JP3764890B2 - 移動中の表面のオンライン特性決定のための方法及びそれを実施するための装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
技術分野
本発明は移動表面、特にガルバニーリング処理（galvannealing treatment）を受けた連続移動する鋼板の表面のオンライン特性決定のための方法、並びにそれを実行するための装置に関する。
【０００２】
この発明は、時々及び帰納的に実施されるチェック及びそれらの結果が正確な特性を得かついわんやチェック時に観察された欠点を避ける観点で後続の製品の操作パラメーターを改変するのに単に用いられることと対立するものとして、工業プロセスのオンライン監視、すなわち操作のまさにその瞬間での監視及び好ましくは連続的かつリアルタイムでの監視のための手段の開発にある。
【０００３】
本法は多数の製造プロセスで、特に冶金プロセスで、圧延または被覆されたストリップの場合のように得られた製品の表面特性を直接監視するかまたは圧延ロールの場合のように用いられた器具の状態を監視するのに用いられることができる。
【０００４】
以下の文章で、本発明の主題である表面の特性決定のための方法の説明は、ガルバニゼーション操作に続いてアニーリング操作を受けさせた鋼ストリップ、一般的に“ガルバニーリングにより処理されたストリップ”と呼ばれる鋼ストリップの製造に集中されるが、これはこの発明の範囲を決して限定せず、それはまた上述のそれらを含む他の製造プロセスの面でも適用されることができる。
【０００５】
先行技術
鋼は多くの応用分野で主構造材料であることは周知である。その高い機械的強度及びその成型、溶接のための及び保護または装飾的被覆の適用のための大きな適合性はその技術的重要性が長い間認められてきた特性である。更に、その有利な価格及びそれが容易に再生されることがその上それを経済的に興味あるものとする。
【０００６】
特に、鋼は自動車構造に非常に広く用いられており、そこでは高力鋼の最近の開発が車重の減少に、かくして特に燃費によってそれと関連した汚染物排出を減らすことにより環境のより良好な保護への貢献を可能とした。
【０００７】
しかし、鋼は種々の活性物質、特に自動車の場合の氷結防止塩のため腐蝕を受けやすく、それは多年の間その抵抗性を維持するために保護されねばならない。
【０００８】
鋼を腐蝕に対して保護するのに用いられる多くの物質の中で、亜鉛は当業者に周知の犠牲的作用のため、特に興味のあるものであることが証明されている。産業レベルで鋼に亜鉛をめっきするために二つの主要な技術、すなわち電着と“ホット”または“どふ漬け”浸漬と呼ばれる浸漬法が現在用いられている。
【０００９】
自動車産業の面では、車重を減らすために自動車の要求はますますより抵抗性で薄いシートに向けて進展しているのみならず、加えて車に用いられる亜鉛被膜は溶接と塗装のためにより適しておりかつより良好な耐蝕性能を備えているＦｅ−Ｚｎ被膜を得るために鋼中の鉄と合金化されることが多いことが観察されるであろう。
【００１０】
亜鉛または亜鉛合金のこれらの被膜は以下にまとめられる工程の連続により付与される：
− 最終用途のために要求される機械的性質をシートに与えかつホット浸漬ガルバナイジングの次の工程にシートを適合させるようにシートの表面化学を準備するためにシートを連続再結晶アニーリングする工程；
− ０．２５％以下のアルミニウムを含む溶融亜鉛または亜鉛合金の浴中でのホット浸漬ガルバナイジングを含む工程；
− 最後に、合金化の目的のためのアニーリングによりＦｅ−Ｚｎ合金の層が形成されることのできる工程、この処理はここでは名前“ガルバニール”または“ガルバニーリング”と名付けられる。（“ガルバナイジング＋アニーリング”に対し）。
【００１１】
今や広く用いられている合金化の目的のためのこのアニーリングは、一般的に７と１３％の間の鉄、理想的には９と１１．５％の間の鉄を含む鉄−亜鉛合金を得るような方式でめっきされた亜鉛層と基材の鉄との間の拡散アニーリングの現象をもたらすように、ガルバナイズされたストリップが被覆浴から出た直後にそれを再加熱することからなる。
【００１２】
ガルバニール被覆を受けた後、鋼は良好な塗料付着性、高耐蝕性及び特にスポット溶接時の良好な溶接性を持つ。
【００１３】
しかし、前記ガルバニールされた鋼は、それがプレス成形されるとき粉化またはフレーク化のような、欠点を常に免れないことは注目されるであろう。これらの欠点はガルバニールされた製品の製造工程の再加熱時に形成されたＦｅ−Ｚｎ金属間化合物の組成及び構造に直接つながる。これらの種々の相（Ｆｅ−Ｚｎ，Ｆｅ−ＡｌまたはＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ）の形成及び成長の動力学は処理された基材を形成する鋼の化学組成、被覆浴の化学組成及び加熱サイクルの特性、すなわち時間、温度及び時間経過による温度の放出のような、操作条件を構成するパラメーターにつながる。
【００１４】
上記要素を仮定すれば、ガルバニーリング工程の最適監視は恐らく解析パラメーターとして表面に形成された合金中の鉄の含量を考慮しながら、鋼表面に形成された被膜の特性のリアルタイムでの知識を必要とするであろう。
【００１５】
ガルバニールされた鋼ストリップの工業的製造に関して実行されるとき容認できかつ信頼できる結果を与える解決に到着するということにかかわる鉄レベルのオンライン決定に基づくこのアプローチは特にセンサ、Ｘ−線計器及び他の要素に関して大きく開発された。
【００１６】
この分野における研究の多くはガルバニールされた鋼の表面に形成された合金中の鉄のレベルの成長動力学を付与された熱サイクルの関数としてモデル化することに向けられている。このアプローチから導かれた演算法はガルバニーリング操作時に実行された加熱サイクル時に一つまたはそれ以上の温度測定を実施することによりかつ測定された値（単数または複数）を研究中の工業ラインを代表する他のパラメーター（このパラメーターは前記ラインのモデル化から導かれた監視演算法内に含まれている）を考慮に入れながら得られたと仮定する鉄のレベルと相関することによりガルバニーリング操作を監視することを可能とする。
【００１７】
この方法はガルバニーリング工程の最終相（すなわち合金が形成されたとき、それはシートの高輻射率ε（ε＞０．７）に相当する）では比較的容易であるが、加熱サイクルの最初の半分（そこでは輻射率εが非常に低く（ε＜０．３）、ガルバナイズされたシートが非常に光っている）では実行することが困難である。上述の方法はなお実験室で実施された局部的測定に基づいた間接監視に依存し、工業ラインでの廃棄物を制限する観点でのガルバニーリング操作の迅速チェックを可能としない。
【００１８】
発明の提示
本発明はガルバニーリング工程を受けている鋼ストリップの表面の顕微鏡的視覚観察により得られた像の解析を実行するという革新的なアプローチに基づく方法を提案することを目的とする。問題の像を得るのに必要な装置の根底にある原理はそれ自体既知であり、以下の刊行物中に記載されている：
ガルバニールされたストリップの特性決定
Moreas,G;Hardy,Y
Centre de Recherches Metallurgiques（Belgium）
金属加工のための進化したセンサ１９９９年８月１５−２７日
ＩＳＳＮ：０−９１９０８６−９２−６
【００１９】
本発明の主題である特性決定方法は間接監視につながる上述の不利を持たず、顕微鏡的視覚化により得られた像の加工後に、鉄レベルに比例する、または粉末化レベルにさえ直接比例する（これらの二つの変数は強力に相関する）信号を得ることを可能とし、これを現存する被覆ラインの生産性を害することなく簡単で経済的な方式で達成することを可能とし、それらのライン上でそれは容易に実行されることができる。
【００２０】
更に、この発明の方法はまた表面に表われるＦｅ−Ｚｎ相を直接に特徴付けること及びそれを像ファイルの形で記憶することを可能とする。
【００２１】
本発明の説明の容易な理解を可能とする観点で、図１，２，３及び４が参照させられ、それらの図においてそれぞれ：
− 図１はこの発明の方法を実行するのに用いられる装置の概略正面図であり；
− 図２は図１の装置と同じ装置の概略側面図であり；
− 図３はこの発明の方法を実行するのに用いられる装置の概略操作図であり；そして
− 図４は一方では種々の温度で処理される鋼ストリップ上への化学的に計量された鉄の出現を、他方では本発明の方法により計算された鉄百分率を示す。
【００２２】
本発明によれば、移動中の表面（Ｓ）、好ましくはガルバナイズされたシートのオンライン特性決定のための方法は主として：
− 長い作動距離、好ましくは＞５ｍｍを持つ対物レンズ（２）とカメラ適合レンズ（camera adaptation lens）を備えた少なくとも一つの工業顕微鏡（１）、例えばＣＣＤカメラ（３）のようなアナログまたはデジタル出力を持つカメラ、レーザーを含む明視野形式及び／または暗視野形式の照明装置（４）、距離センサ（５）及びシステムの正確な焦点合わせを可能とするための（Ｚ）軸に沿った変位、すなわち顕微鏡の光軸に沿った変位に作動するモーターからなる装置Ａと呼ばれる第一装置を備え、前記装置Ａは二つの要素（Ｂ）と（Ｃ）、例えば回転テーブル（Ｂ）と（Ｃ）を含む装置Ｄと呼ばれる装置上に取り付けられており、前記装置Ｄは光軸すなわち（Ｚ）軸を観察下の表面（Ｓ）を含む面に垂直に配置することを可能とし、前記手段は試験下の表面（Ｓ）を含む観察面に垂直に顕微鏡の光軸（Ｚ）をそれらの共同作用により配置することを可能とする少なくとも二つのモーター駆動回転テーブル（Ｂ）と（Ｃ）からなり、装置Ａを支持する装置Ｄは所望により耐振動システムを備えており、前記装置を、それを支持しなければならずかつこの形式の工業工程に存在することの多い種々の振動に曝される工業的連続アニーリング及びガルバナイゼーションラインで見出されるような、金属フレームから分離することを可能とする；
− 少なくとも次の操作を実行することを可能とするコンピュータを好ましくは含む手段の装置：
・ 光軸を配置するための手段、すなわち例えば光軸（Ｚ）に沿って距離を調整しかつテーブル（Ｂ）と（Ｃ）を配置するためのモーター（単数または複数）、を監視する、
・ 顕微鏡の対物レンズ（２）と試験下の表面（Ｓ）との間の距離を監視する、
・ 上述のレーザー照明装置（４）を作動する、
・ 取られるべき像が非同時性操作のカメラにより操作することのできる少なくとも一つのフレームグラバーカードを与えられて決定される、
・ 像を加工し解析する、
・ 所望により特徴的情報を発して結果を保管する、
を備えている方法において、本質的に少なくとも次の操作が実行されること：
− 特性決定される表面（Ｓ）を含む移動中の製品が前記配置が時間経過により反復されるような方式で配置されること；移動中の鋼ストリップの場合には前記ストリップが好ましくは前記ストリップ上の張力によりロールの表面に適用されること；
− 顕微鏡（１）がその光軸（Ｚ）が試験下の表面（Ｓ）を含む面に垂直であるような方式で顕微鏡的尺度で配置されること；シリンダー（６）上に通過する移動中の鋼ストリップ（Ｓ）の場合にはシステムの光軸（Ｚ）が好ましくはシリンダーの軸（７）を直交的に横切りかつ製品が完全にシリンダー（６）の形を抱き込みかつそれによりその表面の位置がロール（６）の及び表面（Ｓ）自体の位置の関数のみであるロール上の位置に配置されるために、表面（Ｓ）を支持するストリップとシリンダー（６）との間の第一の接触線と表面（Ｓ）を支持するストリップとシリンダー（６）との間の最後の接触線との間に囲まれた弓状区分内に設けられること；
