JP2000028512A

JP2000028512A - 結晶粒径測定方法及び装置

Info

Publication number: JP2000028512A
Application number: JP10193435A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Hashimoto; 和樹橋本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2000-01-28
Anticipated expiration: 2018-07-08
Also published as: JP3580137B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼板又はメッキの材質，コーティング膜の厚
さ又はそのばらつき，及び鋼板のその厚さ方向のばたつ
き等の影響がなく、これらの状態に応じた標準サンプル
での結晶粒径真値と輝度閾値とを求める必要がなく、標
準サンプルを必要としない高精度な結晶粒径測定方法及
び装置を提供する。【解決手段】撮像器３によって撮像された撮像画像を
量子化し、量子化結果に基づいて輝度に対する度数分布
を生成し、この度数分布における度数の最大値に対応す
る輝度を輝度閾値として２値化し、２値化結果に応じて
抽出したスパングル等の結晶粒の粒径を演算する画像処
理部４を備える構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理により金
属表面の結晶粒径を測定する結晶粒径測定方法及び装置
に関し、特にメッキ表面に析出するスパングルの粒径を
測定する方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車の外装材及び内装材，家
庭用電化製品の外装材，並びに建築用材として広く用い
られている表面処理鋼板は、冷延薄鋼板の表面に防錆性
及び耐食性の強化を目的として、亜鉛，鉄，アルミニウ
ム，及び錫を主成分とした合金でメッキ処理し、さらに
防錆性を高めるために、無色又は極淡黄色のクロメート
等のコーティング材で表面を被覆することにより製造さ
れ、特に自動車及び家庭用電化製品に用いられる表面処
理鋼板は、塗料との親和性の高いコーティング材を用い
て表面コーティングされた後で塗装処理される。

【０００３】最近では、メッキ処理技術の進歩により、
耐食性が著しく優れた表面処理鋼板の製造が可能とな
り、特に家庭用電化製品の外装材及び建築用材において
は、塗装を要しないＡｌ−Ｚｎ合金メッキを用いた表面
処理鋼板が既に製品化されている。

【０００４】このような塗装を要しない表面処理鋼板に
おいては、メッキ剤塗布後の冷却過程で鋼板表面にスパ
ングルと呼ばれる結晶粒が不可避的に析出するため、メ
ッキ処理された鋼板表面が無色又は極淡黄色のコーティ
ング膜を通した外観上の品質が損なわれるという問題が
あり、この結晶粒の粒径を均一にして外観上の品質低下
を抑制する試みがなされている。なお、ここでいう粒径
とは、結晶粒の面積に相当する大きさの円の直径であ
る。

【０００５】一方、結晶粒径のフィードバック制御及び
検査の観点から、製造ライン上で結晶粒径の自動測定を
実現する試みがなされており、特願平９−２５２５１５
号において、被測定面を撮像器により撮像した後で２値
化し、２値化画像データに基づいてスパングルの如き所
定の結晶粒を識別し、識別した前記結晶粒の画素数を計
数することによって各結晶粒の面積を演算し、演算され
た面積に対応する円の直径を演算し、演算された各結晶
粒の直径の平均値を演算することによって、被測定面に
おける前記結晶粒の粒径を演算する結晶粒径測定装置が
開示されており、この結晶粒径測定装置によれば前記結
晶粒の粒径を安定的に得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者らは、上述
の如き結晶粒径測定装置における測定精度を更に向上さ
せるために、以下の如き課題を挙げている。

【０００７】１つは、前述の結晶粒径測定装置における
２値化閾値（輝度閾値）は、予め作成された標準サンプ
ルを目視測定した粒径を結晶粒径真値とし、標準サンプ
ルの粒径を前記結晶粒径測定装置で測定した値と、前記
結晶粒径真値との誤差が最小となるよう調整して求めら
れるものであり、例えば、材質が異なる表面処理鋼板又
はメッキの被測定面を測定する都度、これらの材質に応
じた標準サンプルの結晶粒径真値と、輝度閾値とを求め
る必要があるほか、測定精度を向上させるために多数の
標準サンプルを必要とする。なお、同一材質の表面処理
鋼板及びメッキを用いた場合であっても、コーティング
膜の厚さが異なる場合には同様の課題を有する。

【０００８】また、搬送経路上を連続的に搬送される帯
状の表面処理鋼板の表面を所定間隔で測定する場合に
は、搬送方向におけるコーティング膜の厚さのばらつき
及び搬送される帯状の表面処理鋼板のその厚さ方向のば
たつきが生じるが、各膜厚又は各ばたつき状態に対応し
た標準サンプルを作成することが困難である。

【０００９】いま一つは、各結晶粒の面積に対応する円
の直径の平均値を、被測定面における粒径の代表値とす
るため、被測定面における結晶粒径のばらつきが大き
く、また偏っている場合に誤差が増大する。

【００１０】図１７は、従来の結晶粒径測定装置による
スパングル粒径の測定結果（平均粒径測定値）とこれに
対応する結晶粒径真値との関係を示すグラフであり、横
軸に結晶粒径真値（ｍｍ）を、縦軸に従来の結晶粒径測
定値により測定された平均粒径測定値（ｍｍ）を夫々配
してある。

【００１１】図１７に示す如く、測定対象とするスパン
グルが大きくなるにつれて、誤差が増大していることが
わかる。これは、前述した如く微細なスパングルが多数
介在しているからである。

【００１２】図１８は、図１７における平均粒径測定値
のＡ点及びＢ点での各スパングルの粒径に対する度数分
布を示すヒストグラムであり、横軸に各スパングルの粒
径（ｍｍ）を、縦軸に各粒径における相対度数（％）を
夫々配してある。また、中央から上方にＡ点のヒストグ
ラムを、下方にＢ点のヒストグラムを夫々対比させて示
してある。

