力することによって、検出器18によって
得られる信号強度を補正して、光源強度変動に起因する
測定誤差を解消すると共に、光源寿命の監視に利用して
いる。
前記検出器18において、分光器として回折格子26を
用い、スリット22やフォトダイオードアレイ30と組
み合せているのは1回折格子26では分散角が波長と線
形関係にあるため、スリット22と7オトダイオードア
レイ30を組み合わせて用いることにより、スリット2
2で規定された測定面からの反射光が、分光された後、
フォトダイオードアレイ30上で等波長間隔毎に各チャ
ンネルに入射することになり、光学系や信号処理部の回
路設計及び製造上好都合であるからである。
例えば、フォトダイオードアレイ30として。
35素子のものを用いた場合、光学系の幾何学的配置、
スリット幅等の条件を選定することにより。
全素子のうち31素子を使用して、可視波長領域400
〜700ggの分光強度を、波長10π罵間隔で検出す
ることができ、測色に十分な精度を得ることができる。
前記アナログ処理回路32は、前記検出器18のフォト
ダイオードアレイ30によって得られる、例えば31点
の電気信号を増幅し、積分演算することにより1色度計
算に必要なパラメータの値を電気信号として得る。ここ
で、アナログ積分を行っているのは、演算時間を短縮す
ると共に、測定面を連続的にするためでおる。即ち、デ
ジタル処理回路36で演算及び入出力等に要する時間に
応じて積分時間を設定することにより、積分中にデジタ
ル処理回路36でデジタル処理を行い、デジタル処理に
要する時間を短縮すると共に、積分時間中に移動する測
定対象表面全面からの反射光強度を検出できるため、測
だ而の連続性をほぼ保っことができる。従って、スリッ
ト系等の光学系、測定対象の移動速度、積分時間等によ
って決まる一定面積内の平均的色度が得られることlC
なるが。
安価なマイクロコンピュータを使用したとしても。
処理時間Fi20ms以下にできるので、測定面はそれ
ほど広くなることはない。又、信号強度もがせげるので
、雑音にも強いという利点を有する。
これに対して1例えば特開昭52−102780号で示
唆されている如(、フォトダイオードアレイ30等から
の信号を、直接マイクロコンピュータに取り込んで1色
度計算に必要な積分計算等の演算処理tすべてマイクロ
コンピュータで行うとすると、演算時間が長くなり、対
象物体が高速移動する場合には連続性が保てなくなると
いう欠点が生じる。又、この欠点を解消するためには、
演算速度の速いミニコンピユータ規模の高価な計算機が
必要となる。
次に、前記実施例が採用された、カラー鋼板400表面
色調測定装置について説明する。
この装置においては、第4図及び第5図に示す如(、光
源部12と検出器18t−一体とした測色計検出ヘッド
42を、カラー鋼板40の振動が少くなるような、ロー
ル44近傍のカラー鋼板平面部に、表面から一定間隔を
おいて設置する。測定時は光源を点灯させ、検出器18
で得られる信号を処理回路によジ演算処理して、出力装
置に出力させる。又、検出ヘッド42t−移動させて標
準試料を対象に測定を行える標準試料校正装置46を具
備し、その測定結果を処理装部に記憶させておくことに
より、測定カラー鋼板40との色差ti続的に出力する
ことも可能であり、偏差の大きなものについては警報器
を鳴らすこともできる。更に、測色計検出ヘッド42を
板幅方向に遠隔移動させる走査装置48を装備すれば、
カラー鋼板40表面の広範囲にわたる色彩情報を得るこ
とが可能となる。
@記のような装置を用いて、実際のカラー鋼板の色調を
監視測定した結果について説明する。測定は、クロメー
ト着色処理が施ちれた試料C3T(標準板)及びY S
 A (オンライン鋼板)について、JI88730−
1970の色差表示方法に規定された。 Lab系によ
る色差により行った。本装置によるlQwi毎の鋼板の
分光反射率の直接測定データは、クロメート着色鋼板C
8T及びC8Aで、それぞれ第6図及び第7図に示す如
(とな!l1%又、クリー1ム着色鋼板YET及びYS
Aで。
それぞれ第8図及び第9図に示す如くとなった。
