研究開発された技術紹介

自動車産業は近年、工程短縮とVOC低減のため3ウェットオン塗装が導入され、塗装膜管理の高度化が求められている。提案者らはOCT(光干渉断層映像法)の高度化を図り、塗装膜層毎の厚みを一瞬に非接触、非破壊で測定できる膜評価装置を開発し、塗装工程の条件設定の簡素化や高精度化、不具合解析の効率化を支援する。さらに高度化OCTの断面解析データを活用して塗装の官能的評価を定量的評価に置き換える技術を開発する

OCT技術による塗装膜の各層の膜厚計測や塗装膜の断層イメージングによる不具合解析の迅速化を実現
(新技術)
OCTによる断層計測により
・積層塗装膜厚の計測を実現
・塗装欠陥部の断層イメージング
(新技術の特徴)
非破壊・非接触で下地要件なしで塗装膜を解析することができる

・OCT計測との相関確認を行ったところ、クリア層で0.97、ベース層で0.90、プライマ層で0.97の相関が得られ、組み込みシステムとMEMSミラー型光プローブとを組み合わせて塗装膜厚計測システムを構築した
・ガルバノミラーを用いた高精度・高視野光プローブを構築し、PCベースによる塗装膜解析システムを構築した
・解析用光プローブは、ヘッド自体へのアライメント機構を搭載し、実用性を高めた構造で開発し、据置型、ハンドキャリー型、スタンド固定型の三形態で実用可能なプローブヘッドを開発した
・塗装断層データのテクスチャ解析により、異なる演算処理によるパラメータ間で相関が得られ、客観的に塗装状態を数値化できていることを確認できた

・出展
‐第9回カーエレクトロニクス技術展(2017年1月18日～20日)
‐新価値創造展2018(2018年11月14日～16日)
・特許
‐「光干渉断層計測装置」(登録6571352)
‐「塗装膜解析方法」(特許6435106)
‐「塗装膜解析装置及び塗装膜解析方法」(特開2017-026583)

自動車ボディ等の塗装膜の各層の膜厚計測や塗装膜の断層イメージング(塗装膜厚測システム、塗装膜解析システム)

・塗装膜厚測システムでは、OCT断層情報から塗装膜厚を算出するアルゴリズムを実装して、計測レート約100ms、約1～2.5μmの分解能で表面から三層の各膜厚計測が可能
・塗装膜解析システムでは、画像解像度約8μmの分解能で、高速なカメラの採用とグラフィックプロセッサを用いた高速演算処理により高速計測を実現し、1断層の計測時間は約4msでリアルタイム表示可能、三次元断層画像の測定時間は3s以内
・基本性能としては、測定レート125～140kHz、計測感度100dB以上、深さ方向分解能は約7.8μm
・塗装状態の評価パラメータ化として、得られた三次元断層画像から内部の散乱体の分布状態を抽出して数値化するアルゴリズムを開発し、外観評価との関連付けが可能
・OCTビュアーを開発し、容易に三次元断層観察が可能

当面、自動車の塗装による評価を実施するが、開発した装置は高品位の積層塗装膜を対象にした汎用的な塗装評価システムとして、自動車メーカーや家電等の各種装置メーカー、塗料メーカーとのコンタクトにより実用化を進める