【００１３】図１８に示す如く、Ａ点及びＢ点の何れに
おいても比較的小径のスパングルが多く存在している。

【００１４】なお、結晶粒径真値は日本工業規格により
その測定方法が定められていないため、暫定的に図１９
に示す如き方法で求めた。

【００１５】図１９は、結晶粒径真値の求め方を説明す
るための説明図であり、撮像器によって撮像されたスパ
ングルＳ，Ｓ，…の一部を示している。図１９におい
て、被測定面上で任意の長さ及び方向の線分Ａ−Ａを設
定し、この線分Ａ−Ａが横切るスパングルＳ，Ｓ，…の
個数を目視で計数する。そして、線分Ａ−Ａの長さを上
述のスパングルＳ，Ｓ，…の個数で除すことによって結
晶粒径真値を求める。

【００１６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、量子化結果に基づいて輝度に対する度数分布表
を生成し、この度数分布表における度数の最大値に対応
する輝度を輝度閾値とすることにより、鋼板又はメッキ
の材質，コーティング膜の厚さ又はそのばらつき，及び
鋼板のその厚さ方向のばたつき等の影響がなく、これら
の状態に応じた標準サンプルでの結晶粒径真値と輝度閾
値とを求める必要がなく、標準サンプルを必要としない
高精度な結晶粒径測定方法及び装置を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る結晶粒径
測定方法は、撮像器を用いて被測定面を撮像し、撮像結
果を量子化し、量子化結果を所定の輝度閾値に基づいて
２値化することによって前記被測定面に析出する所定種
類の結晶粒を識別し、識別された前記所定種類の結晶粒
の画素数に応じた面積を演算し、該面積に対応する円の
直径を演算し、演算結果に基づいて前記結晶粒の粒径を
算出することにより、前記粒径の測定を行なう結晶粒径
測定方法において、前記量子化結果に基づいて輝度に対
する度数分布を求める第１ステップと、前記度数分布に
基づいて前記所定の輝度閾値を求める第２ステップとを
有することを特徴とする。

【００１８】第２発明に係る結晶粒径測定方法は、第１
発明の結晶粒径測定方法において、前記第１及び第２ス
テップの間に、前記度数分布を平滑化するステップを更
に有することを特徴とする。

【００１９】第３発明に係る結晶粒径測定方法は、第１
又は第２発明の結晶粒径測定方法における前記第２ステ
ップが、前記度数分布に基づいて度数が最大となる輝度
を前記所定の輝度閾値とすることを特徴とする。

【００２０】第４発明に係る結晶粒径測定方法は、第１
〜第３発明の結晶粒径測定方法において、前記面積に対
応する円の直径を演算した後で、演算された前記円の直
径に対して分級し、予め設定された基準粒径と演算され
た前記円の直径に関連する値との比に基づいて、分級結
果に重み付けし、重み付け結果に基づいて前記結晶粒の
粒径を演算することを特徴とする。

【００２１】第５発明に係る結晶粒径測定方法は、撮像
器を用いて被測定面を撮像し、撮像結果を量子化し、量
子化結果を所定の輝度閾値に基づいて２値化することに
よって前記被測定面に析出する所定種類の結晶粒を識別
し、識別された前記所定種類の結晶粒の画素数に応じた
面積を演算し、該面積に対応する円の直径を演算し、演
算結果に基づいて前記結晶粒の粒径を算出することによ
り、前記粒径の測定を行なう結晶粒径測定方法におい
て、前記面積に対応する円の直径を演算した後で、演算
された前記円の直径に対して分級し、予め設定された基
準粒径と演算された前記円の直径に関連する値との比に
基づいて、分級結果に重み付けし、重み付け結果に基づ
いて前記結晶粒の粒径を演算することを特徴とする。

【００２２】第６発明に係る結晶粒径測定装置は、撮像
器を用いて被測定面を撮像し、撮像結果を量子化し、量
子化結果を所定の輝度閾値に基づいて２値化することに
よって前記被測定面に析出する所定種類の結晶粒を識別
し、識別された前記所定種類の結晶粒の画素数に応じた
面積を演算し、該面積に対応する円の直径を演算し、演
算結果に基づいて前記結晶粒の粒径を算出することによ
り、前記粒径を測定する結晶粒径測定装置において、前
記量子化結果に基づいて輝度に対する度数分布を演算す
る輝度分布演算手段と、該輝度分布演算手段による演算
結果に基づいて前記所定の輝度閾値を演算する閾値演算
手段とを備えることを特徴とする。

【００２３】第７発明に係る結晶粒径測定装置は、第６
発明の結晶粒径測定装置において、前記輝度分布演算手
段により演算された前記度数分布を平滑化する平滑化手
段を更に備え、前記閾値演算手段は、前記平滑化手段に
よる平滑化結果に基づいて前記所定の輝度閾値を演算す
べくなしてあることを特徴とする。

【００２４】第８発明に係る結晶粒径測定装置は、第６
又は第７発明の結晶粒径測定装置における前記閾値演算
手段が、前記輝度分布演算手段による演算結果で度数が
最大となる輝度に基づいて前記所定の輝度閾値を演算す
べくなしてあることを特徴とする。

【００２５】第９発明に係る結晶粒径測定装置は、第６
〜第８発明の結晶粒径測定装置において、前記面積に対
応する円の直径を演算した後で、演算された前記円の直
径に対して分級する分級手段と、予め設定された基準粒
径と演算された前記円の直径に関連する値との比に基づ
いて、前記分級手段による分級結果に重み付けする重み
付け手段と、該重み付け手段による重み付け結果に基づ
いて前記結晶粒の粒径を演算する粒径演算手段とを更に
備えることを特徴とする。

