表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置、亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置及びその測定方法
【課題】 腐食試験片の腐食部をコントラストよく、且つ、試験片上のあらゆる点で同一のコントラストで観察しうる光学系を用いることにより、腐食部と健全部との識別能を向上させ、これに画像処理を組み合わせて、腐食部等の面積率を高精度に求める。
【解決手段】 鋼板試験片１に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で照明する照明装置２と、鋼板試験片１を所定の方向に移動するリニアステージ４と、鋼板試験片１の表面の上記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像するリニアアレイカメラ３と、リニアアレイカメラ３により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像メモリ５と、画像メモリ５により画像化された画像を処理して腐食部又は白錆部の面積率を測定する面積率測定装置６とを備えたものである。
【解決手段】 鋼板試験片１に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で照明する照明装置２と、鋼板試験片１を所定の方向に移動するリニアステージ４と、鋼板試験片１の表面の上記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像するリニアアレイカメラ３と、リニアアレイカメラ３により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像メモリ５と、画像メモリ５により画像化された画像を処理して腐食部又は白錆部の面積率を測定する面積率測定装置６とを備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板腐食試験片の腐食部、特に、亜鉛めっき鋼板腐食試験片の白錆部の面積率を、腐食状況や原板の種類によらず安定して自動測定できるようにした測定装置及びその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電機・自動車・建材など防錆性が強く要求される鋼板の耐食性の評価は、鋼板試験片を用いた暴露試験・促進試験（例：塩水噴霧試験，サイクル腐食試験など）により行われ、試験結果は、試験片表面の腐食部を検査員が目視で観察し、その面積率を評価して求める。しかしながら、一目で腐食と判るサンプルは兎も角、亜鉛めっき鋼板の白錆のように目視では極めて観察しづらい腐食については、検査員の認識の個人差による評価のばらつきが大きく、より客観性をもって自動的に面積率を測定する方式が求められていた。
【０００３】
この白錆の面積率測定方法としては、例えば、カラーテレビカメラを用いて対象サンプル表面を撮像して「明るく」「色相がない」部分を白錆と認識・抽出し、対応する画素数をカウントして面積率を測定する方式のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−７７４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１において提案されている測定方法を含め、試験片の表面をスチルカメラやテレビカメラでいきなり画像として撮像する方式のものは、ピント合わせの都合上、カメラは対象に正対して設置せざるを得ず、また、パースペクティブ（遠近効果）の影響により試験片上の場所によって入射角度と撮像角度が変化するので、白錆のように健全部と極めて微妙なコントラスト差の腐食部を、試験片の全面に亘って安定して観察・識別することは難しい、という問題点があった。
【０００５】
本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み、腐食試験片の腐食部をコントラストよく、且つ、試験片上のあらゆる点で同一のコントラストで観察しうる光学系を用いることにより、腐食部と健全部との識別能を向上させ、これに画像処理を組み合わせて高精度な面積率測定を可能にした、表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置、亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置及び亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置は、鋼板に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で光を照射する投光手段と、前記鋼板を所定の方向に移動する移動手段と、前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化手段と、前記画像化手段により得られた画像を処理して腐食部の面積率を測定する面積率測定手段とを備えたものである。
【０００７】
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置は、鋼板に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で光を照射する投光手段と、前記鋼板を所定の方向に移動する移動手段と、前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化手段と、前記画像化手段により得られた画像を処理して白錆部の面積率を測定する面積率測定手段とを備えたものである。
【０００８】
本発明に係る表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置において、前記投光手段は、照射される光の波長λに対する前記入射角度θの余弦の値の比cosθ/λが、前記鋼板の表面粗さに対応して決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角との関係が選定されて、前記鋼板を片側又は両側から照射し、且つ、前記撮像手段は、前記鋼板の概略法線方向から撮像するものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記投光手段は、入射角度を対鋼板表面法線方向に対して８０度以上とし、前記鋼板を片側又は両側から照射し、且つ、前記撮像手段は、鋼板の概略法線方向から撮像するものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記投光手段は、撮像方向と同じ方向から撮像角度以上の入射角度をもって前記鋼板を照射し、前記撮像手段は、前記鋼板を斜め上方から撮像するものである。
【０００９】
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記画像処理手段は、閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出する白錆抽出手段と、白錆部として抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める白錆面積率演算手段とを少なくとも備えたものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記画像処理手段は、白錆抽出処理に先立って、前記反射輝度パタンのムラを補正するシェーディング補正手段を備えたものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記白錆抽出手段は、別途測定する腐食試験前の原板輝度を用いて輝度閾値を設定するものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記照明手段は、線状の光源から構成される。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記撮像手段は、リニアアレイカメラから構成される。
