JP2001272341A - 金属板の光沢むら測定方法 - Google Patents

金属板の光沢むら測定方法

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JP2001272341A
JP2001272341A JP2000086615A JP2000086615A JP2001272341A JP 2001272341 A JP2001272341 A JP 2001272341A JP 2000086615 A JP2000086615 A JP 2000086615A JP 2000086615 A JP2000086615 A JP 2000086615A JP 2001272341 A JP2001272341 A JP 2001272341A
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Akira Torao
彰 虎尾
Makoto Okuno
眞 奥野
Toshibumi Kodama
俊文 児玉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な光学系と処理ロジックにより、ステン
レス鋼板の光沢むらを定量評価できるようにする。 【解決手段】 ハロゲン棒状光源12によりステンレス
鋼板10の板幅方向に一様な光を照射し、該照射光の板
幅方向各位置Nでの拡散反射光の強度を、70°以上の
受光角により一次元CCDカメラ14で検出し、検出し
た拡散反射光強度の板幅方向分布に基づいて、光沢むら
を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属板の板幅方向
の光沢むらを評価するための金属板の光沢むら測定方法
に係り、特に、冷延、焼鈍後のステンレス鋼板の光学的
表面性状を、オフライン又はオンラインで計測する際に
用いるのに好適な、金属板の光沢むら測定方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ステンレス鋼板は、その高い耐候性、耐
腐食性や表面美観が良いこと等の特徴とから、種々の製
品に利用されてきている。その際には、高い光沢性を有
する必要があると共に、面内での光沢がむら無く均一で
あることも要求されている。しかし、その製造工程にお
いて、複数の原因から、表面内での光沢均一性が達成で
きず、品質上問題となることがある。
【0003】例えば、精練から鋳造、スラブ表面手入
れ、スラブ再加熱、熱間圧延、熱間焼鈍(Hot Anneali
ng and Pickling:HAP)、冷間圧延、冷間焼鈍(C
old Annealing and Pickling:CAP)等の各工程
内における熱履歴条件の違いにより、鉄冶金反応、析出
物生成挙動に場所毎の違いが生じて、最終的な製品とし
て製造される際に、鋼板の板幅方向各位置での結晶成
長、再結晶状態に違いが生まれて、表面の微細凹凸形状
が異なる場合がある。この微細凹凸形状の違いは、光反
射特性に変化をもたらすために、目視での光沢むらとな
って、鋼板圧延方向に平行な縞模様状に肉眼でも観察さ
れることになる。
【0004】本発明者等は、CAP処理後のステンレス
鋼板表面の微細凹凸形状を詳細に調査した結果、光沢む
らを生じている部位と正常部位とでは、結晶の粒界侵食
部深さや粒径に違いに生じており、その違いから光の散
乱状態が異なっていることを見出した。
【0005】このような光沢むらを検出する方法として
は、例えば、特開平4−72551に記載されているよ
うに、白色光の正反射光強度や、その近傍の拡散反射光
強度から光沢度を推定する方法を用いることが考えられ
る。この方法による測定を、特開平5−322763に
記載されている如く、板幅方向各位置に適用すれば、光
沢むらが測定可能と類推される。しかし、本発明の目的
とする光沢むらは、通常の光沢度で評価できない微弱な
変化であり、正反射光を解析する光沢度の測定では、感
度が足りないことが明らかになっている。これは、目視
での評価においても当て嵌まり、表面を正反射条件で観
察しても光沢むらが確認できないのに対して、観察する
際に対象サンプルを寝かせて受光角を大きくすること
で、拡散反射光を目視観察すると、光沢むらが見え易く
なることからも明らかである。
【0006】以上のような状況から、従来は、浅い角度
からの目視観察により鋼板の光沢むらの大小を判定し、
評点付けを行っていた。又、製造ラインにおいても、同
様の条件でオペレータが表面を観察して、品質を保証す
るための判定を行っていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような目視による従来法では、定量評価を行うことがで
きず、目視評価を行う者による個人差を生じる。又、屋
内での検査においては、室内照明の条件や、昼夜の違い
等の影響を受ける等の問題もあった。
【0008】これらの光沢むらは、品質上も問題である
ため、それらを解消するために、種々の対策が講じられ
てきているが、それら対策の有効性を判断する際にも、
定量的な評価指標がないために、対策効果の把握にも問
題があった。
【0009】なお、出願人は、特開昭61−26420
9で、入射角45°の照射光の正反射光及び物体表面の
垂線方向の乱反射光を検出して表面を検査することを提
案しているが、ステンレス鋼板の光沢むら検出には有効
でなかった。
【0010】又、出願人は、特開平7−63677で、
ステンレス鋼板にリングライト照明より光を照射し、そ
の反射光を楕円体ミラー等を経由することにより、任意