【００２６】第１０発明に係る結晶粒径測定装置は、撮
像器を用いて被測定面を撮像し、撮像結果を量子化し、
量子化結果を所定の輝度閾値に基づいて２値化すること
によって前記被測定面に析出する所定種類の結晶粒を識
別し、識別された前記所定種類の結晶粒の画素数に応じ
た面積を演算し、該面積に対応する円の直径を演算し、
演算結果に基づいて前記結晶粒の粒径を算出することに
より、前記粒径を測定する結晶粒径測定装置において、
前記面積に対応する円の直径を演算した後で、演算され
た前記円の直径に対して分級する分級手段と、予め設定
された基準粒径と演算された前記円の直径に関連する値
との比に基づいて、前記分級手段による分級結果に重み
付けする重み付け手段と、該重み付け手段による重み付
け結果に基づいて前記結晶粒の粒径を演算する粒径演算
手段とを備えることを特徴とする。

【００２７】第１及び第６発明に係る結晶粒径測定方法
及び装置によれば、撮像器により撮像された被測定面の
撮像画像を量子化し、量子化結果に基づいて輝度に対す
る度数分布を求め、求めた度数分布に基づいて２値化閾
値（輝度閾値）を求め、求めた輝度閾値に基づいて撮像
画像を２値化することによって被測定面に析出するスパ
ングルの如き所定種類の結晶粒を識別し、識別された結
晶粒の画素を計数し、計数結果に応じた面積を演算し、
演算結果に対応する円の直径を演算し、演算結果に基づ
いて前記結晶粒の粒径を算出することにより、前記粒径
の測定を行なう構成としたので、被測定面における結晶
粒径分布に応じた輝度閾値を選定することができ、鋼板
又はメッキの材質，コーティング膜の厚さ又はそのばら
つき，及び鋼板のその厚さ方向のばたつき等の影響が少
なく、これらの状態に応じた標準サンプルでの結晶粒径
真値と輝度閾値とを求める必要がなく、標準サンプルを
必要とせずに結晶粒径の測定が可能である。

【００２８】第２及び第７発明に係る結晶粒径測定方法
及び装置によれば、度数分布に基づいて輝度閾値を求め
る際に、度数分布を平滑化しておく構成としたので、例
えば輝度に対する度数分布グラフからその極大値を求
め、求めた極大値に対応した輝度を輝度閾値とするよう
な場合において、前記極大値を抽出することが容易とな
る。

【００２９】第３及び第８発明に係る結晶粒径測定方法
及び装置によれば、度数分布に基づいて輝度閾値を求め
る際に、上述に例示した如く、極大値のような度数の最
大値に対応した輝度を輝度閾値とする構成としたので、
被測定面における粒径分布の大多数に合わせた輝度を選
定することができ、より誤差の小さい粒径測定が可能で
ある。

【００３０】第４及び第９発明に係る結晶粒径測定方法
及び装置によれば、各結晶粒の面積に対応した円の直径
を演算した後で、演算された前記円の直径に対する度数
分布を求めなどして分級し、予め設定された基準粒径と
演算された前記円の直径に関連する値との比に基づい
て、分級結果たる前記度数分布における各級区間の度数
に重み付けを行ない、重み付け結果に基づいて結晶粒径
を演算する構成としたので、例えば被測定面における粒
径分布の大多数に合わせた値を基準粒径とすることによ
り、高精度な結晶粒径の測定が可能である。

【００３１】第５及び第１０発明に係る結晶粒径測定方
法及び装置によれば、撮像器により撮像された被測定面
の撮像画像を量子化し、量子化結果に基づいて２値化す
ることによって被測定面に析出するスパングルの如き所
定種類の結晶粒を識別し、識別された結晶粒の画素を計
数し、計数結果に応じた面積を演算し、演算結果に対応
する円の直径を演算し、演算した各結晶粒の面積に対応
した円の直径を演算した後で、演算された前記円の直径
に対する度数分布を求めるなどして分級し、予め設定さ
れた基準粒径と演算された前記円の直径に関連する値と
の比に基づいて、分級結果たる前記度数分布における各
級区間の度数に重み付けを行ない、重み付け結果に基づ
いて結晶粒径を演算する構成としたので、前述の重み付
けを従来の結晶粒径測定方法及び装置にも適用すること
ができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、実施の形
態１に係る結晶粒径測定装置の構成を示すブロック図で
ある。図１において、本実施の形態の結晶粒径測定装置
は、Ａｌ−Ｚｎメッキ処理後に次工程へ搬送される表面
処理鋼板（以後、単に鋼板という）１の表面（被測定
面）１１に析出するスパングルの結晶粒径を測定すべく
設けられている。

【００３３】帯状に成形された鋼板１は、２つのローラ
ｒ，ｒにより搬送されており、これらローラｒ，ｒの中
途における鋼板１へ光を照射する照明プローブ２１が照
射角度（入射角度）θを０°〜９０°の範囲で変更可能
なように図示しない支持フレームに支持されており、照
明プローブ２１は、光ファイバ２２を介して光源２に接
続されている。

【００３４】照明プローブ２１には、スポット，ライ
ン，面，リング等のあらゆる形態を有するものが使用可
能であるが、被測定面１１に均一な光量で照射し、撮像
器３による撮像視野内でのシェーディングの影響を最小
限とするために、ライン光源又は面光源の如き形態とす
るのが望ましい。

