JP7074202B2 - 化成処理膜検査方法、化成処理膜検査装置、表面処理鋼板の製造方法、表面処理鋼板の品質管理方法及び表面処理鋼板の製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、化成処理膜検査方法、化成処理膜検査装置、表面処理鋼板の製造方法、表面処理鋼板の品質管理方法及び表面処理鋼板の製造設備に関する。

表面処理鋼板、特に溶融亜鉛メッキ鋼板、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板、及び、ガルバリウム鋼板（登録商標）においては、導電性、耐食性、耐指紋性、及び、摺動性などの特性を高めるために、表面に化成処理膜を生成させることがある。この化成処理膜としては、クロム酸塩を用いたクロメート処理によって生成されるクロムを含むクロメート被膜や、６価クロムを含まないクロメートフリー被膜などがある。

化成処理膜は、化成処理液を鋼板の表面に塗布することなどによって生成される。鋼板の表面への化成処理液の塗布方法は、ロールを介して鋼板の表面に化成処理液を塗布するロールコータや、スプレーによって鋼板の表面に化成処理液を塗布し、リンガーロールと呼ばれるロールによって鋼板の表面上の化成処理液の量を適切な量に絞る方法など、複数の方法がある。一方、鋼板の表面に化成処理液を塗布する際に、例えば、ロールと鋼板とにギャップがあったり、スプレーのノズルに詰まりがあったりすると、鋼板の表面に化成処理膜が上手く生成されない不具合が生じ得る。鋼板の表面に化成処理膜が生成されない部分があると、所期の性能が発揮されないため大きな問題となる。

そこで、従来、鋼板の表面の化成処理膜の有無を、鋼板が搬送されている最中あるいは鋼板の搬送を止めて、目視で検査することが行われている。合金化溶融亜鉛メッキ鋼板では、化成処理膜の有無によって光の反射率ないし色が大きく変わることがあるため、目視でも化成処理膜の有無の判定が可能な場合もある。ところが、鋼板の搬送を止めて検査すると生産性を阻害し高コスト化を招くため、鋼板が搬送されている最中に自動的に化成処理膜の有無を判定することが望ましい。また、溶融亜鉛メッキ鋼板では、仮に鋼板の搬送を止めて目視により検査を行ったとしても、鋼板の表面と化成処理膜とでは、光の反射率の差が小さかったり、色の差が小さかったりするため、化成処理膜の有無を容易に判定することができない。

特許文献１には、鋼板の表面の化成処理膜の有無を自動的に判定可能な技術として、蛍光Ｘ線分析装置を用いた技術が開示されている。

特開昭６１－４５９１６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、製造ラインに蛍光Ｘ線分析装置を用いるための管理区域を設けなければならず、高コスト化を招いてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、高コスト化を抑えるために、鋼板が搬送されている状態で、被検査面の化成処理膜の有無を判定することができる化成処理膜検査方法及び化成処理膜検査装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、高コスト化を抑えるために、表面処理鋼板が搬送されている状態で、被検査面の化成処理膜の有無を判定し、表面処理鋼板の製造歩留りを向上可能な表面処理鋼板の製造方法、表面処理鋼板の品質管理方法及び表面処理鋼板の製造設備を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る化成処理膜検査方法、化成処理膜検査装置、表面処理鋼板の製造方法、表面処理鋼板の品質管理方法及び表面処理鋼板の製造設備は、以下の特徴を有する。

［１］被検査面に偏光を入射させる入射ステップと、前記入射された偏光が前記被検査面で反射した反射光を、２種類以上の異なる検光角で２つ以上の受光手段によりそれぞれ受光する受光ステップと、前記受光手段で受光された前記反射光から、前記被検査面の像を表す像信号を、受光手段ごとに取得する像信号取得ステップと、前記像信号から、各像信号の代表値を前記受光手段ごとに計算する代表値計算ステップと、前記受光手段ごとに算出された前記代表値から、前記被検査面の化成処理膜の有無を判定する判定ステップと、を含み、前記像信号取得ステップと前記代表値計算ステップとの間に、前記像信号の強度から求められる前記像信号の特徴値が一定になるように、前記像信号のゲインを前記受光手段ごとに調整するゲイン調整ステップを行わない場合には、前記代表値計算ステップでは、前記代表値を前記像信号の強度から求める処理を行い、前記像信号取得ステップと前記代表値計算ステップとの間に、前記ゲイン調整ステップを行う場合には、前記代表値計算ステップでは、前記代表値を前記ゲインから求める処理を行う、化成処理膜検査方法。

［２］前記［１］に記載の化成処理膜検査方法において、前記判定ステップは、前記代表値の中から異なる検光角を持つ前記受光手段における代表値を選び、選ばれた前記代表値から代表値の比を計算し、前記代表値の比から前記被検査面の化成処理膜の有無を判定する化成処理膜検査方法。