− 光学システムがシャープな像を得るような方式で焦点を合わされること；
− 特性決定される表面がストロボスコープ形式の照明装置、以下の計算式による値が好ましくは用いられる照明時間を持つストロボスコープ的レーザー照明装置（４）を用いて照明されること；
計算式：
ｔ＝ｄ／Ｖ μｓ
ここでＶは製品の線速度（ｍ／ｓ）；
ｄは視野に関してのカメラ画素の寸法であり、それ自体利用のために要求される解像度により規定され、その寸法はガルバナイズされて合金化された（ガルバニール）表面のためにはμｍ、例えば１μｍで与えられる；
そしてｔは製品がｄμｍ移動するのに必要な時間であり、ｔmaxの値は良好な慣例の原則により規定され、それは移動中の物体を凍結するために画素の１／４の距離だけ物体を動かすために必要な時間より多くない時間だけ照明されねばならないことを示し、これが得られた像中に不鮮明効果が避けられることを確実とすること；
− 別個の手段が照明のために用いられたビームの可干渉性を破壊するのに用いられ、この手段は好ましくは一つまたはそれ以上の拡散体からなること；
− 少なくとも一つの焦点の合った像が取られること；
− 表面（Ｓ）の像が電子フレームグラバーカードにより非同時的に取得されること；シリンダー上に通過される移動中の鋼ストリップの場合には前記シリンダーは常に設計誤差につながる偏心率を持ち、対物レンズと観察面間の距離は好ましくは検査点での移動の線速度の関数であるタイムサイクルにより変わり、このシステムは観察表面が焦点の合う位置を周期的に通過するように焦点の合う距離がシリンダーの偏心率につながる距離変動の範囲内にあるような方式で配置されること；
− 取得された像はリアルタイムで加工されかつ解析されること；加工は好ましくは捕獲した像を照明の平均レベルの全ての変動から及び／または好ましくはバックグラウンドを排除するためにそうすることで製品につながる反射率の影響から解放することを目指した少なくとも一つの操作からなること；
− 像は得られた像の品質、例えば前記像の鮮鋭度レベルを決定するための基準を規定することによりリアルタイムで解析され、像は好ましくはｌ＊ｍ帯域（ｌとｍは好ましくはガルバナイズされた鋼ストリップの解析の面では６と１０の間で構成される）に分割され、各帯域は鮮鋭度パラメーターｎｉを割り当てられ、前記パラメーターｎｉは各帯域に対し評価され、全鮮鋭度係数（これは観察下の像のその引続いての加工のための容認または拒絶のための基準としての役目をする）が計算されること；
− 取得された像中に存在する種々の物体を分離及び検定するために一連の操作が実施されること；
− 第一選別操作がもし物体が、不鮮明な帯域、すなわち予め規定された鮮鋭度閾値Ｌより小さい基準ｎｉに合致する帯域、に属するなら排除されるという事実を考慮して上述の識別された物体について実施されること；
− 次いで第二選別操作が残る物体についてそれらの表面及びそれらの寸法の関数として実施されること；
− それらのそれぞれの数が次の式を適用して上述の全鮮鋭度係数により加重値を与えられること：
ｐ＝（Σｐｉ）／（ｌ*ｍ）
ここでもしｎｉ＜Ｌならｐｉ＝０、そうでなければｐｉ＝１、
更に
ｎｉは帯域ｉの計算された鮮鋭度係数であり；
Ｌは実験室でまたはバックグラウンドが除去された大きな数の像に基づいて検量により得られた予め規定された鮮鋭度閾値であり；
ｐｉは帯域ｉの加重値係数であり；
ｐは全鮮鋭度係数であり；
像中に見出されかつ同じ群に属するものとして決定された物体の各数Ｎは次のような方式で全鮮鋭度係数により加重値を与えられると仮定する：
Ｎfinal＝Ｎ／ｐ
ここでＮfinalは解析された像の不鮮明帯域を考慮に入れて考察された物体の最終数を示す；
− 解析された像はもし全鮮鋭度係数が最小ｐminとして決定された値より小さいなら排除されること；
ｐminは好ましくは０．５であること；
− 先行する選別操作中に得られた値は検査された表面の特性、例えば鉄のレベル、粉末化、結晶の密度、を決定するのに用いられること；
を特徴とする。
【００２３】
以下は、鮮鋭度係数の計算式の例である：
【式１】
ここでpixelｉ〔ｋ〕〔ｊ〕＝帯域ｉ内の行ｋ及び欄ｊの画素の値。
【００２４】
上述の方法の面において、次に関してある精度を与えるのが適当である：
焦点合わせ
作動距離は観察下の表面と対物レンズの前面との間の距離である。システムに焦点を合わせるために二つの面が考慮されるべきである。
一方ではシステムは光軸が観察される表面に対してできるだけ完全に垂直であるような方式で最初に配置されねばならない。
他方では技術的制限のため小さな被写界深度しか利用できないなら、正確な像はもし観察される表面の顕微鏡的尺度での地形図の平均レベルが、好ましくは中間で、以下の値により規定される、比較的狭い間隔内にあるなら得られるにすぎない：作動距離±対物レンズ（２）の被写界深度の半分；現今では、５μｍと１５μｍの間の被写界深度を持つ１０ｍｍと３０ｍｍの間の作動距離が技術的に可能である。かくして、表面とセンサとの間の距離は非常に正確かつ非常に再現可能な態様で測定されねばならない。
【００２５】
更に、光軸（Ｚ）は観察下の表面（Ｓ）に対してできるだけ垂直に保たれねばならない。
【００２６】
本発明において、これらの二つの配置操作（（Ｚ）軸と対物レンズ（２）と表面（Ｓ）との間の距離）は自動的に実施される。初期配置及び一定間隔での配置が、特に設備が再スタートされるとき及び／またはシステムが多すぎる不鮮明像（例えば＞５０％）を解析するとき及び／またはセンサと製品との間の距離の変動が現在の技術で可能とされる変動範囲（これは５と１５μｍの間の被写界深度に相当する）の外側にあるとき、実施される。
【００２７】
観察面に垂直的に光軸を配置することは二つの回転テーブルと距離センサにより実施されることができる。この方法は各テーブルの動きのための距離信号がその値の最小であるような方式でシステムを配置することからなる。
【００２８】
システムとシリンダー間の距離の調整が関連する限り、二つの方法が用いられる。実験室で予め決められた焦点合わせ値に基づく絶対配置及び種々の位置で得られた像のコントラスト解析に基づくより正確な配置である。最後に、以下に説明される如く焦点を合わせた像が次いで検査された製品の変位モードに照明を適合させることにより取られる。
【００２９】
照明
観察される製品が移動しており、必要な倍率が重要であるなら、ストロボスコープ形式の照明装置が像を凍結し像のしま発生効果を避けるために必要である。照明時間は良好な慣例では画素の１／４に相当する距離を移動するのに必要な時間より大きくすることはできない。
例えば長い作動距離（２０ｍｍ）を持ちかつ７μｍの被写界深度を持つ２０×対物レンズに結合された７６８×５７６画素ＣＣＤカメラ、２５０μｍ×１９０μｍの視野を提供する５×カメラ適合レンズを考慮すると、２ｍ／ｓの速度で１９０μｍの長さの視野を移動する製品に対しては：カメラ画素の１／４はそのとき０．０８μｍの視野に相当する。
この距離を移動するに必要な時間は：０．０８*１／（２*１０６）＝４０ｎｓである。
【００３０】
上述のカメラを考慮すると、１０ｍ／ｓの速度で８００μｍの長さの視野を移動する製品に対しては：カメラ画素の１／４＝０．３５μｍである。
この距離を移動するに必要な時間は：０．３５*１／（１０*１０６）＝３５ｎｓである。
照明時間を仮定すれば、レーザー照明装置が従って用いられるべきである。
【００３１】
二つの拡散体がまた用いられる。第一拡散体は一方ではレーザービームを広げ、その可干渉性の幾らかを破壊し、他方ではファイバーの入力を集中しすぎたビームにしてそれによりそれを損傷することを避ける。第二拡散体は更にレーザービームを広げ、同様にその可干渉性の幾らかを破壊する。二つの拡散体と光ファイバーの結合はレーザービームの可干渉性を破壊し、それにより形成された像のレベルの干渉現象を避けることを可能とする。
【００３２】
例えばガルバニールされたシートの場合、像取得はフレームグラバーカードによる非同時性形式のものである。
置かれたシステムは偏心率を持つシリンダーに対面しており、対物レンズと観察面との間の距離は検査点でのライン速度の関数であるタイムサイクルにより変わる。
最初、システムは焦点が合う距離が好ましくはシリンダーの偏心率につながる距離変動の間隔の中間にあるような方式で配置される。この方式で、観察表面は周期的に焦点の合う位置を通過する。この位置は像取得及び必要な距離が到達したときレーザー照明パルスの引き金を引くコンピュータにより連続的に評価される。
ライン速度及び焦点合わせの周期性が秒当たり１から３の像の理論的最小取得周期を可能とする。
【００３３】
像の加工及び解析
取得された像はリアルタイムで加工され解析される。
第一段階において、加工は照明または製品の反射率の平均レベルの全ての変動をバックグラウンドの排除により除去することからなる。
像がｌ*ｍの帯域に分割された後、鮮鋭度パラメーターｎｉが次いで各帯域について評価され、全鮮鋭度係数ｐが同様に計算される。
【００３４】
最後に、一連の操作が像中に存在する種々の物体を分離かつ検定することを可能とする。もし物体が不鮮明帯域（ｎｉ＜鮮鋭度閾値Ｌ）に属するなら、それは計数工程から排除される。残る物体は最終的にそれらの表面とそれらの寸法の関数として選別され、それらのそれぞれの数が上述の全鮮鋭度係数ｐにより加重値を与えられる。
【００３５】
本発明の主題であるこの方法の一実施例によれば、バックグラウンドの妨害影響は、各画素に観察下の全ての像、例えば５０の像に渡って得られた対応画素の値の算術平均を帰属して形成された像を計算することによりシステムの応答を定期的に再評価することにより、排除される。この平均は全ての取得像に共通のバックグラウンドの像に相当し、前記平均はその照明を標準化するために各取得像から画素毎に控除され、それがレーザー、カメラ．．．のような測定システムのある構成要素のドリフト時でさえ取られた像を使用することを可能とし、このバックグラウンドはシステムが初期化されるときまたは新しい像が０．５秒毎に利用できる連続態様で恐らく計算される。
【００３６】
本発明の主題であるこの方法の別の実施例によれば、得られた像は一方では照明が標準化された後例えば（７６８／ｌ）*（５７６／ｍ）画素のｌ*ｍ帯域に分割され、帯域ｉのそれぞれにつき、鮮鋭度パラメーターｎｉがこの鮮鋭度パラメーターｎｉを得るために一画素から隣接画素へのレベルの差の絶対値を合計することにより一画素から隣接画素への変化を用いて計算され、前記パラメーターｎｉは引続いての使用のために記憶され、他方では全鮮鋭度係数ｐが各帯域の試験に基づいて確立され、最後に各鮮鋭度パラメーターｎｉが検査された製品の関数として予め決定された閾値と比較され、もし鮮鋭度パラメーターｎｉがこの閾値より小さいなら帯域ｉは０として数えられ、反対の場合には帯域ｉは１／（ｌ*ｍ）として全鮮鋭度係数ｐ中に数えられる。
【００３７】
本発明の主題である方法の別の好適実施例によれば、得られた像はバックグラウンドを排除する操作の後最大エントロピー法に基づいて二値化され、この方法は得られる像に含まれた情報の量を最適化することからなり、それは区別されかつ評価されることのできる物体の最大数のもとであり、二値化された像中に存在する物体は、得られる像中に存在する物体の表を確立することにより、結晶のような構造の特性要素を検出する観点で決定されかつ類別される。