【００１０】
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法は、前記鋼板に対して、入射角度が鋼板表面法線方向に対して80度以上で、片側又は両側から光を照射する投光工程と、前記投光工程の鋼板を所定の方向に移動する移動工程と、前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを前記鋼板の概略法線方向から撮像する撮像工程と、前記反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化工程と、前記画像化工程で得られた画像を処理して白錆部の面積率を求める白錆面積率演算工程とを備え、前記白錆面積率演算工程においては、前記画像又は前記画像の輝度ムラを補正した画像の閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出し、前記抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める。
【００１１】
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法は、鋼板に対して撮像方向と同じ方向から、入射角度が鋼板表面法線方向に対して撮像角度以上の角度をもって光を照射する投光工程と、前記投光工程の鋼板を所定の方向に移動する移動工程と、前記鋼板表面の反射輝度パタンを斜め上方から撮像する撮像工程と、前記反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化工程と、前記画像化工程で得られた画像を処理して白錆部の面積率を求める白錆面積率演算工程とを備え、前記白錆面積率演算工程においては、前記画像又は前記画像の輝度ムラを補正した画像の閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出し、前記抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、表面処理鋼板の腐食部、特に亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率を、熟練した検査員でなくとも、また腐食状況や原板の種類によらず、安定して自動測定できるようになり、腐食試験結果の精度の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施形態１．
本発明の基本構成を実施形態１として以下説明する。図１は本発明に係る測定装置の基本構成を示した図である。図１の鋼板腐食試験片の腐食部（又は白錆部）の面積率測定装置（以下、測定装置という）は、腐食試験片１を照明する（光を照射する）照明装置２、腐食試験片１を撮像するリニアアレイカメラ３、腐食試験片１を移動するリニアステージ４、リニアアレイカメラ３により撮像された反射輝度パタンを取り込んで蓄積して画像化する画像メモリ５、及び画像メモリ５により画像化された画像（２次元画像）を処理して腐食試験片１の腐食部又は白錆の面積率を測定する面積率測定装置６を備えている。なお、上記の照明装置２は本発明の投光手段を構成し、また、リニアアレイカメラ３は本発明の撮像手段を、画像メモリ５は画像化手段を、面積率測定装置６は本発明の面積率測定手段をそれぞれ構成している。
【００１４】
本発明に係る測定装置においては、スチルカメラ乃至テレビカメラでいきなり腐食試験片１の全領域を撮像する代わりに、リニアアレイカメラ３を用いて試験片１の撮像線状領域Ｌを照明装置２の照明の下に撮像し、試験片１をリニアステージ４を用いて撮像線状領域Ｌと直交する方向に移動させながら反射輝度パタンを順次画像メモリ５に読み込んで蓄積し、反射輝度パタンの１次元画像を２次元画像にし、その画像（２次元画像）を面積率測定装置６により処理して腐食部の面積率を求める。面積率測定装置６における面積率測定処理は、図４に示されるように、原画像に、照明の照度ムラやリニアアレイカメラの感度ムラに起因した反射輝度パタンの「ムラ」（所謂シェーディング）がある場合には、シェーディング補正をかけて予めムラを除去した上で、一定輝度レベル（輝度閾値レベル）以上の画素を白錆部として抽出し、抽出された白錆領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める。
【００１５】
照明装置２の入射角度とリニアアレイカメラ３の撮像角度とは、観察したい腐食部が周辺の健全部と最もコントラストよく観察されるように、腐食部及び健全部の光学的な表面性状（鏡面性／拡散性，ミクロな凹凸形状，反射率ｅｔｃ．）の差に基づいて決定すればよい。この方式によれば、「面領域」観察光学系の代わりに「線領域」観察光学系を用いることにより、入射角度・撮像角度の最適な選択が可能になるとともに、線状視野内のコントラストのムラが小さくなる結果、極めて微妙なコントラストの腐食部の観察が容易となり、これを画像処理して得られる面積率の精度が向上する。また、照明装置２として点状光源を使用した場合には、線状視野の幅方向に入射角度が変化して「ムラ」が出やすいので、照明装置２としては、蛍光灯や光ファイバライン照明など線状光源を用いることが望ましい。したがって、以下の説明においては照明装置２を線状照明装置２と称する。
【００１６】
次に、本方式の適用対象として、腐食試験片の中でも、腐食部と健全部との識別が極めて難しいとされる亜鉛めっき鋼板腐食試験片の白錆観察への適用を考える。白錆観察への適用にあたっては、線状照明装置２の照明の入射角度とリニアアレイカメラ３の撮像角度の選定が特に重要である。「溶融」亜鉛めっき鋼板の場合には、所謂「スパングル」と称する亜鉛の結晶が表面処理工程で成長し、健全部において大きさが数ｍｍから数十ｍｍの「うろこ状」の模様が観察される。発明者らの実試験片を用いた試験・検討の結果、「スパングル」の影響を受けず白錆だけを選択的に観察するためには、図２に示される所謂「低角入射光観察光学系」を用いて鋼板表面の微妙な凸部を明るく強調して画像化する光学系、或いは図３に示される所謂「後方散乱光観察光学系」を用いて鋼板表面粗度の極めて高い部分からの散乱光のパタンを画像化する光学系の何れかが適していることが判った。
【００１７】
ここで、「低角入射光観察光学系」及び「後方散乱光観察光学系」が適していることを以下に説明する。図５は亜鉛めっき鋼板の経年変化の概念を示した概念図である。亜鉛めっき鋼板１１は、図５中に示されるように、鋼板１１ａの上に亜鉛めっき層１１ｂが形成されたものである。亜鉛めっき層１１ｂが腐食すると白錆１１ｃが発生し、亜鉛めっき層１１ｂの表面に発生した白錆１１ｃの部分に凸部が形成される。
【００１８】
