脱脂度判定装置及び方法
【課題】定量的な基準で、製造工程の手順や個々の重量に影響されることなく、油分の性状に関わらず被測定物表面の脱脂状態を自動的に検知する。
【解決手段】試料３０に光を照射する光源１４と、試料３０からの蛍光を検出するカメラ３２と、蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、試料３０の脱脂の均一性及び脱脂の度合いを判定する手段を有する。
【解決手段】試料３０に光を照射する光源１４と、試料３０からの蛍光を検出するカメラ３２と、蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、試料３０の脱脂の均一性及び脱脂の度合いを判定する手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脱脂度判定装置に関し、特に被測定物表面に光を照射し、被測定物表面からの蛍光を検出することで被測定物表面の脱脂度を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被測定物表面の脱脂度あるいは汚れを検出するための種々の方法が提案されている。
【０００３】
第１は、水濡れ現象を利用する方法である。これは、脱脂後に加工品全体に純水を噴霧させることにより、加工品表面からはじかれた場所を未洗浄部分として検知する方法である。
【０００４】
第２は、全有機炭素濃度測定法である。これは、水中もしくは洗浄液中の有機炭素から油分濃度を推定するものである。洗浄液中に残留している汚れを抽出し、洗浄液の管理もしくは洗浄した金属の洗浄度を評価する。
【０００５】
第３は、表面洗浄度分析法である。これは、超真空中において対象表面の元素を計測する方法である。
【０００６】
第４は、潤滑油膜厚さの計測方法である。これは、内燃機関の制御のための油膜厚さを計測するものである。レーザ誘起蛍光法により油膜厚さを定量的に検出することを目的とし、検出感度を上げるために蛍光添加剤を油に混入させる。蛍光強度により油膜厚さを正確に読み取ることが可能である。
【０００７】
第５は、油膜厚計測法である。これは、自然劣化等が発生していない新規の既知の油膜が連続的に存在し、該油膜面に紫外線を励起光として入射させ、１００μｍ以下の油膜面から生成する蛍光強度の積算値が金属表面に塗布した油膜量を推定するものである。測定する油膜の評価には油膜厚さと蛍光強度の相関関係を測った検量線を利用する。
【０００８】
第６は、脱脂表面油分計測法である。これは、数μｍ以下のごく薄い油膜の厚さに紫外・可視光を励起光として入射させ、蛍光強度を計測するものである。洗浄度を評価するため蛍光強度と油膜量との検量線を用いることで脱脂状態を抽出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１２８２６３号公報
【特許文献２】特開平１０−１７７０１６号公報
【特許文献３】特開２００９−１０３６３０号公報
【特許文献４】特許第３５０８４５２号
【特許文献５】特開平９−２１０９０８号公報
【特許文献６】特許第２９１５２９４号
【特許文献７】特開平５−１１８９８９号公報
【特許文献８】特開昭５７−８６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
脱脂状態の目安として、水の「ぬれ性」がある。加工品を塗装する前に脱脂処理し、加工品の「ぬれ性」の目視による検査では、「ぬれ性」８０％以上を合格とする経験則があるが定量性はない。このため、脱脂状態が十分であるかないかを人為的にしか判断できず、豊富な技術経験が必要となる。また、製造ラインで起きる不良の発生原因が突き止められないという問題が生じる。
【００１１】
また、組立加工製品はそれぞれの部品が一定とは限らないため前後の重量を測ったとしても洗浄度評価の誤差が大きくなり、残量の少ない脱脂後加工品は評価が難しい。また、洗浄液および容器を計測するたびに交換する必要があり実用的ではない。油の劣化などは評価できるが、微量に付着した防錆油の脱脂状態を測ることができない。
【００１２】
また、脱脂直後の加工品表面の計測は大型で高価なシステムが必要で、一般に超真空、真空状態での計測が求められるため、すべての製品の確認をするには向いていない。例えば、自動車の塗装前の車体などは全長５ｍほどあり、真空状態の設備環境を整えるための投資額が高くなるため、抜き出し計測しか方法がない。また、表面に付着する元素が加工品表面全体の計測をするには時間がかかり、製造ラインへの適用が難しい。
【００１３】
また、防錆油に蛍光添加剤を混入させた場合、防錆油の性能が変化しないための別の開発が必要となり追加開発のコストがかかってしまう。できる限り現行の防錆油の成分のみで感度を維持できる方法が望ましい。
【００１４】
また、単に蛍光を検出し検量線と対比するだけでは加工品表面上にある水分の影響や形状に対する影響を排除することができない。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、定量的な基準で、製造工程の手順や個々の重量に影響されることなく、油分の性状に関わらず被測定物表面の脱脂状態を自動的に検知できる装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、脱脂度判定装置であって、被測定物表面に光を照射する光源と、前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出する検出手段と、前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定する演算手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、空間パターンの解析は空間周波数解析（たとえばフーリエ解析やウェーブレット解析）、あるいは幾何学解析である。それぞれパワースペクトルやウェーブレット係数、あるいは幾何学的量がある。パワースペクトルは、スペクトルの勾配や密度、スペクトルピーク値を用いることができる。
【００１８】
また、本発明は、脱脂度判定装置であって、被測定物表面に光を照射する光源と、前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出する検出手段と、前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、前記蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定する演算手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の１つの実施形態では、空間パターンの解析は空間周波数解析（たとえばフーリエ解析やウェーブレット解析）、あるいは幾何学解析である。それぞれパワースペクトルやウェーブレット係数、あるいは幾何学的量がある。統計解析は平均値や標準偏差、あるいはこれらの比である変動係数である。
【００２０】
また、本発明は、脱脂度判定方法であって、被測定物表面に光を照射するステップと、前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出するステップと、前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定するステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、脱脂度判定方法であって、被測定物表面に光を照射するステップと、前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出するステップと、前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、前記蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定するステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明では、蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて脱脂の均一性を判定する。空間パターンの解析には、パワースペクトルやウェーブレット係数、幾何学的量が含まれる。脱脂の均一性に応じてパワースペクトルやウェーブレット係数は変化する。また、汚れ粒子の直径や重心間の距離、汚れの面積等の幾何学的量も当然に変化する。したがって、空間パターンを解析することで、脱脂の度合いを定量的に評価できる。
【００２３】
一方、蛍光の強度分布を統計解析して得られる指標には、蛍光強度の平均値や標準偏差等が含まれ、脱脂の均一性に応じてこれらの値は変化する。したがって、空間パターンの解析で得られる指標のみならず、これに加えて統計解析して得られる指標も併せて用いることで、脱脂の度合いをより高精度に評価できる。
【００２４】
なお、平均値や標準偏差を用いる場合、被測定物表面に水が存在する場合と存在しない場合とでこれらの値が変動するが、平均値と標準偏差の比である変動係数（＝標準偏差／平均値）を指標とすれば、水の有無による変動を除去できる。すなわち、変動係数を指標として用いることで、脱脂度を判定すべき被測定物表面の状態によらずに正確に判定できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、油分の性状に関わらず被測定物表面の脱脂状態を自動的に検知することができ、目視による脱脂状態の判定に比べ、正確性及び効率性が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態の構成図である。
【図２】ぬれ性と蛍光強度（輝度）との関係を示す図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】ぬれ性と油膜厚の分布（標準偏差）を示す図である。
【図５】ぬれ性５０％及び１００％の輝度ヒストグラムを示す図である。
【図６】各試料の輝度値を示す図である。
【図７】ぬれ性とパワースペクトルの勾配の関係を示す図である。
【図８】ぬれ性とパワースペクトル密度の関係を示す図である。
【図９】各試料の平均強度及び標準偏差を示す図である。
【図１０】各試料（水ありと水なし）と変動係数（標準偏差／平均値）を示す図である。
【図１１】パワースペクトルの勾配と変動係数の関係を示す図である。
【図１２】マザーウェーブレットを示す図である。
【図１３】ウェーブレット係数（平均量）と平均強度（平均輝度値）の関係を示す図である。
【図１４】ぬれ性とウェーブレット係数の関係を示す図である。
【図１５】パワースペクトル密度と変動係数の関係を示す図である。
【図１６】ウェーブレット係数と変動係数の関係を示す図である。
【図１７】パワースペクトルの勾配と面積率の関係を示す図である。
【図１８】ウェーブレット係数と面積率の関係を示す図である。
【図１９】面積率と変動係数の関係を示す図である。
【図２０】面積率と平均強度の関係を示す図である。
【図２１】パワースペクトルの勾配と平均強度の関係を示す図である。
【図２２】パワースペクトル密度と平均強度の関係を示す図である。
【図２３】ウェーブレット係数と平均強度の関係を示す図である。
【図２４】ぬれ性と面積率の関係を示す図である。
【図２５】ウェーブレット係数と変動係数の関係を示す図である。
【図２６】試料が傾いている場合の補正方法を示す図である。
【図２７】試料が曲率を有する場合の補正方法を示す図である。
【図２８】試料の角度とＢｉｎ／Ｂｏｕｔの関係を示す図である。
【図２９】脱脂度の時系列判定を示す図である。
【図３０】図２９のシステムにおけるパワースペクトルの勾配と蛍光強度の時間変化を示す図である。
【図３１】脱脂度の他の時系列判定を示す図である。
【図３２】図３１のシステムにおけるパワースペクトルの勾配と蛍光強度の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
図１に、本実施形態における脱脂度判定装置の全体構成図を示す。ＫｒＦエキシマレーザ１４から射出されたレーザ光（２４８ｎｍ、３００ｍＪ）は、ミラー１６、アパーチャ１８、ミラー２０、シリカガラス２２，２６を介して試料３０に照射される。シリカガラス２２，２６にはそれぞれビーム拡散器２４，２８が設けられ、それぞれビームを拡散して照射エネルギを調整する。例えば、シリカガラス２２の反射率を１０％として照射エネルギを３０ｍＪとし、シリガガラス２６の反射率を同様に１０％として照射エネルギを３ｍＪとする。試料３０に照射されるレーザ光のサイズは、例えば１６ｍｍ×２０ｍｍである。エキシマレーザ１４からのレーザ光照射は、コントローラ１０からの制御指令によりパルス発生器１２がエキシマレーザ１４に駆動パルスを供給することで制御される。試料３０からの蛍光は、ＣＣＤカメラ（イメージインテンシファイＣＣＤカメラ）３２で計測される。ＣＣＤカメラ３２のＵＶレンズには光学カットフィルタが装着される。試料３０はスライダに固定され、計測毎に２２ｍｍ移動させ、上下７箇所、合計１４箇所において蛍光が計測される。蛍光の計測波長は、２７０ｎｍから３８０ｎｍである。ＣＣＤカメラ３２での計測結果は、コントローラ１０に供給されて解析される。もちろん、ＣＣＤカメラ３２の計測結果を、別途、コンピュータに供給し、コンピュータで解析してもよい。コントローラ１０あるいはコンピュータは、ＣＣＤカメラ３２の計測結果に基づいて、試料３０の脱脂の度合いを判定する。
【００２９】
試料３０は、鋼材の試料であり、
（１）全面に防錆油を塗布したもの
（２）一部の領域に油を付与したもの
（３）油を塗布していない脱脂状態のもの
の３種類を用い、それぞれ水と試料３０とのぬれ性の関係が面積率で
（１）０％
（２）５０％
（３）１００％
となるように設定している。
【００３０】