【００３８】
本発明の主題である方法のなお別の実施例によれば、そこではガルバニールされた鋼ストリップが検査され、表面積、重心、慣性楕円体の幅と高さが各物体に対して計算され；各記録された物体に対し次の試験が実行される：
ａ．もし物体の重心が、上で確立された係数ｎｉが予め規定された閾値より小さいことに基づいて不鮮明として考察された帯域に属するならその物体は排除される；
ｂ．もし物体が一と三画素の間の厚さ、好ましくは一画素厚の水平ラインであるならそれは寄生像に相当すると考えられるのでその物体は排除される；
ｃ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して“非常に大きい面積Thres”と呼ばれる予め規定された閾値より大きいかまたはそれに等しいならその物体は非常に大きいとして数えられる；
ｄ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して予め規定された閾値“大きい面積Thres”より大きいかそれに等しくかつ閾値“非常に大きい面積Thres”より小さいならその物体は大きいとして数えられる；
ｅ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して予め規定された閾値“小さい面積Thres”より小さいならその物体は小さいとして数えられる；
ｆ．もし点ｃ，ｄ及びｅが実証されないなら、比（物体の高さ／物体の幅）が決定され、０．２と０．５の間の、好ましくは０．３の比を持つ結晶のみが像中に存在するζ結晶を決定するために数えられる。
【００３９】
ζ結晶は略１μｍの最小幅を持ち、長さで２０μｍに達することができ、すなわち０．０５の比を持つことができる。表面で検出された結晶は観察に対し正確な方向に光を反射するものである。しかし、これらの結晶は全てが水平面内にあるとは限らず：それらは種々の方向の面内にあることができる。従って、それらの幅のそれらの長さに対する比はそれらがただ単に表面に対して垂直な方向に観察されるときは変わることができる。
【００４０】
電子像（大きな被写界深度）の研究はこれらの結晶がランダムに並んでいること及び優先方向がないことを示す。
【００４１】
０．０５より大きな比を容認基準として容認することはもっぱらシステムの光軸に垂直な面内にない方向に並んだ結晶を考慮に入れることを可能とする。これは検出される結晶の数を増やし、システムの精度を改善する。しかし、経験はこの比が０．３を越えることができないことを示す。なぜならζ結晶でない他の物体がそれ自体として数えられ、測定をばらつかせるからである。
【００４２】
本発明の主題であるこの方法の一実施例によれば、反射率は顕微鏡により観察された位置で測定され、予め決められた波長に対して得られた少なくとも二つの値が解析され、得られた値の比が好ましくは計算される。
【００４３】
この方式の進行は被膜の特性を得るためにガルバナイズされた鋼ストリップ上に幾つかの形式のオンライン測定（粉末化、鉄レベル．．．）を同時に実施することを可能とする。一方では顕微鏡を介して得られた像が解析され、顕微鏡的像に基づいて得られた結果を検査されたストリップの全幅に対して外挿するための非常に信頼性ある手段を提供する高温測定を用いることにより像の範囲が確認される。
更に、ガルバニールされたストリップの表面を検査するとき、解析された被膜合金中の鉄の過剰に高い割合のための測定の飽和効果のため本発明の主題であるこの測定方法を適用することが困難であることが観察された。
【００４４】
本発明の主題であるこの方法の好適実施例によれば、高温測定は０．８５±０．０５μｍと１．１±０．０５μｍの波長で実施され、前記測定は像測定により得られた結果を確認するために用いられる。
【００４５】
確認操作は像による測定が本発明の測定方法がその応用を持つ帯域（％Ｆｅ）に関することを宣言する手段として理解されるべきである。
【００４６】
例として、以下の工程が鉄の百分率と粉末化との相関を確立するために採用される。
【００４７】
図４は二つのグラフを示し、一つは化学的に計量された鉄の百分率（Ｘ点により識別された値）を示し、他方は本発明による方法の適用による計算から導かれたもの（連続線により識別された値）を示す。
図４は横座標として時間を縦座標として鉄百分率を与える、鉄百分率の測定の描写である。
【００４８】
７より小さいまたは１２より大きい鉄百分率を持つ被膜に対しては上述の本発明の主題である方法はその工業的実施を制限される。この制限は検査された表面の変化につながる。すなわち：
− ７％より小さい鉄レベルでは、結晶につながり、上述の態様で検定されることのできる物体の不存在が観察される；
− １２％より大きな鉄百分率では、得られた像が１２％の鉄含量で得られた像ともはや区別できず、製品の表面の外観がもはや鉄レベルの増加に敏感でないことが観察される。
【００４９】
上に規定されたζ結晶の数及び小物体（小さい面積Thres）の数を用いて、二つの相関が確立される。第一は鉄百分率との、第二は粉末化との相関である。このようにして得られた相関係数は０．８４のオーダーである。
小物体はζ結晶としてまたは不十分に合金化された表面積として解釈されることができる。鉄百分率が高い程粉末化が大きく、表面でのζ結晶の数がより減少する。
鉄百分率の測定範囲は７−１２％の範囲である。この範囲外では組み合わせされた光学センサは測定を無効にする。
【００５０】
方法を実施するための装置
本発明はまた上述の方法を実施するための装置に関する。
【００５１】
一つまたは他の上述の実施例による本発明の主題である、移動中の表面、特にガルバニール処理を受けた連続移動中の鋼ストリップの表面、のオンライン特性決定のための方法を実施するための装置は本質的に、５×と３０×の間の倍率と長い作動距離、すなわち１０ｍｍより大きい作動距離を持ち、最小でも二点間の粗さの半分に等しいかまたはそれより大きい最大可能被写界深度を持つ対物レンズを備え、２．５×と５×の間の倍率を持つカメラ適合レンズを含む工業顕微鏡が使用されること、この対物レンズと適合レンズに結合されて本質的に少なくとも０．５μｍのシステム空間解像度を持つ１２５μｍと２０００μｍの間の幅を持つ視野を提供するＣＣＤカメラが使用されること、この対物レンズ／レンズ装置は視野と必要な空間解像度の関数としてその応用に適合させられており、前記顕微鏡は、１０ｍＪまで調整されることができるエネルギーを持ちかつ０から１０ｎｓまで調整されることができる照明時間を持つパルスレーザー、例えば５３２−ｎｍＹＡＧレーザーにより構成された明視野及び／または暗視野形式の照明装置を含み、更にレーザー出力を顕微鏡の照明入力に結合する光ファイバーを含み、前記ファイバーが二つの拡散体、一方はレーザーの出力と光ファイバーの入力との間に置かれ、他方は光ファイバーの出力と顕微鏡の照明入力との間に置かれたもの、と組み合わされており、ストリップの表面から少なくとも１０ｍｍの距離に置かれかつ少なくとも−２ｍｍから＋２ｍｍの範囲内の変動を測定する、好ましくは最低でも１μｍの高精度（少なくとも被写界深度の１／５）で高反復性（少なくとも被写界深度の１／５）の距離センサ（レーザー三角測量形式）を含み、前記センサはこのセンサにより観察された帯域が顕微鏡により観察された帯域に相当するような方式で取り付けられており、最後にシステムに正確に焦点を合わすために顕微鏡のＺ調整システム（このＺ軸はシステムの光軸に相当する）上に取り付けられたモーターが使用されることを特徴とする。
【００５２】
本発明の主題であるこの装置の別の実施例によれば、少なくとも０．６°＋／−０．１°の精度と反復性を持つ少なくとも一つのモーター駆動回転テーブルが観察面に垂直な面内にシステムの光軸を配置するために用いられる。
【００５３】
本発明の主題であるこの装置のなお別の実施例によれば、ガルバニールされた被膜の観察の場合に、被写界深度の１／５、例えば１．４μｍの最低要求精度を持つセンサが使用される。
【００５４】
以下の説明は本発明の主題である表面の特性決定のための方法のガルバニールされた鋼ストリップの表面の検査の面の応用に意図的に集中される。この選択は説明を簡単にすることを目指し、問題の装置の応用分野に関しては、決して限定するものではない。
説明は添付図面が参照され、そこでは幾つかの要素が参照される。
【００５５】
本発明の主題であるこの方法を実施するための装置の好適実施例によれば、前記装置は少なくとも次の要素を含む：
− 長い作動距離（２０ｍｍ）と７μｍの被写界深度を持つ２０×対物レンズと、５×カメラ適合レンズを持つ工業顕微鏡；
− 対物レンズと適合レンズに結合され、少なくとも０．５μｍの最終空間解像度を持つ２５０×１９０μｍの視野を提供する７６８×５７６画素ＣＣＤカメラ；
− １０ｍＪまで調整されることができるエネルギーを持ち、０から１０ｎｓに調整されることができる照明時間を持つ５３２−ｎｍパルスＹＡＧレーザー、レーザー出力を顕微鏡の照明入力に結合する光ファイバー、好ましくは粉砕されたガラスから作られ、一方はレーザーの出力と光ファイバーの入力との間に置かれ、他方は光ファイバーの出力と顕微鏡の照明入力との間に置かれた二つの拡散体により構成された明視野及び／または暗視野形式の照明装置；第一拡散体は一方ではレーザービームを広げ、その可干渉性の幾らかを破壊し、かくしてファイバーの入力を集中しすぎたビームにしてそれによりそれを損傷することを避け；第二拡散体は更にレーザービームを広げ、同様に可干渉性の幾らかを破壊し、二つの拡散体と光ファイバーとの結合はレーザービームの可干渉性を十分に破壊することを可能とし、それにより形成された像のレベルでの干渉現象を避ける；
− 移動中の鋼ストリップの表面から少なくとも１０ｍｍの距離に置かれかつ−２から＋２ｍｍの範囲内の変動を測定する高精度（少なくとも０．５μｍ）で高反復性（少なくとも１μｍ）の距離センサ（レーザー三角測量形式）であって、このセンサにより観察された帯域が顕微鏡により観察された帯域に相当することを確実とするために斜めに取り付けられているセンサ；
− システムに正確に焦点を合わすために顕微鏡のＺ調整システム上に取り付けられたモーター；
− 工業顕微鏡と組み合わされた上述の装置を支持するための支持体としての役目をするモーター駆動回転テーブル（Ｂ）であって、観察面に垂直な面内にシステムの光軸Ｚを配置するために少なくとも０．６°の精度と反復性を持つモーター駆動テーブル；
− 観察面に垂直に光軸を配置するために第一テーブル（Ｂ）を少なくとも０．６°の精度と反復性を持って支持する第二モーター駆動回転テーブル（Ｃ）；
− 種々の部品Ａ，Ｂ及びＣ．．．により形成された装置を制御し、かつ非同時性リセット操作でカメラと共に作動することのできるフレームグラバーカード；アナログ入力で１６ビットの解像度を持つアナログ及びデジタル入力／出力カード；三つの上述のモーターを制御するためのカード；データ取得及び加工プログラム；を含むコンピュータ；レーザー三角測量センサにより供給された距離信号に対して要求される入力／出力カードの解像度は少なくとも１．４μｍの精度を可能とすべきであり、これは用いられた対物レンズの小さい被写界深度により要求される像の正確な配置と良好な焦点合わせのために必要である；