図６は腐食前と白錆発生後の亜鉛めっき鋼板に、図２に示される低角入射光観察光学系を適用した場合の概念図である。図６（ａ）に示す腐食前の亜鉛めっき鋼板１１では、鏡面状態に近いので、線状照明装置２から照射された光はその平滑な表面では散乱光成分が少なくなる。その結果、拡散光を受光する位置に設置されたリニアアレイカメラ３では、表面で反射した光は受光されにくく、暗い画像が得られる状態となる。一方、図６（ｂ）に示す白錆発生後の亜鉛めっき鋼板１１では、線状照明装置２から発せられた光のうち、白錆１１ｃが発生した凸のある部位で反射した光が、リニアアレイカメラ３の方向に反射することになる。その結果として、微小な凸部が明るく強調されて、白錆１１ｃが明るくなった画像が得られると考えられる。
【００１９】
一方、図７は腐食前と白錆発生後の亜鉛めっき鋼板１１に、図３に示される後方散乱光観察光学系を適用した図である。図７（ａ）に示した腐食前の亜鉛めっき鋼板１１では、低角入射光観察光学系と同様に、鏡面状態に近いので、線状照明装置２から照射された光は、その平滑な表面では散乱光成分が少なく、リニアアレイカメラ３の方向に反射する光はほとんどなく、暗い画像が得られる状態となる。一方、図７（ｂ）に示す白錆発生後の亜鉛めっき鋼板１１では、線状照明装置２から照射された光のうち、白錆１１ｃが発生した凸のある部位で反射した光が、リニアアレイカメラ３の方向に反射することになる。この場合は、線状照明装置２から照射される光の光軸に対し、リニアレイカメラ３の光軸が近いので、低角入射光観察系に比べて、白錆１１ｃがある部位である凸部と白錆が無い部位との表面粗度の違いに、より大きく影響されると考えられる。上記の図２（図６）及び図３（図７）の光学系を用いた測定装置を、実施形態２(図８)及び実施形態３（図９）として次に説明する。
【００２０】
実施形態２．
図８は発明の実施形態２に係る測定装置の構成を示した図であり、ここでは光学系として図２の低角入射光観察光学系が用いられている。また、本実施形態２の面積率測定装置６は、シェーディング補正回路７、白錆部抽出回路８及び白錆部面積率演算回路９から構成されている。本実施形態２に係る測定装置においては、腐食試験片１を線状照明装置２を用いて極めて浅い角度で照明し、試験片１の撮像線状領域Ｌをリニアアレイカメラ３を用いて撮像する。試験片１をリニアステージ４を用いて撮像線状領域Ｌと直交する方向に移動させながら反射輝度パタンを順次画像メモリ５に読み込んで蓄積して画像化し、面積率測定装置６により処理して白錆部の面積率を求める。面積率の計算は、基本的には画像メモリ５の画像を基にして、白錆部抽出回路８を用いて一定輝度レベル（輝度閾値レベル）以上の画素を白錆部として抽出し、白錆部面積率演算回路９により白錆領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める。但し、照明の照度ムラやリニアアレイカメラの感度ムラに起因して、反射輝度パタンにシェーディングがある場合に備えて、本実施形態２においては、白錆部抽出回路８の前に、図４で説明したシェーディング補正をするためのシェーディング補正回路７を備えている。また、白錆部抽出回路８の輝度閾値レベルについては、腐食試験片画像から適正なレベルを決めてもよいが、腐食試験用の白錆が発生していない原板輝度を取り込んでその輝度に応じて決めるようにした方がより確実である。例えば原板輝度の測定領域における平均値に対して、係数（例えば１．２、１．５、２など）を乗じた値にしたり、バイアス（ダイナミックレンジが２５６階調であれば２５、５０等）を加えた値とすれば良い。
【００２１】
なお、線状照明装置２による照明は片側からだと凸面の照明照射側のみ明るく見え、逆側は影となって暗くなり白錆と認識されづらくなるため、両側照明とすることが好ましい。さらに、低角入射光観察の照明入射角度については、以下のように選定する。
Beckmannの散乱理論(Petr BECKMANN「TheScattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces」pp.80-97,Pergamon Press(1963))によれば、表面の鏡面性は、表面粗さ・入射角および光の波長の関数として次式で表される鏡面性指数ｇによって決まる。ｇ≪１のとき鏡面として、またｇ≫１のとき拡散面と見なすことができる。
ｇ＝（４πσcosθ／λ）2 … （１）
σ：ｒｍｓ表面粗さ（２乗平均粗さ＝１．２５Ｒａ）
θ：入射角（垂直入射が０゜）
λ：波長（可視光４００〜７００ｎｍ）
低角入射光観察光学系は表面が鏡面に近いのが好ましく、入射角度は鏡面性指数ｇが、ｇ≪１となるよう設定する。例えば試験片１として亜鉛めっき鋼板を観察する場合には、鋼板表面粗さσ＝２００ｎｍ，波長λ＝５００ｎｍとして、ｇ＜１を満足する条件を求めると、以下のガイドラインが得られる。
θ＞８０゜ … （２）
また、λ＝７００ｎｍであれば、ｇ＜１を満足する条件は、θ＞７３．８°となるので、７３°以上が適用範囲であり、８０°以上がより好ましい範囲とすることができる。
【００２２】
一方、上述の例では、波長λを可視光としたが、設備制約などの理由で、線状照明装置２の入射角度を大きくできない制約がある場合は、線状照明装置２の波長を長くしてもよい。例えば、θ＝７５°が角度を最大にすることができる限界である場合には、式（１）において、鋼板表面粗さσ＝２００ｎｍのとき、ｇ＜１となる条件が、λ＝６５０ｎｍであるので、それ以上の波長となる光、例えば波長が８００ｎｍや１μｍ程度、更にはそれ以上の波長成分を有する赤外線の線状照明装置２を使ってもよい。つまり、線状照明装置２から照射される光の波長λに対する前記入射角度θの余弦の値の比cosθ/λが、前記鋼板の表面粗さσ（ｒｍｓ表面粗さ（２乗平均粗さ＝１．２５Ｒａ）や凹凸の標準偏差）に対応して、式（１）から決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角の関係が選定するようにしてもよい。そうすれば、可視光より波長が長い光を用いれば、可視光のときの入射角度より小さくてもすむ。
【００２３】
上述の説明では、ｇ＜１を基準としたが、もう一つの指標の考え方としては、例えば、鋼板表面粗さσ＝２００ｎｍの粗面を有する鋼板の鏡面性ｇを、σ＝２５ｎｍ程度の鏡面が、可視光の波長λ＝５００ｎｍ、入射角θ＝０°に対して有するのと同程度の鏡面性ｇと同じ程度になるように考えてもよい。すなわち、（１）式にσ＝２５ｎｍ、λ＝５００ｎｍ、θ＝０°を代入して、
ｇ＝（４π・２５・cos０／５００）2 ＝０．３９５
なる値を基準にして、θを決定してもよい。この場合、鋼板の表面粗さσ＝２００ｎｍ、波長λ＝５００ｎｍの条件であれば、θ＝８２．８°以下とすればよい。上述したのと同様に、設備制約などの理由で、線状照明装置２の入射角度を大きくできない制約がある場合は、例えば波長が８００ｎｍや１μｍ程度、更にはそれ以上の波長成分を有する線状照明装置２の波長を長くしてもよい。
【００２４】
このように、線状照明装置２の波長λに対する入射角θの余弦の値の比cosθ/λが、検査対象となる鋼板の表面粗さに対応して決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角の関係を選定し、撮像装置であるリニアアレイカメラ３の位置も含めて、白錆が白錆以外の背景に対して、コントラストよく検出できるように設定すればよい。
なお、入射角度の上限は、原理上では９０°であるが、照明装置の大きさなど設備制約上、９０°にできない場合があるので、その場合は、それが上限と考えればよい。また、上述のσは、ｒｍｓ表面粗さとしてが、凹凸量の正規分布の標準偏差でもよい。