【００３５】さらに、本実施の形態においては、鋼板１
の搬送に伴って被測定面１１が移動するために、瞬時発
光が可能なストロボ型のものを光源２として用いて撮像
ぶれを抑制してある。発光周期は、予め設定した周期で
固定することもできるが、本実施の形態においては、光
源２に接続された撮像制御部５３によって、鋼板１の搬
送速度の変動に応じて調整されるようになっている。

【００３６】また、光源２には、ハロゲン，メタルハラ
イド，キセノン等の白色光源を用いることができるが、
寿命が比較的に長く、約１００Ｗ以上の大きいものを用
いることが望ましい。なお、被測定面１１における照度
については、光源２と被測定面１１との距離，撮像視野
の大きさ等によって変動することは言うまでもない。

【００３７】撮像器３は、フルフレームメモリ（１画面
分）を備え、被測定面１１を撮像する一般的なＣＣＤか
ら構成され、被測定面１１から十分に離隔して設けてあ
るが、微小なスパングルの結晶粒径測定に応じてズーム
倍率（ズーム比）が手動又は自動により調整可能なズー
ムレンズを備えたものが望ましい。なお、照明プローブ
２１からの光が被測定面１１で正反射する光軸上又はそ
の近傍にある場合には、撮像される画像にハレーション
が生じ、また撮像される被測定面１１のスパングルに見
掛けの変形が生じるので、撮像器３は被測定面１１に垂
直な光軸上に設けられている。

【００３８】また、撮像器３は、撮像周期を調整する画
像フリーザ３１に接続されており、画像フリーザ３１
は、撮像器３によって撮像された画像をフレーム単位で
処理し、処理結果を画像処理部４へ与える。

【００３９】なお、光源２の発光周期が鋼板１の搬送速
度に対して十分に小さい場合には、撮像ぶれが少ないの
で、この画像フリーザ３１を省略することができる。

【００４０】画像処理部４は、マイクロプロセッサを備
えてなり、画像フリーザ３１から与えられる被測定面１
１の画像データを量子化し、量子化した画像データをＣ
ＲＴ４２に出力して撮像画像データを表示させるととも
に、更にこの画像データを２値化，前処理（ノイズ除
去，穴埋め等）し、前処理結果に基づいて結晶粒径を演
算した後で、演算結果（結晶粒径測定値）を撮像制御部
５３へ与える。また、画像処理部４は、必要に応じて演
算結果，撮像画像データを画像記憶部４３に格納する。

【００４１】撮像制御部５３は、マイクロプロセッサを
備えてなり、画像処理部４から与えられた結晶粒径測定
値をモデム，ルータ等を備えてなる通信制御部５２を介
して、図示しない上位コンピュータへ送出するようにな
っている。また、前記上位コンピュータからは同様にし
て通信制御部５２を介して鋼板１の搬送速度の情報が受
信され、撮像制御部５３は、この搬送速度の情報を撮像
器３へ与える。撮像制御部５３は更に以上の動作状態を
ＣＲＴ５１に出力する。

【００４２】なお、撮像制御部５３の上位コンピュータ
への送信は、撮像器３による撮像周期と一致させること
もでき、また所定回数分の撮像画像からの結晶粒径測定
値の平均値を演算し、これを前記所定回数毎の撮像周期
で送出する構成とすることもできる。但し、送信速度は
画像処理部４及び撮像制御部５３の処理速度によって左
右されるものであるが、実際には鋼板１の搬送方向への
スパングル粒径の変動は急激でないため、数Ｈｚ〜数十
Ｈｚに対応した周期で実用上十分である。

【００４３】なお、本実施の形態においては、Ａｌ−Ｚ
ｎメッキ処理後に次工程へ搬送される途中の鋼板１を撮
像する構成としたが、撮像位置はこれに限るものではな
い。但し、結晶粒径測定値の迅速なフィードバックと、
搬送される鋼板１のバタツキ，板伸び等による結晶粒径
の測定誤差の回避とを達成するために、撮像位置は可及
的にメッキポット後の凝固完了位置に近い位置とするの
が望ましく、また鋼板１のパスライン安定化のために、
何れかのロールｒ，ｒ近傍が望ましい。

【００４４】図２は、実施の形態１の画像処理部４にお
ける結晶粒径演算の処理手順を示すフローチャートであ
る。まず、画像フリーザ３１から与えられた画像データ
を量子化し（ステップ１）、量子化結果に基づいて輝度
度数分布表を生成する（ステップ２）。なお、輝度度数
分布表は、テーブル（表）形式ではなくヒストグラム形
式又は度数折線グラフ形式で得ることも可能である。

【００４５】次に、生成された輝度度数分布表を平滑化
（平均化）し（ステップ３）、ノイズの影響を小さくす
る。なお、この平滑化は、各輝度階調の前後１０階調を
含めた計２１階調における度数平均値を求めて、これを
新たにこの輝度階調の度数とするものである。

【００４６】平滑化された輝度度数分布表に基づいて、
この分布表の極大値を演算し、演算結果を輝度閾値（２
値化閾値）とする（ステップ４）。なお、極大値の演算
は、次式により行なうことができる。

【００４７】Ｆ（ｎ−５）＜Ｆ（ｎ）＞Ｆ（ｎ＋５）…（１）ｎ：輝度階調（ｎ＝０，１，２，…，２５３，２５４，
２５５）Ｆ（ｎ）：輝度階調ｎごとの度数

【００４８】即ち、各輝度階調の度数をその５階調前の
度数と５階調後の度数と比較し、（１）式を満足してい
る場合に、この輝度階調の度数が極大値であるとする。
なお、（１）式を満足していない場合には、比較した前
後の階調の何れか大きい階調に移行し、この輝度階調に
ついて同様の比較を繰り返す。