− 移動時にストリップ上に課される引張り効果によりまたはこの機能を確実とする適当な別個の手段により検査製品が適用されるロール、前記ロールは顕微鏡とその二つの配置テーブルを含む装置に対面するように配置され、システムの光軸は好ましくはシリンダーの中心を通過しかつ製品が完全にシリンダーの形状をかかえ込み、それによりその表面の配置がロールの配置及び製品の形式のみの関数であるロール上のある位置に配置される；
− 顕微鏡と組み合わされている光センサ、前記センサの目的は、ガルバニールされたシートの鉄百分率と粉末化を測定する際に、鉄の７％−１２％の範囲の外側の像加工で得られた測定を確認することであり；この確認は、一方では顕微鏡により得られた像の解析によりかつ光センサを備えている高温測定により、供給された情報を結合することからなる。
【００５６】
高温測定の解析は例えば構造上の補完情報を与え、ストリップの全幅に渡って顕微鏡により得られた測定を確認することを可能とする。
【００５７】
結論
本発明の方法はかくしてガルバニーリングを二つの異なる方式で監視することを可能とする。一方では、幾つかの既知の従来法の場合のような温度の間接測定によるよりむしろ、検査された被膜で達成された鉄レベルの直接測定による加熱制御ループを閉じることを可能とし、他方では、表面で得られた相の関数としてかつ達成された鉄百分率の関数としてでなくガルバニーリング法の操作点を位置付けることを可能とし、前記鉄百分率は加工工程での直接オンライン測定によってではなく既知の方法での引続いての製品の解析により得られる。
【００５８】
倍率（対物レンズ及び／または中間レンズを変更して）、カメラ（色彩カメラ、高空間解像度を持つカメラの使用）、照明装置（照明のために一つまたはそれ以上の異なる波長のレーザーの使用）のような幾つかのパラメーターを適合させることにより、本発明の主題である移動中の表面の特性決定のための方法を決定論的な粗さの検定、クレーターの定量化（形状、深さ）、スパングル模様の決定、表面での酸化物の検出、ピーリングの監視（割れ及び酸化物層のピーリングの検出）、カーバイド、深い割れ、微細割れ及び割れの網を検出するためのホットローリングシリンダーの観察のような、他の応用分野に、それらは一口に言えば全ての形式の材料の表面上に観察される非常に多数の欠陥及び特性を見分けることが通常困難であるところの応用分野に適用することが可能であることはまた注目されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の方法を実行するのに用いられる装置の概略正面図である。
【図２】 図１の装置と同じ装置の概略側面図である。
【図３】 この発明の方法を実行するのに用いられる装置の概略操作図である。
【図４】 一方では種々の温度で処理される鋼ストリップ上への化学的に計量された鉄の出現を、他方では本発明の方法により計算された鉄百分率を示す。
技術分野
本発明は移動表面、特にガルバニーリング処理（galvannealing treatment）を受けた連続移動する鋼板の表面のオンライン特性決定のための方法、並びにそれを実行するための装置に関する。
【０００２】
この発明は、時々及び帰納的に実施されるチェック及びそれらの結果が正確な特性を得かついわんやチェック時に観察された欠点を避ける観点で後続の製品の操作パラメーターを改変するのに単に用いられることと対立するものとして、工業プロセスのオンライン監視、すなわち操作のまさにその瞬間での監視及び好ましくは連続的かつリアルタイムでの監視のための手段の開発にある。
【０００３】
本法は多数の製造プロセスで、特に冶金プロセスで、圧延または被覆されたストリップの場合のように得られた製品の表面特性を直接監視するかまたは圧延ロールの場合のように用いられた器具の状態を監視するのに用いられることができる。
【０００４】
以下の文章で、本発明の主題である表面の特性決定のための方法の説明は、ガルバニゼーション操作に続いてアニーリング操作を受けさせた鋼ストリップ、一般的に“ガルバニーリングにより処理されたストリップ”と呼ばれる鋼ストリップの製造に集中されるが、これはこの発明の範囲を決して限定せず、それはまた上述のそれらを含む他の製造プロセスの面でも適用されることができる。
【０００５】
先行技術
鋼は多くの応用分野で主構造材料であることは周知である。その高い機械的強度及びその成型、溶接のための及び保護または装飾的被覆の適用のための大きな適合性はその技術的重要性が長い間認められてきた特性である。更に、その有利な価格及びそれが容易に再生されることがその上それを経済的に興味あるものとする。
【０００６】
特に、鋼は自動車構造に非常に広く用いられており、そこでは高力鋼の最近の開発が車重の減少に、かくして特に燃費によってそれと関連した汚染物排出を減らすことにより環境のより良好な保護への貢献を可能とした。
【０００７】
しかし、鋼は種々の活性物質、特に自動車の場合の氷結防止塩のため腐蝕を受けやすく、それは多年の間その抵抗性を維持するために保護されねばならない。
【０００８】
鋼を腐蝕に対して保護するのに用いられる多くの物質の中で、亜鉛は当業者に周知の犠牲的作用のため、特に興味のあるものであることが証明されている。産業レベルで鋼に亜鉛をめっきするために二つの主要な技術、すなわち電着と“ホット”または“どふ漬け”浸漬と呼ばれる浸漬法が現在用いられている。
【０００９】
自動車産業の面では、車重を減らすために自動車の要求はますますより抵抗性で薄いシートに向けて進展しているのみならず、加えて車に用いられる亜鉛被膜は溶接と塗装のためにより適しておりかつより良好な耐蝕性能を備えているＦｅ−Ｚｎ被膜を得るために鋼中の鉄と合金化されることが多いことが観察されるであろう。
【００１０】
亜鉛または亜鉛合金のこれらの被膜は以下にまとめられる工程の連続により付与される：
− 最終用途のために要求される機械的性質をシートに与えかつホット浸漬ガルバナイジングの次の工程にシートを適合させるようにシートの表面化学を準備するためにシートを連続再結晶アニーリングする工程；
− ０．２５％以下のアルミニウムを含む溶融亜鉛または亜鉛合金の浴中でのホット浸漬ガルバナイジングを含む工程；
− 最後に、合金化の目的のためのアニーリングによりＦｅ−Ｚｎ合金の層が形成されることのできる工程、この処理はここでは名前“ガルバニール”または“ガルバニーリング”と名付けられる。（“ガルバナイジング＋アニーリング”に対し）。
【００１１】
今や広く用いられている合金化の目的のためのこのアニーリングは、一般的に７と１３％の間の鉄、理想的には９と１１．５％の間の鉄を含む鉄−亜鉛合金を得るような方式でめっきされた亜鉛層と基材の鉄との間の拡散アニーリングの現象をもたらすように、ガルバナイズされたストリップが被覆浴から出た直後にそれを再加熱することからなる。
【００１２】
ガルバニール被覆を受けた後、鋼は良好な塗料付着性、高耐蝕性及び特にスポット溶接時の良好な溶接性を持つ。
【００１３】
しかし、前記ガルバニールされた鋼は、それがプレス成形されるとき粉化またはフレーク化のような、欠点を常に免れないことは注目されるであろう。これらの欠点はガルバニールされた製品の製造工程の再加熱時に形成されたＦｅ−Ｚｎ金属間化合物の組成及び構造に直接つながる。これらの種々の相（Ｆｅ−Ｚｎ，Ｆｅ−ＡｌまたはＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ）の形成及び成長の動力学は処理された基材を形成する鋼の化学組成、被覆浴の化学組成及び加熱サイクルの特性、すなわち時間、温度及び時間経過による温度の放出のような、操作条件を構成するパラメーターにつながる。
【００１４】
上記要素を仮定すれば、ガルバニーリング工程の最適監視は恐らく解析パラメーターとして表面に形成された合金中の鉄の含量を考慮しながら、鋼表面に形成された被膜の特性のリアルタイムでの知識を必要とするであろう。
【００１５】
ガルバニールされた鋼ストリップの工業的製造に関して実行されるとき容認できかつ信頼できる結果を与える解決に到着するということにかかわる鉄レベルのオンライン決定に基づくこのアプローチは特にセンサ、Ｘ−線計器及び他の要素に関して大きく開発された。
【００１６】
この分野における研究の多くはガルバニールされた鋼の表面に形成された合金中の鉄のレベルの成長動力学を付与された熱サイクルの関数としてモデル化することに向けられている。このアプローチから導かれた演算法はガルバニーリング操作時に実行された加熱サイクル時に一つまたはそれ以上の温度測定を実施することによりかつ測定された値（単数または複数）を研究中の工業ラインを代表する他のパラメーター（このパラメーターは前記ラインのモデル化から導かれた監視演算法内に含まれている）を考慮に入れながら得られたと仮定する鉄のレベルと相関することによりガルバニーリング操作を監視することを可能とする。
【００１７】
この方法はガルバニーリング工程の最終相（すなわち合金が形成されたとき、それはシートの高輻射率ε（ε＞０．７）に相当する）では比較的容易であるが、加熱サイクルの最初の半分（そこでは輻射率εが非常に低く（ε＜０．３）、ガルバナイズされたシートが非常に光っている）では実行することが困難である。上述の方法はなお実験室で実施された局部的測定に基づいた間接監視に依存し、工業ラインでの廃棄物を制限する観点でのガルバニーリング操作の迅速チェックを可能としない。
【００１８】
発明の提示
本発明はガルバニーリング工程を受けている鋼ストリップの表面の顕微鏡的視覚観察により得られた像の解析を実行するという革新的なアプローチに基づく方法を提案することを目的とする。問題の像を得るのに必要な装置の根底にある原理はそれ自体既知であり、以下の刊行物中に記載されている：
ガルバニールされたストリップの特性決定
Moreas,G;Hardy,Y
Centre de Recherches Metallurgiques（Belgium）
金属加工のための進化したセンサ１９９９年８月１５−２７日
ＩＳＳＮ：０−９１９０８６−９２−６
【００１９】
本発明の主題である特性決定方法は間接監視につながる上述の不利を持たず、顕微鏡的視覚化により得られた像の加工後に、鉄レベルに比例する、または粉末化レベルにさえ直接比例する（これらの二つの変数は強力に相関する）信号を得ることを可能とし、これを現存する被覆ラインの生産性を害することなく簡単で経済的な方式で達成することを可能とし、それらのライン上でそれは容易に実行されることができる。
【００２０】
更に、この発明の方法はまた表面に表われるＦｅ−Ｚｎ相を直接に特徴付けること及びそれを像ファイルの形で記憶することを可能とする。
【００２１】
本発明の説明の容易な理解を可能とする観点で、図１，２，３及び４が参照させられ、それらの図においてそれぞれ：
− 図１はこの発明の方法を実行するのに用いられる装置の概略正面図であり；
− 図２は図１の装置と同じ装置の概略側面図であり；
− 図３はこの発明の方法を実行するのに用いられる装置の概略操作図であり；そして
− 図４は一方では種々の温度で処理される鋼ストリップ上への化学的に計量された鉄の出現を、他方では本発明の方法により計算された鉄百分率を示す。
【００２２】
本発明によれば、移動中の表面（Ｓ）、好ましくはガルバナイズされたシートのオンライン特性決定のための方法は主として：
