JPS5815104A - 塗料層の層厚変化量測定方法 - Google Patents

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】 この発明は、塗料層の層厚の時間的な変化量を測定する
方法に関する。

塗料層の層厚の変化量は、溶剤の塗料層外への離脱状況
および塗料層内の物質の構造変化に関連する。したがっ
て塗料層の層厚の変化量の測定は、塗膜の性質や塗装の
作業条件を定めるために必須である。

ところで、従来、塗料層の層厚変化量測定装置として、
種々のものが提供されているが、これらは未だ十分な性
能を持っているとはいえない。たとえば塗料層表面に直
接接触してその層厚を測定する装置は、被塗装物の表面
が平滑でなければならないので、汎用性がなく、また測
定時に接触圧力を一定にしなければならないので面倒で
あシ、しかも塗料層の測定箇所が接触により破壊される
という欠点がある。またこの種の装置は、塗料層の層厚
の変化を時々刻々時系列的に迅速かつ正確に測定できな
いという欠点がある。

そこで、本発明者は、これらの欠点を除去するものとし
て、最近、塗料層の表面に対する略垂直線上に、レザー
光等の干渉性の良好な光を発する光源と、該光源からの
光を平行光束にするコリメータレンズと、該コリメータ
レンズからの光束を収束する第１凸レンズと、該第１凸
レンズの焦点位置にあって該第１凸レンズからの光を通
過させるピンホールと、該ピンホールを通過した光を一
定光束にする第２凸レンズと、該第２凸レンズからの光
の一部を反射させる一方他の一部を通過させて上記塗料
層表面に照射する半透明鏡とを配列すると共に、上記半
透明鏡を挾んで上記垂直線の両側に、上記半透明鏡から
の反射光を再反射させる全反射鏡と、該全反射鏡からの
反射光を受光すると共に上記塗料層表面からの反射光を
受光するレシーバとを備えて、該レシーバに干渉縞を形
成し、該干渉縞の移動数をフォートダイオードアレイを
利用して測定するか、あるいは干渉縞を拡大撮像して、
該干渉縞を目視計数するかして、塗料層の層厚変化量を
測定するようにすることにより、該層厚変化量を、塗料
層を破壊せずに、しかも時々刻々時系列的に正確かつ簡
単、迅速に測定できるようにした塗料層の層厚変化量測
定装置を新規に提案した特願昭５５−５６７１４）。

しかし、本発明者は、上記の如く干渉縞を利用した優れ
た塗料層の層厚変化量測定装置においても、まだ下記の
如き欠点があることを発見した。

すなわち、塗料層表面の状態は時々刻々変化するもので
あり、また、光の反射率も低く、乱反射を含むものであ
るから、レシーバに形成される干渉縞は微弱、微小で、
コントラストも弱いものとなることが多いのに対して、
フォートダイオードアレイは感度、光−電気特性とも一
般に不十分なものであるので、フォートダイオードアレ
イを用いて、゛　　微弱、微小な干渉縞を検出するのは
、コヌトパーーフオーマンヌ上限度がある。また、干渉
縞の目視計数は、測定者に大きな肉体的負担をかける。

また、光路を調整して、強力で測定しやすい干渉縞を形
成することも可能であるが、このためには光路の機器の
位置の微調整が必要であり、そのためつ時間が必要とな
って、塗膜を形成した時点直後から計測を開始すること
ができないという欠点がある。

したがって、この発明の目的は、上記装置において、簡
単、安価に、レシーバ上の微弱、微小な干渉縞を拡大し
、そのコントラストを明確にして、光路の機器の位置調
整を不要にでき、したがって塗膜を形成した直後から計
測を迅速、容易、確実にでき、さらに塗料層表面での溶
剤蒸気や空気対流等による干渉縞のゆらぎに対する蔚容
性をも増し得て、溶剤蒸気や乾燥空気流の存在のもとで
、塗料層の層厚変化量を測定できる測定方法を新規に提
供することにある。

このため、この発明の塗料層の層厚変化量測定方法は、
前記干渉縞がレシーバに形成される装置を用い、該干渉
縞をテレビカメラにより拡大撮像してモニターテレビ画
面上に写し出し、該モニターテレビ画面上に取シ付けた
光電素子により、該モニターテレビ画面上の干渉縞の光
強度を電気信号に変えて、該電気信号の出力波形により
干渉縞の移動数を計数して塗料層の層厚変化量を測定す
るようにしたことを特徴としている。

以下、この発明を図示の実施例について詳細に説明する
。

まず、この実施例に用いる装置について説明する。

第１図において、１は試料台、２は該試料台ｌに塗装さ
れた塗料層である。

上記塗料層２の表面に対する略垂直線上には、上方より
順次レーザ光源３、コリメータレンズ４、第１凸レンズ
５、偏光フィルター７、ピンホール板８のピンホール８
ａ、単レンズ・よりなる第２凸レンズ９および半透明鏡
１０を配列している。