【００４９】そして、演算された輝度閾値に基づいて前
記画像データを２値化し（ステップ５）、２値化画像デ
ータに一般的な画像処理手法である孤立点除去及び穴埋
め等の前処理を行なう（ステップ６）。

【００５０】次いで、スパングルに相当する部分の画素
数を演算し（ステップ７）、この画素数と予め演算され
た１画素の実寸値とに基づいて、この画素に相当する面
積を演算し（ステップ８）、演算した面積に相当する円
の直径を演算する（ステップ９）。

【００５１】そして、ステップ７〜ステップ９を全ての
スパングルについて行ったか否かを確認し（ステップ１
０）、全てのスパングルについて行った場合には、予め
設定された閾値に基づいて、直径の小さいスパングルを
排除する（ステップ１１：面積除去）。ステップ１１に
て除去されず残ったスパングルの直径の平均値を演算し
（ステップ１２）、これをスパングルの結晶粒径とす
る。なお、ステップ１０にて全てのスパングルについて
行っていない場合には、ステップ７〜ステップ９を繰り
返す。

【００５２】なお、ステップ１１における閾値には、ス
パングルが析出していない状態（ゼロスパングル）で予
め上述と同様の結晶粒径測定を行ない、このときの測定
値を用いてある。

【００５３】図３は、図２のステップ６の前処理におけ
る孤立点除去を説明するための説明図であり、ステップ
５における２値化後の状態を模式的に示してある。

【００５４】図３において、被測定面１１の撮像領域は
格子状となっており、格子で区切られた各矩形の領域が
夫々１画素を示している。各画素において、２値化後の
スパングルは「１」で示され、それ以外の部分は「０」
で示されるが、被測定面１１のごみ，撮像時の何らかの
ノイズ等の要因により、スパングル以外の部分でも
「１」で表示される場合がある。そこで、この孤立点除
去では、「１」の画素に着目し、その画素を取り囲む８
つの画素が全て「０」である場合に、この画素を「０」
に置換することにより、上述の如き影響を排除すること
ができる。

【００５５】図４は、図２のステップ６の前処理におけ
る穴埋めを説明するための説明図であり、図３と同様に
ステップ５における２値化後の状態を模式的に示してあ
る。

【００５６】図４において、連続した「１」の画素群は
スパングルを示しており、それを取り囲む「０」の画素
群はその他の部分を示している。ところが、前述の孤立
点除去と同様の理由にてスパングルの画素群に「０」の
画素群が混在する場合がある。そこで、「１」の画素群
に囲まれた「０」の画素又はその画素群に着目し、この
「０」の画素又は画素群を「１」に置換することによ
り、上述の如き影響を排除することができる。

【００５７】実施の形態２．図５は、実施の形態２に係
る結晶粒径測定装置の構成を示すブロック図である。

【００５８】図５において、可動機構部３４は、鋼板１
の搬送方向と平行に配置され、また鋼板１に接離する方
向（白抜矢符方向）への移動自在に設けられたビーム３
４１と、前記白抜矢符方向へビーム３４１を貫通して穿
設されたねじ孔に螺合するガイドねじ３４２とからな
り、ガイドねじ３４２には、これを回転駆動するモータ
３３がその出力軸をガイドねじ３４２に同軸的に設けら
れている。また、ビーム３４１の中途部には撮像器３が
鋼板１に対向して設けられている。

【００５９】ビーム３４１の中途部には、更に測距計３
２が鋼板１に対向して設けられている。この測距計３２
は、レーザビームを鋼板１の表面に照射し、その反射光
に基づいて光学的に撮像器３と鋼板１の表面との距離
（測定距離）を測定するものであり、所定の時間周期で
測定し、この測定結果を画像処理部４へ与える。

【００６０】なお、測距計３２には、上述したレーザ式
のほかに、接触式，超音波式，渦電流式等の一般的な測
距手段を用いることが可能であるが、鋼板１に傷をつけ
ないように非接触式が望ましい。

【００６１】画像処理部４は、実施の形態１の画像処理
部４と同様の機能を有するとともに、前処理結果と測距
計３２からの測距結果とに基づいて結晶粒径を演算した
後で、演算結果（結晶粒径測定値）を撮像制御部５３へ
与える。

【００６２】図６は、実施の形態２の画像処理部４にお
ける結晶粒径演算の処理手順を示すフローチャートであ
る。まず、実施の形態１における図２のステップ１〜６
と同様に量子化，輝度度数分布表の作成，平滑化，２値
化閾値の演算，２値化，及び前処理を行なう（ステップ
１〜６）。続いて、測距計３２による測距結果（測定距
離）を読込み（ステップ７）、読込結果に基づいて１画
素の実寸法を演算する（ステップ８）。そして、図２の
ステップ７〜１２と同様の処理を行う（ステップ９〜１
４）。

【００６３】図７は、図６のステップ８における１画素
の実寸法の演算を説明するための説明図である。図７に
おいて、Ｐは１画素の大きさを示しており、１，１は鋼
板を示している。鋼板１は通常ｂの位置（基準位置）に
あるが、ばたつき，厚みの変動等により、被測定面１１
である鋼板１の表面の位置と撮像器３との距離（測定距
離）が変動するために、画素の大きさを基準に演算され
る被測定面１１のスパングルの大きさは上述の測定距離
の変動に応じて補正する必要がある。

【００６４】鋼板１が基準位置ｂにある場合には、この
基準位置ｂと撮像器３との距離をＬ _b（基準測定距離）
とし、そのときの１画素の寸法をＸ_b（基準画素寸法）
とする。