図２に、３種類の試料３０の計測結果を示す。計測結果は１４箇所のすべての画像の平均値を表す。試料（１）と試料（２）を比較すると値の比が５０倍となり、定量的に判断できることが分かる。
【００３１】
図３に、ぬれ性５０％（試料（２））と１００％（試料（３））の結果を示す。ぬれ性の異なる試料から蛍光強度の比が１．６倍で、標準偏差が試料（２）は３３．１、試料（３）は９．０になることが分かる。
【００３２】
図４に、図３に示す標準偏差の違いを分布として示す。油の残量の多い場所を直感的に判断できることが分かる。
【００３３】
図５に、試料（２）と試料（３）のヒストグラムを示す。基準との差を見ることができ、これも判定の材料の一つとなり得る。
【００３４】
一般に、意図的に、かつ巧みな手段を用いて金属表面に油膜を塗布しない限り、金属表面での油膜・汚れのつき方は不均一なものであり、加工品表面に紫外線を当ててその表面から蛍光を発生させる場合、生成する蛍光はその強度分布に拡がり、偏りが現れる。標準偏差を用いることで、油膜・汚れの不均一さを定量値として示すことができ、脱脂度を区別できる。また、油の性状が変化しても輝度値のベースラインが上がるだけであるから同様に計測が可能である。
【００３５】
＜第２実施形態＞
鋼材の試料を用い、（１）防錆油を塗布したもの、（２）アセトンで流水脱脂したもの、（３）アセトンで流水脱脂したのち研磨したものの３種類を用意し、油膜厚さ１μｍから脱脂までを再現した。レーザの出力を３００ｍＪとし、試料に照射し、試料に当たるレーザのサイズを１６×２０ｍｍとし、エネルギは３ｍＪである。蛍光強度の測定にはＵＶレンズに光学カットフィルタを装着したＣＣＤカメラ３２によって行う。
【００３６】
図６に、励起波長２４８ｎｍのレーザを照射したときの試料の結果を示す。計測結果は検査領域内の画像の平均値を表す。図において、アは（１）防錆油を塗布したもの、イは（２）アセトンで流水脱脂したもの、ウは（３）アセトンで流水脱脂したのち研磨したものを表す。また、比較のため、エ、オ、カとして図２に示すぬれ性０％、５０％、１００％の場合をそれぞれ示す。アとイを比較すると、値の比が４０倍となっている。すなわち、防錆油の塗布されたものとアセトンでの脱脂度の差は明確であることが分かる。また、イとオと差がみられるため、完全な脱脂状態ではないことも分かる。
【００３７】
以上より、平均強度を用いることで脱脂度を評価することができる。
【００３８】
＜第３実施形態＞
本実施形態における装置は、図１に示す構成に加え、さらに結果表示装置を含む。図１に示すコントローラ１０あるいはコンピュータで脱脂度を判定した後、その結果を表示装置に表示する。コントローラ１０あるいはコンピュータでの判定方法は、ヒストグラム分布、標準偏差、時空間差分、空間周波数解析（フーリエ解析やウェーブレット解析）等である。いずれかの判定アルゴリズムを適用することによって、脱脂後の極めて微量にかつ不均一な油膜の着く加工品表面の脱脂度を判定することができる。
【００３９】
例えば、空間周波数解析により空間データから抽出されたパワースペクトルの勾配が利用でき、統計解析により空間データから抽出された平均値、標準偏差が利用できる。パワースペクトルの勾配については、汚れが自然由来に近づくほど１／ｆゆらぎに勾配が漸近することを利用している。このとき、空間データは画像データや時系列展開マップを利用することで客観的な判定結果を得ることができる。
【００４０】
評価方法として、完全に脱脂されているかを確認するには面積率を用いると精度が高い。面積率は、試料３０の全面積に対する汚れの存在しない部分の面積の比である。面積率を算出する場合、空間微分法に基づくエッジ検出および二値化画像解析により面積を特定することができる。なお、空間周波数解析を用いる場合、空間分解能は２５６×２５６ピクセル画像サイズもしくは２５６×２５６点以上の計測点を有するものが望ましい。ただし、空間微分解析を用いる場合は分解能による解析への影響はない。面積率を用いた判定方法については、さらに後述する。
【００４１】
コントローラ１０あるいはコンピュータは、脱脂度を定量的に判定するに際し、残留する量と油分分布毎に判定の基準に沿ってしきい値を固定して解析する。解析方法は、統計処理、画像空間周波数解析等からなり、計測する場所や面積の違いによりいずれかの処理方法で判定する。
【００４２】
以下、空間周波数解析（フーリエ解析やウェーブレット解析）を用いた場合について説明する。
【００４３】
油分が付着していると斑模様になるため、横軸を空間周波数（１／ピクセル）、縦軸をパワースペクトルとしてプロットすると、パワースペクトルは右下がり、つまり空間周波数が増大するほどパワースペクトルは小さくなる傾向を示すが、汚れがほとんどなく均一になっている場合には、パワースペクトルは水平に近くなる。そこで、パワースペクトルの勾配を最小二乗法により算出し、この勾配が判定基準より小さくなった場合、脱脂状態になったことを判定する。
【００４４】
図７に、種々の試料をぬれ性とパワースペクトルの勾配でマッピングした場合を示す。ぬれ性としては、０％、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００（Ｓ１００）％とした。ここで、スーパー１００％とは、１００％の脱脂状態よりもさらに脱脂の程度が進んだ状態を意味する。また、各ぬれ性において、試料の表面が水の存在しない乾燥した状態と水の存在するそれぞれの場合についてパワースペクトルの勾配を示している。なお、水の存在する状態は、具体的には洗浄直後であり、水の存在しない状態は、洗浄直後の状態から窒素スプレーにより乾燥させた状態である。図より、脱脂度が増大すると、パワースペクトルの勾配が減少して０に近づくことが分かる。したがって、基準となるしきい値を設け、パワースペクトルの勾配をしきい値と大小比較することで、脱脂度を定量評価することができる。
【００４５】
図８に、種々の試料をぬれ性とパワースペクトル密度でマッピングした場合を示す。ここで、パワースペクトル密度とは、パワースペクトルの所定空間周波数までの積算値を意味する。所定空間周波数は、それ以上はノイズと考えられる周波数である。図に示すように、脱脂度が増大すると、パワースペクトル密度も低下する傾向を示す。したがって、基準となるしきい値を設け、パワースペクトル密度をしきい値と大小比較することで、脱脂度を定量評価することができる。
【００４６】
＜第４実施形態＞
本実施形態では、水分の有無による影響を考慮した判定方法を示す。鋼材の試料を用い、製造ラインで用いられているアルカリ洗浄剤で脱脂後の状態を計測する。洗浄直後の水分を含む表面状態とその状態から窒素スプレーによって乾燥させた後の表面状態の両方を計測する。
【００４７】
図９に、その結果を示す。ぬれ性は、４０％、６０％、８０％、１００％とし、輝度平均と標準偏差を示す。脱脂後の水分があるときと乾燥させたときの分布画像を比較すると、水分がある試料は蛍光強度が強くなる。したがって、単に輝度平均や標準偏差で比較することはできず、水分の有無の影響を排除するような指標を用いる必要があることを示す。そこで、本実施形態では、変動係数＝標準偏差／平均値を用いて脱脂度を評価する。なお、ぬれ性毎に水分有無による分布を観察すると、水分の有無によって強度の違いはあるものの分布の模様は似ていることが判明している。
【００４８】
図１０に、ぬれ性と変動係数（＝標準偏差／平均値）の関係を示す。図に示すように、変動係数、つまり標準偏差と平均値の比で評価すると、水の有無に関係なく同じような傾向を示すことが分かる。これにより、洗浄直後の脱脂状態で得られた画像の標準偏差を平均値で割った変動係数による評価を行えば、水分の有無に関係なく存在する油分を検出することができ、水分の有無の影響を排除して脱脂度を相対的に比較できる。
【００４９】
図１１に、横軸にパワースペクトルの勾配、縦軸に１／変動係数とした場合のマッピング結果を示す。ぬれ性は、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％としている。また、図では、パワースペクトルの勾配と１／変動係数の大小に応じて４つの領域に分割している。すなわち、
（Ｉ）パワースペクトルの勾配が所定値以下であり、１／変動係数が所定値以下の領域
（ＩＩ）パワースペクトルの勾配が所定値以下であり、１／変動係数が所定値を超える領域
（ＩＩＩ）パワースペクトルの勾配が所定値を超え、１／変動係数が所定値以下の領域
（ＩＶ）パワースペクトルの勾配が所定値を超え、１／変動係数が所定値を超える場合
である。領域（Ｉ）は、分散汚れが生じている領域であり、領域（ＩＩ）は清浄な領域であり、領域（ＩＩＩ）は分布汚れが生じている領域であり、（ＩＶ）は薄膜汚れが生じている領域である。ここで、分散汚れとは、汚れがほぼ均一に存在している状態である。また、分布汚れとは通常の汚れであって種々のサイズの汚れが存在している状態である。薄膜汚れとは、汚れが薄く均一に存在しているような状態である。一般に防錆油を塗布し、有機溶剤やアルカリ性溶剤、もしくは酸性溶剤のような液体で流水脱脂するような場合、主に分布汚れとして油分が残存する。また、たとえパワースペクトルの勾配が所定値以下であっても、１／変動係数が所定値以下の場合には、分散汚れが生じている可能性がある。一方、ぬれ性１００％及びスーパー１００％については、領域（ＩＩ）の清浄領域にマッピングされ、また、ぬれ性２０％、４０％、６０％、８０％はいずれも分布汚れにマッピングされる。
【００５０】
したがって、パワースペクトルの勾配と変動係数をともに用いることで、脱脂度をより正確に評価することができる。コントローラ１０あるいはコンピュータは、このマッピング結果に基づいて、被測定物の脱脂度が、「清浄」か否か、より特定的には、「清浄」、「薄膜汚れ」、「分散汚れ」、「分布汚れ」のいずれであるかを判定して表示装置にその旨表示することができる。なお、単に、「清浄」とそれ以外に分けて判定結果を表示してもよい。前者は「脱脂ＯＫ」、後者は「脱脂ＮＧ」として表示することもできる。
【００５１】
＜第５実施形態＞
上記の実施形態では、パワースペクトルの勾配を用いて脱脂度を判定しているが、ウェーブレット係数を用いて脱脂度を判定することもできる。
【００５２】
ウェーブレット解析では、マザーウェーブレットと呼ばれる有限長関数により信号を表現するものである。マザーウェーブレットをスケール(伸縮）、トランスレート(平行移動）することによって、解析する波形中のこれと相似な様々なスケールの波形を、空間軸情報を失うことなく抽出する。定義式は以下のとおりである。
【００５３】
【数１】
上式におけるＷ（ａ、ｂ）は、ウェーブレット係数であり、マザーウェーブレットΨ（ｔ）との相似性の強さを示す。ウェーブレット係数Ｗは、自身の情報のほかに、スケール情報と空間情報の２つの情報を持っている。
【００５４】
図１２に、本実施形態で用いるマザーウェーブレットの一例（Ｍｏｒｌｅｔ）を示す。また、図１３に、各ぬれ性の試料に対してウェーブレット解析を行った場合の、ウェーブレット係数と平均輝度値のマッピング結果を示す。脱脂度が８０％、１００％、スーパー１００％と増大するに従い、ウェーブレット係数は減少する。また、平均輝度値も相対的に減少する。また、図１４に、各ぬれ性とウェーブレット係数との関係を示す。図では、ぬれ性６０％を境にして、ウェーブレット係数が急峻に減少している。したがって、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００５５】
＜第６実施形態＞
図１５に、パワースペクトル密度と変動係数（＝標準偏差／平均値）の関係を示す。図において、横軸はパワースペクトル密度であり、縦軸は１／変動係数である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％、８０％は「残留」の領域にプロットされ、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、パワースペクトル密度が所定のしきい値よりも大きく、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、パワースペクトル密度がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。図に示すように、「残留」領域と「清浄」領域は、２次元マップ上において対極の位置にあり、両領域は明確に区別され得る。したがって、パワースペクトル密度を所定のしきい値と大小比較するとともに、変動係数（あるいは１／変動係数）を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価できる。コントローラ１０あるいはコンピュータは、図１５の結果に基づいて、被測定物が「清浄」、あるいは「残留」のいずれであるかを判定してその結果を表示装置に表示できる。
【００５６】
＜第７実施形態＞
図１６に、ウェーブレット係数と変動係数（＝標準偏差／平均値）の関係を示す。図において、横軸はウェーブレット係数であり、縦軸は１／変動係数である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットとすると、４０％及び６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、ウェーブレット係数が所定のしきい値よりも大きく、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、ウェーブレット係数がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。図に示すように、「残留」領域と「清浄」領域は、２次元マップ上において対極の位置にあり、両領域は明確に区別され得る。したがって、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較するとともに、変動係数（あるいは１／変動係数）を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００５７】