上記コリメータレンズ４は、レーザ光源３より発射され
たレーザ・ビーム１１を平行光束にするようになってい
る。上記第１凸レンズ５は、コリメータレンズからの平
行光束をピンホール８ａ上に収束させるようにしている
。すなわちピンホール８ａは、第１凸レンズ５の焦点上
に設けている。

第１凸レンズ５とピンホール８ａとの間の偏光フィルタ
ー７は、上記垂直線に対して傾斜させて、レーザ・ビー
ムの偏光方向を単一にすると共に、ノイズ成分を除去す
るようにしている。上記ピンホール８ａから拡大する光
束は、上記第２凸レンズ９により略直径５〜９朋の平行
光束にするようにしている。すなわち、上記ピンホール
８ａは第２凸レンズ９に対してもその焦点上に位置する
。

上記半透明鏡１０は、上記垂直線すなわち光軸に対して
略４５°傾斜させて、上記第２凸レンズ９からのレーザ
・ビームの一部を通過させて、塗料層２の表面に略直径
５〜９朋で照射する一方、他の一部のレーザ・ビームを
上記垂直線に対する直交方向に反射するようにしている
。

一方、上記半透明鏡１０を挾んで上記垂直線に対する直
交方向両側には、全反射鏡１２とレシーバ１３を固定し
ている。上記全反射鏡１２は上記半透明鏡１０からの反
射光を再び同一方向に再反射させるようになっている。

また上記レシーバ１３は、上記全反射鏡１２からの反射
光および塗料層２表面からの反射光を半透明鏡１０を介
して受光するようになっている。すなわち、全反射鏡１
２からの反射光は半透明鏡１０を通過してレシーバ１３
に至シ、塗料層２０表面からの反射光は反送明鏡１０に
よシ再反射されてレシーバ１３に至るようになっている
。

上記レシーバ１３は受光部としてのテレビカメラ２１を
備える。上記テレビカメラ２１に形成される像を拡大撮
像して、モニターテレビ２２の画面２２ａ上に写し出す
ようにしている。該モニターテレビ２２の画面２２ａ上
にフオートトランジヌタ等の光電素子２３を取り付けて
いる。光電素子２３は上記画面２２ａの一点の光強度を
電気信号に変換して第２図に示すようにアンブリファイ
ア２４に出力するようにしている。アンブリファイア２
４は上記電気信号を増巾して、出力し、その出力波形を
記録計２５で記録するようにしている。

まだ、アンブリファイア２４からの出力信号をローパス
フィルター２６に入力して、ノイズ成分を除去した後、
マイクロコンピュータを用いたデータ処理装置２７に入
力して、塗料層の層厚変化量を下記の如く自動的に算出
して表示するようにしている。すなわち、モニターテレ
ビ２２上の一点の明暗を示すローパスフィルタ２６から
出力される電圧を第３図に示すようにＡ／Ｄ変換器２７
５に加えて、デジタル信号に変換した後、基準時間発生
器２７４より発生するクロツクパルヌにしたがってサン
プリングし、メモリ２７３に格納する。上記サンプリン
グされた時系列データは、不揮発性メモリ２７２に予め
格納されているプログラムにより、中央処理装置２７１
で演算処理されて、出力波形のピーク検出すなわちモニ
ターテレビの一点上の干渉縞の明暗の検出、および時間
当りの上記ピークの計数すなわち時間当りの干渉縞の移
動数の計数を行とない、さらに、その計数鎮を塗料層の
層厚変化量に換算し、その層厚変化量を示す信号をイン
ターフェイス２７６．２７８を介して、ディスプレイ装
置２７７およびプリンター２７９へ入力して、塗料層の
層厚変化量を自動的に時々刻々表示させると共に、印字
させるようにしている。

次に、この実施例の方法について説明する。

まず、塗料台１に層厚変化量を測定すべき塗料２を塗布
し、レーザ光源３からレーザビーム１１を発射する。こ
のレーザビーム１１はコリメータレンズ４により平行光
束にされる。平行光束にされたレーザビームは、第１凸
レンズ５により、ピンホール８ａ上に収束されて、該ピ
ンホール８ａによりレーザ光のノイズ成分が除去される
。またこのピンホール８ａに至るレーザビームは偏光フ
ィルタ７により、偏光方向を単一にされてノイズ成分が
除去されている。このようにノイズ成分が除去されて偏
光方向が単一になったレーザビームは、第２凸レンズ９
により５〜９　ＭＭの直径の平行光束にされて、半透明
鏡１０に至る。

この半透明鏡１０は、上記レーザビームの一部を通過さ
せて、その平行光束により塗料層２の表面の直径５〜９
ＮＭの範囲を照射する一方、他の一部のレーザビームを
反射して全反射鏡１２に至らせる。上記全反射鏡１２か
ら反射されたレーザビームは光路Ｘを通シ、すなわち半
透明鏡１０を通過してレシーバ１３に至る。一方、塗料
層２の表面から反射されたレーザビームは、光路Ｙを通
って、すなわち半透明鏡１０により再反射されてレシー
バ１３に至る。