− 長い作動距離、好ましくは＞５ｍｍを持つ対物レンズ（２）とカメラ適合レンズ（camera adaptation lens）を備えた少なくとも一つの工業顕微鏡（１）、例えばＣＣＤカメラ（３）のようなアナログまたはデジタル出力を持つカメラ、レーザーを含む明視野形式及び／または暗視野形式の照明装置（４）、距離センサ（５）及びシステムの正確な焦点合わせを可能とするための（Ｚ）軸に沿った変位、すなわち顕微鏡の光軸に沿った変位に作動するモーターからなる装置Ａと呼ばれる第一装置を備え、前記装置Ａは二つの要素（Ｂ）と（Ｃ）、例えば回転テーブル（Ｂ）と（Ｃ）を含む装置Ｄと呼ばれる装置上に取り付けられており、前記装置Ｄは光軸すなわち（Ｚ）軸を観察下の表面（Ｓ）を含む面に垂直に配置することを可能とし、前記手段は試験下の表面（Ｓ）を含む観察面に垂直に顕微鏡の光軸（Ｚ）をそれらの共同作用により配置することを可能とする少なくとも二つのモーター駆動回転テーブル（Ｂ）と（Ｃ）からなり、装置Ａを支持する装置Ｄは所望により耐振動システムを備えており、前記装置を、それを支持しなければならずかつこの形式の工業工程に存在することの多い種々の振動に曝される工業的連続アニーリング及びガルバナイゼーションラインで見出されるような、金属フレームから分離することを可能とする；
− 少なくとも次の操作を実行することを可能とするコンピュータを好ましくは含む手段の装置：
・ 光軸を配置するための手段、すなわち例えば光軸（Ｚ）に沿って距離を調整しかつテーブル（Ｂ）と（Ｃ）を配置するためのモーター（単数または複数）、を監視する、
・ 顕微鏡の対物レンズ（２）と試験下の表面（Ｓ）との間の距離を監視する、
・ 上述のレーザー照明装置（４）を作動する、
・ 取られるべき像が非同時性操作のカメラにより操作することのできる少なくとも一つのフレームグラバーカードを与えられて決定される、
・ 像を加工し解析する、
・ 所望により特徴的情報を発して結果を保管する、
を備えている方法において、本質的に少なくとも次の操作が実行されること：
− 特性決定される表面（Ｓ）を含む移動中の製品が前記配置が時間経過により反復されるような方式で配置されること；移動中の鋼ストリップの場合には前記ストリップが好ましくは前記ストリップ上の張力によりロールの表面に適用されること；
− 顕微鏡（１）がその光軸（Ｚ）が試験下の表面（Ｓ）を含む面に垂直であるような方式で顕微鏡的尺度で配置されること；シリンダー（６）上に通過する移動中の鋼ストリップ（Ｓ）の場合にはシステムの光軸（Ｚ）が好ましくはシリンダーの軸（７）を直交的に横切りかつ製品が完全にシリンダー（６）の形を抱き込みかつそれによりその表面の位置がロール（６）の及び表面（Ｓ）自体の位置の関数のみであるロール上の位置に配置されるために、表面（Ｓ）を支持するストリップとシリンダー（６）との間の第一の接触線と表面（Ｓ）を支持するストリップとシリンダー（６）との間の最後の接触線との間に囲まれた弓状区分内に設けられること；
− 光学システムがシャープな像を得るような方式で焦点を合わされること；
− 特性決定される表面がストロボスコープ形式の照明装置、以下の計算式による値が好ましくは用いられる照明時間を持つストロボスコープ的レーザー照明装置（４）を用いて照明されること；
計算式：
ｔ＝ｄ／Ｖ μｓ
ここでＶは製品の線速度（ｍ／ｓ）；
ｄは視野に関してのカメラ画素の寸法であり、それ自体利用のために要求される解像度により規定され、その寸法はガルバナイズされて合金化された（ガルバニール）表面のためにはμｍ、例えば１μｍで与えられる；
そしてｔは製品がｄμｍ移動するのに必要な時間であり、ｔmaxの値は良好な慣例の原則により規定され、それは移動中の物体を凍結するために画素の１／４の距離だけ物体を動かすために必要な時間より多くない時間だけ照明されねばならないことを示し、これが得られた像中に不鮮明効果が避けられることを確実とすること；
− 別個の手段が照明のために用いられたビームの可干渉性を破壊するのに用いられ、この手段は好ましくは一つまたはそれ以上の拡散体からなること；
− 少なくとも一つの焦点の合った像が取られること；
− 表面（Ｓ）の像が電子フレームグラバーカードにより非同時的に取得されること；シリンダー上に通過される移動中の鋼ストリップの場合には前記シリンダーは常に設計誤差につながる偏心率を持ち、対物レンズと観察面間の距離は好ましくは検査点での移動の線速度の関数であるタイムサイクルにより変わり、このシステムは観察表面が焦点の合う位置を周期的に通過するように焦点の合う距離がシリンダーの偏心率につながる距離変動の範囲内にあるような方式で配置されること；
− 取得された像はリアルタイムで加工されかつ解析されること；加工は好ましくは捕獲した像を照明の平均レベルの全ての変動から及び／または好ましくはバックグラウンドを排除するためにそうすることで製品につながる反射率の影響から解放することを目指した少なくとも一つの操作からなること；
− 像は得られた像の品質、例えば前記像の鮮鋭度レベルを決定するための基準を規定することによりリアルタイムで解析され、像は好ましくはｌ＊ｍ帯域（ｌとｍは好ましくはガルバナイズされた鋼ストリップの解析の面では６と１０の間で構成される）に分割され、各帯域は鮮鋭度パラメーターｎｉを割り当てられ、前記パラメーターｎｉは各帯域に対し評価され、全鮮鋭度係数（これは観察下の像のその引続いての加工のための容認または拒絶のための基準としての役目をする）が計算されること；
− 取得された像中に存在する種々の物体を分離及び検定するために一連の操作が実施されること；
− 第一選別操作がもし物体が、不鮮明な帯域、すなわち予め規定された鮮鋭度閾値Ｌより小さい基準ｎｉに合致する帯域、に属するなら排除されるという事実を考慮して上述の識別された物体について実施されること；
− 次いで第二選別操作が残る物体についてそれらの表面及びそれらの寸法の関数として実施されること；
− それらのそれぞれの数が次の式を適用して上述の全鮮鋭度係数により加重値を与えられること：
ｐ＝（Σｐｉ）／（ｌ*ｍ）
ここでもしｎｉ＜Ｌならｐｉ＝０、そうでなければｐｉ＝１、
更に
ｎｉは帯域ｉの計算された鮮鋭度係数であり；
Ｌは実験室でまたはバックグラウンドが除去された大きな数の像に基づいて検量により得られた予め規定された鮮鋭度閾値であり；
ｐｉは帯域ｉの加重値係数であり；
ｐは全鮮鋭度係数であり；
像中に見出されかつ同じ群に属するものとして決定された物体の各数Ｎは次のような方式で全鮮鋭度係数により加重値を与えられると仮定する：
Ｎfinal＝Ｎ／ｐ
ここでＮfinalは解析された像の不鮮明帯域を考慮に入れて考察された物体の最終数を示す；
− 解析された像はもし全鮮鋭度係数が最小ｐminとして決定された値より小さいなら排除されること；
ｐminは好ましくは０．５であること；
− 先行する選別操作中に得られた値は検査された表面の特性、例えば鉄のレベル、粉末化、結晶の密度、を決定するのに用いられること；
を特徴とする。
【００２３】
以下は、鮮鋭度係数の計算式の例である：
【式１】
【００２４】
上述の方法の面において、次に関してある精度を与えるのが適当である：
焦点合わせ
作動距離は観察下の表面と対物レンズの前面との間の距離である。システムに焦点を合わせるために二つの面が考慮されるべきである。
一方ではシステムは光軸が観察される表面に対してできるだけ完全に垂直であるような方式で最初に配置されねばならない。
他方では技術的制限のため小さな被写界深度しか利用できないなら、正確な像はもし観察される表面の顕微鏡的尺度での地形図の平均レベルが、好ましくは中間で、以下の値により規定される、比較的狭い間隔内にあるなら得られるにすぎない：作動距離±対物レンズ（２）の被写界深度の半分；現今では、５μｍと１５μｍの間の被写界深度を持つ１０ｍｍと３０ｍｍの間の作動距離が技術的に可能である。かくして、表面とセンサとの間の距離は非常に正確かつ非常に再現可能な態様で測定されねばならない。
【００２５】
更に、光軸（Ｚ）は観察下の表面（Ｓ）に対してできるだけ垂直に保たれねばならない。
【００２６】
本発明において、これらの二つの配置操作（（Ｚ）軸と対物レンズ（２）と表面（Ｓ）との間の距離）は自動的に実施される。初期配置及び一定間隔での配置が、特に設備が再スタートされるとき及び／またはシステムが多すぎる不鮮明像（例えば＞５０％）を解析するとき及び／またはセンサと製品との間の距離の変動が現在の技術で可能とされる変動範囲（これは５と１５μｍの間の被写界深度に相当する）の外側にあるとき、実施される。
【００２７】
観察面に垂直的に光軸を配置することは二つの回転テーブルと距離センサにより実施されることができる。この方法は各テーブルの動きのための距離信号がその値の最小であるような方式でシステムを配置することからなる。
【００２８】
システムとシリンダー間の距離の調整が関連する限り、二つの方法が用いられる。実験室で予め決められた焦点合わせ値に基づく絶対配置及び種々の位置で得られた像のコントラスト解析に基づくより正確な配置である。最後に、以下に説明される如く焦点を合わせた像が次いで検査された製品の変位モードに照明を適合させることにより取られる。
【００２９】
照明
観察される製品が移動しており、必要な倍率が重要であるなら、ストロボスコープ形式の照明装置が像を凍結し像のしま発生効果を避けるために必要である。照明時間は良好な慣例では画素の１／４に相当する距離を移動するのに必要な時間より大きくすることはできない。
例えば長い作動距離（２０ｍｍ）を持ちかつ７μｍの被写界深度を持つ２０×対物レンズに結合された７６８×５７６画素ＣＣＤカメラ、２５０μｍ×１９０μｍの視野を提供する５×カメラ適合レンズを考慮すると、２ｍ／ｓの速度で１９０μｍの長さの視野を移動する製品に対しては：カメラ画素の１／４はそのとき０．０８μｍの視野に相当する。
この距離を移動するに必要な時間は：０．０８*１／（２*１０６）＝４０ｎｓである。
【００３０】
上述のカメラを考慮すると、１０ｍ／ｓの速度で８００μｍの長さの視野を移動する製品に対しては：カメラ画素の１／４＝０．３５μｍである。
この距離を移動するに必要な時間は：０．３５*１／（１０*１０６）＝３５ｎｓである。
照明時間を仮定すれば、レーザー照明装置が従って用いられるべきである。
【００３１】
二つの拡散体がまた用いられる。第一拡散体は一方ではレーザービームを広げ、その可干渉性の幾らかを破壊し、他方ではファイバーの入力を集中しすぎたビームにしてそれによりそれを損傷することを避ける。第二拡散体は更にレーザービームを広げ、同様にその可干渉性の幾らかを破壊する。二つの拡散体と光ファイバーの結合はレーザービームの可干渉性を破壊し、それにより形成された像のレベルの干渉現象を避けることを可能とする。
【００３２】
例えばガルバニールされたシートの場合、像取得はフレームグラバーカードによる非同時性形式のものである。
置かれたシステムは偏心率を持つシリンダーに対面しており、対物レンズと観察面との間の距離は検査点でのライン速度の関数であるタイムサイクルにより変わる。
最初、システムは焦点が合う距離が好ましくはシリンダーの偏心率につながる距離変動の間隔の中間にあるような方式で配置される。この方式で、観察表面は周期的に焦点の合う位置を通過する。この位置は像取得及び必要な距離が到達したときレーザー照明パルスの引き金を引くコンピュータにより連続的に評価される。
ライン速度及び焦点合わせの周期性が秒当たり１から３の像の理論的最小取得周期を可能とする。
【００３３】
像の加工及び解析
取得された像はリアルタイムで加工され解析される。