［３］偏光を被検査面に照射する光源と、前記照射された偏光が前記被検査面で反射した反射光を、２種類以上の異なる検光角でそれぞれ受光する２つ以上の受光手段と、各受光手段で受光された各反射光から、前記被検査面の像を表す像信号を、前記受光手段ごとに取得する像信号取得手段と、前記像信号から、各像信号の代表値を前記受光手段ごとに計算する代表値計算手段と、前記受光手段ごとに算出された前記代表値から、前記被検査面の化成処理膜の有無を判定する判定手段と、を備え、前記像信号取得手段が、前記像信号の強度から求められる前記像信号の特徴値が一定になるように、前記像信号のゲインを前記受光手段ごとに調整を行わない場合には、前記代表値計算手段は、前記代表値を前記像信号の強度から求め、前記像信号取得手段が、前記像信号の強度から求められる前記像信号の特徴値が一定になるように、前記像信号のゲインを前記受光手段ごとに調整を行う場合には、前記代表値計算手段は、前記代表値を前記ゲインから求める、化成処理膜検査装置。

［４］表面処理鋼板の製造ステップと、前記［１］または［２］に記載の化成処理膜検査方法によって、前記製造ステップにおいて製造された表面処理鋼板の化成処理膜を検査する検査ステップと、を含む、表面処理鋼板の製造方法。

［５］前記［１］または［２］に記載の化成処理膜検査方法によって、表面処理鋼板の化成処理膜を検査する検査ステップと、前記検査ステップにより得られた検査結果から、前記表面処理鋼板の品質管理を行う品質管理ステップと、を含む、表面処理鋼板の品質管理方法。

［６］表面処理鋼板を製造するための製造設備と、前記製造設備により製造された表面処理鋼板の化成処理膜を検査する前記［３］に記載の化成処理膜検査装置と、を備えた、表面処理鋼板の製造設備。

本発明に係る化成処理膜検査方法及び化成処理膜検査装置は、高コスト化を抑えつつ、被検査面の化成処理膜の有無を判定することができるという効果を奏する。また、本発明に係る表面処理鋼板の製造方法、表面処理鋼板の品質管理方法及び表面処理鋼板の製造設備は、高コスト化を抑えつつ、表面処理鋼板が搬送されている状態で被検査面の化成処理膜の有無を判定し、表面処理鋼板の製造歩留りを向上させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る化成処理膜検査装置の上面図である。 図２は、実施形態１に係る化成処理膜検査装置の側面図である。 図３は、信号処理部の概略構成を示すブロック図である。 図４は、受光カメラを用いて、化成処理膜有り及び化成処理膜無しの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。 図５は、図４の画像中における破線部の輝度値を抽出したグラフである。 図６は、光強度信号の規格化処理を行った場合での、受光カメラを用いて、化成処理膜有り及び化成処理膜無しの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。 図７は、図６（ａ）～図６（ｃ）の画像中における破線部の輝度値を抽出したグラフである。 図８は、図６（ｄ）～図６（ｆ）の画像中における破線部の輝度値を抽出したグラフである。 図９は、実施形態１に係る化成処理膜検査方法を用いた制御の一例を示したフローチャートである。

（実施形態１）
以下に、本発明に係る化成処理膜の検査方法及び化成処理膜検査装置の実施形態１について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態１に係る化成処理膜検査装置１の上面図である。図２は、実施形態１に係る化成処理膜検査装置１の側面図である。

実施形態１に係る化成処理膜検査装置１は、線状拡散光源２１、偏光板２２、受光部２３、及び、信号処理部３０などを備えており、溶融亜鉛メッキ鋼板などの製造ラインに設置されている。搬送状態のため移動している鋼板１０の表面が、被検査面となる。また、鋼板１０の表層には、化成処理膜が設けられている。

図中矢印方向に搬送状態の鋼板１０の上方位置に、鋼板１０の幅方向に線状拡散光源２１が配設されている。線状拡散光源２１においては、メタルハライド光源の光を光ファイバで幅方向に長い矩形状の光の照射部に導き、この照射部から投光されている。この構造から線状拡散光源２１は、鋼板１０の幅方向に一様の光を照射することができる。なお、線状拡散光源２１としては、蛍光灯を使用することもできる。また、バンドルファイバの出射端を直線上に整列させたファイバ光源を使用することもできる。各ファイバからの照射光は、ファイバの開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に対応して充分な広がり角を持つため、これを整列させたファイバ光源は実質的に線状拡散光源となるためである。

鋼板１０の表面に対する、線状拡散光源２１からの入射光Ｌ１は、偏光板２２を介して、鋼板１０の表面の全幅に対して入射角θ_１で入射する。偏光板２２は検光角γ（方位角）に設定されており、検光角γは、３０°以上から６０°以下の範囲内であることが好ましい。さらに、検光角γが４５°であると、縦方向の波と横方向の波とが均等に入るため、より好ましい。ここで、検光角とは、被検査面に対する法線を０°として、被検査面に向かって時計まわり方向に回転する方向を正（プラス）方向とする。