また、リニアアレイカメラ３の角度は、両側照明からの反射光を両側から同じ条件（均等）で受光するために、鋼板表面法線方向にほぼ一致させるのがよい。法線方向に対して０゜〜±４５゜までが適当範囲であるが、好ましくは０゜〜±３０゜、さらに好ましくは０゜〜±１０゜の範囲がよい。
【００２５】
実施形態３．
図９は本発明の実施形態３に係る測定装置の構成を示した図であり、ここでは光学系として後方散乱光観察光学系が用いられている。腐食試験片１の撮像線状領域Ｌを、リニアアレイカメラ３を用いて斜め上方から撮像する。後方散乱光を観察するため、線状照明装置２はリニアアレイカメラ３の撮像角度よりも浅い角度で照明する。この光学系の下に、試験片１をリニアステージ４を用いて撮像線状領域Ｌと直交する方向に移動させながら反射輝度パタンを順次画像メモリ５に読み込んで蓄積し画像化し、面積率測定装置６により処理して面積率を求める。なお、面積率測定装置６の構成は実施形態２に準じるので説明は省略する。
また、リニアアレイカメラ３の撮像角度は、鋼板表面法線方向に対して３０゜以上で、照明から投光角度（入射角度）より小さい角度が適当範囲である。３０゜よりも小さい場合には、白錆の凸形状により、反対側に影が形成されて、白錆の発生量が少なく撮像されるからである。また、好ましくは４５゜以上、さらに好ましくは６０゜以上がよく、投光角度に対しては、照明装置と撮像装置との配置の干渉がある場合には、５゜〜１０゜程度離してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の基本構成を示した図である。
【図２】低角入射光観察光学系を示した図である。
【図３】後方散乱光観察光学系を示した図である。
【図４】面積率測定処理の説明図である。
【図５】亜鉛めっき鋼板の経年変化を示した図（（ａ）腐食前、（ｂ）腐食後）である。
【図６】亜鉛めっき鋼板に低角入射光観察光学系を適応した図である。
【図７】亜鉛めっき鋼板に後方散乱光観察光学系を適応した図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る測定装置の構成（低角入射光観察光学系）を示した図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る測定装置の構成（後方散乱光観察光学系）を示した図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 腐食試験片、２ 線状照明装置、３ リニアアレイカメラ、４ リニアステージ、５ 画像メモリ、６ 面積率測定装置、７ シェーディング補正回路、８ 白錆部抽出回路、９ 白錆部面積率演算回路、１１ 亜鉛めっき鋼板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板腐食試験片の腐食部、特に、亜鉛めっき鋼板腐食試験片の白錆部の面積率を、腐食状況や原板の種類によらず安定して自動測定できるようにした測定装置及びその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電機・自動車・建材など防錆性が強く要求される鋼板の耐食性の評価は、鋼板試験片を用いた暴露試験・促進試験（例：塩水噴霧試験，サイクル腐食試験など）により行われ、試験結果は、試験片表面の腐食部を検査員が目視で観察し、その面積率を評価して求める。しかしながら、一目で腐食と判るサンプルは兎も角、亜鉛めっき鋼板の白錆のように目視では極めて観察しづらい腐食については、検査員の認識の個人差による評価のばらつきが大きく、より客観性をもって自動的に面積率を測定する方式が求められていた。
【０００３】
この白錆の面積率測定方法としては、例えば、カラーテレビカメラを用いて対象サンプル表面を撮像して「明るく」「色相がない」部分を白錆と認識・抽出し、対応する画素数をカウントして面積率を測定する方式のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−７７４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１において提案されている測定方法を含め、試験片の表面をスチルカメラやテレビカメラでいきなり画像として撮像する方式のものは、ピント合わせの都合上、カメラは対象に正対して設置せざるを得ず、また、パースペクティブ（遠近効果）の影響により試験片上の場所によって入射角度と撮像角度が変化するので、白錆のように健全部と極めて微妙なコントラスト差の腐食部を、試験片の全面に亘って安定して観察・識別することは難しい、という問題点があった。
【０００５】
本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み、腐食試験片の腐食部をコントラストよく、且つ、試験片上のあらゆる点で同一のコントラストで観察しうる光学系を用いることにより、腐食部と健全部との識別能を向上させ、これに画像処理を組み合わせて高精度な面積率測定を可能にした、表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置、亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置及び亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置は、鋼板に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で光を照射する投光手段と、前記鋼板を所定の方向に移動する移動手段と、前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化手段と、前記画像化手段により得られた画像を処理して腐食部の面積率を測定する面積率測定手段とを備えたものである。
【０００７】
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置は、鋼板に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で光を照射する投光手段と、前記鋼板を所定の方向に移動する移動手段と、前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化手段と、前記画像化手段により得られた画像を処理して白錆部の面積率を測定する面積率測定手段とを備えたものである。
【０００８】
本発明に係る表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置において、前記投光手段は、照射される光の波長λに対する前記入射角度θの余弦の値の比cosθ/λが、前記鋼板の表面粗さに対応して決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角との関係が選定されて、前記鋼板を片側又は両側から照射し、且つ、前記撮像手段は、前記鋼板の概略法線方向から撮像するものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記投光手段は、入射角度を対鋼板表面法線方向に対して８０度以上とし、前記鋼板を片側又は両側から照射し、且つ、前記撮像手段は、鋼板の概略法線方向から撮像するものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記投光手段は、撮像方向と同じ方向から撮像角度以上の入射角度をもって前記鋼板を照射し、前記撮像手段は、前記鋼板を斜め上方から撮像するものである。
【０００９】