第一段階において、加工は照明または製品の反射率の平均レベルの全ての変動をバックグラウンドの排除により除去することからなる。
像がｌ*ｍの帯域に分割された後、鮮鋭度パラメーターｎｉが次いで各帯域について評価され、全鮮鋭度係数ｐが同様に計算される。
【００３４】
最後に、一連の操作が像中に存在する種々の物体を分離かつ検定することを可能とする。もし物体が不鮮明帯域（ｎｉ＜鮮鋭度閾値Ｌ）に属するなら、それは計数工程から排除される。残る物体は最終的にそれらの表面とそれらの寸法の関数として選別され、それらのそれぞれの数が上述の全鮮鋭度係数ｐにより加重値を与えられる。
【００３５】
本発明の主題であるこの方法の一実施例によれば、バックグラウンドの妨害影響は、各画素に観察下の全ての像、例えば５０の像に渡って得られた対応画素の値の算術平均を帰属して形成された像を計算することによりシステムの応答を定期的に再評価することにより、排除される。この平均は全ての取得像に共通のバックグラウンドの像に相当し、前記平均はその照明を標準化するために各取得像から画素毎に控除され、それがレーザー、カメラ．．．のような測定システムのある構成要素のドリフト時でさえ取られた像を使用することを可能とし、このバックグラウンドはシステムが初期化されるときまたは新しい像が０．５秒毎に利用できる連続態様で恐らく計算される。
【００３６】
本発明の主題であるこの方法の別の実施例によれば、得られた像は一方では照明が標準化された後例えば（７６８／ｌ）*（５７６／ｍ）画素のｌ*ｍ帯域に分割され、帯域ｉのそれぞれにつき、鮮鋭度パラメーターｎｉがこの鮮鋭度パラメーターｎｉを得るために一画素から隣接画素へのレベルの差の絶対値を合計することにより一画素から隣接画素への変化を用いて計算され、前記パラメーターｎｉは引続いての使用のために記憶され、他方では全鮮鋭度係数ｐが各帯域の試験に基づいて確立され、最後に各鮮鋭度パラメーターｎｉが検査された製品の関数として予め決定された閾値と比較され、もし鮮鋭度パラメーターｎｉがこの閾値より小さいなら帯域ｉは０として数えられ、反対の場合には帯域ｉは１／（ｌ*ｍ）として全鮮鋭度係数ｐ中に数えられる。
【００３７】
本発明の主題である方法の別の好適実施例によれば、得られた像はバックグラウンドを排除する操作の後最大エントロピー法に基づいて二値化され、この方法は得られる像に含まれた情報の量を最適化することからなり、それは区別されかつ評価されることのできる物体の最大数のもとであり、二値化された像中に存在する物体は、得られる像中に存在する物体の表を確立することにより、結晶のような構造の特性要素を検出する観点で決定されかつ類別される。
【００３８】
本発明の主題である方法のなお別の実施例によれば、そこではガルバニールされた鋼ストリップが検査され、表面積、重心、慣性楕円体の幅と高さが各物体に対して計算され；各記録された物体に対し次の試験が実行される：
ａ．もし物体の重心が、上で確立された係数ｎｉが予め規定された閾値より小さいことに基づいて不鮮明として考察された帯域に属するならその物体は排除される；
ｂ．もし物体が一と三画素の間の厚さ、好ましくは一画素厚の水平ラインであるならそれは寄生像に相当すると考えられるのでその物体は排除される；
ｃ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して“非常に大きい面積Thres”と呼ばれる予め規定された閾値より大きいかまたはそれに等しいならその物体は非常に大きいとして数えられる；
ｄ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して予め規定された閾値“大きい面積Thres”より大きいかそれに等しくかつ閾値“非常に大きい面積Thres”より小さいならその物体は大きいとして数えられる；
ｅ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して予め規定された閾値“小さい面積Thres”より小さいならその物体は小さいとして数えられる；
ｆ．もし点ｃ，ｄ及びｅが実証されないなら、比（物体の高さ／物体の幅）が決定され、０．２と０．５の間の、好ましくは０．３の比を持つ結晶のみが像中に存在するζ結晶を決定するために数えられる。
【００３９】
ζ結晶は略１μｍの最小幅を持ち、長さで２０μｍに達することができ、すなわち０．０５の比を持つことができる。表面で検出された結晶は観察に対し正確な方向に光を反射するものである。しかし、これらの結晶は全てが水平面内にあるとは限らず：それらは種々の方向の面内にあることができる。従って、それらの幅のそれらの長さに対する比はそれらがただ単に表面に対して垂直な方向に観察されるときは変わることができる。
【００４０】
電子像（大きな被写界深度）の研究はこれらの結晶がランダムに並んでいること及び優先方向がないことを示す。
【００４１】
０．０５より大きな比を容認基準として容認することはもっぱらシステムの光軸に垂直な面内にない方向に並んだ結晶を考慮に入れることを可能とする。これは検出される結晶の数を増やし、システムの精度を改善する。しかし、経験はこの比が０．３を越えることができないことを示す。なぜならζ結晶でない他の物体がそれ自体として数えられ、測定をばらつかせるからである。
【００４２】
本発明の主題であるこの方法の一実施例によれば、反射率は顕微鏡により観察された位置で測定され、予め決められた波長に対して得られた少なくとも二つの値が解析され、得られた値の比が好ましくは計算される。
【００４３】
この方式の進行は被膜の特性を得るためにガルバナイズされた鋼ストリップ上に幾つかの形式のオンライン測定（粉末化、鉄レベル．．．）を同時に実施することを可能とする。一方では顕微鏡を介して得られた像が解析され、顕微鏡的像に基づいて得られた結果を検査されたストリップの全幅に対して外挿するための非常に信頼性ある手段を提供する高温測定を用いることにより像の範囲が確認される。
更に、ガルバニールされたストリップの表面を検査するとき、解析された被膜合金中の鉄の過剰に高い割合のための測定の飽和効果のため本発明の主題であるこの測定方法を適用することが困難であることが観察された。
【００４４】
本発明の主題であるこの方法の好適実施例によれば、高温測定は０．８５±０．０５μｍと１．１±０．０５μｍの波長で実施され、前記測定は像測定により得られた結果を確認するために用いられる。
【００４５】
確認操作は像による測定が本発明の測定方法がその応用を持つ帯域（％Ｆｅ）に関することを宣言する手段として理解されるべきである。
【００４６】
例として、以下の工程が鉄の百分率と粉末化との相関を確立するために採用される。
【００４７】
図４は二つのグラフを示し、一つは化学的に計量された鉄の百分率（Ｘ点により識別された値）を示し、他方は本発明による方法の適用による計算から導かれたもの（連続線により識別された値）を示す。
図４は横座標として時間を縦座標として鉄百分率を与える、鉄百分率の測定の描写である。
【００４８】
７より小さいまたは１２より大きい鉄百分率を持つ被膜に対しては上述の本発明の主題である方法はその工業的実施を制限される。この制限は検査された表面の変化につながる。すなわち：
− ７％より小さい鉄レベルでは、結晶につながり、上述の態様で検定されることのできる物体の不存在が観察される；
− １２％より大きな鉄百分率では、得られた像が１２％の鉄含量で得られた像ともはや区別できず、製品の表面の外観がもはや鉄レベルの増加に敏感でないことが観察される。
【００４９】
上に規定されたζ結晶の数及び小物体（小さい面積Thres）の数を用いて、二つの相関が確立される。第一は鉄百分率との、第二は粉末化との相関である。このようにして得られた相関係数は０．８４のオーダーである。
小物体はζ結晶としてまたは不十分に合金化された表面積として解釈されることができる。鉄百分率が高い程粉末化が大きく、表面でのζ結晶の数がより減少する。
鉄百分率の測定範囲は７−１２％の範囲である。この範囲外では組み合わせされた光学センサは測定を無効にする。
【００５０】
方法を実施するための装置
本発明はまた上述の方法を実施するための装置に関する。
【００５１】
一つまたは他の上述の実施例による本発明の主題である、移動中の表面、特にガルバニール処理を受けた連続移動中の鋼ストリップの表面、のオンライン特性決定のための方法を実施するための装置は本質的に、５×と３０×の間の倍率と長い作動距離、すなわち１０ｍｍより大きい作動距離を持ち、最小でも二点間の粗さの半分に等しいかまたはそれより大きい最大可能被写界深度を持つ対物レンズを備え、２．５×と５×の間の倍率を持つカメラ適合レンズを含む工業顕微鏡が使用されること、この対物レンズと適合レンズに結合されて本質的に少なくとも０．５μｍのシステム空間解像度を持つ１２５μｍと２０００μｍの間の幅を持つ視野を提供するＣＣＤカメラが使用されること、この対物レンズ／レンズ装置は視野と必要な空間解像度の関数としてその応用に適合させられており、前記顕微鏡は、１０ｍＪまで調整されることができるエネルギーを持ちかつ０から１０ｎｓまで調整されることができる照明時間を持つパルスレーザー、例えば５３２−ｎｍＹＡＧレーザーにより構成された明視野及び／または暗視野形式の照明装置を含み、更にレーザー出力を顕微鏡の照明入力に結合する光ファイバーを含み、前記ファイバーが二つの拡散体、一方はレーザーの出力と光ファイバーの入力との間に置かれ、他方は光ファイバーの出力と顕微鏡の照明入力との間に置かれたもの、と組み合わされており、ストリップの表面から少なくとも１０ｍｍの距離に置かれかつ少なくとも−２ｍｍから＋２ｍｍの範囲内の変動を測定する、好ましくは最低でも１μｍの高精度（少なくとも被写界深度の１／５）で高反復性（少なくとも被写界深度の１／５）の距離センサ（レーザー三角測量形式）を含み、前記センサはこのセンサにより観察された帯域が顕微鏡により観察された帯域に相当するような方式で取り付けられており、最後にシステムに正確に焦点を合わすために顕微鏡のＺ調整システム（このＺ軸はシステムの光軸に相当する）上に取り付けられたモーターが使用されることを特徴とする。
【００５２】
本発明の主題であるこの装置の別の実施例によれば、少なくとも０．６°＋／−０．１°の精度と反復性を持つ少なくとも一つのモーター駆動回転テーブルが観察面に垂直な面内にシステムの光軸を配置するために用いられる。
【００５３】
本発明の主題であるこの装置のなお別の実施例によれば、ガルバニールされた被膜の観察の場合に、被写界深度の１／５、例えば１．４μｍの最低要求精度を持つセンサが使用される。
【００５４】
以下の説明は本発明の主題である表面の特性決定のための方法のガルバニールされた鋼ストリップの表面の検査の面の応用に意図的に集中される。この選択は説明を簡単にすることを目指し、問題の装置の応用分野に関しては、決して限定するものではない。
説明は添付図面が参照され、そこでは幾つかの要素が参照される。
【００５５】
本発明の主題であるこの方法を実施するための装置の好適実施例によれば、前記装置は少なくとも次の要素を含む：
− 長い作動距離（２０ｍｍ）と７μｍの被写界深度を持つ２０×対物レンズと、５×カメラ適合レンズを持つ工業顕微鏡；
− 対物レンズと適合レンズに結合され、少なくとも０．５μｍの最終空間解像度を持つ２５０×１９０μｍの視野を提供する７６８×５７６画素ＣＣＤカメラ；