受光部２３は、鋼板１０の表面で反射した反射光を、２種類以上の異なる検光角γで２つ以上の受光カメラにより受光するように構成する。図１において、鋼板１０の表面で反射した反射光Ｌ２は、鋼板正反射方向に配置された受光部２３に入射する。この受光部２３は、３つの受光手段で構成されている。例えば、レンズの前に検光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃを有する、リニアアレイカメラからなる受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃによって構成されている。具体的には、受光カメラ２５ａがレンズの前面に検光子２４ａを、受光カメラ２５ｂがレンズの前面に検光子２４ｂを、受光カメラ２５ｃがレンズの前面に検光子２４ｃを、それぞれ備えている。本実施形態では、検光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃを持った受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃが、受光手段に該当する。また、検光子２４ａには検光角ωａが、検光子２４ｂには検光角ωｂが、検光子２４ｃには検光角ωｃが、それぞれ設定されている。検光角ωａ，ωｂ，ωｃは、それぞれ－５°以上から５°以下、３５°以上から４５°以下、－５０°以上から－４０°以下のいずれかの範囲内であることが好ましい。

受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各光軸は、互いに平行になるように設置されている。受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各光軸が平行に設置されていると、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各画素は、同一視野サイズで一対一に対応するので好ましい。ただし、この場合、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各設置位置は、鋼板１０の幅方向に対して異なるために、同じ領域を撮影しても、各受光カメラにおける画素ごとの座標が異なる場合がある（以下、「視野のずれ」とも称する）。このような受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの視野のずれは、信号処理部３０にて補正すれば解決できる。なお、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃとしては、リニアアレイカメラの代りに２次元ＣＣＤカメラを使用することもできる。さらには、単一光検出素子とガルヴァノミラーやポリゴンミラーを組み合わせた走査型の光検出器を使用することも可能である。受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃにリニアアレイカメラを用いた場合、ビームスプリッタを用いた場合に比べて、光量のロスがなくなるため、効率的な測定が可能となり好ましい。

受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃで受光された反射光Ｌ２の光強度は、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに変換される。その後、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、鋼板１０の移動した距離に応じて作成されたトリガ信号に応じて、信号処理部３０へ送信される。光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、それぞれ鋼板１０の表面の像を表わす像信号である。なお、本実施形態では、受光カメラにリニアアレイカメラを使用しているため、鋼板１０の表面の像信号は、２次元画像を表わす２次元画像信号となっている。そこで、本実施形態では、受光された反射光Ｌ２の光強度は、鋼板１０の幅方向の１ライン分の画素ごとに、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃへ変換される。

図３は、信号処理部３０の概略構成を示すブロック図である。信号処理部３０は、信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、メモリ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ、比較判定部である代表値比較部３４、及び、出力部３５を有している。

ここで、信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、メモリ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、受光手段ごとに設けられている。具体的には、受光カメラ２５ａと信号前処理部３１ａとメモリ３２ａと代表値計算部３３ａの順に接続され、その後、代表値比較部３４に接続されている。同様に、受光カメラ２５ｂと信号前処理部３１ｂとメモリ３２ｂと代表値計算部３３ｂの順に接続され、その後、代表値比較部３４に接続されている。さらに同様に、受光カメラ２５ｃと信号前処理部３１ｃとメモリ３２ｃと代表値計算部３３ｃの順に接続され、その後、代表値比較部３４に接続されている。

信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃから出力された光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを、受光手段ごとに取得する。その後、信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃから取得した光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに対して種々の信号前処理を実施する。

ただし、本実施形態では、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの信号前処理において、輝度補正のために光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃのゲインを調整し、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの強度から求められる特徴値を一定にする規格化処理は実施しない。

ここで、ゲインとは、光強度信号（すなわち、像信号）の強度から求められる特徴値を一定にするために、「光強度信号を何倍したか」を示している。

また、本実施形態における像信号の特徴値とは、像信号の強度から受光手段ごとに求められるものである。言い換えると、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ（すなわち、像信号）の特徴値とは、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ（すなわち、像信号）の強度から受光手段ごとに求められるものである。具体的には、信号前処理で設定させる被測定領域の輝度分布の平均値を用いることが好ましい。ただし、被測定領域に欠陥が生じた場合に、外れ値が生じることがある。この場合には、特徴値として、被測定領域の輝度分布の中央値、または、被測定領域の輝度分布の最頻値を用いることが、より好ましい。中央値や最頻値を用いた場合には、被測定領域に生じた欠陥の影響を除くことができる。

この信号前処理としては、例えば、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの視野のずれを補正する。その他、信号前処理としては、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃで撮影した画像中に鋼板１０の両方または片方のエッジが含まれる場合、そのエッジ位置を検出し、鋼板１０のエッジの外側に相当する２次元画像領域を検査対象外領域に設定するとともに、エッジ位置を境界とした鋼板１０の内部領域を検査対象領域に設定する、などがある。

メモリ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃにて信号前処理された光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを格納する。

代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、メモリ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに格納された光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃから、受光手段ごとに、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値を計算する。代表値としては、例えば、信号前処理で設定された被測定領域の輝度分布の平均値を用いることが好ましい。ただし、被測定領域に欠陥が生じた場合に、外れ値が生じることがある。この場合には、代表値として、被測定領域の輝度分布の中央値、または、被測定領域の輝度分布の最頻値を用いることが、より好ましい。中央値や最頻値を用いた場合には、被測定領域に生じた欠陥の影響を除くことができる。