【００６５】そして、例えば図７に示す如く鋼板１が白
抜矢符方向へｓの位置まで移動した場合、測距計３２で
測定される位置ｂと撮像器３との距離をＬ_sとしたとき
の１画素の実寸法Ｘ_sは、次式で求めることができる。

【００６６】Ｘ_s＝（Ｘ_b／Ｌ_b）×Ｌ_s…（２）

【００６７】なお、基準測定距離Ｌ_b，基準画素寸法Ｘ
_bについては、実測することにより予め容易に得ること
ができるものである。

【００６８】本実施の形態は以上の如き構成としてあ
り、実施の形態１に対応する部分には同一の参照符号を
付して説明を省略する。

【００６９】実施の形態３．本実施の形態では、実施の
形態２における測定結果を補正することにより、更に高
精度な測定が可能となっている。なお、実施の形態１又
は従来の結晶粒測定装置への適用も可能である。

【００７０】図８は、実施の形態３の画像処理部４にお
ける結晶粒径演算の処理手順を示すフローチャートであ
る。まず、実施の形態２における図６のステップ１〜１
３と同様の処理を行ない（ステップ１〜１３）、ステッ
プ１３の後で、スパングルの直径に対する度数分布表を
生成し（ステップ１４）、スパングルの直径に基づいて
度数分布表の補正演算を行なう（ステップ１５）。な
お、ステップ１５の補正演算は、次式に基づいて各級区
間ｉについて行なう。

【００７１】Ｇ_i＝Ｆ_i×Ｄ_i／Ｄ_s…（３）ｉ：級区間（ｉ＝１，２，…，ｋとする）Ｇ_i：級区間ｉにおける補正後の度数Ｆ_i：級区間ｉにおける補正前の度数Ｄ_i：級区間ｉにおける中間値Ｄ_s：基準粒径

【００７２】基準粒径Ｄ_sは、図１７中において結晶粒
径真値と平均粒径真値とが一致する理想的な値の連続を
示す破線と、平均粒径測定値との交点（Ｃ点）の値を用
いる。

【００７３】そして、補正後の度数分布表に基づいて、
実施の形態２における図６のステップ１４と同様に、又
は次式に基づいていてパングルの直径の平均値（平均粒
径測定値）を演算する（ステップ１６）。

【００７４】

【数１】

【００７５】図９は、実施の形態３の結晶粒径測定装置
による撮像画像の一例を示す模式図である。これはＺｎ
−５５％Ａｌメッキ処理後の鋼板１の表面を撮像したも
のであり、図９（ａ）における鋼板１のコーティング膜
厚が１．５μｍ、図９（ｂ）における鋼板１のコーティ
ング膜厚が２．５μｍと夫々してある。

【００７６】図９において、最も濃い黒色の部分（比較
的密度の高いハッチング部分）がスパングルＳ，Ｓ，…
であり、図９（ｂ）に示す撮像画像には、そのコーティ
ング膜厚が１μｍ厚いために図９（ａ）に示す撮像画像
よりもスパングルＳ，Ｓ，…及びその他の結晶粒（ハッ
チング部分）の濃淡差が小さく見える。

【００７７】図１０は、図９の撮像画像の輝度に対する
度数折線グラフであり、図９（ａ），（ｂ）に夫々対応
させてある。また、横軸に輝度としての濃度階調（黒：
０〜白：２５０）を、縦軸にその度数を夫々配してあ
る。

【００７８】同様にして、図１１は、図１０の度数折線
グラフを平滑化した結果を示すグラフであり、図１０
（ａ），（ｂ）に夫々対応させてある。図１１（ａ），
（ｂ）における各極大値での濃度階調は夫々１０８，９
３となり、比較的に近い値となっている。これらの濃度
階調を各輝度閾値として、２値化した画像データを図１
２に示す。

【００７９】図１２は、図９に示した撮像画像を画像処
理装置４にて２値化した結果を示す模式図であり、図１
１（ａ），（ｂ）に夫々対応させてある。図１２に示す
如く、被測定面１１の撮像画像からスパングルＳ，Ｓ，
…のみが白色で抽出される。

【００８０】図１３は、図１２のスパングルＳ，Ｓ，…
の粒径ごとの度数分布を示すヒストグラムであり、図１
２（ａ），（ｂ）に夫々対応させてある。図１３に示す
如く、両方のグラフにおいては比較的小径のスパングル
Ｓ，Ｓ，…が相対的に多いことがわかる。また、両方の
グラフにおけるモード（最頻値）は同一値となり、コー
ティング膜厚に拘わらず相対粒径の分布傾向は同様とな
る。

【００８１】このようにして得られた粒径ごとの度数分
布を図８のステップ１５の如く補正し、得られた平均粒
径測定値を図１４に示す。

【００８２】図１４は、実施の形態３に係る結晶粒径測
定装置による測定精度を示すグラフであり、横軸には図
１９に示した方法にて測定された結晶粒径真値（ｍｍ）
を配し、縦軸には横軸に対応する本実施の形態に係る結
晶粒径測定装置により測定された平均粒径測定値（ｍ
ｍ）を夫々配してある。

【００８３】図１４に示す如く、平均粒径測定値は結晶
粒径真値との略一致を示す４５°の直線に収束して、誤
差が±０．１ｍｍ以内となっている。従って、本実施の
形態に係る結晶粒径測定装置は、コーティング膜厚が異
なる場合でも高精度に結晶粒径を測定できることがわか
る。