＜第８実施形態＞
図１７に、パワースペクトルの勾配と面積率の関係を示す。図において、横軸はパワースペクトルの勾配、縦軸は面積率である。面積率は、サンプルの全面積に対する汚れのない部分の面積の比率である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、パワースペクトルの勾配が所定のしきい値よりも大きく、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、パワースペクトルの勾配がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。
【００５８】
面積率が大きいほど、汚れていない部分が大きいから脱脂度も良好であると判定することは可能であるが、図１７に示すような２次元マップを用い、面積率のみならず、パワースペクトルの勾配も考慮することで、より明確に脱脂度を判定することができる。
【００５９】
＜第９実施形態＞
図１８に、ウェーブレット係数と面積率の関係を示す。図において、横軸はウェーブレット係数であり、縦軸は面積率である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、ウェーブレット係数が所定のしきい値よりも大きく、かつ面積率が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、ウェーブレット係数がしきい値よりも小さく、面積率がしきい値よりも大きい領域として定義される。
【００６０】
図より、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較するとともに、面積率を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６１】
＜第１０実施形態＞
図１９に、面積率と変動係数との関係を示す。図において、横軸は面積率、縦軸は１／変動係数である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、面積率が所定のしきい値よりも小さい、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、面積率がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。
【００６２】
図より、面積率を所定のしきい値と大小比較するとともに、変動係数を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６３】
＜第１１実施形態＞
図２０に、面積率と平均強度（平均輝度値）の関係を示す。図において、横軸は面積率、縦軸は平均強度である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、８０％、１００％、スーパー１００％はいずれも「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、面積率が所定のしきい値よりも小さく、かつ平均強度が所定のしきい値よりも大きい領域として定義される。また、「清浄」領域は、面積率がしきい値よりも大きく、平均強度がしきい値よりも小さい領域として定義される。
【００６４】
図より、面積率を所定のしきい値と大小比較するとともに、平均強度を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６５】
＜第１２実施形態＞
図２１に、パワースペクトルの勾配と平均強度の関係を示す。図において、横軸はパワースペクトルの勾配、縦軸は平均強度である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、パワースペクトルの勾配が所定のしきい値よりも大きく、かつ平均強度が所定のしきい値よりも大きい領域として定義される。また、「清浄」領域は、パワースペクトルの勾配がしきい値よりも小さく、平均強度がしきい値よりも小さい領域として定義される。
【００６６】
図より、パワースペクトルの勾配を所定のしきい値と大小比較するとともに、平均強度を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６７】
＜第１３実施形態＞
図２２に、パワースペクトル密度と平均強度の関係を示す。図において、横軸はパワースペクトル密度、縦軸は平均強度である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、パワースペクトル密度が所定のしきい値よりも大きく、かつ平均強度が所定のしきい値よりも大きい領域として定義される。また、「清浄」領域は、パワースペクトル密度がしきい値よりも小さく、平均強度がしきい値よりも小さい領域として定義される。
【００６８】
図より、パワースペクトル密度を所定のしきい値と大小比較するとともに、平均強度を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６９】
＜第１４実施形態＞
図２３に、ウェーブレット係数と平均強度の関係を示す。図において、横軸はウェーブレット係数、縦軸は平均強度である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、８０％、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、ウェーブレット係数が所定のしきい値よりも大きく、かつ平均強度が所定のしきい値よりも大きい領域として定義される。また、「清浄」領域は、ウェーブレット係数がしきい値よりも小さく、平均強度がしきい値よりも小さい領域として定義される。
【００７０】
図より、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較するとともに、平均強度を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００７１】
＜第１５実施形態＞
図２４に、ぬれ性と面積率との関係を示す。図において、横軸はぬれ性、縦軸は面積率を示す。面積率は上記のようにサンプルの全面積に対する汚れのない部分の面積の比であるから、ぬれ性と面積率とはほぼ比例関係にある。したがって、面積率を所定のしきい値と大小比較することで、脱脂度を評価することができる。但し、図１７、図１８、図１９、図２０に示されるように、面積率と他の指標とを組み合わせた２次元マップで評価することで、より正確に脱脂度を評価できる。
【００７２】
＜第１６実施形態＞
図２５に、ウェーブレット係数と変動係数の関係を示す。図において、横軸はウェーブレット係数であり、縦軸は１／変動係数である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、ウェーブレット係数が所定のしきい値よりも大きく、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、ウェーブレット係数がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。
【００７３】
図より、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較するとともに、変動係数を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００７４】
＜第１７実施形態＞
本実施形態では、図１における試料３０が角度を有する場合について説明する。試料３０がＣＣＤカメラ３２に対して角度を有する場合、蛍光強度分布へ与える影響が無視できない。
【００７５】
図２６に、入射角度および撮影角度による角度をつけた平板面状の試料３０の強度補正方法を示す。本補正法については仮定として、計測対象が脱脂状態のほとんどが油分とし、蛍光散乱光は入射角度に依存せず入射強度に依存するとしている。また、塗装前処理段階を想定して、加工による表面粗さは小さいので影響を受けないものとした。補正に用いる物性値は以下のとおりである。
Ｉ：蛍光強度
Ｉｉ：入射強度
Ｉｎ：単位面積当たりの蛍光強度
Ｆｓ：再吸収率
γ：蛍光率
ｋ：蛍光拡散率
Ａ’：入射側からの照射面積
Ａ’’：投影面積
Ｓ：ビーム面積
θ：平板と入射光との角度 −π／２＜θ＜π／２
ω：平板と計測面との角度 −π／２＜ω＜π／２
【００７６】
入射光のビーム幅に注目すると、角度θが大きくなるとビーム幅も大きくなるため、単位面積当たりの入射強度が低下する。これを考慮すると、入射角度による平板試料３０の蛍光強度は、
【数２】
となり、ビームの高さが変化しないとすると平板試料３０に当たる幅が変わることを考慮すると上式は、
【数３】
となる。この式は、入射角度θが分かれば平板試料３０の蛍光強度が換算できることを意味し、さらに撮影面に対する単位面積当たりの蛍光強度は上式から、
【数４】
が導出される。この式より、入射ビームとＣＣＤカメラ３２光軸との計測角度は、α＝θ＋ωであるので、
【数５】
となる。計測データは、この式から感度係数をかけたものであるので、蛍光の物性値は消去できる。したがって、
【数６】
となる。このとき、計測データＢｉｎとし、換算された出力値をＢｏｕｔとする。ｓは計測範囲内の入射光領域を表す。この式により計測データの換算ができる。
【００７７】
次に、図１における試料３０が曲率を有する場合について説明する。試料３０がＣＣＤカメラ３２に対して曲率を有する場合も、蛍光強度分布へ与える影響が無視できない。
【００７８】
図２７に、入射角度および撮影角度による曲率のある面の強度補正方法を示す。起点Ｐから微小面積ｄＡ’の蛍光強度は数２の式より、
【数７】
となる。図２７のような２次元に曲率を持つ面の起点Ｐから微小量の位置の蛍光強度は
【数８】
となる。２次元方向に曲率を持つ面の蛍光強度の積算値は、
【数９】
である。このとき積分定数Ｃは曲面の範囲によって決まる正の定数（０＜θ＜π／２のとき）となり、上式により曲率による蛍光強度の積算値は角度θが分かると求めることができる。また、数８の式より撮影面に対する単位面積当たりの蛍光強度は、
【数１０】
となる。微小空間の光強度は数５の式と同じになり、換算式は数６の式と同様である。
【００７９】
図２８に、平板試料３０における実験結果を示す。装置は光源のエキシマレーザ１４とＣＣＤカメラ３２で構成され、７０×１５０ｍｍの鋼材の試料３０を用いる。試料３０全面に防錆油を均一に塗布し、ＫｒＦのエキシマレーザ（２４８ｎｍ）を５５ｍＪで照射する。ビーム面積は１０×１００ｍｍである。レーザとＣＣＤカメラ３２の位置を固定（照射角度α）し、平板試料３０を１０度毎に回転させることで平板試料３０の角度ωおよびその時の光強度を算出する。図２８は、照射角度α＝２５ｄｅｇ.のときの結果である。図より、α＝２５ｄｅｇ（０．２２ｒａｄ）で照射したとき、本補正方法により平板試料３０の角度が−３０度＜ω＜５０度の範囲のとき光強度の補正値の見積もりが誤差１０％以下であることが分かる。
【００８０】
なお、−９０度＜ω＜−３０度、５０度＜ω＜９０度では誤差が１０％以上になる。その理由は、本補正方法は部材が無限遠に長いことを仮定しており、有限の試料では誤差が生じるためである。しかし、実用上の傾斜面や曲率をもつ対象面の角度は本補正方法で示す範囲より小さいので問題はなく、むしろ本補正方法を適用することにより曲面や傾斜面を多く持つ車体などを大まかに検索するだけで補正できる。
【００８１】
本実施形態により、角度や曲率に対する蛍光強度の補正が可能となり、製品の３次元形状情報を参照するだけで強度分布の補正が可能となる。例えば、形状の計測には３次元測定装置の利用やＣＡＤデータなどを参照データベースとして用いる方法が挙げられる。ただし、用いる光源はレーザなど高強度で均一性の高いものが望まれる。これには拡散シート（例えばホモジナイザ）など強度を均一にする光学系を組むことで改善できる。
【００８２】
＜第１８実施形態＞
本実施形態の脱脂度判定は、製造ラインにおいて脱脂度を評価するために用いることができる。そして、製造ラインの工程において、脱脂度を時系列上で追跡することで、脱脂度の経時変化を知ることができる。
【００８３】
図２９に、車両組立の製造ラインに適用した場合の一例を示す。車体１００は脱脂工程を経て次の組立工程に進んでいく。脱脂前の車体１００を脱脂工程の位置まで進行させ、車体１００を洗浄液に浸漬して車体１００を脱脂し、その後に脱脂度検査工程の位置まで進行させる。脱脂度検査工程には本実施形態の脱脂度判定装置１が設けられており、車体の所定位置（複数位置でもよい）の脱脂度を計測する。脱脂度判定装置１は、計測開始からの経過時間とともに順次脱脂度を判定していく。脱脂度は、例えば蛍光強度とパワースペクトルの勾配をマッピングすることで判定する。そして、順次判定された結果を、蛍光強度−パワースペクトルの勾配−時間の３軸上にプロットして表示装置に表示する。
【００８４】
図３０に、３軸上に表現された脱脂度の一例を示す。このような３次元表示を用いることで、脱脂度が時間とともにどのように変化しているかを容易に把握することができ、例えばある時間を境にパワースペクトルの勾配が急減に増大した場合には、その時点で何らかの異常、例えば洗浄工程における異常や洗浄液の劣化等を迅速に把握することができる。
【００８５】
もちろん、本実施形態の脱脂度判定装置を製造ラインの複数の位置に設置し、製造ラインの各工程において脱脂度を判定することも好適である。
【００８６】