ここで、検査対象領域において特徴値または代表値を計算する被測定領域は、検査対象領域の幅方向におおむね全幅、鋼板搬送方向には予め決められた鋼板１０の長さの範囲である。幅方向は、おおむね全幅と表現したが、実際には、被検査面である鋼板１０のエッジ近傍は、鋼板１０の反りなどの影響を受けやすいため不感帯と呼称され、例えば、エッジから幅方向内側の１０ｍｍ程度の計算に用いない不使用領域を設けても良い。

なお、光強度信号の代表値と光強度信号の特徴値は、同じであっても良いし異なっても良い。例えば、光強度信号の特徴値として輝度分布の最頻値を設定した場合、光強度信号の代表値としては、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、または、同じ輝度分布の最頻値のいずれを選択しても良い。また、光強度信号の代表値としては、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、または、同じ輝度分布の最頻値の内から、２つ以上を選択してもよい。

代表値比較部３４は、代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃで受光手段ごとに計算された各代表値から、化成処理膜の有無を判定する。例えば、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃごとに求められた光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値同士を比較し、その比較した結果が、予め決められた範囲に入った場合に、化成処理膜が無いと判定する。比較方法の一例は、後程詳細に説明する。

出力部３５は、代表値比較部３４における化成処理膜の有無の判定結果を、信号処理部３０の外部に設けられた判定結果表示部４０に出力する。

判定結果表示部４０は、化成処理膜の有無の判定結果を表示する。なお、判定結果表示部４０では、化成処理膜検査装置１とは別に製造ラインに設けられた、欠陥計、穴計または幅計などからの判定結果と合わせて、化成処理膜の有無の判定結果を表示しても構わない。ここで、欠陥計や穴計は、鋼板１０の表面に生じ得る欠陥を検出するための光源及びカメラを備えた計測機器である。また、判定結果表示部４０で化成処理膜の有無の判定結果を表示するのに合わせて、化成処理膜検査装置１よりも上位のコンピュータに出力部３５から判定結果を出力して、管理しても構わない。

以上の機能から、信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃとメモリ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは像信号取得手段であり、代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃは代表値計算手段であり、代表値比較部３４は判定手段に該当する。

これまで、本実施形態では、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを化成処理膜検査装置１が備える専用の受光カメラとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、光学条件が一致すれば、製造ラインの既存の欠陥計が備える受光カメラの信号を分岐して、化成処理膜検査装置１で用いても構わない。その場合は、欠陥計と化成処理膜検査装置１とで受光カメラを別々に設ける必要がなく、コンパクト且つ安価に化成処理膜検査装置１の装置構成を実現することができる。

ここから、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値の算出方法の例と、代表値の比較方法の例とを説明する。

図４は、図１と図３の化成処理膜検査装置１を用いて、化成処理膜有り及び化成処理膜無しの溶融亜鉛メッキ鋼板を、搬送中に撮影した画像である。なお、撮影時の条件は次の通りである。受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃにはリニアアレイカメラを用いた。搬送状態のメッキ鋼板の全幅に対する入射角θ１は６０°、偏光板２２の検光角γは４５°が設定されている。また、各リニアアレイカメラのレンズの前の検光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃに対しては、検光子２４ａの検光角ωａは０°に、検光子２４ｂの検光角ωｂは４０°に、検光子２４ｃの検光角ωｃは－４５°に、それぞれ設定されている。

図４（ａ）は、検光角ωａが０°で受光カメラ２５ａにより前記溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。図４（ｂ）は、検光角ωｂが４０°で受光カメラ２５ｂにより前記溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。図４（ｃ）は、検光角ωｃが－４５°で受光カメラ２５ｃにより前記溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。図５は、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）のそれぞれの画像中における破線部の輝度値を抽出したグラフである。詳しくは、図５中の検光角ωａが０°のグラフは、図４（ａ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。図５中の検光角ωｂが４５°のグラフは、図４（ｂ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。図５中の検光角ωｃが－４５°のグラフは、図４（ｃ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。

図４（ａ）及び図５から、検光角ωａが０°で受光カメラ２５ａにより前記溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した場合には、化成処理膜有りに比べて化成処理膜無しのほうが、輝度が高いことがわかる。また、図４（ｂ）及び図５から、検光角ωｂが４０°で受光カメラ２５ｂにより前記溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した場合には、化成処理膜有りに比べて化成処理膜無しのほうが、輝度が低いことがわかる。また、図４（ｃ）及び図５から、検光角ωｃが－４５°で受光カメラ２５ｃにより前記溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した場合には、化成処理膜有りに比べて化成処理膜無しのほうが、輝度が高いことがわかる。

表１は、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値として、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、及び、輝度分布の最頻値の計算結果を示したものである。なお、以下の説明では、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値を、それぞれの光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが出力される受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに対応させて、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの代表値ともいう。

表１から、代表値として、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、及び、輝度分布の最頻値のいずれを用いても、化成処理膜有りに比べて化成処理膜無しのほうが、受光カメラ２５ａの代表値が高く、受光カメラ２５ｂの代表値が低く、受光カメラ２５ｃの代表値が高くなっている。このことから、代表値としては、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、及び、輝度分布の最頻値のいずれも使用可能であることがわかる。