の受光角、方位角で測定して、拡散反射輝度から表面の
特性を推定することを提案しているが、構成が複雑であ
り、特に、オンラインで用いるのには適していなかっ
た。
【0011】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、簡単な光学系と処理ロジックによ
り、オフライン又はオンラインで金属板の光沢むらを定
量評価できるようにすることを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属板の板幅
方向の光沢むらを評価するための金属板の光沢むら測定
方法において、金属板の板幅方向に一様な光を照射し、
該照射光の板幅方向各位置での拡散反射光の強度を、7
0°以上の受光角により検出し、検出した拡散反射光強
度の板幅方向分布に基づいて、光沢むらを評価すること
により、前記課題を解決したものである。
【0013】又、前記光沢むらを、板幅方向各位置での
拡散反射光強度が所定値以上となる位置が、全測定幅に
占める割合、又は、板幅方向各位置での拡散反射光強度
の標準偏差により、評価するようにしたものである。
【0014】本発明は、目視判定する際に、対象を浅い
角度から観察する方が、光沢むらを確認し易いという事
実に基づいてなされたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0016】図1に示すように、評価すべきステンレス
鋼板10の表面にハロゲン棒状光源12の光を、棒が板
幅方向になるように、垂直方向から照射し、その照射部
を、受光角70°の方向から、一次元CCDカメラ14
で撮像する。
【0017】受光された一次元CCDカメラ14の各画
素毎に測定された拡散反射光強度の一例を図2(a)に
示す。本実施形態では、各画素の位置分解能を0.2m
m/画素としており、板幅方向に160mmの範囲を測
定しているので、全画素数は800ポイント(=160
÷0.2)となる。
【0018】棒状光源12の照射むらがなく一様であ
り、測定対象鋼板10の形状が平坦で、且つ、表面むら
を除く素地の光反射特性が一様であれば、図2(a)に
示す各画素位置N毎の拡散反射光強度Id(N)は、ほぼ一
様な直線になり、光沢むらを生じる場合のみが高くなる
変化挙動を示すことになるが、実際には、焼鈍むら、形
状要因、素地反射特性要因等による変動を含む強度変化
が測定される。図2における縦軸の目盛りは光強度に対
応しているが、単位は任意数である。
【0019】これらの変動要因を除去するために、特定
のカットオフ周波数を定めたフィルタリング処理(本実
施形態では、5画素分、即ち1mmのカットオフ周波数
でのローパスフィルタを適用)を行うことで、上記要因
による変動のシェーディング補正を行うと、図2(b)
に示す如く、光沢むらに起因する拡散反射光強度Is(N)
が得られる。光沢むらが少ない場合、シェーディング補
正後の拡散反射光強度Is(N)は、次式で表わされる。
【0020】 Is(N)≒0 (N;1〜800) …(1)
【0021】一方、光沢むらが大きい場合、各画素毎の
拡散反射光強度Is(N)は大きく変動することになる。こ
のIs(N)に対して5画素毎の移動平均をとってスムージ
ングした後の拡散反射光強度Iss(N)をプロットしたも
のが図2(c)である。
【0022】今、ある特定の値IMを定め、次式に示す
如く、Iss(N)の絶対値が、この値IM以上となる画素N
の個数を算出し、その値をNMとする。
【0023】 |Iss(N)|≧IM …(2)
【0024】この個数NMが、測定全画素数(この場合
は800画素)に対する割合を、次式で定め、その結果
を光沢むら評価値NLとする。
【0025】 NL=NM/800 …(3)
【0026】以上に説明した一連の処理を、目視にて評
価された光沢むらのあるステンレス鋼板での測定結果に
適用して、各サンプルの評価値NLの値と、目視評価レ
ベルLとの対応を調べた。ここで、目視評価としては、
1から3までの3レベルとし、むらが少ないものを1、
多いものを3とした。又、レベル2は、それらの中間的
なレベルとして、目視評価付けしたものである。
【0027】図3は、各レベル5枚のサンプルに対し
て、目視評価レベルLと評価値NLとの対応をプロット
したものである。図より、LとNLとの間には一定の相
関があり、NLの値の範囲で場合分けすることにより、
レベルを判別、評価することが可能になる。又、NLの
数値そのものを用いることで、レベルの大小を定量評価
することも可能となる。
【0028】以上の結果は、受光角を70°にしたもの
であるが、最適条件を見極めるため、この受光角を変化
させて、レベル判定感度を調べた。同様のサンプル15
枚について、受光角60°と80°について測定、解析
した結果を図4に示す。これより、受光角60°では、
異なるレベルでもNL値の変動範囲が重なり、判定が難
しく、且つ感度も低下するが、受光角80°では、70
°の場合と同様、明確にレベル判定が可能であることが
分かる。以上より、受光角としては、光学系配置の容易
さも考慮して、70°以上にすることが好ましい。
【0029】又、NL値の代わりに、Iss(N)の変化の標
準偏差σを計算し、同じく各レベルサンプルとの対応を
調べた結果を図5に示す。これより、標準偏差を用いた
評価方法も有効であることが分かる。この方法は、Iss
(N)の振幅変動の大小を評価するものであるから、実際
には、前者のNL値を用いるものと、ほぼ等価であると
も言える。但し、レベル判定の信頼性を上げるために、
NL値と標準偏差σの両方を用い、その2次元マップと