図３１に、この場合の構成を示す。製造ラインに第１脱脂工程と第２脱脂工程が存在する。脱脂前の車体１００は第１脱脂工程に進み、洗浄液に浸漬して洗浄される。その後、車体１００は第２脱脂工程に進み、再び洗浄液に浸漬して洗浄される。本実施形態の脱脂度判定装置１は、第１脱脂工程前の位置と、第１脱脂工程後であって第２脱脂工程前の位置と、第２脱脂工程後の位置にそれぞれ設けられ、車体の所定位置の脱脂度を計測する。ある車体１００に着目すると、第１脱脂工程前の位置に到達したタイミング（図中、時間ｔ＝１で示す）で脱脂度が判定され、次に、第１脱脂工程後の位置に到達したタイミング（図中、時間ｔ＝２で示す）で脱脂度が判定され、さらに第２脱脂工程後の位置に到達したタイミング（図中、ｔ＝３で示す）で脱脂度が判定されることになるから、脱脂度の経時変化が明らかとなる。この場合においても、蛍光強度−パワースペクトルの勾配−時間の３軸上にプロットして表示装置に表示することで、その時間変化を明確に把握することができる。
【００８７】
図３２に、３軸上に表現された脱脂度の一例を示す。このような表示を用いることで、製造ラインのどの時点において脱脂度が低下ないし劣化しているのかを容易に把握することができる。
【００８８】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。すなわち、本発明は、試料（サンプル）からの蛍光の強度分布を解析して脱脂度を判定するものであるが、脱脂度を判定するための指標として、蛍光の強度分布の空間パターンを解析して得られる指標を用いており、空間パターンにはパワースペクトル、ウェーブレット係数のみならず、幾何学的パターンも含まれ得る。幾何学的パターンには、面積率の他に、特定の汚れに対する対象の等価直径や特定の汚れに対する特徴と同類の特徴との間の距離等もある。ここで、対象の等価直径とは、特定の汚れと同一面積の等価円における直径を意味する。また、同類の特徴との間の距離とは、ほぼ同一サイズの汚れ重心間距離を意味する。蛍光の強度分布の空間パターンを解析することで、脱脂度合いとして脱脂の均一性を評価することができる。例えば、空間パターンの解析としてパワースペクトルを例にとると、清浄状態に比べて小さな粒状の油が存在する場合にはパワースペクトルの高周波成分に変化が現れ、薄い汚れと小さな油の塊の場合にはパワースペクトルの中周波成分に変化が現れ、大きな油の塊の場合にはパワースペクトルの低周波成分に変化が現れる。また、空間パターンの解析として幾何学的特徴を例にとり、等価直径のヒストグラムを算出すると、清浄状態に比べて小さな粒状の油が存在する場合、薄い汚れと小さな油の塊が存在する場合、大きな油の塊が存在する場合でヒストグラムが変化する。
【００８９】
また、本発明は、脱脂度を判定するための指標として、蛍光の強度分布の空間パターンを解析して得られる指標と、蛍光の強度分布を統計解析して得られる指標を用いており、上記の実施形態では、統計解析して得られる指標として平均強度、標準偏差、変動係数を用いているが、面積率を統計解析して得られる指標としてもよく、さらにはＦ検定やｔ検定を用いてもよい。面積率は、幾何学的量あるいは統計解析して得られる量のいずれとしてもよく、本発明において厳密な区別は意味がない。面積率を幾何学的量として把握する場合、図１７におけるパワースペクトルの勾配と面積率の関係、あるいは図１８におけるウェーブレット係数と面積率の関係は、空間パターンを解析して得られる２つの指標を用いて脱脂度を判定するということができるし、面積率を統計処理して得られる量として把握する場合、図１７あるいは図１８における関係は、空間パターンを解析して得られる指標と、統計解析して得られる指標の２つの指標を用いて脱脂度を判定するということができる。いずれの場合も、実質的には変わりない。
【００９０】
以下に、本発明において脱脂度を判定するために用いることのできる指標の組み合わせをまとめて示す。一般的に、２つの指標を用いる場合には、それぞれの指標が互いに独立関係にあることが望ましい。すなわち、空間パターンを解析して得られる２つの指標、あるいは統計解析して得られる２つの指標を用いるよりも、空間パターンを解析して得られる指標と、統計解析して得られる指標の組み合わせの方がより好適であろう。どの組み合わせを用いるかは、既述したように、計測する場所や面積の違いによって適応的に決定することが好適であろう。もちろん、複数の組み合わせを併用して総合的に評価することも可能である。
（１）パワースペクトルの勾配と変動係数（＝標準偏差／平均値）
（２）パワースペクトル密度と変動係数
（３）ウェーブレット係数と変動係数
（４）パワースペクトルの勾配と面積率
（５）ウェーブレット係数と面積率
（６）パワースペクトルの勾配とＦ検定（ｔ検定）
（７）パワースペクトル密度とＦ検定（ｔ検定）
（８）等価直径と変動係数
（９）距離と変動係数
（１０）スペクトルピーク値と変動係数
（１１）面積率と変動係数
（１２）平均強度と面積
（１３）平均強度と直径
（１４）平均強度と距離
（１５）平均強度とパワースペクトルの勾配
（１６）平均強度とパワースペクトル密度
（１７）平均強度とウェーブレット係数
【符号の説明】
【００９１】
１０ コントローラ、１２ パルス発生器、１４ エキシマレーザ、３０ 試料、３２ ＣＣＤカメラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は脱脂度判定装置に関し、特に被測定物表面に光を照射し、被測定物表面からの蛍光を検出することで被測定物表面の脱脂度を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被測定物表面の脱脂度あるいは汚れを検出するための種々の方法が提案されている。
【０００３】
第１は、水濡れ現象を利用する方法である。これは、脱脂後に加工品全体に純水を噴霧させることにより、加工品表面からはじかれた場所を未洗浄部分として検知する方法である。
【０００４】
第２は、全有機炭素濃度測定法である。これは、水中もしくは洗浄液中の有機炭素から油分濃度を推定するものである。洗浄液中に残留している汚れを抽出し、洗浄液の管理もしくは洗浄した金属の洗浄度を評価する。
【０００５】
第３は、表面洗浄度分析法である。これは、超真空中において対象表面の元素を計測する方法である。
【０００６】
第４は、潤滑油膜厚さの計測方法である。これは、内燃機関の制御のための油膜厚さを計測するものである。レーザ誘起蛍光法により油膜厚さを定量的に検出することを目的とし、検出感度を上げるために蛍光添加剤を油に混入させる。蛍光強度により油膜厚さを正確に読み取ることが可能である。
【０００７】
第５は、油膜厚計測法である。これは、自然劣化等が発生していない新規の既知の油膜が連続的に存在し、該油膜面に紫外線を励起光として入射させ、１００μｍ以下の油膜面から生成する蛍光強度の積算値が金属表面に塗布した油膜量を推定するものである。測定する油膜の評価には油膜厚さと蛍光強度の相関関係を測った検量線を利用する。
【０００８】
第６は、脱脂表面油分計測法である。これは、数μｍ以下のごく薄い油膜の厚さに紫外・可視光を励起光として入射させ、蛍光強度を計測するものである。洗浄度を評価するため蛍光強度と油膜量との検量線を用いることで脱脂状態を抽出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１２８２６３号公報
【特許文献２】特開平１０−１７７０１６号公報
【特許文献３】特開２００９−１０３６３０号公報
【特許文献４】特許第３５０８４５２号
【特許文献５】特開平９−２１０９０８号公報
【特許文献６】特許第２９１５２９４号
【特許文献７】特開平５−１１８９８９号公報
【特許文献８】特開昭５７−８６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
脱脂状態の目安として、水の「ぬれ性」がある。加工品を塗装する前に脱脂処理し、加工品の「ぬれ性」の目視による検査では、「ぬれ性」８０％以上を合格とする経験則があるが定量性はない。このため、脱脂状態が十分であるかないかを人為的にしか判断できず、豊富な技術経験が必要となる。また、製造ラインで起きる不良の発生原因が突き止められないという問題が生じる。
【００１１】
また、組立加工製品はそれぞれの部品が一定とは限らないため前後の重量を測ったとしても洗浄度評価の誤差が大きくなり、残量の少ない脱脂後加工品は評価が難しい。また、洗浄液および容器を計測するたびに交換する必要があり実用的ではない。油の劣化などは評価できるが、微量に付着した防錆油の脱脂状態を測ることができない。
【００１２】
また、脱脂直後の加工品表面の計測は大型で高価なシステムが必要で、一般に超真空、真空状態での計測が求められるため、すべての製品の確認をするには向いていない。例えば、自動車の塗装前の車体などは全長５ｍほどあり、真空状態の設備環境を整えるための投資額が高くなるため、抜き出し計測しか方法がない。また、表面に付着する元素が加工品表面全体の計測をするには時間がかかり、製造ラインへの適用が難しい。
【００１３】
また、防錆油に蛍光添加剤を混入させた場合、防錆油の性能が変化しないための別の開発が必要となり追加開発のコストがかかってしまう。できる限り現行の防錆油の成分のみで感度を維持できる方法が望ましい。
【００１４】
また、単に蛍光を検出し検量線と対比するだけでは加工品表面上にある水分の影響や形状に対する影響を排除することができない。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、定量的な基準で、製造工程の手順や個々の重量に影響されることなく、油分の性状に関わらず被測定物表面の脱脂状態を自動的に検知できる装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、脱脂度判定装置であって、被測定物表面に光を照射する光源と、前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出する検出手段と、前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定する演算手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、空間パターンの解析は空間周波数解析（たとえばフーリエ解析やウェーブレット解析）、あるいは幾何学解析である。それぞれパワースペクトルやウェーブレット係数、あるいは幾何学的量がある。パワースペクトルは、スペクトルの勾配や密度、スペクトルピーク値を用いることができる。
【００１８】
また、本発明は、脱脂度判定装置であって、被測定物表面に光を照射する光源と、前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出する検出手段と、前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、前記蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定する演算手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の１つの実施形態では、空間パターンの解析は空間周波数解析（たとえばフーリエ解析やウェーブレット解析）、あるいは幾何学解析である。それぞれパワースペクトルやウェーブレット係数、あるいは幾何学的量がある。統計解析は平均値や標準偏差、あるいはこれらの比である変動係数である。
【００２０】
また、本発明は、脱脂度判定方法であって、被測定物表面に光を照射するステップと、前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出するステップと、前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定するステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、脱脂度判定方法であって、被測定物表面に光を照射するステップと、前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出するステップと、前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、前記蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定するステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明では、蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて脱脂の均一性を判定する。空間パターンの解析には、パワースペクトルやウェーブレット係数、幾何学的量が含まれる。脱脂の均一性に応じてパワースペクトルやウェーブレット係数は変化する。また、汚れ粒子の直径や重心間の距離、汚れの面積等の幾何学的量も当然に変化する。したがって、空間パターンを解析することで、脱脂の度合いを定量的に評価できる。
【００２３】
一方、蛍光の強度分布を統計解析して得られる指標には、蛍光強度の平均値や標準偏差等が含まれ、脱脂の均一性に応じてこれらの値は変化する。したがって、空間パターンの解析で得られる指標のみならず、これに加えて統計解析して得られる指標も併せて用いることで、脱脂の度合いをより高精度に評価できる。
【００２４】
なお、平均値や標準偏差を用いる場合、被測定物表面に水が存在する場合と存在しない場合とでこれらの値が変動するが、平均値と標準偏差の比である変動係数（＝標準偏差／平均値）を指標とすれば、水の有無による変動を除去できる。すなわち、変動係数を指標として用いることで、脱脂度を判定すべき被測定物表面の状態によらずに正確に判定できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、油分の性状に関わらず被測定物表面の脱脂状態を自動的に検知することができ、目視による脱脂状態の判定に比べ、正確性及び効率性が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態の構成図である。
【図２】ぬれ性と蛍光強度（輝度）との関係を示す図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】ぬれ性と油膜厚の分布（標準偏差）を示す図である。