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記画像処理手段は、閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出する白錆抽出手段と、白錆部として抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める白錆面積率演算手段とを少なくとも備えたものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記画像処理手段は、白錆抽出処理に先立って、前記反射輝度パタンのムラを補正するシェーディング補正手段を備えたものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記白錆抽出手段は、別途測定する腐食試験前の原板輝度を用いて輝度閾値を設定するものである。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記照明手段は、線状の光源から構成される。
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置において、前記撮像手段は、リニアアレイカメラから構成される。
【００１０】
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法は、前記鋼板に対して、入射角度が鋼板表面法線方向に対して80度以上で、片側又は両側から光を照射する投光工程と、前記投光工程の鋼板を所定の方向に移動する移動工程と、前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを前記鋼板の概略法線方向から撮像する撮像工程と、前記反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化工程と、前記画像化工程で得られた画像を処理して白錆部の面積率を求める白錆面積率演算工程とを備え、前記白錆面積率演算工程においては、前記画像又は前記画像の輝度ムラを補正した画像の閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出し、前記抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める。
【００１１】
本発明に係る亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法は、鋼板に対して撮像方向と同じ方向から、入射角度が鋼板表面法線方向に対して撮像角度以上の角度をもって光を照射する投光工程と、前記投光工程の鋼板を所定の方向に移動する移動工程と、前記鋼板表面の反射輝度パタンを斜め上方から撮像する撮像工程と、前記反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化工程と、前記画像化工程で得られた画像を処理して白錆部の面積率を求める白錆面積率演算工程とを備え、前記白錆面積率演算工程においては、前記画像又は前記画像の輝度ムラを補正した画像の閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出し、前記抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、表面処理鋼板の腐食部、特に亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率を、熟練した検査員でなくとも、また腐食状況や原板の種類によらず、安定して自動測定できるようになり、腐食試験結果の精度の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施形態１．
本発明の基本構成を実施形態１として以下説明する。図１は本発明に係る測定装置の基本構成を示した図である。図１の鋼板腐食試験片の腐食部（又は白錆部）の面積率測定装置（以下、測定装置という）は、腐食試験片１を照明する（光を照射する）照明装置２、腐食試験片１を撮像するリニアアレイカメラ３、腐食試験片１を移動するリニアステージ４、リニアアレイカメラ３により撮像された反射輝度パタンを取り込んで蓄積して画像化する画像メモリ５、及び画像メモリ５により画像化された画像（２次元画像）を処理して腐食試験片１の腐食部又は白錆の面積率を測定する面積率測定装置６を備えている。なお、上記の照明装置２は本発明の投光手段を構成し、また、リニアアレイカメラ３は本発明の撮像手段を、画像メモリ５は画像化手段を、面積率測定装置６は本発明の面積率測定手段をそれぞれ構成している。
【００１４】
本発明に係る測定装置においては、スチルカメラ乃至テレビカメラでいきなり腐食試験片１の全領域を撮像する代わりに、リニアアレイカメラ３を用いて試験片１の撮像線状領域Ｌを照明装置２の照明の下に撮像し、試験片１をリニアステージ４を用いて撮像線状領域Ｌと直交する方向に移動させながら反射輝度パタンを順次画像メモリ５に読み込んで蓄積し、反射輝度パタンの１次元画像を２次元画像にし、その画像（２次元画像）を面積率測定装置６により処理して腐食部の面積率を求める。面積率測定装置６における面積率測定処理は、図４に示されるように、原画像に、照明の照度ムラやリニアアレイカメラの感度ムラに起因した反射輝度パタンの「ムラ」（所謂シェーディング）がある場合には、シェーディング補正をかけて予めムラを除去した上で、一定輝度レベル（輝度閾値レベル）以上の画素を白錆部として抽出し、抽出された白錆領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める。
【００１５】
照明装置２の入射角度とリニアアレイカメラ３の撮像角度とは、観察したい腐食部が周辺の健全部と最もコントラストよく観察されるように、腐食部及び健全部の光学的な表面性状（鏡面性／拡散性，ミクロな凹凸形状，反射率ｅｔｃ．）の差に基づいて決定すればよい。この方式によれば、「面領域」観察光学系の代わりに「線領域」観察光学系を用いることにより、入射角度・撮像角度の最適な選択が可能になるとともに、線状視野内のコントラストのムラが小さくなる結果、極めて微妙なコントラストの腐食部の観察が容易となり、これを画像処理して得られる面積率の精度が向上する。また、照明装置２として点状光源を使用した場合には、線状視野の幅方向に入射角度が変化して「ムラ」が出やすいので、照明装置２としては、蛍光灯や光ファイバライン照明など線状光源を用いることが望ましい。したがって、以下の説明においては照明装置２を線状照明装置２と称する。
【００１６】
次に、本方式の適用対象として、腐食試験片の中でも、腐食部と健全部との識別が極めて難しいとされる亜鉛めっき鋼板腐食試験片の白錆観察への適用を考える。白錆観察への適用にあたっては、線状照明装置２の照明の入射角度とリニアアレイカメラ３の撮像角度の選定が特に重要である。「溶融」亜鉛めっき鋼板の場合には、所謂「スパングル」と称する亜鉛の結晶が表面処理工程で成長し、健全部において大きさが数ｍｍから数十ｍｍの「うろこ状」の模様が観察される。発明者らの実試験片を用いた試験・検討の結果、「スパングル」の影響を受けず白錆だけを選択的に観察するためには、図２に示される所謂「低角入射光観察光学系」を用いて鋼板表面の微妙な凸部を明るく強調して画像化する光学系、或いは図３に示される所謂「後方散乱光観察光学系」を用いて鋼板表面粗度の極めて高い部分からの散乱光のパタンを画像化する光学系の何れかが適していることが判った。
【００１７】
