JP2697258B2 - 表面処理鋼板の品質検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 薄メッキブリキ（Lightly Tin−Coated Steel）を特
殊加工すると、その表面に直径５μｍ程度の島状の金属
錫が分布して形成される。この島状の金属錫は、ニッケ
ルを含有する合金の欠陥部分を補い、薄メッキブリキの
溶接性と耐蝕性を向上させるものであることが解明され
ている。島状の金属錫に基づく薄メッキブリキの表面性
状は“ハジキ”と俗称され、島状の金属錫の単位面積当
たりの総個数と総面積とは薄メッキブリキの品質に影響
するところが大きく、したがって、この“ハジキ”に基
づいて、薄メッキブリキの表面処理の品質の良否が判断
されている。

本発明は、画像処理技術を利用して薄メッキブリキ等
の表面処理鋼板の表面性状を検査する品質検査方法に関
するものである。

［従来の技術］ 薄メッキブリキの表面性状への要求内容は、そのブリ
キ製品がどのように利用されるかによってまちまちであ
る。例えば溶接性とともに塗装性を必要とする薄メッキ
ブリキにおいては、島状金属錫は形を小さくして、でき
るだけ高密度に形成させる必要があり、表面の光沢を重
視する薄メッキブリキにおいては、島状金属錫は形が大
きくなるように形成されねばならない。

表面品質が不良とされるのは、島状金属錫の単位面積
当たりの個数が少ない場合や島状金属錫の厚さが非常に
薄い場合で、このような場合は溶接性、塗装性あるいは
耐蝕性が低下している。

このように、鋼板の単位面積当たりの金属錫の付着量
が同一であっても、島状金属錫の形成状態は異なるもの
である。

この表面処理鋼板の品質を左右する“ハジキ”の検査
は、従来は走査顕微鏡又は光学顕微鏡から得られた表面
処理材の表面の拡大された写真像を、検査員が目視によ
って段階的に判定していた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、表面処理鋼板の品質判断は、従来は検
査員が写真像を目視によって行うものであった。したが
って、検査員の体調や個人差の影響を受けて、表面処理
鋼板の品質判断にバラツキを生ずるばかりでなく、品質
の設定が不正確になるという問題がある。

本発明は従来方法の上記問題点を解消するためになさ
れたもので、表面処理鋼板の品質判断に画像処理技術を
応用し、“ハジキ”のように表面性状を定量化して、そ
の品質を自動的に判定できるようにした表面処理鋼板の
品質検査方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る表面処理鋼板の品質検査方法は、表面処
理鋼板の表面の拡大画像を撮像する画像出力部と、画像
記憶処理部及び表面性状判定演算処理部で構成した画像
演算処理装置とを備え、表面性状判定演算処理部におい
て入力画像情報の輝度分布曲線と粒子解析情報により表
面処理鋼板の品質の良否を判定しようとするものであ
る。

［作用］ 上記装置において、光学顕微鏡による錫鍍金鋼板の表
面の画像信号が画像演算処理装置に入力されると、この
画像演算処理装置を介して表面性状が画像表示部に表示
される。画像演算処理装置では、入力画像情報の１画面
を構成する多数個の画素の各画素の輝度を例えば０〜25
5段階の輝度レベルで記憶し、それぞれの輝度レベルの
画素の個数を計算して一画面分の画素の輝度の度数分布
を示すヒストグラムを作成する。

また上記一画面を所定輝度（例えば島状金属錫の輝
度）により明暗に２値化し、それによって暗部の中に明
るい粒子すなわち島状金属錫の輝度を備えた粒子が島状
に散在する画面を形成する。この明るい粒子のうち、そ
の面積が所定値（例えば15μm²）以上のものの総個数及
び総面積を求める。

このようにして得られた上記輝度ヒストグラムをチェ
ックし、その極小値の有無によって、薄メッキブリキ軸
の表面処理加工の品質の良否を判定し、また、画像処理
により得られた上記島状金属錫に対応する明るさの輝度
を備え、かつその面積が一定値（例えば15μm²）以上の
ものの１画面分の総個数と総面積をチェックし、その値
が所定値以上の場合を良、所定値より低いある値以下の
場合を不良とし、中間値をやや良と判定するのである。
なおこれらの判別操作は、装置を構成するホストシステ
ムによって、自動的に行われる。