【図５】ぬれ性５０％及び１００％の輝度ヒストグラムを示す図である。
【図６】各試料の輝度値を示す図である。
【図７】ぬれ性とパワースペクトルの勾配の関係を示す図である。
【図８】ぬれ性とパワースペクトル密度の関係を示す図である。
【図９】各試料の平均強度及び標準偏差を示す図である。
【図１０】各試料（水ありと水なし）と変動係数（標準偏差／平均値）を示す図である。
【図１１】パワースペクトルの勾配と変動係数の関係を示す図である。
【図１２】マザーウェーブレットを示す図である。
【図１３】ウェーブレット係数（平均量）と平均強度（平均輝度値）の関係を示す図である。
【図１４】ぬれ性とウェーブレット係数の関係を示す図である。
【図１５】パワースペクトル密度と変動係数の関係を示す図である。
【図１６】ウェーブレット係数と変動係数の関係を示す図である。
【図１７】パワースペクトルの勾配と面積率の関係を示す図である。
【図１８】ウェーブレット係数と面積率の関係を示す図である。
【図１９】面積率と変動係数の関係を示す図である。
【図２０】面積率と平均強度の関係を示す図である。
【図２１】パワースペクトルの勾配と平均強度の関係を示す図である。
【図２２】パワースペクトル密度と平均強度の関係を示す図である。
【図２３】ウェーブレット係数と平均強度の関係を示す図である。
【図２４】ぬれ性と面積率の関係を示す図である。
【図２５】ウェーブレット係数と変動係数の関係を示す図である。
【図２６】試料が傾いている場合の補正方法を示す図である。
【図２７】試料が曲率を有する場合の補正方法を示す図である。
【図２８】試料の角度とＢｉｎ／Ｂｏｕｔの関係を示す図である。
【図２９】脱脂度の時系列判定を示す図である。
【図３０】図２９のシステムにおけるパワースペクトルの勾配と蛍光強度の時間変化を示す図である。
【図３１】脱脂度の他の時系列判定を示す図である。
【図３２】図３１のシステムにおけるパワースペクトルの勾配と蛍光強度の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
図１に、本実施形態における脱脂度判定装置の全体構成図を示す。ＫｒＦエキシマレーザ１４から射出されたレーザ光（２４８ｎｍ、３００ｍＪ）は、ミラー１６、アパーチャ１８、ミラー２０、シリカガラス２２，２６を介して試料３０に照射される。シリカガラス２２，２６にはそれぞれビーム拡散器２４，２８が設けられ、それぞれビームを拡散して照射エネルギを調整する。例えば、シリカガラス２２の反射率を１０％として照射エネルギを３０ｍＪとし、シリガガラス２６の反射率を同様に１０％として照射エネルギを３ｍＪとする。試料３０に照射されるレーザ光のサイズは、例えば１６ｍｍ×２０ｍｍである。エキシマレーザ１４からのレーザ光照射は、コントローラ１０からの制御指令によりパルス発生器１２がエキシマレーザ１４に駆動パルスを供給することで制御される。試料３０からの蛍光は、ＣＣＤカメラ（イメージインテンシファイＣＣＤカメラ）３２で計測される。ＣＣＤカメラ３２のＵＶレンズには光学カットフィルタが装着される。試料３０はスライダに固定され、計測毎に２２ｍｍ移動させ、上下７箇所、合計１４箇所において蛍光が計測される。蛍光の計測波長は、２７０ｎｍから３８０ｎｍである。ＣＣＤカメラ３２での計測結果は、コントローラ１０に供給されて解析される。もちろん、ＣＣＤカメラ３２の計測結果を、別途、コンピュータに供給し、コンピュータで解析してもよい。コントローラ１０あるいはコンピュータは、ＣＣＤカメラ３２の計測結果に基づいて、試料３０の脱脂の度合いを判定する。
【００２９】
試料３０は、鋼材の試料であり、
（１）全面に防錆油を塗布したもの
（２）一部の領域に油を付与したもの
（３）油を塗布していない脱脂状態のもの
の３種類を用い、それぞれ水と試料３０とのぬれ性の関係が面積率で
（１）０％
（２）５０％
（３）１００％
となるように設定している。
【００３０】
図２に、３種類の試料３０の計測結果を示す。計測結果は１４箇所のすべての画像の平均値を表す。試料（１）と試料（２）を比較すると値の比が５０倍となり、定量的に判断できることが分かる。
【００３１】
図３に、ぬれ性５０％（試料（２））と１００％（試料（３））の結果を示す。ぬれ性の異なる試料から蛍光強度の比が１．６倍で、標準偏差が試料（２）は３３．１、試料（３）は９．０になることが分かる。
【００３２】
図４に、図３に示す標準偏差の違いを分布として示す。油の残量の多い場所を直感的に判断できることが分かる。
【００３３】
図５に、試料（２）と試料（３）のヒストグラムを示す。基準との差を見ることができ、これも判定の材料の一つとなり得る。
【００３４】
一般に、意図的に、かつ巧みな手段を用いて金属表面に油膜を塗布しない限り、金属表面での油膜・汚れのつき方は不均一なものであり、加工品表面に紫外線を当ててその表面から蛍光を発生させる場合、生成する蛍光はその強度分布に拡がり、偏りが現れる。標準偏差を用いることで、油膜・汚れの不均一さを定量値として示すことができ、脱脂度を区別できる。また、油の性状が変化しても輝度値のベースラインが上がるだけであるから同様に計測が可能である。
【００３５】
＜第２実施形態＞
鋼材の試料を用い、（１）防錆油を塗布したもの、（２）アセトンで流水脱脂したもの、（３）アセトンで流水脱脂したのち研磨したものの３種類を用意し、油膜厚さ１μｍから脱脂までを再現した。レーザの出力を３００ｍＪとし、試料に照射し、試料に当たるレーザのサイズを１６×２０ｍｍとし、エネルギは３ｍＪである。蛍光強度の測定にはＵＶレンズに光学カットフィルタを装着したＣＣＤカメラ３２によって行う。
【００３６】
図６に、励起波長２４８ｎｍのレーザを照射したときの試料の結果を示す。計測結果は検査領域内の画像の平均値を表す。図において、アは（１）防錆油を塗布したもの、イは（２）アセトンで流水脱脂したもの、ウは（３）アセトンで流水脱脂したのち研磨したものを表す。また、比較のため、エ、オ、カとして図２に示すぬれ性０％、５０％、１００％の場合をそれぞれ示す。アとイを比較すると、値の比が４０倍となっている。すなわち、防錆油の塗布されたものとアセトンでの脱脂度の差は明確であることが分かる。また、イとオと差がみられるため、完全な脱脂状態ではないことも分かる。
【００３７】
以上より、平均強度を用いることで脱脂度を評価することができる。
【００３８】
＜第３実施形態＞
本実施形態における装置は、図１に示す構成に加え、さらに結果表示装置を含む。図１に示すコントローラ１０あるいはコンピュータで脱脂度を判定した後、その結果を表示装置に表示する。コントローラ１０あるいはコンピュータでの判定方法は、ヒストグラム分布、標準偏差、時空間差分、空間周波数解析（フーリエ解析やウェーブレット解析）等である。いずれかの判定アルゴリズムを適用することによって、脱脂後の極めて微量にかつ不均一な油膜の着く加工品表面の脱脂度を判定することができる。
【００３９】
例えば、空間周波数解析により空間データから抽出されたパワースペクトルの勾配が利用でき、統計解析により空間データから抽出された平均値、標準偏差が利用できる。パワースペクトルの勾配については、汚れが自然由来に近づくほど１／ｆゆらぎに勾配が漸近することを利用している。このとき、空間データは画像データや時系列展開マップを利用することで客観的な判定結果を得ることができる。
【００４０】
評価方法として、完全に脱脂されているかを確認するには面積率を用いると精度が高い。面積率は、試料３０の全面積に対する汚れの存在しない部分の面積の比である。面積率を算出する場合、空間微分法に基づくエッジ検出および二値化画像解析により面積を特定することができる。なお、空間周波数解析を用いる場合、空間分解能は２５６×２５６ピクセル画像サイズもしくは２５６×２５６点以上の計測点を有するものが望ましい。ただし、空間微分解析を用いる場合は分解能による解析への影響はない。面積率を用いた判定方法については、さらに後述する。
【００４１】
コントローラ１０あるいはコンピュータは、脱脂度を定量的に判定するに際し、残留する量と油分分布毎に判定の基準に沿ってしきい値を固定して解析する。解析方法は、統計処理、画像空間周波数解析等からなり、計測する場所や面積の違いによりいずれかの処理方法で判定する。
【００４２】
以下、空間周波数解析（フーリエ解析やウェーブレット解析）を用いた場合について説明する。
【００４３】
油分が付着していると斑模様になるため、横軸を空間周波数（１／ピクセル）、縦軸をパワースペクトルとしてプロットすると、パワースペクトルは右下がり、つまり空間周波数が増大するほどパワースペクトルは小さくなる傾向を示すが、汚れがほとんどなく均一になっている場合には、パワースペクトルは水平に近くなる。そこで、パワースペクトルの勾配を最小二乗法により算出し、この勾配が判定基準より小さくなった場合、脱脂状態になったことを判定する。
【００４４】
図７に、種々の試料をぬれ性とパワースペクトルの勾配でマッピングした場合を示す。ぬれ性としては、０％、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００（Ｓ１００）％とした。ここで、スーパー１００％とは、１００％の脱脂状態よりもさらに脱脂の程度が進んだ状態を意味する。また、各ぬれ性において、試料の表面が水の存在しない乾燥した状態と水の存在するそれぞれの場合についてパワースペクトルの勾配を示している。なお、水の存在する状態は、具体的には洗浄直後であり、水の存在しない状態は、洗浄直後の状態から窒素スプレーにより乾燥させた状態である。図より、脱脂度が増大すると、パワースペクトルの勾配が減少して０に近づくことが分かる。したがって、基準となるしきい値を設け、パワースペクトルの勾配をしきい値と大小比較することで、脱脂度を定量評価することができる。
【００４５】
図８に、種々の試料をぬれ性とパワースペクトル密度でマッピングした場合を示す。ここで、パワースペクトル密度とは、パワースペクトルの所定空間周波数までの積算値を意味する。所定空間周波数は、それ以上はノイズと考えられる周波数である。図に示すように、脱脂度が増大すると、パワースペクトル密度も低下する傾向を示す。したがって、基準となるしきい値を設け、パワースペクトル密度をしきい値と大小比較することで、脱脂度を定量評価することができる。
【００４６】
＜第４実施形態＞
本実施形態では、水分の有無による影響を考慮した判定方法を示す。鋼材の試料を用い、製造ラインで用いられているアルカリ洗浄剤で脱脂後の状態を計測する。洗浄直後の水分を含む表面状態とその状態から窒素スプレーによって乾燥させた後の表面状態の両方を計測する。
【００４７】
図９に、その結果を示す。ぬれ性は、４０％、６０％、８０％、１００％とし、輝度平均と標準偏差を示す。脱脂後の水分があるときと乾燥させたときの分布画像を比較すると、水分がある試料は蛍光強度が強くなる。したがって、単に輝度平均や標準偏差で比較することはできず、水分の有無の影響を排除するような指標を用いる必要があることを示す。そこで、本実施形態では、変動係数＝標準偏差／平均値を用いて脱脂度を評価する。なお、ぬれ性毎に水分有無による分布を観察すると、水分の有無によって強度の違いはあるものの分布の模様は似ていることが判明している。
【００４８】
図１０に、ぬれ性と変動係数（＝標準偏差／平均値）の関係を示す。図に示すように、変動係数、つまり標準偏差と平均値の比で評価すると、水の有無に関係なく同じような傾向を示すことが分かる。これにより、洗浄直後の脱脂状態で得られた画像の標準偏差を平均値で割った変動係数による評価を行えば、水分の有無に関係なく存在する油分を検出することができ、水分の有無の影響を排除して脱脂度を相対的に比較できる。
【００４９】
図１１に、横軸にパワースペクトルの勾配、縦軸に１／変動係数とした場合のマッピング結果を示す。ぬれ性は、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％としている。また、図では、パワースペクトルの勾配と１／変動係数の大小に応じて４つの領域に分割している。すなわち、
（Ｉ）パワースペクトルの勾配が所定値以下であり、１／変動係数が所定値以下の領域
（ＩＩ）パワースペクトルの勾配が所定値以下であり、１／変動係数が所定値を超える領域
（ＩＩＩ）パワースペクトルの勾配が所定値を超え、１／変動係数が所定値以下の領域
（ＩＶ）パワースペクトルの勾配が所定値を超え、１／変動係数が所定値を超える場合
である。領域（Ｉ）は、分散汚れが生じている領域であり、領域（ＩＩ）は清浄な領域であり、領域（ＩＩＩ）は分布汚れが生じている領域であり、（ＩＶ）は薄膜汚れが生じている領域である。ここで、分散汚れとは、汚れがほぼ均一に存在している状態である。また、分布汚れとは通常の汚れであって種々のサイズの汚れが存在している状態である。薄膜汚れとは、汚れが薄く均一に存在しているような状態である。一般に防錆油を塗布し、有機溶剤やアルカリ性溶剤、もしくは酸性溶剤のような液体で流水脱脂するような場合、主に分布汚れとして油分が残存する。また、たとえパワースペクトルの勾配が所定値以下であっても、１／変動係数が所定値以下の場合には、分散汚れが生じている可能性がある。一方、ぬれ性１００％及びスーパー１００％については、領域（ＩＩ）の清浄領域にマッピングされ、また、ぬれ性２０％、４０％、６０％、８０％はいずれも分布汚れにマッピングされる。
【００５０】
したがって、パワースペクトルの勾配と変動係数をともに用いることで、脱脂度をより正確に評価することができる。コントローラ１０あるいはコンピュータは、このマッピング結果に基づいて、被測定物の脱脂度が、「清浄」か否か、より特定的には、「清浄」、「薄膜汚れ」、「分散汚れ」、「分布汚れ」のいずれであるかを判定して表示装置にその旨表示することができる。なお、単に、「清浄」とそれ以外に分けて判定結果を表示してもよい。前者は「脱脂ＯＫ」、後者は「脱脂ＮＧ」として表示することもできる。
【００５１】
＜第５実施形態＞