ここで、「低角入射光観察光学系」及び「後方散乱光観察光学系」が適していることを以下に説明する。図５は亜鉛めっき鋼板の経年変化の概念を示した概念図である。亜鉛めっき鋼板１１は、図５中に示されるように、鋼板１１ａの上に亜鉛めっき層１１ｂが形成されたものである。亜鉛めっき層１１ｂが腐食すると白錆１１ｃが発生し、亜鉛めっき層１１ｂの表面に発生した白錆１１ｃの部分に凸部が形成される。
【００１８】
図６は腐食前と白錆発生後の亜鉛めっき鋼板に、図２に示される低角入射光観察光学系を適用した場合の概念図である。図６（ａ）に示す腐食前の亜鉛めっき鋼板１１では、鏡面状態に近いので、線状照明装置２から照射された光はその平滑な表面では散乱光成分が少なくなる。その結果、拡散光を受光する位置に設置されたリニアアレイカメラ３では、表面で反射した光は受光されにくく、暗い画像が得られる状態となる。一方、図６（ｂ）に示す白錆発生後の亜鉛めっき鋼板１１では、線状照明装置２から発せられた光のうち、白錆１１ｃが発生した凸のある部位で反射した光が、リニアアレイカメラ３の方向に反射することになる。その結果として、微小な凸部が明るく強調されて、白錆１１ｃが明るくなった画像が得られると考えられる。
【００１９】
一方、図７は腐食前と白錆発生後の亜鉛めっき鋼板１１に、図３に示される後方散乱光観察光学系を適用した図である。図７（ａ）に示した腐食前の亜鉛めっき鋼板１１では、低角入射光観察光学系と同様に、鏡面状態に近いので、線状照明装置２から照射された光は、その平滑な表面では散乱光成分が少なく、リニアアレイカメラ３の方向に反射する光はほとんどなく、暗い画像が得られる状態となる。一方、図７（ｂ）に示す白錆発生後の亜鉛めっき鋼板１１では、線状照明装置２から照射された光のうち、白錆１１ｃが発生した凸のある部位で反射した光が、リニアアレイカメラ３の方向に反射することになる。この場合は、線状照明装置２から照射される光の光軸に対し、リニアレイカメラ３の光軸が近いので、低角入射光観察系に比べて、白錆１１ｃがある部位である凸部と白錆が無い部位との表面粗度の違いに、より大きく影響されると考えられる。上記の図２（図６）及び図３（図７）の光学系を用いた測定装置を、実施形態２(図８)及び実施形態３（図９）として次に説明する。
【００２０】
実施形態２．
図８は発明の実施形態２に係る測定装置の構成を示した図であり、ここでは光学系として図２の低角入射光観察光学系が用いられている。また、本実施形態２の面積率測定装置６は、シェーディング補正回路７、白錆部抽出回路８及び白錆部面積率演算回路９から構成されている。本実施形態２に係る測定装置においては、腐食試験片１を線状照明装置２を用いて極めて浅い角度で照明し、試験片１の撮像線状領域Ｌをリニアアレイカメラ３を用いて撮像する。試験片１をリニアステージ４を用いて撮像線状領域Ｌと直交する方向に移動させながら反射輝度パタンを順次画像メモリ５に読み込んで蓄積して画像化し、面積率測定装置６により処理して白錆部の面積率を求める。面積率の計算は、基本的には画像メモリ５の画像を基にして、白錆部抽出回路８を用いて一定輝度レベル（輝度閾値レベル）以上の画素を白錆部として抽出し、白錆部面積率演算回路９により白錆領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める。但し、照明の照度ムラやリニアアレイカメラの感度ムラに起因して、反射輝度パタンにシェーディングがある場合に備えて、本実施形態２においては、白錆部抽出回路８の前に、図４で説明したシェーディング補正をするためのシェーディング補正回路７を備えている。また、白錆部抽出回路８の輝度閾値レベルについては、腐食試験片画像から適正なレベルを決めてもよいが、腐食試験用の白錆が発生していない原板輝度を取り込んでその輝度に応じて決めるようにした方がより確実である。例えば原板輝度の測定領域における平均値に対して、係数（例えば１．２、１．５、２など）を乗じた値にしたり、バイアス（ダイナミックレンジが２５６階調であれば２５、５０等）を加えた値とすれば良い。
【００２１】
なお、線状照明装置２による照明は片側からだと凸面の照明照射側のみ明るく見え、逆側は影となって暗くなり白錆と認識されづらくなるため、両側照明とすることが好ましい。さらに、低角入射光観察の照明入射角度については、以下のように選定する。
Beckmannの散乱理論(Petr BECKMANN「TheScattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces」pp.80-97,Pergamon Press(1963))によれば、表面の鏡面性は、表面粗さ・入射角および光の波長の関数として次式で表される鏡面性指数ｇによって決まる。ｇ≪１のとき鏡面として、またｇ≫１のとき拡散面と見なすことができる。
ｇ＝（４πσcosθ／λ）2 … （１）
σ：ｒｍｓ表面粗さ（２乗平均粗さ＝１．２５Ｒａ）
θ：入射角（垂直入射が０゜）
λ：波長（可視光４００〜７００ｎｍ）
低角入射光観察光学系は表面が鏡面に近いのが好ましく、入射角度は鏡面性指数ｇが、ｇ≪１となるよう設定する。例えば試験片１として亜鉛めっき鋼板を観察する場合には、鋼板表面粗さσ＝２００ｎｍ，波長λ＝５００ｎｍとして、ｇ＜１を満足する条件を求めると、以下のガイドラインが得られる。
θ＞８０゜ … （２）
また、λ＝７００ｎｍであれば、ｇ＜１を満足する条件は、θ＞７３．８°となるので、７３°以上が適用範囲であり、８０°以上がより好ましい範囲とすることができる。
【００２２】
一方、上述の例では、波長λを可視光としたが、設備制約などの理由で、線状照明装置２の入射角度を大きくできない制約がある場合は、線状照明装置２の波長を長くしてもよい。例えば、θ＝７５°が角度を最大にすることができる限界である場合には、式（１）において、鋼板表面粗さσ＝２００ｎｍのとき、ｇ＜１となる条件が、λ＝６５０ｎｍであるので、それ以上の波長となる光、例えば波長が８００ｎｍや１μｍ程度、更にはそれ以上の波長成分を有する赤外線の線状照明装置２を使ってもよい。つまり、線状照明装置２から照射される光の波長λに対する前記入射角度θの余弦の値の比cosθ/λが、前記鋼板の表面粗さσ（ｒｍｓ表面粗さ（２乗平均粗さ＝１．２５Ｒａ）や凹凸の標準偏差）に対応して、式（１）から決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角の関係が選定するようにしてもよい。そうすれば、可視光より波長が長い光を用いれば、可視光のときの入射角度より小さくてもすむ。
【００２３】
上述の説明では、ｇ＜１を基準としたが、もう一つの指標の考え方としては、例えば、鋼板表面粗さσ＝２００ｎｍの粗面を有する鋼板の鏡面性ｇを、σ＝２５ｎｍ程度の鏡面が、可視光の波長λ＝５００ｎｍ、入射角θ＝０°に対して有するのと同程度の鏡面性ｇと同じ程度になるように考えてもよい。すなわち、（１）式にσ＝２５ｎｍ、λ＝５００ｎｍ、θ＝０°を代入して、
ｇ＝（４π・２５・cos０／５００）2 ＝０．３９５
なる値を基準にして、θを決定してもよい。この場合、鋼板の表面粗さσ＝２００ｎｍ、波長λ＝５００ｎｍの条件であれば、θ＝８２．８°以下とすればよい。上述したのと同様に、設備制約などの理由で、線状照明装置２の入射角度を大きくできない制約がある場合は、例えば波長が８００ｎｍや１μｍ程度、更にはそれ以上の波長成分を有する線状照明装置２の波長を長くしてもよい。
【００２４】