最終的な出力として、下記第1表のような色差が得られ
たが、オンライン監視で色差ΔEの許容判定をΔE=1
.0で行い、両試料(C8A及びY8ム)共、規定値よ
り外れたこと゛が確認された。
第1表 カラー鋼板の測定例 なお前記装置は1本発明を、カラー鋼板の表面色調測定
に適用したものであるが、本発明の適用範囲はこれに限
定されず、圧延工程における、めっき鋼板、ステンレス
鋼板、電磁鋼板等の表面色調測定、製紙工程におlる紙
の白色度検出、印刷工程における色ずれ検出等にも同様
に適用できることは明らかである。
以上説明した通り、本発明によれば、移動物体表面の遠
隔測色を、高精度で、応答性良く、且つ。
連続的に行うことが可能となり、製品の品質管理。
歩留り向上に有効である。又、色調制御への応用も期待
できる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明に係る移動物体表面の測色装置の実施
例の全体構成を示すブロック線図、第2図は、前記実施
例における検出器の光学系を示す断面図、第3図は、同
じく、アナログ処理回路、アナログ−デジタル変換器及
びデジタル処理回路の構成を示すブロック線図、第4図
は、前記実施例が採用された。カラー鋼板の表面色調測
定装置の検出ヘッド周辺の構成を示す側面図、第5図は
。 同じく平面図、第6図は、前記装置を用いて測定された
。クロメート着色処理が施された標準板の分光反射率を
示す線図、第7図は、同じく、クロメート着色処理が施
されたオンライン鋼板の分光反射率を示す線図、第8図
は、同じく、クリーム着色塗装が施された標準板の分光
反射率を示す線図、第9図は、同じく、クリーム着色塗
装が施されたオンライン鋼板の分光反射率を示す線図で
ある。 10・・・移動物体、12・・・光源部、14・・・白
色光源、16・・・光源レンズ系、18・・・検出器、
20・・・集光レンズ系、22゛・・・スリット。 26・・・回折格子−30・・・フォトダイオードアレ
イ、32・・・アナログ処理回路、34・・・アナログ
−デジタル変換器、36・・・デジタル処理回路。 38・・・出力装置。 代理人  高 矢   論 (ほか1名) 第 1 図 第3図 第4図 0 第6図 =7畏(nm) 第7図 4004204404604805005205405
6051i+、Q 600 侵06406606a) 
7ω□液長(nm) 第8図 一0浪長(n m)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)移動物体の表面に白色光を照射する光源部と、前
    記移動物体表面からの乱反射光の一部を結像するための
    集光レンズ系と、該集光レンズ系の結像面において測定
    部位を規定するためのスリット又はピンホールと、該ス
    リット又はピンホールを通過した光を分光するための分
    光器と、該分光器によって分光された各波長の光の強度
    を同時に検出可能な光検出素子と、該光検出素子によっ
    て得られる電気信号を、後段の信号処理時間に対応づけ
    られた積分時間でアナログ積分処理するアナログ処理回
    路と、該アナログ処理回路出力のアナログ(i号をデジ
    タル信号に変換するアナログ−デジタル変換器と、該ア
    ナログ−デジタル変換器出力のデジタル信号を演算処理
    する仁とによって前記移動物体表面の色彩情報を得るた
    めのデジタル処理回路と、全備えたことを特徴とする移
    動物体表面の測色装置。
  2. (2)前記光源部が、移動物体表面に対して、同一角度
    に配置された代数4出の光源からなり、且つ、各光源毎
    に、光源の発光体像を結像照射するための光源レンズ系
    が設けられている特許請求の範囲第1項に記載の移動物
    体表面の測色装置。
JP57111080A 1982-06-28 1982-06-28 移動物体表面の測色装置 Pending JPS5957123A (ja)

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