上記の実施形態では、パワースペクトルの勾配を用いて脱脂度を判定しているが、ウェーブレット係数を用いて脱脂度を判定することもできる。
【００５２】
ウェーブレット解析では、マザーウェーブレットと呼ばれる有限長関数により信号を表現するものである。マザーウェーブレットをスケール(伸縮）、トランスレート(平行移動）することによって、解析する波形中のこれと相似な様々なスケールの波形を、空間軸情報を失うことなく抽出する。定義式は以下のとおりである。
【００５３】
【数１】
上式におけるＷ（ａ、ｂ）は、ウェーブレット係数であり、マザーウェーブレットΨ（ｔ）との相似性の強さを示す。ウェーブレット係数Ｗは、自身の情報のほかに、スケール情報と空間情報の２つの情報を持っている。
【００５４】
図１２に、本実施形態で用いるマザーウェーブレットの一例（Ｍｏｒｌｅｔ）を示す。また、図１３に、各ぬれ性の試料に対してウェーブレット解析を行った場合の、ウェーブレット係数と平均輝度値のマッピング結果を示す。脱脂度が８０％、１００％、スーパー１００％と増大するに従い、ウェーブレット係数は減少する。また、平均輝度値も相対的に減少する。また、図１４に、各ぬれ性とウェーブレット係数との関係を示す。図では、ぬれ性６０％を境にして、ウェーブレット係数が急峻に減少している。したがって、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００５５】
＜第６実施形態＞
図１５に、パワースペクトル密度と変動係数（＝標準偏差／平均値）の関係を示す。図において、横軸はパワースペクトル密度であり、縦軸は１／変動係数である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％、８０％は「残留」の領域にプロットされ、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、パワースペクトル密度が所定のしきい値よりも大きく、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、パワースペクトル密度がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。図に示すように、「残留」領域と「清浄」領域は、２次元マップ上において対極の位置にあり、両領域は明確に区別され得る。したがって、パワースペクトル密度を所定のしきい値と大小比較するとともに、変動係数（あるいは１／変動係数）を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価できる。コントローラ１０あるいはコンピュータは、図１５の結果に基づいて、被測定物が「清浄」、あるいは「残留」のいずれであるかを判定してその結果を表示装置に表示できる。
【００５６】
＜第７実施形態＞
図１６に、ウェーブレット係数と変動係数（＝標準偏差／平均値）の関係を示す。図において、横軸はウェーブレット係数であり、縦軸は１／変動係数である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットとすると、４０％及び６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、ウェーブレット係数が所定のしきい値よりも大きく、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、ウェーブレット係数がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。図に示すように、「残留」領域と「清浄」領域は、２次元マップ上において対極の位置にあり、両領域は明確に区別され得る。したがって、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較するとともに、変動係数（あるいは１／変動係数）を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００５７】
＜第８実施形態＞
図１７に、パワースペクトルの勾配と面積率の関係を示す。図において、横軸はパワースペクトルの勾配、縦軸は面積率である。面積率は、サンプルの全面積に対する汚れのない部分の面積の比率である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、パワースペクトルの勾配が所定のしきい値よりも大きく、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、パワースペクトルの勾配がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。
【００５８】
面積率が大きいほど、汚れていない部分が大きいから脱脂度も良好であると判定することは可能であるが、図１７に示すような２次元マップを用い、面積率のみならず、パワースペクトルの勾配も考慮することで、より明確に脱脂度を判定することができる。
【００５９】
＜第９実施形態＞
図１８に、ウェーブレット係数と面積率の関係を示す。図において、横軸はウェーブレット係数であり、縦軸は面積率である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、ウェーブレット係数が所定のしきい値よりも大きく、かつ面積率が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、ウェーブレット係数がしきい値よりも小さく、面積率がしきい値よりも大きい領域として定義される。
【００６０】
図より、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較するとともに、面積率を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６１】
＜第１０実施形態＞
図１９に、面積率と変動係数との関係を示す。図において、横軸は面積率、縦軸は１／変動係数である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、面積率が所定のしきい値よりも小さい、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、面積率がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。
【００６２】
図より、面積率を所定のしきい値と大小比較するとともに、変動係数を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６３】
＜第１１実施形態＞
図２０に、面積率と平均強度（平均輝度値）の関係を示す。図において、横軸は面積率、縦軸は平均強度である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、８０％、１００％、スーパー１００％はいずれも「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、面積率が所定のしきい値よりも小さく、かつ平均強度が所定のしきい値よりも大きい領域として定義される。また、「清浄」領域は、面積率がしきい値よりも大きく、平均強度がしきい値よりも小さい領域として定義される。
【００６４】
図より、面積率を所定のしきい値と大小比較するとともに、平均強度を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６５】
＜第１２実施形態＞
図２１に、パワースペクトルの勾配と平均強度の関係を示す。図において、横軸はパワースペクトルの勾配、縦軸は平均強度である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、パワースペクトルの勾配が所定のしきい値よりも大きく、かつ平均強度が所定のしきい値よりも大きい領域として定義される。また、「清浄」領域は、パワースペクトルの勾配がしきい値よりも小さく、平均強度がしきい値よりも小さい領域として定義される。
【００６６】
図より、パワースペクトルの勾配を所定のしきい値と大小比較するとともに、平均強度を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６７】
＜第１３実施形態＞
図２２に、パワースペクトル密度と平均強度の関係を示す。図において、横軸はパワースペクトル密度、縦軸は平均強度である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、パワースペクトル密度が所定のしきい値よりも大きく、かつ平均強度が所定のしきい値よりも大きい領域として定義される。また、「清浄」領域は、パワースペクトル密度がしきい値よりも小さく、平均強度がしきい値よりも小さい領域として定義される。
【００６８】
図より、パワースペクトル密度を所定のしきい値と大小比較するとともに、平均強度を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００６９】
＜第１４実施形態＞
図２３に、ウェーブレット係数と平均強度の関係を示す。図において、横軸はウェーブレット係数、縦軸は平均強度である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、８０％、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、ウェーブレット係数が所定のしきい値よりも大きく、かつ平均強度が所定のしきい値よりも大きい領域として定義される。また、「清浄」領域は、ウェーブレット係数がしきい値よりも小さく、平均強度がしきい値よりも小さい領域として定義される。
【００７０】
図より、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較するとともに、平均強度を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００７１】
＜第１５実施形態＞
図２４に、ぬれ性と面積率との関係を示す。図において、横軸はぬれ性、縦軸は面積率を示す。面積率は上記のようにサンプルの全面積に対する汚れのない部分の面積の比であるから、ぬれ性と面積率とはほぼ比例関係にある。したがって、面積率を所定のしきい値と大小比較することで、脱脂度を評価することができる。但し、図１７、図１８、図１９、図２０に示されるように、面積率と他の指標とを組み合わせた２次元マップで評価することで、より正確に脱脂度を評価できる。
【００７２】
＜第１６実施形態＞
図２５に、ウェーブレット係数と変動係数の関係を示す。図において、横軸はウェーブレット係数であり、縦軸は１／変動係数である。ぬれ性４０％、６０％、８０％、１００％、スーパー１００％のサンプルをプロットすると、４０％、６０％は「残留」の領域にプロットされ、１００％、スーパー１００％は「清浄」の領域にプロットされる。ここで、「残留」領域は、ウェーブレット係数が所定のしきい値よりも大きく、かつ１／変動係数が所定のしきい値よりも小さい領域として定義される。また、「清浄」領域は、ウェーブレット係数がしきい値よりも小さく、１／変動係数がしきい値よりも大きい領域として定義される。
【００７３】
図より、ウェーブレット係数を所定のしきい値と大小比較するとともに、変動係数を所定のしきい値と大小比較することにより、脱脂度を正確に評価することができる。
【００７４】
＜第１７実施形態＞
本実施形態では、図１における試料３０が角度を有する場合について説明する。試料３０がＣＣＤカメラ３２に対して角度を有する場合、蛍光強度分布へ与える影響が無視できない。
【００７５】
図２６に、入射角度および撮影角度による角度をつけた平板面状の試料３０の強度補正方法を示す。本補正法については仮定として、計測対象が脱脂状態のほとんどが油分とし、蛍光散乱光は入射角度に依存せず入射強度に依存するとしている。また、塗装前処理段階を想定して、加工による表面粗さは小さいので影響を受けないものとした。補正に用いる物性値は以下のとおりである。
Ｉ：蛍光強度
Ｉｉ：入射強度
Ｉｎ：単位面積当たりの蛍光強度
Ｆｓ：再吸収率
γ：蛍光率
ｋ：蛍光拡散率
Ａ’：入射側からの照射面積
Ａ’’：投影面積
Ｓ：ビーム面積
θ：平板と入射光との角度 −π／２＜θ＜π／２
ω：平板と計測面との角度 −π／２＜ω＜π／２
【００７６】
入射光のビーム幅に注目すると、角度θが大きくなるとビーム幅も大きくなるため、単位面積当たりの入射強度が低下する。これを考慮すると、入射角度による平板試料３０の蛍光強度は、
【数２】
となり、ビームの高さが変化しないとすると平板試料３０に当たる幅が変わることを考慮すると上式は、
【数３】
となる。この式は、入射角度θが分かれば平板試料３０の蛍光強度が換算できることを意味し、さらに撮影面に対する単位面積当たりの蛍光強度は上式から、
【数４】
が導出される。この式より、入射ビームとＣＣＤカメラ３２光軸との計測角度は、α＝θ＋ωであるので、
【数５】
となる。計測データは、この式から感度係数をかけたものであるので、蛍光の物性値は消去できる。したがって、
【数６】
となる。このとき、計測データＢｉｎとし、換算された出力値をＢｏｕｔとする。ｓは計測範囲内の入射光領域を表す。この式により計測データの換算ができる。
【００７７】
次に、図１における試料３０が曲率を有する場合について説明する。試料３０がＣＣＤカメラ３２に対して曲率を有する場合も、蛍光強度分布へ与える影響が無視できない。
【００７８】
図２７に、入射角度および撮影角度による曲率のある面の強度補正方法を示す。起点Ｐから微小面積ｄＡ’の蛍光強度は数２の式より、
【数７】
となる。図２７のような２次元に曲率を持つ面の起点Ｐから微小量の位置の蛍光強度は
【数８】
となる。２次元方向に曲率を持つ面の蛍光強度の積算値は、
【数９】