このように、線状照明装置２の波長λに対する入射角θの余弦の値の比cosθ/λが、検査対象となる鋼板の表面粗さに対応して決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角の関係を選定し、撮像装置であるリニアアレイカメラ３の位置も含めて、白錆が白錆以外の背景に対して、コントラストよく検出できるように設定すればよい。
なお、入射角度の上限は、原理上では９０°であるが、照明装置の大きさなど設備制約上、９０°にできない場合があるので、その場合は、それが上限と考えればよい。また、上述のσは、ｒｍｓ表面粗さとしてが、凹凸量の正規分布の標準偏差でもよい。
また、リニアアレイカメラ３の角度は、両側照明からの反射光を両側から同じ条件（均等）で受光するために、鋼板表面法線方向にほぼ一致させるのがよい。法線方向に対して０゜〜±４５゜までが適当範囲であるが、好ましくは０゜〜±３０゜、さらに好ましくは０゜〜±１０゜の範囲がよい。
【００２５】
実施形態３．
図９は本発明の実施形態３に係る測定装置の構成を示した図であり、ここでは光学系として後方散乱光観察光学系が用いられている。腐食試験片１の撮像線状領域Ｌを、リニアアレイカメラ３を用いて斜め上方から撮像する。後方散乱光を観察するため、線状照明装置２はリニアアレイカメラ３の撮像角度よりも浅い角度で照明する。この光学系の下に、試験片１をリニアステージ４を用いて撮像線状領域Ｌと直交する方向に移動させながら反射輝度パタンを順次画像メモリ５に読み込んで蓄積し画像化し、面積率測定装置６により処理して面積率を求める。なお、面積率測定装置６の構成は実施形態２に準じるので説明は省略する。
また、リニアアレイカメラ３の撮像角度は、鋼板表面法線方向に対して３０゜以上で、照明から投光角度（入射角度）より小さい角度が適当範囲である。３０゜よりも小さい場合には、白錆の凸形状により、反対側に影が形成されて、白錆の発生量が少なく撮像されるからである。また、好ましくは４５゜以上、さらに好ましくは６０゜以上がよく、投光角度に対しては、照明装置と撮像装置との配置の干渉がある場合には、５゜〜１０゜程度離してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の基本構成を示した図である。
【図２】低角入射光観察光学系を示した図である。
【図３】後方散乱光観察光学系を示した図である。
【図４】面積率測定処理の説明図である。
【図５】亜鉛めっき鋼板の経年変化を示した図（（ａ）腐食前、（ｂ）腐食後）である。
【図６】亜鉛めっき鋼板に低角入射光観察光学系を適応した図である。
【図７】亜鉛めっき鋼板に後方散乱光観察光学系を適応した図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る測定装置の構成（低角入射光観察光学系）を示した図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る測定装置の構成（後方散乱光観察光学系）を示した図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 腐食試験片、２ 線状照明装置、３ リニアアレイカメラ、４ リニアステージ、５ 画像メモリ、６ 面積率測定装置、７ シェーディング補正回路、８ 白錆部抽出回路、９ 白錆部面積率演算回路、１１ 亜鉛めっき鋼板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で光を照射する投光手段と、
前記鋼板を所定の方向に移動する移動手段と、
前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化手段と、
前記画像化手段により得られた画像を処理して腐食部の面積率を測定する面積率測定手段と
を備えたことを特徴とする表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置。
【請求項２】
鋼板に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で光を照射する投光手段と、
前記鋼板を所定の方向に移動する移動手段と、
前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化手段と、
前記画像化手段により得られた画像を処理して白錆部の面積率を測定する面積率測定手段と
を備えたことを特徴とする亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項３】
前記投光手段は、照射される光の波長λに対する前記入射角度θの余弦の値の比cosθ/λが、前記鋼板の表面粗さに対応して決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角との関係が選定されて、前記鋼板を片側又は両側から照射し、且つ、前記撮像手段は、前記鋼板の概略法線方向から撮像する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項４】
前記投光手段は、入射角度を鋼板表面法線方向に対して８０度以上とし、前記鋼板を片側又は両側から照射し、且つ、前記撮像手段は、前記鋼板の概略法線方向から撮像することを特徴とする請求項２又は３記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項５】
前記投光手段は、撮像方向と同じ方向から撮像角度以上の入射角度をもって前記鋼板を照射し、且つ、前記撮像手段は、前記鋼板を斜め上方から撮像することを特徴とする請求項２又は３記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項６】
前記面積率測定手段は、
閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出する白錆抽出手段と、
白錆部として抽出した領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める白錆面積率演算手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項７】
前記面積率測定手段は、白錆抽出処理に先立って、前記反射輝度パタンのムラを補正するシェーディング補正手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項８】
前記白錆抽出手段は、別途測定された腐食試験前の原板輝度を用いて前記閾値を設定することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項９】
前記投光手段は、線状の光源から構成されることを特徴とする請求項２〜８の何れかに記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項１０】
前記撮像手段は、リニアアレイカメラから構成されることを特徴とする請求項２〜９の何れかに記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項１１】
鋼板に対して、入射角度が鋼板表面法線方向に対して８０度以上で、片側又は両側から光を照射する投光工程と、
前記投光工程の鋼板を所定の方向に移動する移動工程と、
前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを前記鋼板の概略法線方向から撮像する撮像工程と、
前記反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化工程と、