また入力画像情報の１画面分の輝度ヒストグラムにお
ける最小値の有無と、輝度ヒストグラムの半値幅を段階
的な閾値でランク分けしたときのランク値と、画像処理
により島状金属錫に対応する明るさの輝度を備えかつそ
の面積が所定値（例えば15μm²）以上の粒子の、１画面
分の総個数及び総面積を、段階的な閾値でランク分けし
たときのそれぞれのランク値を組み合わせることによっ
て、品質ランクを５段階に評価することも可能である。

さらに上記島状金属錫に対応する明るさの輝度を備え
かつその面積が所定値（例えば15μm²）以上の粒子の１
画面分の総個数を段階的な閾値でランク分けしたときの
ランク値を面積率（上記粒子の総面積/1画面の面積）で
補正し、最終的な品質ランクを決定すれば、さらに判定
精度が向上する。

［実施例］ 以下、この発明を薄メッキブリキの“ハジキ”を判定
するハジキ判定装置に適用した場合を例示して、その実
施例を図面により説明する。

第１図は、本発明に使用する判定装置の構成図であ
る。図中（１）はその焦点位置に載置された薄メッキブ
リキ試料片の表面のハジキの拡大像を描写する光学顕微
鏡で、オートステージ機構（41）、オートフォーカス機
構（42）を介して画像演算処理装置（５）に接続されて
いる。（２）は光学顕微鏡（１）により描写されたハジ
キの拡大像を撮影するカメラ、（３）は拡大像を撮像し
て映像信号を出力するモノクロームの工業用テレビカメ
ラ（ITVカメラ）である。また（５）は画像記憶処理部
（51）と表面性状判定演算処理部（52）とよりなる画像
演算処理装置、（６）はホストシステム、（７）はキー
ボード、（８）はマウス、（９）はプリンタ、（50）は
CRTからなるディスプレイ装置、（53）はハジキのレベ
ルなどを設定する設定部である。

次に上記のように構成された判定装置の動作を説明す
る。

光学顕微鏡（１）の焦点位置に薄メッキブリキからな
る被検試料がセットされると、ホストシステム（６）の
指令に基づいてオートステージ機構（41）とオートフォ
ーカス機構（42）が動作して、自動的に被検試料表面の
指定された位置のハジキの鮮明な拡大像が得られる。光
学顕微鏡（１）で得られた上記拡大像は、カメラ（２）
により静止画像として写真撮影される。一方光学顕微鏡
（１）の拡大像はITVカメラ（３）によって撮像され、
映像信号となって画像演算処理装置（５）に出力され
る。

画像演算処理装置（５）は、上記画像記憶処理部（5
1）により、ITVカメラ（３）から受信するビデオ信号を
処理し、その一画面分（例えば縦100、横100の１万個）
の画素の輝度を、例えば０〜255の256段階に階調化され
た輝度レベルにより分類し記憶する。

表面性状判定演算処理部（52）は次のような演算を行
う。すなわち１画面分の各画素の輝度の度数分布を求
め、頻度の最大を100％とするように正規化し、第２図
の輝度度数分布曲線を得る。得られた度数分布曲線を移
動平均処理などを用いて平滑処理する。

第２図において、度数分布曲線の増減が上りから下り
に変化する部分P1、P2をピーク点とする。同様に度数分
布曲線の増減が下りから上りに変化する部分をボトム点
Ｂとし、ピーク点P1とボトム点Ｂの頻度差が閾値B0より
小さくかつピーク点P1とボトム点Ｂとの頻度差が閾値B1
より大きいときに、度数分布曲線は極小値を有すると定
義する。ただしB0＞B1とする。

また第２図において、頻度50％の輝度範囲を半値幅Ｈ
と定義する。

次に第１図のマウス８を操作して、所定の輝度レベル
例えば島状金属錫の輝度で１画面分の画像を明と暗とに
２値化する。その結果暗部の中に島状金属錫に対応する
明るさを備えた多数個の粒子が島状に散在する画像を得
る。この粒子のうち、島状金属錫に対応する明るさを備
え、かつ面積が15μm²以上の粒子の個数と粒子の総面積
を求める。

この粒子の総面積から 粒子の総面積/1画面の面積 を計算し、島状金属錫に対応する明るさを備え、かつ面
積が15μm²以上の粒子の面積率を求める。

さらに度数分布曲線の半値幅、上記粒子の個数及び粒
子の面積率を第１表に示す閾値でランク分けする。

この結果、ハジキの判定は、度数分布曲線における極
小値の有無、度数分布曲線の半値幅、粒子個数及び粒子
面積率のそれぞれのランクの組み合わせによって、第２
表に示すように、５段階評価によって行われるのであ
る。