ここで、代表値比較部３４における代表値の比較は、例えば、３つの受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの代表値のうち、異なる検光角ωで測定した受光カメラの代表値を２つ選択し、選択した２つの代表値の比を算出し、算出した比を用いて行うことができる。具体的には、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比、または、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比を用いる。

表２は、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比、及び、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比の計算結果を示したものである。なお、表２では、表１に示した平均値を用いて比の計算を行っている。

表２から、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比を、代表値の比較の指標として用いるときには、比の値がある閾値より小さければ「化成処理膜有り」、比の値が閾値以上であれば「化成処理膜無し」と判定する。閾値は、化成処理膜有りと無しの平均値などから予め定めておき、例えばこの場合には２．６と定めることができる。この処理によって、化成処理膜の有無の判定が可能である。同様に、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比を、代表値の比較の指標として用いるときには、比の値がある閾値以上であれば「化成処理膜有り」、比の値が閾値より小さければ「化成処理膜無し」と判定する。同様に、閾値は、化成処理膜有りと無しの平均値などにより求め、例えば、この場合には０．２と定めることができる。この処理によって、化成処理膜の有無の判定が可能である。

なお、上記代表値の比で判定する際、代表値の比は、１組あれば鋼板１０の表面の化成処理膜の有無の判定を行うことができる。また、２組取ることによって、より精度良く判定を行うことが可能となるので、より好ましい。

ここで、上述したような化成処理膜の有無の判定を、コンパクト且つ安価な装置構成で行いたい場合には、例えば、欠陥計を化成処理膜の有無の判定に利用するなどの方法が考えられる。ところが、通常、欠陥計は、特開平９－１７８６６９号公報に記載のように、光源の劣化や鋼板の反射率の違いなどの影響を除去するために、カメラから出力される光強度信号に対し、ゲインを調整する規格化処理が行われる。そのため、鋼板の全幅及び搬送方向の数ｍにわたって化成処理膜が生成されて無い場合は、カメラの視野範囲より広い範囲で輝度分布の変化が起こるため、規格化処理を行うことによって、カメラの視野範囲での化成処理膜の有無による反射率の違いが識別できなくなってしまう。

図６は、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに対し規格化処理を行った場合の、化成処理膜有り及び化成処理膜無しの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。規格化処理が有る以外は上述の場合と同じ条件で、化成処理膜検査装置１を用いている。なお、規格化処理において、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの特徴値には、輝度分布の平均値を用いた。

図６（ａ）は、検光角ωａが０°で受光カメラ２５ａにより化成処理膜有りの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。図６（ｂ）は、検光角ωｂが４０°で受光カメラ２５ｂにより化成処理膜有りの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。図６（ｃ）は、検光角ωｃが－４５°で受光カメラ２５ｃにより化成処理膜有りの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。図６（ｄ）は、検光角ωａが０°で受光カメラ２５ａにより化成処理膜無しの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。図６（ｅ）は、検光角ωｂが４０°で受光カメラ２５ｂにより化成処理膜無しの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。図６（ｆ）は、検光角ωｃが－４５°で受光カメラ２５ｃにより化成処理膜無しの溶融亜鉛メッキ鋼板を撮影した画像である。

図７は、図６（ａ）～図６（ｃ）の画像中における破線部の輝度値を抽出したグラフである。詳しくは、図７（ａ）は、図６（ａ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。図７（ｂ）は、図６（ｂ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。図７（ｃ）は、図６（ｃ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。図８は、図６（ｄ）～図６（ｆ）の画像中における破線部の輝度値を抽出したグラフである。詳しくは、図８（ａ）は、図６（ｄ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。図８（ｂ）は、図６（ｅ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。図８（ｃ）は、図６（ｆ）の破線部の輝度値を抽出したグラフである。

図６、図７及び図８から、規格化処理を行っているため、化成処理膜の有無によらず、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃによって撮影された各画像の輝度分布が、ほぼ一定になっている。そのため、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの視野範囲での化成処理膜の有無による反射率の違いが、識別できなくなっていることがわかる。

表３は、規格化処理が行われた光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値として、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、及び、輝度分布の最頻値の計算結果を示したものである。

表３から、規格化処理を行った場合、代表値として、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、及び、輝度分布の最頻値のいずれを用いても、化成処理膜有りに比べて化成処理膜無しでは、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの代表値が高くなっている。

表４は、規格化処理を行った場合での、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比、及び、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比の計算結果を示したものである。なお、表４では、表３に示した輝度分布の平均値を用いて比の計算を行っている。

表４から、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比が、輝度分布の平均値及び輝度分布の中央値では、化成処理膜有りよりも化成処理膜無しのほうが大きくなっており、輝度分布の最頻値では、化成処理膜有りよりも化成処理膜無しのほうが小さくなっている。また、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比が、輝度分布の平均値及び輝度分布の中央値では、化成処理膜有りよりも化成処理膜無しのほうが小さくなっており、輝度分布の最頻値では、化成処理膜有りよりも化成処理膜無しのほうが大きくなっている。さらには、表４から、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比、及び、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比のどちらにおいても、化成処理膜有りと化成処理膜無しとの比の値の差が小さい。