である。このとき積分定数Ｃは曲面の範囲によって決まる正の定数（０＜θ＜π／２のとき）となり、上式により曲率による蛍光強度の積算値は角度θが分かると求めることができる。また、数８の式より撮影面に対する単位面積当たりの蛍光強度は、
【数１０】
となる。微小空間の光強度は数５の式と同じになり、換算式は数６の式と同様である。
【００７９】
図２８に、平板試料３０における実験結果を示す。装置は光源のエキシマレーザ１４とＣＣＤカメラ３２で構成され、７０×１５０ｍｍの鋼材の試料３０を用いる。試料３０全面に防錆油を均一に塗布し、ＫｒＦのエキシマレーザ（２４８ｎｍ）を５５ｍＪで照射する。ビーム面積は１０×１００ｍｍである。レーザとＣＣＤカメラ３２の位置を固定（照射角度α）し、平板試料３０を１０度毎に回転させることで平板試料３０の角度ωおよびその時の光強度を算出する。図２８は、照射角度α＝２５ｄｅｇ.のときの結果である。図より、α＝２５ｄｅｇ（０．２２ｒａｄ）で照射したとき、本補正方法により平板試料３０の角度が−３０度＜ω＜５０度の範囲のとき光強度の補正値の見積もりが誤差１０％以下であることが分かる。
【００８０】
なお、−９０度＜ω＜−３０度、５０度＜ω＜９０度では誤差が１０％以上になる。その理由は、本補正方法は部材が無限遠に長いことを仮定しており、有限の試料では誤差が生じるためである。しかし、実用上の傾斜面や曲率をもつ対象面の角度は本補正方法で示す範囲より小さいので問題はなく、むしろ本補正方法を適用することにより曲面や傾斜面を多く持つ車体などを大まかに検索するだけで補正できる。
【００８１】
本実施形態により、角度や曲率に対する蛍光強度の補正が可能となり、製品の３次元形状情報を参照するだけで強度分布の補正が可能となる。例えば、形状の計測には３次元測定装置の利用やＣＡＤデータなどを参照データベースとして用いる方法が挙げられる。ただし、用いる光源はレーザなど高強度で均一性の高いものが望まれる。これには拡散シート（例えばホモジナイザ）など強度を均一にする光学系を組むことで改善できる。
【００８２】
＜第１８実施形態＞
本実施形態の脱脂度判定は、製造ラインにおいて脱脂度を評価するために用いることができる。そして、製造ラインの工程において、脱脂度を時系列上で追跡することで、脱脂度の経時変化を知ることができる。
【００８３】
図２９に、車両組立の製造ラインに適用した場合の一例を示す。車体１００は脱脂工程を経て次の組立工程に進んでいく。脱脂前の車体１００を脱脂工程の位置まで進行させ、車体１００を洗浄液に浸漬して車体１００を脱脂し、その後に脱脂度検査工程の位置まで進行させる。脱脂度検査工程には本実施形態の脱脂度判定装置１が設けられており、車体の所定位置（複数位置でもよい）の脱脂度を計測する。脱脂度判定装置１は、計測開始からの経過時間とともに順次脱脂度を判定していく。脱脂度は、例えば蛍光強度とパワースペクトルの勾配をマッピングすることで判定する。そして、順次判定された結果を、蛍光強度−パワースペクトルの勾配−時間の３軸上にプロットして表示装置に表示する。
【００８４】
図３０に、３軸上に表現された脱脂度の一例を示す。このような３次元表示を用いることで、脱脂度が時間とともにどのように変化しているかを容易に把握することができ、例えばある時間を境にパワースペクトルの勾配が急減に増大した場合には、その時点で何らかの異常、例えば洗浄工程における異常や洗浄液の劣化等を迅速に把握することができる。
【００８５】
もちろん、本実施形態の脱脂度判定装置を製造ラインの複数の位置に設置し、製造ラインの各工程において脱脂度を判定することも好適である。
【００８６】
図３１に、この場合の構成を示す。製造ラインに第１脱脂工程と第２脱脂工程が存在する。脱脂前の車体１００は第１脱脂工程に進み、洗浄液に浸漬して洗浄される。その後、車体１００は第２脱脂工程に進み、再び洗浄液に浸漬して洗浄される。本実施形態の脱脂度判定装置１は、第１脱脂工程前の位置と、第１脱脂工程後であって第２脱脂工程前の位置と、第２脱脂工程後の位置にそれぞれ設けられ、車体の所定位置の脱脂度を計測する。ある車体１００に着目すると、第１脱脂工程前の位置に到達したタイミング（図中、時間ｔ＝１で示す）で脱脂度が判定され、次に、第１脱脂工程後の位置に到達したタイミング（図中、時間ｔ＝２で示す）で脱脂度が判定され、さらに第２脱脂工程後の位置に到達したタイミング（図中、ｔ＝３で示す）で脱脂度が判定されることになるから、脱脂度の経時変化が明らかとなる。この場合においても、蛍光強度−パワースペクトルの勾配−時間の３軸上にプロットして表示装置に表示することで、その時間変化を明確に把握することができる。
【００８７】
図３２に、３軸上に表現された脱脂度の一例を示す。このような表示を用いることで、製造ラインのどの時点において脱脂度が低下ないし劣化しているのかを容易に把握することができる。
【００８８】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。すなわち、本発明は、試料（サンプル）からの蛍光の強度分布を解析して脱脂度を判定するものであるが、脱脂度を判定するための指標として、蛍光の強度分布の空間パターンを解析して得られる指標を用いており、空間パターンにはパワースペクトル、ウェーブレット係数のみならず、幾何学的パターンも含まれ得る。幾何学的パターンには、面積率の他に、特定の汚れに対する対象の等価直径や特定の汚れに対する特徴と同類の特徴との間の距離等もある。ここで、対象の等価直径とは、特定の汚れと同一面積の等価円における直径を意味する。また、同類の特徴との間の距離とは、ほぼ同一サイズの汚れ重心間距離を意味する。蛍光の強度分布の空間パターンを解析することで、脱脂度合いとして脱脂の均一性を評価することができる。例えば、空間パターンの解析としてパワースペクトルを例にとると、清浄状態に比べて小さな粒状の油が存在する場合にはパワースペクトルの高周波成分に変化が現れ、薄い汚れと小さな油の塊の場合にはパワースペクトルの中周波成分に変化が現れ、大きな油の塊の場合にはパワースペクトルの低周波成分に変化が現れる。また、空間パターンの解析として幾何学的特徴を例にとり、等価直径のヒストグラムを算出すると、清浄状態に比べて小さな粒状の油が存在する場合、薄い汚れと小さな油の塊が存在する場合、大きな油の塊が存在する場合でヒストグラムが変化する。
【００８９】
また、本発明は、脱脂度を判定するための指標として、蛍光の強度分布の空間パターンを解析して得られる指標と、蛍光の強度分布を統計解析して得られる指標を用いており、上記の実施形態では、統計解析して得られる指標として平均強度、標準偏差、変動係数を用いているが、面積率を統計解析して得られる指標としてもよく、さらにはＦ検定やｔ検定を用いてもよい。面積率は、幾何学的量あるいは統計解析して得られる量のいずれとしてもよく、本発明において厳密な区別は意味がない。面積率を幾何学的量として把握する場合、図１７におけるパワースペクトルの勾配と面積率の関係、あるいは図１８におけるウェーブレット係数と面積率の関係は、空間パターンを解析して得られる２つの指標を用いて脱脂度を判定するということができるし、面積率を統計処理して得られる量として把握する場合、図１７あるいは図１８における関係は、空間パターンを解析して得られる指標と、統計解析して得られる指標の２つの指標を用いて脱脂度を判定するということができる。いずれの場合も、実質的には変わりない。
【００９０】
以下に、本発明において脱脂度を判定するために用いることのできる指標の組み合わせをまとめて示す。一般的に、２つの指標を用いる場合には、それぞれの指標が互いに独立関係にあることが望ましい。すなわち、空間パターンを解析して得られる２つの指標、あるいは統計解析して得られる２つの指標を用いるよりも、空間パターンを解析して得られる指標と、統計解析して得られる指標の組み合わせの方がより好適であろう。どの組み合わせを用いるかは、既述したように、計測する場所や面積の違いによって適応的に決定することが好適であろう。もちろん、複数の組み合わせを併用して総合的に評価することも可能である。
（１）パワースペクトルの勾配と変動係数（＝標準偏差／平均値）
（２）パワースペクトル密度と変動係数
（３）ウェーブレット係数と変動係数
（４）パワースペクトルの勾配と面積率
（５）ウェーブレット係数と面積率
（６）パワースペクトルの勾配とＦ検定（ｔ検定）
（７）パワースペクトル密度とＦ検定（ｔ検定）
（８）等価直径と変動係数
（９）距離と変動係数
（１０）スペクトルピーク値と変動係数
（１１）面積率と変動係数
（１２）平均強度と面積
（１３）平均強度と直径
（１４）平均強度と距離
（１５）平均強度とパワースペクトルの勾配
（１６）平均強度とパワースペクトル密度
（１７）平均強度とウェーブレット係数
【符号の説明】
【００９１】
１０ コントローラ、１２ パルス発生器、１４ エキシマレーザ、３０ 試料、３２ ＣＣＤカメラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱脂度判定装置であって、
被測定物表面に光を照射する光源と、
前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出する検出手段と、
前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定する演算手段と、
を有することを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記指標は、パワースペクトルの勾配であることを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記指標は、パワースペクトル密度であることを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記指標は、ウェーブレット係数であることを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記指標は、パワースペクトルのピーク値であることを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項６】
脱脂度判定装置であって、
被測定物表面に光を照射する光源と、
前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出する検出手段と、
前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、前記蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定する演算手段と、
を有することを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配、パワースペクトル密度、パワースペクトルのピーク値、ウェーブレット係数のいずれかであり、
前記第２の指標は、平均強度、標準偏差、平均強度と標準偏差の比率である変動係数、Ｆ検定、ｔ検定、面積率のいずれかである
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配であり、
前記第２の指標は、変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項９】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトル密度であり、
前記第２の指標は、変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１０】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、ウェーブレット係数であり、
前記第２の指標は、変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１１】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配であり、
前記第２の指標は、面積率である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１２】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、ウェーブレット係数であり、
前記第２の指標は、面積率である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１３】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配であり、
前記第２の指標は、Ｆ検定もしくはｔ検定である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１４】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトル密度であり、
前記第２の指標は、Ｆ検定もしくはｔ検定である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１５】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、ウェーブレット係数であり、
前記第２の指標は、Ｆ検定もしくはｔ検定である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１６】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルのピーク値であり、
前記第２の指標は、変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１７】
請求項６記載の装置において、
前記第１の指標は、前記蛍光の強度分布の幾何学的量である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、特定の汚れに対する対象の等価直径であり、