【００８４】図１５は、従来の結晶粒径測定装置と実施
の形態３の結晶粒径測定装置との測定誤差を比較した図
表である。図１５に示す如く、従来装置と本実施の形態
の装置との誤差平均は、８．０×１０^-3，５．７×１０
^-4、標準偏差は、０．０６８，０．０４７と夫々なって
おり、本実施の形態に係る結晶粒径測定装置の方がより
高精度であることが裏付けられている。なお、各装置に
おけるＮ数は、１５，３１と夫々した。

【００８５】図１６は、図５に示した如く搬送されてい
る鋼板１を測定した結果とこれに対応する測定長との関
係を示すグラフであり、横軸には鋼板１の測定長（搬送
方向長さ：ｋｍ）を配し、縦軸には横軸に対応する平均
粒径測定値（ｍｍ）と、コーティング膜厚の変動（μ
ｍ）とを夫々配してある。なお、所定の測定長間隔にて
コーティング膜厚を５段階に変化させている。また、平
均粒径測定値のグラフ上には、任意の測定長間隔にて結
晶粒径真値を求めた結果が、Ｘ印でプロットしてある。

【００８６】図１６に示す如く、コーティング膜厚の変
動に拘わらず結晶粒径測定値が結晶粒径真値と良好に一
致していることがわかる。

【００８７】本実施の形態は以上の如き構成としてあ
り、実施の形態２に対応する部分には同一の参照符号を
付して説明を省略する。

【００８８】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る結晶粒径
測定方法及び装置よれば、撮像器により撮像された被測
定面の撮像画像を量子化し、量子化結果に基づいて輝度
に対する度数分布を求め、求めた度数分布に基づいて２
値化閾値（輝度閾値）を求め、求めた輝度閾値に基づい
て撮像画像を２値化することによって被測定面に析出す
るスパングルの如き所定種類の結晶粒を識別し、識別さ
れた結晶粒の画素を計数し、計数結果に応じた面積を演
算し、演算結果に対応する円の直径を演算し、演算結果
に基づいて前記結晶粒の粒径を算出することにより、前
記粒径の測定を行なう構成としたので、被測定面におけ
る結晶粒径分布に応じた輝度閾値を選定することがで
き、鋼板又はメッキの材質，コーティング膜の厚さ又は
そのばらつき，及び鋼板のその厚さ方向のばたつき等の
影響が少なく、これらの状態に応じた標準サンプルでの
結晶粒径真値と輝度閾値とを求める必要がなく、標準サ
ンプルを必要とせずに結晶粒径の測定が可能である。

【００８９】また、度数分布に基づいて輝度閾値を求め
る際に、度数分布を平滑化しておく構成としたので、例
えば輝度に対する度数分布グラフからその極大値を求
め、求めた極大値に対応した輝度を輝度閾値とするよう
な場合において、前記極大値を抽出することが容易とな
る。

【００９０】また、度数分布に基づいて輝度閾値を求め
る際に、上述に例示した如く、極大値のような度数の最
大値に対応した輝度を輝度閾値とする構成としたので、
被測定面における粒径分布の大多数に合わせた輝度を選
定することができ、より誤差の小さい粒径測定が可能で
ある。

【００９１】また、各結晶粒の面積に対応した円の直径
を演算した後で、演算された前記円の直径に対する度数
分布を求めるなどして分級し、予め設定された基準粒径
と演算された前記円の直径に関連する値との比に基づい
て、分級結果たる前記度数分布における各級区間の度数
に重み付けを行ない、重み付け結果に基づいて結晶粒径
を演算する構成としたので、例えば被測定面における粒
径分布の大多数に合わせた値を基準粒径とすることによ
り、高精度な結晶粒径の測定が可能である。

【００９２】さらに、撮像器により撮像された被測定面
の撮像画像を量子化し、量子化結果に基づいて２値化す
ることによって被測定面に析出するスパングルの如き所
定種類の結晶粒を識別し、識別された結晶粒の画素を計
数し、計数結果に応じた面積を演算し、演算結果に対応
する円の直径を演算し、演算した各結晶粒の面積に対応
した円の直径を演算した後で、演算された前記円の直径
に対する度数分布を求めるなどして分級し、予め設定さ
れた基準粒径と演算された前記円の直径に関連する値と
の比に基づいて、分級結果たる前記度数分布における各
級区間の度数に重み付けを行ない、重み付け結果に基づ
いて結晶粒径を演算する構成としたので、前述の補正を
従来の結晶粒径測定方法及び装置にも適用することがで
きる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る結晶粒径測定装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】実施の形態１の画像処理部における結晶粒径演
算の処理手順を示すフローチャートである。