目視によるレベル判定との関係を利用することも可能で
ある。
【0030】なお、以上の測定、解析では、画素分解能
として0.2mm/画素を用いたが、分解能を落とし
て、より粗く光沢むらを判定することも可能である。測
定対象のステンレス鋼板を製品に近い板幅、例えば約1
mの全体にわたって評価する際には、一次元CCDカメ
ラとして、4096素子のものを用い、0.25mm/
画素の分解能で測定すればよい。その際のカットオフ周
波数やスムージングのための移動平均に用いる画素数の
条件は異なるが、実際により最適な値を選択すればよ
い。
【0031】又、光沢むらは、鋼板長手方向のある長さ
部分では、ほぼ同じパターンで生じるので、長手方向の
複数箇所を同一条件で撮像し(その際、鋼板を長手方向
に移動させればよい)、それらの加算平均を最初の生撮
像データとすればよい。以上の撮像から解析に至る一連
の処理手順を図6に示す。
【0032】更に、上記に説明した長手方向複数箇所測
定から類推できるように、鋼板が走行している場合に
も、一定周期で複数箇所撮像して平均化処理した上で、
同様なロジックでNL値や標準偏差σを算出すれば、オ
ンラインでの光沢むら判定が可能となることは言うまで
もない。
【0033】
【実施例】図7に具体的な実施例を示す。本実施例で
は、測定対象であるステンレス鋼板10にハロゲン棒状
光源12より光を垂直に照射し、板幅方向のある一定幅
が視野に入るように、レンズ16を有する一次元CCD
カメラ14で撮像する。この際の受光角は70°であ
る。
【0034】図中のL方向は鋼板10の圧延方向、C方
向は板幅方向である。
【0035】撮像された拡散反射光強度は、画像ボード
20に記憶され、図6に示したロジックに従って、計算
処理装置22より、前述したNL値やσ値が算出され、
光沢むら判定がなされ、出力装置24から出力される。
【0036】なお、前記説明においては、本発明がステ
ンレス鋼板の光沢むら測定に適用されていたが、本発明
の測定対象はこれに限定されず、ステンレス鋼板以外の
一般の鋼板や金属板の光沢むら測定にも同様に適用でき
ることは明らかである。又、光源や受光手段も、ハロゲ
ン棒状光源や一次元CCDカメラに限定されない。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な光学系と処理ロ
ジックにより、金属板の光沢むら測定を簡単に行えるよ
うになり、製品の品質管理に有効活用して、製品品質を
安定化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態で用いられる光学系の構成を
示す斜視図
【図2】本発明の原理を説明するための、各画素毎の拡
散反射光強度の測定データ、これをシェーディング補正
したデータ、及び、これを更にスムージング処理したデ
ータの例を示すタイムチャート
【図3】同じく、受光角70°の場合の目視評価レベル
Lと光沢むら評価値NL値との関係の例を示す線図
【図4】同じく、受光角60°と80°の場合の目視評
価レベルLと光沢むら評価値NLとの関係の例を示す線
【図5】同じく、目視評価レベルLと、スムージング処
理データIss(N)の標準偏差σとの関係の例を示す線図
【図6】本発明の実施形態における処理手順の例を示す
流れ図
【図7】本発明を実施するための装置の実施例を示す、
一部ブロック図を含む斜視図
【符号の説明】
10…ステンレス鋼板 12…ハロゲン棒状光源 14…一次元CCDカメラ 16…レンズ 20…画像ボード 22…計算処理装置 24…出力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児玉 俊文 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 2F065 AA49 BB01 CC06 DD00 EE00 FF01 FF44 GG02 GG16 HH13 JJ02 JJ25 MM03 QQ42 UU02 2G051 AA37 AB20 BA20 CA03 CA04 CB01 DA01 DA06 EA14 EB01 EB02 EC03 EC05 ED03 ED07 2G059 AA02 BB08 BB15 CC20 DD12 EE02 FF06 GG10 JJ11 KK04 MM01 MM03 MM05 MM10 5B057 AA01 BA02 CA02 CA08 CA12 CA16 CB18 CC01 CD12 CE05 DA03 DB02 DB05 DC22

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属板の板幅方向の光沢むらを評価するた
    めの金属板の光沢むら測定方法において、 金属板の板幅方向に一様な光を照射し、 該照射光の板幅方向各位置での拡散反射光の強度を、7
    0°以上の受光角により検出し、 検出した拡散反射光強度の板幅方向分布に基づいて、光
    沢むらを評価することを特徴とする金属板の光沢むら測
    定方法。
  2. 【請求項2】前記光沢むらを、板幅方向各位置での拡散
    反射光強度が所定値以上となる位置が、全測定幅に占め
    る割合により、評価することを特徴とする請求項1に記
    載の金属板の光沢むら測定方法。
  3. 【請求項3】前記光沢むらを、板幅方向各位置での拡散
    反射光強度の標準偏差により、評価することを特徴とす
    る請求項1に記載の金属板の光沢むら測定方法。
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