− １０ｍＪまで調整されることができるエネルギーを持ち、０から１０ｎｓに調整されることができる照明時間を持つ５３２−ｎｍパルスＹＡＧレーザー、レーザー出力を顕微鏡の照明入力に結合する光ファイバー、好ましくは粉砕されたガラスから作られ、一方はレーザーの出力と光ファイバーの入力との間に置かれ、他方は光ファイバーの出力と顕微鏡の照明入力との間に置かれた二つの拡散体により構成された明視野及び／または暗視野形式の照明装置；第一拡散体は一方ではレーザービームを広げ、その可干渉性の幾らかを破壊し、かくしてファイバーの入力を集中しすぎたビームにしてそれによりそれを損傷することを避け；第二拡散体は更にレーザービームを広げ、同様に可干渉性の幾らかを破壊し、二つの拡散体と光ファイバーとの結合はレーザービームの可干渉性を十分に破壊することを可能とし、それにより形成された像のレベルでの干渉現象を避ける；
− 移動中の鋼ストリップの表面から少なくとも１０ｍｍの距離に置かれかつ−２から＋２ｍｍの範囲内の変動を測定する高精度（少なくとも０．５μｍ）で高反復性（少なくとも１μｍ）の距離センサ（レーザー三角測量形式）であって、このセンサにより観察された帯域が顕微鏡により観察された帯域に相当することを確実とするために斜めに取り付けられているセンサ；
− システムに正確に焦点を合わすために顕微鏡のＺ調整システム上に取り付けられたモーター；
− 工業顕微鏡と組み合わされた上述の装置を支持するための支持体としての役目をするモーター駆動回転テーブル（Ｂ）であって、観察面に垂直な面内にシステムの光軸Ｚを配置するために少なくとも０．６°の精度と反復性を持つモーター駆動テーブル；
− 観察面に垂直に光軸を配置するために第一テーブル（Ｂ）を少なくとも０．６°の精度と反復性を持って支持する第二モーター駆動回転テーブル（Ｃ）；
− 種々の部品Ａ，Ｂ及びＣ．．．により形成された装置を制御し、かつ非同時性リセット操作でカメラと共に作動することのできるフレームグラバーカード；アナログ入力で１６ビットの解像度を持つアナログ及びデジタル入力／出力カード；三つの上述のモーターを制御するためのカード；データ取得及び加工プログラム；を含むコンピュータ；レーザー三角測量センサにより供給された距離信号に対して要求される入力／出力カードの解像度は少なくとも１．４μｍの精度を可能とすべきであり、これは用いられた対物レンズの小さい被写界深度により要求される像の正確な配置と良好な焦点合わせのために必要である；
− 移動時にストリップ上に課される引張り効果によりまたはこの機能を確実とする適当な別個の手段により検査製品が適用されるロール、前記ロールは顕微鏡とその二つの配置テーブルを含む装置に対面するように配置され、システムの光軸は好ましくはシリンダーの中心を通過しかつ製品が完全にシリンダーの形状をかかえ込み、それによりその表面の配置がロールの配置及び製品の形式のみの関数であるロール上のある位置に配置される；
− 顕微鏡と組み合わされている光センサ、前記センサの目的は、ガルバニールされたシートの鉄百分率と粉末化を測定する際に、鉄の７％−１２％の範囲の外側の像加工で得られた測定を確認することであり；この確認は、一方では顕微鏡により得られた像の解析によりかつ光センサを備えている高温測定により、供給された情報を結合することからなる。
【００５６】
高温測定の解析は例えば構造上の補完情報を与え、ストリップの全幅に渡って顕微鏡により得られた測定を確認することを可能とする。
【００５７】
結論
本発明の方法はかくしてガルバニーリングを二つの異なる方式で監視することを可能とする。一方では、幾つかの既知の従来法の場合のような温度の間接測定によるよりむしろ、検査された被膜で達成された鉄レベルの直接測定による加熱制御ループを閉じることを可能とし、他方では、表面で得られた相の関数としてかつ達成された鉄百分率の関数としてでなくガルバニーリング法の操作点を位置付けることを可能とし、前記鉄百分率は加工工程での直接オンライン測定によってではなく既知の方法での引続いての製品の解析により得られる。
【００５８】
倍率（対物レンズ及び／または中間レンズを変更して）、カメラ（色彩カメラ、高空間解像度を持つカメラの使用）、照明装置（照明のために一つまたはそれ以上の異なる波長のレーザーの使用）のような幾つかのパラメーターを適合させることにより、本発明の主題である移動中の表面の特性決定のための方法を決定論的な粗さの検定、クレーターの定量化（形状、深さ）、スパングル模様の決定、表面での酸化物の検出、ピーリングの監視（割れ及び酸化物層のピーリングの検出）、カーバイド、深い割れ、微細割れ及び割れの網を検出するためのホットローリングシリンダーの観察のような、他の応用分野に、それらは一口に言えば全ての形式の材料の表面上に観察される非常に多数の欠陥及び特性を見分けることが通常困難であるところの応用分野に適用することが可能であることはまた注目されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の方法を実行するのに用いられる装置の概略正面図である。
【図２】 図１の装置と同じ装置の概略側面図である。
【図３】 この発明の方法を実行するのに用いられる装置の概略操作図である。
【図４】 一方では種々の温度で処理される鋼ストリップ上への化学的に計量された鉄の出現を、他方では本発明の方法により計算された鉄百分率を示す。
Claims (18)
- 移動中の表面（Ｓ）、好ましくはガルバナイズされたシートのオンライン特性決定のための方法であって、その方法が主として：
− 長い作動距離を持つ対物レンズ（２）とカメラ適合レンズを備えた少なくとも一つの工業顕微鏡（１）、アナログまたはデジタル出力を持つカメラ（３）、レーザーを含む明視野形式及び／または暗視野形式の照明装置（４）、距離センサ（５）及びシステムの正確な焦点合わせを可能とするための（Ｚ）軸に沿った線状変位、すなわち顕微鏡の光軸に沿った変位に作動するモーターからなる装置Ａと呼ばれる第一装置を備え、前記装置Ａは二つの要素（Ｂ）と（Ｃ）を含む装置Ｄと呼ばれる装置上に取り付けられており、前記装置Ｄは光軸、すなわち（Ｚ）軸を観察下の表面（Ｓ）を含む面に垂直に配置することを可能とし、前記手段は好ましくは少なくとも二つのモーター駆動回転テーブル（Ｂ）と（Ｃ）からなり、それらがそれらの共同作用により、顕微鏡の光軸（Ｚ）が試験下の表面（Ｓ）を含む観察面に垂直に配置されることを可能とし、所望により耐振動システムを備えている装置Ａを支持する装置Ｄは前記装置を、工業的連続アニーリング及びガルバニゼーションラインで見出されるような、それを支持しなければならずかつこの形式の工業工程に存在することの多い種々の振動に曝される金属フレームから分離することを可能とする；
− 少なくとも次の操作を実行することを可能とするコンピュータを好ましくは含む手段の装置：
・ 光軸を配置するための手段、すなわち、例えば、光軸（Ｚ）に沿って距離を調整しかつテーブル（Ｂ）と（Ｃ）を配置するためのモーター（単数または複数）を監視する、
・ 顕微鏡の対物レンズ（２）と試験下の表面（Ｓ）との間の距離を監視する、
・ 上述のレーザー照明装置（４）を作動する、
・ 取られるべき像が非同時性操作のカメラにより操作することのできる少なくとも一つのフレームグラバーカードを与えられて決定される、
・ 像を加工し解析する、
・ 所望により特徴的情報を発して結果を保管する、
を備えている方法において、少なくとも次の操作が実行されること：
− 特性決定される表面（Ｓ）を含む移動中の製品が、前記配置が時間経過により反復されるような方式で配置されること；
− 顕微鏡（１）が、その光軸（Ｚ）が試験下の表面（Ｓ）を含む面に垂直であるような方式で顕微鏡的尺度で配置されること；
− 光学システムがシャープな像を得るような方式で焦点を合わされること；
− 特性決定される表面がストロボスコープ形式の照明装置（４）、好ましくは以下の計算式による値の照明時間を持つストロボスコープ的レーザー照明装置（４）を用いて照明されること；
計算式：
ｔ＝ｄ／Ｖ μｓ
ここでＶは製品の線速度（ｍ／ｓ）；
ｄは視野に関連するカメラ画素の寸法であり、それ自体利用のために要求される解像度により規定され、その寸法はμｍで与えられる；
そしてｔは製品がｄμｍ移動するのに必要な時間であり、ｔmaxの値は良好な慣例の原則により規定され、それは移動中の物体を凍結するために画素の１／４の距離だけ物体を動かすために必要な時間より多くない時間だけ照明されねばならないことを示し、これは得られた像中の不鮮明効果を避けるためである；
− 別個の手段が照明のために用いられたビームの可干渉性を破壊するのに用いられ、この手段は好ましくは一つまたはそれ以上の拡散体からなること；
− 少なくとも一つの焦点の合った像が取られること；
− 表面（Ｓ）の像が電子フレームグラバーカードにより非同時的に取得されること；
− 取得された像はリアルタイムで加工されかつ解析されること；
− 像は、得られた像の品質を決定するための基準を規定することにより、リアルタイムで解析されること；
− 取得された像中に存在する種々の物体を分離及び検定するために一連の操作が実施されること；
− 第一選別操作がもし物体が、不鮮明な帯域、すなわち予め規定された鮮鋭度閾値より小さい基準ｎｉに合致する帯域、に属するならその物体が排除されるという事実を考慮して上述の識別された物体について実施されること；
− 次いで第二選別操作が残る物体についてそれらの表面及びそれらの寸法の関数として実施されること；
− それらのそれぞれの数が次の式を適用して上述の全鮮鋭度係数により加重値を与えられること：
ｐ＝（Σｐｉ）／（ｌ*ｍ）
ここでもしｎｉ＜Ｌならｐｉ＝０、そうでなければｐｉ＝１、更に
ｎｉは帯域ｉの計算された鮮鋭度係数であり；
Ｌは実験室でまたはバックグラウンドが除去された大きな数の像に基づいて検量により得られた予め規定された鮮鋭度閾値であり；
ｐｉは帯域ｉの加重値係数であり；
ｐは全鮮鋭度係数であり；
像中に見出されかつ同じ群に属するものとして決定された物体の各数Ｎは次のような方式で全鮮鋭度係数により加重値を与えられるものとする：
Ｎfinal＝Ｎ／ｐ
ここでＮfinalは解析された像の不鮮明帯域を考慮に入れて考察された物体の最終数を示す；
− 解析された像はもし全鮮鋭度係数が最小ｐminとして決定された値より小さいなら排除されること；
ｐminは好ましくは０．５であること；
− 先行する選別操作中に得られた値は検査された表面の特性を決定するのに用いられること；
を特徴とする方法。 - 移動中の鋼ストリップ上での実施の場合に、ストリップが前記ストリップを、ストリップ上の張力により、ロールの表面に適用することにより配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- シリンダー（６）上を通過する移動中の鋼ストリップ（Ｓ）の場合に、顕微鏡（１）が、システムの光軸（Ｚ）がシリンダーの軸（７）を直交的に横切り、かつ表面（Ｓ）を支持するストリップとシリンダー（６）との間の第一接触線と表面（Ｓ）を支持するストリップとシリンダー（６）との間の最後の接触線との間に囲まれた弓状区分内に位置するような方式で、配置されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