上記レシーバ１３内のテレビカメラ２１には、光路Ｘを
通ってくるレーザビームと、光路Ｙを通ってくるレーザ
ビームとによシ干渉縞が形成される。この干渉縞は、両
光路Ｘ、Ｙの光路差によシ生じる。そして、この干渉縞
は、光路ｘ、ｙを通るレーザ光のノイズ成分が上記の如
くすでに除去されているので、相当に明瞭であるが、そ
れでも、塗料層２の表面は反射率が低く、また乱反射を
含むものであるため、レシーバ１３内の干渉縞は微小で
コントラヌトも弱いものになる場合が多い。

しかし、この実施例においては、干渉縞を次のようにし
て、確実、簡単、迅速に計測する。すなわち、レシーバ
１３内の干渉縞をテレビカメラ２１によって拡大撮像し
てモニターテレビ２２の画面２２ａ上に写し出す。

このモニターテレビ２２の画面２２ａ上に拡大して写し
出された干渉縞は、塗料層２の乾燥等による層厚変化に
応じて移動する。一方、光電素子２３で上記画面２２ａ
上の一点の光強度を電気信号に変換し、この電気信号を
第２図に示すアンブリファイア２４で増巾して、記録計
２５に入力して、光電素子２３の出力波形を第４図に示
すように記録させる。この第４図から、光電素子２３に
対向するモニターテレビ２２の画面２２ａ上の一点の明
暗の時間的変化が分かる。したがって、時間当シの上記
出力波形のピーク数、つまり時間当シの干渉縞の移動数
を算出して、塗料層の層厚変化量を算出する。なお、第
４図に示す出力波形において、領域Ａは干渉縞の測定直
後であって、塗料層の層厚が急激に変化する状態を示し
、領域Ｂは測定を終了する間際であって、塗料の層厚が
緩やかに変化する状態を示す。

また、上記塗料層の層厚変化量は、次のように自動的に
算出・表示することもできる。すなわち、アンブリファ
イア２４の出力信号ヲローバスフィルター２６を通して
、ノイズ成分を除去した後、データ処理装置２７に入力
して、前述の如く、塗料層の層厚変化量を自動的に算出
・表示するようにすることもできる。

以上の説明で明らかな如く、この発明の方法によれば、
上記レシーバに干渉縞を形成する装置を用い、該干渉縞
をテレビカメラにより拡大撮像してモニターテレビ画面
上に写じ出し、該モニターテレビ画面上の一点に取り付
けた光電素子によシ、該モニターテレビ画面上の干渉縞
の光強度を電気信号に変えて、該電気信号の出力波形に
より干渉縞の移動数を計数して塗料層の層厚変化量を測
定するようにしているので、簡単、安価な方法でもって
、たとえレシーバ上に形成される干渉縞が微弱、微小な
ものであっても、塗料層の層厚変化量を迅速、確実に測
定することができる。したがって、この発明の方法によ
れば、光路の神器の位置調整を不要にできて、塗膜を形
成した直後から塗料層の層厚変化を計測でき、さらに塗
料層表面での溶剤蒸気や空気対流等による干渉縞のゆら
ぎに対する許容性をも増し得て、溶剤蒸気や乾燥空気流
の存在のもとで、塗料層の層厚変化量を測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に用いる装置の模へ １・・・試料台、２・・・塗料層、３・・・レーザ光源
、４・・・コリメータレンズ、５・・・第１凸レンズ、
８ａ・・・ピンホール、９・・・第２凸レンズ、１０・
・・半透明鏡、１２・・・全反射鏡、１３・・・レシー
バ、２１・・・テレビカメラ、２２・・・モニターテレ
ビ、２３・・・光電素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）塗料層の表面に対する略垂直線上に、干渉性の良
   好な光を発する光源と、該光源からの光を平行光束にす
   るコリメータレンズと、該コリメータレンズからの光束
   を収束する第１凸レンズと、該第１凸レンズの焦点位置
   にあって該第１凸レンズからの光を通過させるピンホー
   ルと、該ピンホールを通過した光を一定光束にする第２
   凸レンズと、該第２凸レンズからの光の一部を反射させ
   る一方他の一部を通過させて上記塗料層表面に照射する
   半透明鏡とを配列すると共に、上記半透明鏡を挾んで上
   記垂直線Ｏ′両側に、上記半透明鏡からの反射光を再反
   射させる全反射鏡と、該全反射鏡からの反射光を受光す
   ると共に上記塗料層表面からの反射光を受光するレシー
   バとを設けてなる装置を用い、 上記レシーバに形成される干渉縞をテレビカメラにより
   拡大撮像してモニターテレビ画面上に写し出し、該モニ
   ターテレビ画面上に取り付けた光電素子により、該モニ
   ターテレビ画面上の干渉縞の光強度を電気信号に変えて
   、該電気信号の出力波形によシ干渉縞の移動数を計数し
   て塗料層の層厚変化量を測定するようにしたことを特徴
   とする塗料層の層厚変化量測定方法。