【図３】図２のステップ６の前処理における孤立点除去
を説明するための説明図である。

【図４】図２のステップ６の前処理における穴埋めを説
明するための説明図である。

【図５】実施の形態２に係る結晶粒径測定装置の構成を
示すブロック図である。

【図６】実施の形態２の画像処理部における結晶粒径演
算の処理手順を示すフローチャートである。

【図７】図６のステップ８における１画素の実寸法の演
算を説明するための説明図である。

【図８】実施の形態３の画像処理部における結晶粒径演
算の処理手順を示すフローチャートである。

【図９】実施の形態３の結晶粒径測定装置による撮像画
像の一例を示す模式図である。

【図１０】図９の撮像画像の輝度に対する度数折線グラ
フである。

【図１１】図１０の度数折線グラフを平滑化した結果を
示すグラフである。

【図１２】図９に示した撮像画像を画像処理装置にて２
値化した結果を示す模式図である。

【図１３】図１２のスパングルの粒径ごとの度数分布を
示すヒストグラムである。

【図１４】実施の形態３に係る結晶粒径測定装置による
測定精度を示すグラフである。

【図１５】従来の結晶粒径測定装置と実施の形態３の結
晶粒径測定意装置との測定誤差を比較した図表である。

【図１６】図５に示した如く搬送されている鋼板を測定
した結果とこれに対応する測定長との関係を示すグラフ
である。

【図１７】従来の結晶粒径測定装置によるスパングル粒
径の測定結果（平均粒径測定値）とこれに対応する結晶
粒径真値との関係を示すグラフである。

【図１８】図１７における平均粒径測定値のＡ点及びＢ
点での各スパングルの粒径に対する度数分布を示すヒス
トグラムである。

【図１９】結晶粒径真値の求め方を説明するための説明
図である。

【符号の説明】

２光源３撮像器４画像処理部１１被測定面２１照明プローブ２２光ファイバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像器を用いて被測定面を撮像し、撮像
結果を量子化し、量子化結果を所定の輝度閾値に基づい
て２値化することによって前記被測定面に析出する所定
種類の結晶粒を識別し、識別された前記所定種類の結晶
粒の画素数に応じた面積を演算し、該面積に対応する円
の直径を演算し、演算結果に基づいて前記結晶粒の粒径
を算出することにより、前記粒径の測定を行なう結晶粒
径測定方法において、前記量子化結果に基づいて輝度に対する度数分布を求め
る第１ステップと、前記度数分布に基づいて前記所定の
輝度閾値を求める第２ステップとを有することを特徴と
する結晶粒径測定方法。
【請求項２】前記第１及び第２ステップの間に、前記
度数分布を平滑化するステップを更に有する請求項１記
載の結晶粒径測定方法。
【請求項３】前記第２ステップは、前記度数分布に基
づいて度数が最大となる輝度を前記所定の輝度閾値とす
る請求項１又は２記載の結晶粒径測定方法。
【請求項４】前記面積に対応する円の直径を演算した
後で、演算された前記円の直径に対して分級し、予め設
定された基準粒径と演算された前記円の直径に関連する
値との比に基づいて、分級結果に重み付けし、重み付け
結果に基づいて前記結晶粒の粒径を演算する請求項１乃
至３の何れかに記載の結晶粒径測定方法。
【請求項５】撮像器を用いて被測定面を撮像し、撮像
結果を量子化し、量子化結果を所定の輝度閾値に基づい
て２値化することによって前記被測定面に析出する所定
種類の結晶粒を識別し、識別された前記所定種類の結晶
粒の画素数に応じた面積を演算し、該面積に対応する円
の直径を演算し、演算結果に基づいて前記結晶粒の粒径
を算出することにより、前記粒径の測定を行なう結晶粒
径測定方法において、前記面積に対応する円の直径を演算した後で、演算され
た前記円の直径に対して分級し、予め設定された基準粒
径と演算された前記円の直径に関連する値との比に基づ
いて、分級結果に重み付けし、重み付け結果に基づいて
前記結晶粒の粒径を演算することを特徴とする結晶粒径
測定方法。
【請求項６】撮像器を用いて被測定面を撮像し、撮像
結果を量子化し、量子化結果を所定の輝度閾値に基づい
て２値化することによって前記被測定面に析出する所定
種類の結晶粒を識別し、識別された前記所定種類の結晶
粒の画素数に応じた面積を演算し、該面積に対応する円
の直径を演算し、演算結果に基づいて前記結晶粒の粒径
を算出することにより、前記粒径を測定する結晶粒径測
定装置において、前記量子化結果に基づいて輝度に対する度数分布を演算
する輝度分布演算手段と、該輝度分布演算手段による演
算結果に基づいて前記所定の輝度閾値を演算する閾値演
算手段とを備えることを特徴とする結晶粒径測定装置。
【請求項７】前記輝度分布演算手段により演算された
前記度数分布を平滑化する平滑化手段を更に備え、前記
閾値演算手段は、前記平滑化手段による平滑化結果に基
づいて前記所定の輝度閾値を演算すべくなしてある請求
項６記載の結晶粒径測定装置。
【請求項８】前記閾値演算手段は、前記輝度分布演算
手段による演算結果で度数が最大となる輝度に基づいて
前記所定の輝度閾値を演算すべくなしてある請求項６又
は７記載の結晶粒径測定装置。
【請求項９】前記面積に対応する円の直径を演算した
後で、演算された前記円の直径に対して分級する分級手
段と、予め設定された基準粒径と演算された前記円の直
径に関連する値との比に基づいて、前記分級手段による
分級結果に重み付けする重み付け手段と、該重み付け手
段による重み付け結果に基づいて前記結晶粒の粒径を演
算する粒径演算手段とを更に備える請求項６乃至８の何
れかに記載の結晶粒径測定装置。
【請求項１０】撮像器を用いて被測定面を撮像し、撮
像結果を量子化し、量子化結果を所定の輝度閾値に基づ
いて２値化することによって前記被測定面に析出する所
定種類の結晶粒を識別し、識別された前記所定種類の結
晶粒の画素数に応じた面積を演算し、該面積に対応する
円の直径を演算し、演算結果に基づいて前記結晶粒の粒
径を算出することにより、前記粒径を測定する結晶粒径
測定装置において、前記面積に対応する円の直径を演算した後で、演算され
た前記円の直径に対して分級する分級手段と、予め設定
された基準粒径と演算された前記円の直径に関連する値
との比に基づいて、前記分級手段による分級結果に重み
付けする重み付け手段と、該重み付け手段による重み付
け結果に基づいて前記結晶粒の粒径を演算する粒径演算
手段とを備えることを特徴とする結晶粒径測定装置。