よって、規格化処理を行うことにより、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、及び、輝度分布の最頻値のいずれかを比較することで、化成処理膜の有無を判定することは困難であることがわかる。言い換えると、規格化処理を行わないことによって、２種類以上の異なる検光角での反射光量の違いにより、２つ以上の受光カメラから出力された光強度信号の代表値として、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、及び、輝度分布の最頻値のいずれかを比較することで、化成処理膜の有無を判定することができる。

図９は、実施形態１に係る化成処理膜検査方法の一例を示したフローチャートである。化成処理膜検査装置１で用いられる化成処理膜検査方法は、入射ステップと、受光ステップと、信号前処理ステップと、代表値計算ステップと、判定ステップとを有している。

まず、入射ステップでは、線状拡散光源２１から被検査面である鋼板１０の表面に偏光（入射光Ｌ１）を照射する。つまり入射ステップでは、被検査面に偏光を入射させる（ステップＳ１）。

次に、受光ステップでは、鋼板１０の表面で反射された反射光Ｌ２を、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃごとに受光する。ここで、受光カメラのレンズの前には、受光カメラごとに検光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃが備えられている。また、検光子２４ａの検光角ωａと、検光子２４ｂの検光角ωｂと、検光子２４ｃの検光角ωｃは、２種類以上から選択する。本実施形態においては、一例として全て異なる。つまり、３種類の異なる検光角で受光している（ステップＳ２）。

次に、信号前処理ステップでは、信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃが、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃで受光された反射光Ｌ２から、鋼板１０の表面の像を表す像信号である光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを取得する。すなわち、この信号前処理ステップは、像信号取得ステップを備えている。その後、取得した光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに対して、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの視野のずれを補正や、鋼板１０のエッジ検出などの信号前処理を実施する。ただし、この信号前処理では、輝度補正のために、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃのゲインを調整し、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの特徴値を一定にする規格化処理は実施しない（ステップＳ３）。なお、この規格化処理は、実施形態２における「ゲイン調整ステップ」に該当する。信号前処理にて、鋼板１０のエッジが検出された場合には、上述したような検査対象領域と検査対象外領域との設定を行う。信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃにて信号前処理された光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと、検査対象領域または検査対象外領域の設定結果は、メモリ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに格納される。

次に、代表値計算ステップでは、メモリ３２ａ、３２ｂ，３２ｃに格納された、信号前処理後の光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと、検査対象領域または検査対象外領域の設定結果を用いて、代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃが、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値を計算する（ステップＳ４）。ここで、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値は、具体的には、輝度分布の平均値であることが、被測定領域に生じた非定常部の影響を除くことができるという理由で好ましい。

次に、判定ステップでは、代表値比較部３４が、代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃで計算された受光手段ごとの各代表値を用いて、鋼板１０の表面における化成処理膜の有無を判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５における判定方法の例としては、次の通りである。代表値比較部３４が、３つの受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの代表値のうち、異なる検光角ωで測定した受光カメラの代表値を２つ選択する。次に、代表値比較部３４は、選択した２つの代表値の比を算出する。具体的には、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比、または、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比を算出する。最後に、代表値比較部３４は、算出した代表値の比が、予め決められた範囲に入った場合に、化成処理膜が無いまたは有ると判定する。

代表値比較部３４での判定結果は、出力部３５を介して判定結果表示部４０に出力し、判定結果表示部４０で判定結果を表示する（ステップＳ６）。なお、判定結果表示部４０には、化成処理膜が無いと判定されたときにだけ、化成処理膜が無い旨を表示するようにしても良い。また、判定結果表示部４０には、化成処理膜が有ると判定されたときと無いと判定されたときの両方で、化成処理膜が有る旨と無い旨とをそれぞれ表示するようにしても良い。

以上のように、実施形態１に係る化成処理膜検査装置１及び化成処理膜検査方法では、輝度補正のために像信号の特徴値を一定にする規格化処理を行わず、輝度分布の代表値を受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃごとに求めて判定に用いることで、安価で簡易な装置構成で、且つ、鋼板１０が搬送されている最中に自動的に、化成処理膜の有無を判定することができる。その結果、高コスト化を抑えることが可能となる。

（実施形態２）
以下に、本発明に係る化成処理膜の検査方法及び化成処理膜検査装置の実施形態２について説明する。なお、実施形態２において実施形態１と共通する部分についての説明は省略する。

実施形態２では、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの信号前処理において、輝度補正のために光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃのゲインを調整し、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの強度から求められる特徴値を一定にする規格化処理を行う。さらに、実施形態２では、この規格化処理のために調整された光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの各ゲインを、代表値として用いる。この２点以外は、実施形態１の図９に示したフローチャートと同様の手順によって、化成処理膜の有無の判定を行う。なお、本実施形態２においても、「ゲイン」、「像信号の特徴値」及び「被測定領域」の定義と具体的な内容は、前述した実施形態１の場合と同じである。