前記第２の指標は、平均強度と標準偏差の比率である変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、特定の汚れに対する特徴と同類の特徴との間の距離であり、
前記第２の指標は、平均強度と標準偏差の比率である変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、面積率であり、
前記第２の指標は、平均強度と標準偏差の比率である変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２１】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、汚れの面積であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２２】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、特定の汚れに対する対象の等価直径であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２３】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、特定の汚れに対する特徴と同類の特徴との間の距離であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２４】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２５】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトル密度であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２６】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、ウェーブレット係数であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれかに記載の装置において、さらに、
前記光源と前記被測定物表面とのなす角度あるいは前記被測定物表面の曲率に応じて、前記蛍光の強度分布を基準の角度あるいは曲率における強度分布に補正する補正手段
を有することを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれかに記載の装置において、さらに、
前記演算手段の判定結果を表示する表示手段
を有することを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２９】
請求項１〜２８のいずれかに記載の装置において、
前記演算手段は、前記被測定物の洗浄工程に従い時系列に判定する
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項３０】
脱脂度判定方法であって、
被測定物表面に光を照射するステップと、
前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出するステップと、
前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定するステップと、
を有することを特徴とする脱脂度判定方法。
【請求項３１】
脱脂度判定方法であって、
被測定物表面に光を照射するステップと、
前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出するステップと、
前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、前記蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定するステップと、
を有することを特徴とする脱脂度判定方法。
【請求項１】
脱脂度判定装置であって、
被測定物表面に光を照射する光源と、
前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出する検出手段と、
前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定する演算手段と、
を有することを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記指標は、パワースペクトルの勾配であることを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記指標は、パワースペクトル密度であることを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記指標は、ウェーブレット係数であることを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記指標は、パワースペクトルのピーク値であることを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項６】
脱脂度判定装置であって、
被測定物表面に光を照射する光源と、
前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出する検出手段と、
前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、前記蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定する演算手段と、
を有することを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配、パワースペクトル密度、パワースペクトルのピーク値、ウェーブレット係数のいずれかであり、
前記第２の指標は、平均強度、標準偏差、平均強度と標準偏差の比率である変動係数、Ｆ検定、ｔ検定、面積率のいずれかである
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配であり、
前記第２の指標は、変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項９】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトル密度であり、
前記第２の指標は、変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１０】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、ウェーブレット係数であり、
前記第２の指標は、変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１１】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配であり、
前記第２の指標は、面積率である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１２】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、ウェーブレット係数であり、
前記第２の指標は、面積率である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１３】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配であり、
前記第２の指標は、Ｆ検定もしくはｔ検定である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１４】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトル密度であり、
前記第２の指標は、Ｆ検定もしくはｔ検定である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１５】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、ウェーブレット係数であり、
前記第２の指標は、Ｆ検定もしくはｔ検定である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１６】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルのピーク値であり、
前記第２の指標は、変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１７】
請求項６記載の装置において、
前記第１の指標は、前記蛍光の強度分布の幾何学的量である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、特定の汚れに対する対象の等価直径であり、
前記第２の指標は、平均強度と標準偏差の比率である変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、特定の汚れに対する特徴と同類の特徴との間の距離であり、
前記第２の指標は、平均強度と標準偏差の比率である変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、面積率であり、
前記第２の指標は、平均強度と標準偏差の比率である変動係数である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２１】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、汚れの面積であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２２】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、特定の汚れに対する対象の等価直径であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２３】
請求項１７記載の装置において、
前記第１の指標は、特定の汚れに対する特徴と同類の特徴との間の距離であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２４】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトルの勾配であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２５】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、パワースペクトル密度であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２６】
請求項７記載の装置において、
前記第１の指標は、ウェーブレット係数であり、
前記第２の指標は、平均強度である
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれかに記載の装置において、さらに、
前記光源と前記被測定物表面とのなす角度あるいは前記被測定物表面の曲率に応じて、前記蛍光の強度分布を基準の角度あるいは曲率における強度分布に補正する補正手段
を有することを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれかに記載の装置において、さらに、
前記演算手段の判定結果を表示する表示手段
を有することを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項２９】
請求項１〜２８のいずれかに記載の装置において、
前記演算手段は、前記被測定物の洗浄工程に従い時系列に判定する
ことを特徴とする脱脂度判定装置。
【請求項３０】
脱脂度判定方法であって、
被測定物表面に光を照射するステップと、
前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出するステップと、
前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定するステップと、
を有することを特徴とする脱脂度判定方法。
【請求項３１】
脱脂度判定方法であって、
被測定物表面に光を照射するステップと、
前記光に基づく前記被測定物表面からの蛍光を検出するステップと、
前記蛍光の強度分布を空間パターンの解析で得られる第１の指標と、前記蛍光の強度分布を統計解析して得られる第２の指標の少なくとも２つの指標を用いて、前記被測定物表面の脱脂の度合いを判定するステップと、
を有することを特徴とする脱脂度判定方法。
【図１】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図２４】
【図２８】
【図２９】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図３０】
【図３２】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図２４】
【図２８】
【図２９】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図３０】
【図３２】
【公開番号】特開２０１１−１０７０２９（Ｐ２０１１−１０７０２９Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６３９７８（Ｐ２００９−２６３９７８）
【出願日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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