- シリンダー上を通過する移動中の鋼ストリップの場合に、前記シリンダーが設計誤差につながる偏心性を常に持つものとして、対物レンズと観察面との間の距離が検査点の移動の線速度の関数であるタイムサイクルにより変わるものにおいて、表面（Ｓ）の像が、焦点が合う距離がシリンダーの偏心性につながる距離変動の間隔内にあり従って観察表面が周期的に焦点が合う位置を通過するような方式でシステムを配置することにより、取得されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
- リアルタイムでの像の加工と解析に関して、それが捕捉した像を平均照明レベルの全ての変動及び／または製品につながる反射効果から免れさせることを目指した少なくとも一つの操作からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
- バックグラウンドを排除するための処置が取られることを特徴とする請求項５に記載の方法。
- 得られた像の品質を決定するための基準に関して、像がｌ*ｍ帯域に分割されること、各帯域が鮮鋭度パラメーターｎｉを割り当てられること、前記パラメーターｎｉが各帯域に対して評価されること、及び続いての加工のための考察下の像の容認または拒絶のための基準としての役目をする全鮮鋭度係数が計算されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の方法。
- ガルバニールされた鋼ストリップの解析の面で、ｌとｍが６と１０の間にあることを特徴とする請求項７に記載の方法。
- バックグラウンドの妨害効果が、各画素に考察下の全像のために得られた対応画素の値の算術平均を帰属させて形成された像を計算することによりシステムの応答を規則的に再評価することにより、排除されることを特徴とする請求項１から８の一つまたはそれ以上に記載の方法。
- 得られた像が照明が標準化された後にｌ*ｍ帯域に分割されること、帯域ｉのそれぞれにつき、鮮鋭度パラメーターｎｉが、この鮮鋭度パラメーターｎｉを得るために一画素から隣接画素へのレベルの差の絶対値を合計することにより、一画素から隣接画素への遷移を用いて計算されること、前記パラメーターｎｉが引続いての使用のために記憶されること、全鮮鋭度係数ｐが各帯域の試験に基づいて確立されること、最後に各鮮鋭度パラメーターｎｉが検査された製品の関数として予め決定された閾値と比較されること、もし鮮鋭度パラメーターｎｉがこの閾値より小さいなら帯域ｉは０として数えられ、もし反対が真実であるなら帯域ｉは１／（ｌ*ｍ）として数えられることを特徴とする請求項１から９の一つまたはそれ以上に記載の方法。
- 得られた像が、区別されかつ評価されることができる物体の最大数をもたらす得られた像中に含まれた情報の量を最適化することからなる最大エントロピー法に基づいてバックグラウンドが排除された後に、二値化されること、及び二値化された像中に存在する物体が結晶のような構造の特性的要素を検出する観点で得られた像中に存在する物体の表を確立することにより決定されかつ類別されることを特徴とする請求項１から１０の一つまたはそれ以上に記載の方法。
- ガルバニールされた鋼ストリップが検査されること、表面積、重心、慣性楕円体の幅と高さが各物体に対して計算されること、各記録された物体に対し次の試験が実行されること：
ａ．もし物体の重心が、上で確立された係数ｎｉが予め規定された閾値より小さいことに基づいて不鮮明として考察された帯域に属するならその物体は排除される；
ｂ．もし物体が一と三画素の間の厚さ、好ましくは一画素厚の水平ラインであるならそれは寄生像に相当すると考えられるのでその物体は排除される；
ｃ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して“非常に大きい面積Thres”と呼ばれる予め規定された閾値より大きいかまたはそれに等しいならその物体は非常に大きいとして数えられる；
ｄ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して予め規定された閾値“大きい面積Thres”より大きいかそれに等しくかつ閾値“非常に大きい面積Thres”より小さいならその物体は大きいとして数えられる；
ｅ．もし物体の表面積がガルバニールされた鋼の形式に依存して予め規定された閾値“小さい面積Thres”より小さいならその物体は小さいとして数えられる；
ｆ．もし点ｃ，ｄ及びｅが実証されないなら、比（物体の高さ／物体の幅）が決定され、０．２と０．５の間、〔好ましくは０．３〕の比を持つ結晶のみが像中に存在するζ結晶を決定するために数えられる；
を特徴とする請求項１から１１の一つまたはそれ以上に記載の方法。 - 反射率が顕微鏡により観察された位置で測定され、得られた少なくとも二つの値が予め決められた波長に対して解析され；得られた値の比が好ましくは計算されることを特徴とする請求項１から１２の一つまたはそれ以上に記載の方法。
- 高温測定が０．８５±０．０５μｍと１．１±０．０５μｍの波長で実施されること、及び前記測定が像測定により得られた結果を確認するために用いられることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
- 請求項１から１４のいずれか一つに記載された、移動中の表面、特にガルバニール処理を受けた連続移動中の鋼ストリップの表面、のオンライン特性決定のための方法を実施するための装置において、５×と３０×の間の倍率と長い作動距離、すなわち１０ｍｍより大きい作動距離を持ち、最小でも二点間の粗さの半分に等しいかまたはそれより大きい最大可能被写界深度、一般的に１５μｍを持つ対物レンズを備え、２．５×と５×の間の倍率を持つカメラ適合レンズを含む工業顕微鏡が使用されること、この対物レンズと適合レンズに結合されて本質的に少なくとも０．５μｍのシステム空間解像度を持つ１２５μｍと２０００μｍの間の幅を持つ視野を提供するＣＣＤカメラが使用されること、この対物レンズ／レンズ装置が視野と必要な空間解像度の関数としてその応用に適合させられており、前記顕微鏡が、１０ｍＪまで調整されることができるエネルギーを持ちかつ０から１０ｎｓまで調整されることができる照明時間を持つパルスレーザーにより、構成された明視野及び／または暗視野形式の照明装置を含み、更にレーザー出力を顕微鏡の照明入力に結合する光ファイバーを含み、前記ファイバーが二つの拡散体、一方はレーザーの出力と光ファイバーの入力との間に置かれ、他方は光ファイバーの出力と顕微鏡の照明入力との間に置かれたもの、と組み合わされており、ストリップの表面から少なくとも１０ｍｍの距離に置かれかつ少なくとも−２ｍｍから＋２ｍｍの間隔内の変動を測定する、好ましくは最低でも１μｍの高精度（少なくとも被写界深度の１／５）で高反復性（少なくとも被写界深度の１／５）の距離センサ（レーザー三角測量形式）を含み、前記センサがこのセンサにより観察された帯域が顕微鏡により観察された帯域に相当するような方式で取り付けられており、最後にシステムに正確に焦点を合わすために顕微鏡のＺ調整システム（このＺ軸はシステムの光軸に相当する）上に取り付けられたモーターが使用されることを特徴とする装置。
- 少なくとも０．６°＋／−０．１°の精度と反復性を持つ少なくとも一つのモーター駆動回転テーブルが観察面に垂直な面内にシステムの光軸を配置するために用いられることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
- ガルバニールされた被膜の観察の場合に、最低要求精度が被写界深度の１／５であるセンサが使用されることを特徴とする請求項１５または１６に記載の装置。
- 装置が少なくとも次の要素を含む：
− 長い作動距離（２０ｍｍ）と７μｍの被写界深度を持つ２０×対物レンズと、５×カメラ適合レンズを備えた工業顕微鏡；
− 対物レンズと適合レンズに結合され、少なくとも０．５μｍの最終空間解像度を持つ２５０×１９０μｍの視野を提供する７６８×５７６画素ＣＣＤカメラ；
− １０ｍＪまで調整されることができるエネルギーを持ち、０から１０ｎｓに調整されることができる照明時間を持つ５３２−ｎｍパルスＹＡＧレーザー、レーザー出力を顕微鏡の照明入力に結合する光ファイバー、好ましくは粉砕されたガラスから作られ、一方はレーザーの出力と光ファイバーの入力との間に置かれ、他方は光ファイバーの出力と顕微鏡の照明入力との間に置かれた二つの拡散体により構成された明視野及び／または暗視野形式の照明装置；第一拡散体は一方ではレーザービームを広げ、その可干渉性の幾らかを破壊し、かくしてファイバーの入力を集中しすぎたビームにしてそれによりそれを損傷することを避けており；第二拡散体は更にレーザービームを広げ、同様にその可干渉性の幾らかを破壊し、二つの拡散体と光ファイバーとの結合はレーザービームの可干渉性を十分に破壊することを可能とし、それにより形成された像のレベルでの干渉現象を避けている；
− 移動中の鋼ストリップの表面から少なくとも１０ｍｍの距離に置かれかつ−２から＋２ｍｍの間隔内の変動を測定する高精度（少なくとも０．５μｍ）で高反復性（少なくとも１μｍ）の距離センサ（レーザー三角測量形式）であって、このセンサによりねらわれた帯域が顕微鏡により観察される帯域に相当することを確実とするために斜めに取り付けられているセンサ；
− システムに正確に焦点を合わすために顕微鏡のＺ調整システム上に取り付けられたモーター；
− 工業顕微鏡と組み合わされた上述の装置の支持体としての役目をするモーター駆動回転テーブル（Ｂ）であって、観察面に垂直な面内にシステムの光軸Ｚを配置するために少なくとも０．６°の精度と反復性を持つモーター駆動テーブル；
− 観察面に垂直に光軸を配置するために第一テーブル（Ｂ）を少なくとも０．６°の精度と反復性を持って支持する第二モーター駆動回転テーブル（Ｃ）；
− 種々の部品Ａ，Ｂ及びＣ．．．により形成された装置を制御し、かつ非同時性リセット操作でカメラと共に作動することのできるフレームグラバーカード；アナログ入力で１６ビットの解像度を持つアナログ及びデジタル入力／出力カード；三つの上述のモーターを制御するためのカード；データ取得及び加工プログラム；を含むコンピュータ；レーザー三角測量センサにより供給された距離信号に対して要求される入力／出力カードの解像度は少なくとも１．４μｍの精度に到達することを可能とすべきであり、これは用いられた対物レンズの小さい被写界深度により要求される像の正確な配置と良好な焦点合わせのために必要である；
− 移動時にストリップ上に課される引張り効果によりまたはこの機能を確実とする適当な別個の手段により検査製品が適用されるロール、前記ロールは顕微鏡とその二つの配置テーブルを含む装置に対面するように配置され、システムの光軸はシリンダーの中心を好ましくは通過しかつ製品が完全にシリンダーの形状を抱え込み、それによりその表面の配置がロールの配置及び製品の形式のみの関数であるロール上のある位置に配置される；
− 顕微鏡と組み合わされている光センサ、前記センサの目的は、ガルバニールされたシートの鉄百分率と粉末化を測定する際に、鉄の７％−１２％の間隔の外側の像加工で得られた測定を確認することであり；この確認は、一方では顕微鏡により得られた像の解析によりかつ光センサを備えている高温測定により、供給された情報を結合することからなる；
ことを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一つに記載の装置。
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