なお粒子個数による判定ランクが同一であっても、１
個当たりの粒子面積が小さいときと大きいときとでは、
金属錫の単位面積当たりの付着量が異なり、薄メッキブ
リキの溶接性に影響する。したがって１個当たりの粒子
面積の大小を補正するため、ハジキの判定に次のような
方法が用いられる。

すなわち１画面分の輝度の度数分布を求め、頻度の最
大を100％にするように正規化し、第３図に示す度数分
布曲線を得た後、得られた度数分布曲線を移動平均処理
などを用いて平滑処理する。ついで第３図において、度
数分布曲線を第４図に示す処理フローによって形状判別
し、第３図に示す２値化の閾値T1、T2またはT3を求め、
閾値T1、T2またはT3の輝度レベルで１画面分の画像の２
値化する。２値化された画像から、島状の金属錫に対応
する輝度の信号について面積が15μm²以上の粒子の個数
と該粒子の総面積を求め、上記粒子の総面積から粒子の
面積率を求める。

表面性状の判定は、段階的な閾値で５段階にランク分
けした粒子個数による判定を、第３表に示すように、粒
子の面積率で補正し、最終的なハジキ判定値を得るので
ある。すなわち第３表において、Ａは面積率、Ｓ、S1〜
S5及びＬ、L1〜L5は経験より得たパラメータで、矢印ａ
に示すように、個数による判定が１であっても、面積率
ＡがAS1より小さいときは補正されて判定は２となり、
矢印ｂに示すように、個数による判定が２であっても、
面積率ＡがAL2より大きいときは補正されて判定は１と
なることを示している。

第５図は目視判定値と本発明の方法を使用した判定値
との実績比較である。目視判定は感覚的であり、個人差
や体調によるばらつきが起こりやすい。その結果３とす
べき判定値を２や４にすることもないとはいえない。し
たがって隣り合う判定値例えば判定値１は判定値２、判
定値２は判定値１や３などの範囲で一致していれば十分
に信頼し得ることとなる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明は、表面処理鋼板の表面の拡
大画像を撮像する画像出力部と、画像記憶処理部及び表
面性状判定演算処理部で構成した画像演算処理装置とを
備え、表面性状判定演算処理部において入力画像情報の
輝度分布曲線と粒子解析情報により表面処理鋼板の品質
の良否を判定する品質検査方法を採用した。

この結果、本発明方法によれば正確で信頼性が高く、
かつ自動的に薄メッキブリキ等の品質の良否を判定でき
る表面処理鋼板の品質検査方法を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す判定装置の構成図、第
２図、第３図は１画面の画素の輝度の度数分布を示す線
図、第４図は閾値を求める動作を示すフローチャート、
第５図は本発明の効果を示す図表である。 第１図において、（１）は光学顕微鏡、（２）はカメ
ラ、（３）はITVカメラ、（５）は画像演算処理装置、
（６）はホストシステム、（７）はキーボード、（８）
はマウス、（９）はプリンタ、（41）はオートステージ
機構、（42）はオートフォーカス機構、（50）はディス
プレイ、（51）は画像記憶処理部、（52）は表面性状判
定演算処理部、（53）はハジキ設定部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫山 義高 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 前田 孝三 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 竹中 正樹 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 鶴田 祐治 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−12806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−201105（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−21759（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学系により表面処理鋼板の表面の拡大映
   像を撮像して映像信号を出力する画像出力部と、該画像
   出力部の映像信号を記憶して処理する画像記憶処理部及
   び該画像記憶処理部から出力された画像情報を演算処理
   して判定する表面性状判定演算処理部とからなる画像演
   算処理装置を具備し、 表面処理鋼板の表面画像の映像信号に基き、 画像を構成する各画素の輝度の度数分布情報と、所定輝
   度により２値化して得られた、所定値の輝度を備えかつ
   所定値以上の面積を有する画像粒子の総個数及び該粒子
   総面積の画像面積に対する面積率を含む粒子解析情報と
   を求め、 上記度数分布情報と上記粒子解析情報とから表面処理鋼
   板の品質を判定するようにした ことを特徴とする表面処理鋼板の品質検査方法。
2. 【請求項２】上記表面処理鋼板の品質検査方法におい
   て、粒子の個数による判定を上記粒子面積率で補正する
   ようにした ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理鋼板の品質
   検査方法。