JPH09178646A - 表面処理鋼板の自動塩水噴霧試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全工程が自動化された表面処理鋼板の自動塩
水噴霧試験装置。 【解決手段】 試験材加工部１、試験片調整部２、塩水
噴霧試験部３、洗浄部４、測定部５、が順に配置され、
把持機構を備えた搬送装置６が制御部７によって制御さ
れ順に試験片を受渡ししながら搬送する装置で、測定部
５では反射光測定器により面状錆の発生面積を、分光測
色方式の色彩計によって樹脂膜の色彩変化を、又ＴＶカ
メラと平行光照射器を備えた撮像装置によって点錆と皮
膜膨れを検知し、各々の発生している面積を判定装置８
によって求め、評価部９で試験結果の最終評価を行う。 【効果】 大幅な省力化が達成され、且つ測定に伴う個
人差が解消した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】めっき鋼板或いは塗装鋼板等
の表面処理鋼板の耐食性試験として行われる塩水噴霧試
験の自動化、特に試験結果の判定評価までも含めた自動
化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面処理鋼板の耐食性を評価するため
に、塩水噴霧試験を行い錆の発生度合いや塗膜の劣化度
を調べる。したがって、塩水噴霧試験を行う頻度は高く
その装置の自動化が望まれていた。

【０００３】従来、部分的には自動化が試みられてお
り、例えば、実開昭５８−１２３３５４号公報には、噴
霧する塩水を自動的に調整する塩水調整装置が記載され
ている。又、特に自動化が困難とされ、殆ど肉眼観察に
頼らざるを得ない錆の発生度合いや塗膜の劣化の調査に
関しても、例えば、特開平４−３５５３５０号公報に
は、金属板表面に光を照射し散乱光強度を測定すること
によって表面の錆を検出する装置が記載されている。更
に、特開平７−５１１７号公報には、テレビカメラを用
いて表面を撮像し画像解析を行うことによって、赤錆及
び白錆の面積率を求める技術が記載されており、特開平
７−７７５００号公報には光沢のある有機膜を有する鋼
板表面の正反射光をテレビカメラで撮像し、明暗で２値
化し各々の画素数から腐食部の面積率を求める技術が記
載されている。

【０００４】上記の技術は何れも塩水の自動調整、或い
は発生した錆の測定技術であり、部分的にのみ自動化さ
れた技術である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、自動塩水
噴霧試験機は存在せず、錆の発生のみを調べようとして
も、塩水噴霧試験の試験片の切り出しから噴霧後の判定
評価までの一連の工程を自動的に行うことはできなかっ
た。

【０００６】これに加えて、塗膜膨れのように腐食部が
現れないにもかかわらず、塗膜の劣化が起きている場合
も度々ある。しかし、この塗膜膨れを自動的に測定する
技術はなく、塩水噴霧試験の自動化を妨げていた。

【０００７】このため、塩水噴霧試験に際しては試験片
の処理及び観察に多大の労力を費やさねばならないとい
う問題を抱えていた。

【０００８】この発明は上記の問題を解決するために行
われたもので、試験片の切り出しから噴霧後の劣化度合
いの判定及び試験結果の評価までを自動的に行う塩水噴
霧試験機を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は、試験材加工部、試験片調整部、塩水噴霧試験
部、洗浄部、測定部とこれらの各部の順に試験片を搬送
する試験片把持機構を備えた自動搬送装置、前記の各部
と搬送装置を制御する制御部及び測定部からの情報を受
ける評価部とを有してなるものである。

【００１０】試験材加工部では試験材を所定の大きさの
試験片に切断する。試験材は、一般に一定の大きさの短
冊形に切り出される。次いで試験片調整部で切断面が腐
食しないようにシールし、必要に応じてクロスカットを
入れたり折り曲げたりする。このようにして準備された
試験片を、塩水噴霧試験部に搬送し規定の時間噴霧に曝
した後試験片を取り出し、洗浄部に運びここで塩水と流
れ錆を洗い落とす。その後試験片を測定部に送り、塩水
噴霧による発錆や樹脂皮膜の劣化の程度を測定する。