前記画像化工程で得られた画像を処理して白錆部の面積率を求める白錆面積率演算工程とを備え、
前記白錆面積率演算工程においては、前記画像又は前記画像の輝度ムラを補正した画像の或る輝度閾値以上の領域を白錆部として抽出し、前記抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求めることを特徴とする亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法。
【請求項１２】
鋼板に対して撮像方向と同じ方向から、入射角度が鋼板表面法線方向に対して撮像角度以上の角度をもって光を照射する投光工程と、
前記投光工程の鋼板を所定の方向に移動する移動工程と、
前記鋼板表面の反射輝度パタンを斜め上方から撮像する撮像工程と、
前記反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化工程と、
前記画像化工程で得られた画像を処理して白錆部の面積率を求める白錆面積率演算工程とを備え、
前記白錆面積率演算工程においては、前記画像又は前記画像の輝度ムラを補正した画像の閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出し、前記抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求めることを特徴とする亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法。
【請求項１】
鋼板に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で光を照射する投光手段と、
前記鋼板を所定の方向に移動する移動手段と、
前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化手段と、
前記画像化手段により得られた画像を処理して腐食部の面積率を測定する面積率測定手段と
を備えたことを特徴とする表面処理鋼板の腐食部の面積率測定装置。
【請求項２】
鋼板に対して一方向又は複数の方向から所定の入射角度で光を照射する投光手段と、
前記鋼板を所定の方向に移動する移動手段と、
前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化手段と、
前記画像化手段により得られた画像を処理して白錆部の面積率を測定する面積率測定手段と
を備えたことを特徴とする亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項３】
前記投光手段は、照射される光の波長λに対する前記入射角度θの余弦の値の比cosθ/λが、前記鋼板の表面粗さに対応して決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角との関係が選定されて、前記鋼板を片側又は両側から照射し、且つ、前記撮像手段は、前記鋼板の概略法線方向から撮像する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項４】
前記投光手段は、入射角度を鋼板表面法線方向に対して８０度以上とし、前記鋼板を片側又は両側から照射し、且つ、前記撮像手段は、前記鋼板の概略法線方向から撮像することを特徴とする請求項２又は３記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項５】
前記投光手段は、撮像方向と同じ方向から撮像角度以上の入射角度をもって前記鋼板を照射し、且つ、前記撮像手段は、前記鋼板を斜め上方から撮像することを特徴とする請求項２又は３記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項６】
前記面積率測定手段は、
閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出する白錆抽出手段と、
白錆部として抽出した領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求める白錆面積率演算手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項７】
前記面積率測定手段は、白錆抽出処理に先立って、前記反射輝度パタンのムラを補正するシェーディング補正手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項８】
前記白錆抽出手段は、別途測定された腐食試験前の原板輝度を用いて前記閾値を設定することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項９】
前記投光手段は、線状の光源から構成されることを特徴とする請求項２〜８の何れかに記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項１０】
前記撮像手段は、リニアアレイカメラから構成されることを特徴とする請求項２〜９の何れかに記載の亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定装置。
【請求項１１】
鋼板に対して、入射角度が鋼板表面法線方向に対して８０度以上で、片側又は両側から光を照射する投光工程と、
前記投光工程の鋼板を所定の方向に移動する移動工程と、
前記鋼板表面の前記移動方向と直交する方向の反射輝度パタンを前記鋼板の概略法線方向から撮像する撮像工程と、
前記反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化工程と、
前記画像化工程で得られた画像を処理して白錆部の面積率を求める白錆面積率演算工程とを備え、
前記白錆面積率演算工程においては、前記画像又は前記画像の輝度ムラを補正した画像の或る輝度閾値以上の領域を白錆部として抽出し、前記抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求めることを特徴とする亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法。
【請求項１２】
鋼板に対して撮像方向と同じ方向から、入射角度が鋼板表面法線方向に対して撮像角度以上の角度をもって光を照射する投光工程と、
前記投光工程の鋼板を所定の方向に移動する移動工程と、
前記鋼板表面の反射輝度パタンを斜め上方から撮像する撮像工程と、
前記反射輝度パタンを順次読み込んで蓄積し画像化する画像化工程と、
前記画像化工程で得られた画像を処理して白錆部の面積率を求める白錆面積率演算工程とを備え、
前記白錆面積率演算工程においては、前記画像又は前記画像の輝度ムラを補正した画像の閾値以上の輝度となる領域を白錆部として抽出し、前記抽出された領域の画素数の全画素数に対する比を白錆面積率として求めることを特徴とする亜鉛めっき鋼板の白錆部の面積率測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−９６４２９（Ｐ２００８−９６４２９Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３１８３２（Ｐ２００７−２３１８３２）
【出願日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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