JP2008096429A - 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 - Google Patents
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Abstract
【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。
【選択図】 図1
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (12)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
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