実施形態２に係る化成処理膜検査装置１では、信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃが、信号前処理の１つとして、輝度補正のための規格化処理を行う。これら調整された、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各ゲインは、メモリ３２ａ，３２ｂ，３２ｃを介して、代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃへ受光手段ごとに受け渡される。代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、受け取った受光カメラのゲインを、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値とする。そして、代表値比較部３４は、代表値計算部３３ａ，３３ｂ，３３ｃにより光強度信号の代表値とされた受光カメラごとのゲインを用いて、化成処理膜の有無の判定を行う。上記の説明以外の各部の働きは、実施形態１に係る化成処理膜検査装置１と同じである。

一方、実施形態２に係る化成処理膜検査方法では、信号前処理ステップ（図９のステップＳ３）において像信号取得ステップの後に、輝度補正のために規格化処理を行う。具体的には、信号前処理部３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、取得した光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの特徴値が一定となるように、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃのゲインを調整する。この規格化処理を行うステップを、ゲイン調整ステップとする。図９のステップＳ４以降は、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの各ゲインを光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの各代表値として扱う。上記の説明以外の各ステップ処理は、実施形態１に係る化成処理膜検査方法と同じである。

受光カメラの各ゲインを用いた場合の判定ステップ（ステップＳ５）の例を説明する。表５は、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値として、図６の規格化処理を行った際に光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを何倍したかをあらわすゲインを示したものである。規格化処理において、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの特徴値は、輝度分布の平均値を用いた。なお、以下の説明では、光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの代表値を、それぞれの光強度信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが出力される受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに対応させて、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの代表値ともいう。

表５から、代表値としてゲインを用いた場合には、化成処理膜有りに比べて化成処理膜無しでは、受光カメラ２５ａの代表値が高く、受光カメラ２５ｂの代表値が低く、受光カメラ２５ｃの代表値が高くなっていることがわかる。すなわち、実施形態１の表１で示したような、代表値として、輝度分布の平均値、輝度分布の中央値、及び、輝度分布の最頻値を用いた場合と同様の傾向をなしていることがわかる。

そこで、本実施形態では、上記ゲインを代表値とし、且つ、代表値比較部３４での代表値の比較を、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比、または、受光カメラ２５ｃの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比を用いて行う。

表６は、代表値としてゲインを用いた場合での、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比、及び、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比の計算結果を示したものである。なお、表６では、表５に示したゲインを用いて比の計算を行っている。

表６から、ゲインを代表値とし、受光カメラ２５ａの代表値と受光カメラ２５ｂの代表値との比を、代表値の比較の指標として用いる場合には、比の値がある閾値より小さければ「化成処理膜有り」、比の値が閾値以上であれば「化成処理膜無し」と判定する。閾値は、化成処理膜有りと無しの平均値などから予め定めておき、例えば、この場合には３．７と定めることができる。この処理によって、化成処理膜の有無の判定が可能である。同様に、ゲインを代表値とし、受光カメラ２５ｂの代表値と受光カメラ２５ｃの代表値との比を、代表値の比較の指標として用いる場合、比の値がある閾値以上であれば「化成処理膜有り」、比の値が閾値より小さければ「化成処理膜無し」と判定する。閾値は、化成処理膜有りと無しの平均値などから予め定めておき、例えば、この場合には０．３と定めることができる。この処理によって、化成処理膜の有無の判定が可能である。

なお、代表値の比は、１組あれば鋼板１０の表面の化成処理膜の有無の判定を行うことが可能である。また、２組以上取ることによって、より精度良く判定を行うことが可能となるので、より好ましい。

なお、本実施形態では、受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを化成処理膜検査装置１が備える専用の受光カメラとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、光学条件が一致すれば、製造ラインの既存の欠陥計が備える受光カメラの信号を分岐して、化成処理膜検査装置１で用いても構わない。その場合は、欠陥計と化成処理膜検査装置１とで受光カメラを別々に設ける必要がなく、コンパクト且つ安価に化成処理膜検査装置１の装置構成を実現することができる。

以上のように、実施形態２に係る化成処理膜検査装置１及び化成処理膜検査方法では、輝度補正のために像信号の特徴値を一定にする規格化処理を行わない。この規格化処理の際に求めた受光カメラのゲインを受光カメラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃごとに代表値として判定に用いることで、安価で簡易な装置構成で、かつ、鋼板１０が搬送されている最中に自動的に、化成処理膜の有無を判定することができる。その結果、高コスト化を抑えることが可能となる。

例えば、本発明を表面処理鋼板の製造設備を構成する検査装置として適用し、本発明に係る化成処理膜検査装置１によって、公知または既存の製造設備によって製造された表面処理鋼板の表面に設けられた化成処理膜を検査するようにしてもよい。

また、本発明を表面処理鋼板の製造方法に含まれる検査ステップとして適用し、公知または既存の製造ステップにおいて製造された表面処理鋼板の化成処理膜を検査するようにしてもよい。このような鋼材の製造設備及び鋼材の製造方法によれば、表面処理鋼板を歩留りよく製造することができる。

さらに、本発明を表面処理鋼板の品質管理方法に適用し、表面処理鋼板の表面に設けられた化成処理膜を検査することにより、表面処理鋼板の品質管理を行うようにしてもよい。具体的には、本発明で表面処理鋼板の化成処理膜の有無を検査ステップで判定し、検査ステップで得られた判定結果から、表面処理鋼板の品質管理を行うことができる。検査ステップでは、表面処理鋼板の化成処理膜の有無についての結果を得る。次に続く品質管理ステップでは、検査ステップにより得られた、表面処理鋼板の化成処理膜の有無に関する結果に基づき、製造された表面処理鋼板が予め指定された基準を満たしているかどうかを判定し、鋼材の品質を管理する。このような鋼材の品質管理方法によれば、高品質の鋼材を提供することができる。

本発明によれば、高コスト化を抑えるために、鋼板が搬送されている状態で、被検査面の化成処理膜の有無を判定することができる化成処理膜検査方法及び化成処理膜検査装置を提供することができる。また、本発明によれば、高コスト化を抑えるために、表面処理鋼板が搬送されている状態で、被検査面の化成処理膜の有無を判定し、表面処理鋼板の製造歩留りを向上可能な表面処理鋼板の製造方法、表面処理鋼板の品質管理方法及び表面処理鋼板の製造設備を提供することができる。

１ 化成処理膜検査装置
１０ 鋼板
２１ 線状拡散光源
２２ 偏光板
２３ 受光部
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 検光子
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 受光カメラ
３０ 信号処理部
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 信号前処理部
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ メモリ
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 代表値計算部
３４ 代表値比較部
３５ 出力部
４０ 判定結果表示部

Claims (5)

1. 被検査面に偏光を入射させる入射ステップと、
   前記入射された偏光が前記被検査面で反射した反射光を、２種類以上の異なる検光角で２つ以上の受光手段によりそれぞれ受光する受光ステップと、
   前記受光手段で受光された前記反射光から、前記被検査面の像を表す像信号を、受光手段ごとに取得する像信号取得ステップと、
   前記像信号から、各像信号の代表値を前記受光手段ごとに計算する代表値計算ステップと、
   前記受光手段ごとに算出された前記代表値から、前記被検査面の化成処理膜の有無を判定する判定ステップと、
   を含み、
   前記像信号取得ステップと前記代表値計算ステップとの間に、前記像信号の強度から求められる前記像信号の特徴値が一定になるように、前記像信号のゲインを前記受光手段ごとに調整するゲイン調整ステップを行わない場合には、前記代表値計算ステップでは、前記代表値を前記像信号の強度から求める処理を行い、
   前記像信号取得ステップと前記代表値計算ステップとの間に、前記ゲイン調整ステップを行う場合には、前記代表値計算ステップでは、前記代表値を前記ゲインから求める処理を行い、
   前記判定ステップは、
   前記代表値の中から異なる検光角を持つ前記受光手段における代表値を選び、選ばれた前記代表値から代表値の比を計算し、前記代表値の比から前記被検査面の化成処理膜の有無を判定する、化成処理膜検査方法。
2. 偏光を被検査面に照射する光源と、
   前記照射された偏光が前記被検査面で反射した反射光を、２種類以上の異なる検光角でそれぞれ受光する２つ以上の受光手段と、
   各受光手段で受光された各反射光から、前記被検査面の像を表す像信号を、前記受光手段ごとに取得する像信号取得手段と、
   前記像信号から、各像信号の代表値を前記受光手段ごとに計算する代表値計算手段と、
   前記受光手段ごとに算出された前記代表値から、前記被検査面の化成処理膜の有無を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記像信号取得手段が、前記像信号の強度から求められる前記像信号の特徴値が一定になるように、前記像信号のゲインを前記受光手段ごとに調整を行わない場合には、前記代表値計算手段は、前記代表値を前記像信号の強度から求め、
   前記像信号取得手段が、前記像信号の強度から求められる前記像信号の特徴値が一定になるように、前記像信号のゲインを前記受光手段ごとに調整を行う場合には、前記代表値計算手段は、前記代表値を前記ゲインから求め、
   前記判定手段は、
   前記代表値の中から異なる検光角を持つ前記受光手段における代表値を選び、選ばれた前記代表値から代表値の比を計算し、前記代表値の比から前記被検査面の化成処理膜の有無を判定する、化成処理膜検査装置。
3. 表面処理鋼板の製造ステップと、
   請求項１に記載の化成処理膜検査方法によって、前記製造ステップにおいて製造された表面処理鋼板の化成処理膜を検査する検査ステップと、
   を含む、表面処理鋼板の製造方法。
4. 請求項１に記載の化成処理膜検査方法によって、表面処理鋼板の化成処理膜を検査する検査ステップと、
   前記検査ステップにより得られた検査結果から、前記表面処理鋼板の品質管理を行う品質管理ステップと、
   を含む、表面処理鋼板の品質管理方法。
5. 表面処理鋼板を製造するための製造設備と、
   前記製造設備により製造された表面処理鋼板の化成処理膜を検査する請求項２に記載の化成処理膜検査装置と、
   を備えた、表面処理鋼板の製造設備。

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