【００１１】請求項１に係る発明は、前記測定部に、少
なくとも、細束光照射器、鏡面反射光受光器、乱反射光
受光器を備えた反射光度計及び測定信号を受信し処理す
る判定装置を具備する表面処理鋼板の自動塩水噴霧試験
装置である。

【００１２】反射光度計は、細束光照射器及び鏡面反射
受光器と乱反射光受光器を備えていなければならない。
反射光度計では、測定面の限られた一部に細束光を照射
し、鏡面反射光と乱反射光の強度を測定する。測定され
たそれぞれの強度は判定装置に送られる。判定装置は、
面状錆が発生している面では正常面に較べ鏡面反射光強
度が低下し乱反射光強度が増すことに基づき、その強度
比から照射した部分が面状錆か正常面かを判定する。そ
して測定対象面の全体に渡って判定を行い、更に面状錆
の発生面と正常面との面積率を求める。判定結果は、評
価部に送られ結果の良否が評価される。

【００１３】亜鉛めっき鋼板や化成処理鋼板では、上記
の反射光度計による測定で耐食性の評価がなされる。

【００１４】請求項２に係る発明は、これらに加え、測
定部に分光測色方式の色彩計、撮像装置及びこれらから
の測定信号を受信し処理する判定回路とを具備し、この
撮像装置はＴＶカメラと平行光照射器を伴いＴＶカメラ
が測定面と正対し平行光が測定面に斜めに入射するよう
に配置されており、且つ判定装置に各画素の受光量の分
布状態を解析する画像処理回路を含む表面処理鋼板の自
動塩水噴霧試験装置である。

【００１５】樹脂被覆鋼板の評価には、皮膜の色の変化
の測定に色彩計が、又、樹脂皮膜の膨れ或いは点錆の測
定に撮像装置が必要である。

【００１６】色彩計には、視感方式ではなく分光測色方
式の色彩計を使用すると、色度座標が電気信号として得
られるので、色の変化度が自動的に判定できる。

【００１７】樹脂被覆面では皮膜のピンホールによる点
錆と膨れとが共に現れることが多い。この膨れは小さな
丸い点で、形の大きさも点錆に似たものが多く肉眼でも
見分けにくいが、膨れよりも点錆の方が皮膜の劣化は進
んでいると評価する。

【００１８】正常面は平坦でここに光を当てると跳ね返
ってくるが、錆に当たった光は跳ね返って来ない。した
がって、ＴＶカメラを測定面と正対させて撮像すると、
錆の位置に対応する画素は受光量が正常面のそれより少
ない。錆のみが発生している場合は、受光量の少ない画
素の分布を調べれば、その発生状況が判定される。この
場合は、入射光を測定面に対して必ずしも斜めにしなく
てもよい。

【００１９】しかし、皮膜膨れが存在する場合は平行光
を測定面に斜めに入射する光源の配置が必要になる。発
明者らは、先に、点錆と膨れを識別する耐食試験結果の
判定方法を見出し出願した（特願平７−８３６６２
号）。即ち、膨れの表面は正常面と同じく平坦である
が、膨れは山型でありその山腹は勾配がついている。図
４に示すように、斜めに入射する平行光１０１では正常
面１０２に入射して上方へ反射する光１０３よりも、膨
れ１０４に入射して上方へ反射する光１０５の方が強
い。よって、上方に設置した撮像装置により樹脂被覆鋼
板の表面を撮像すると、図５に示すような輝度分布が得
られる。受光量が基準光量より大きいものを◎、基準光
量に等しいものを○、基準光量より少ないものを△で示
すと、図５に示すように、平行光１０１の当たる方か
ら、◎が続き次に○が現れた後△が続く。このパターン
を認識することにより膨れの画像が描ける。

【００２０】撮像装置から判定装置に各画素が受けた光
量に応じて信号を送り、判定装置では、画像処理回路で
正常面を基準として受光量の多い画素と少ない画素及び
基準画素の分布状態を求め、それらの対応する測定面の
面積率を算出する。

【００２１】上記のように測定された、色の変化度、点
錆及び膨れ発生面積率等が判定装置から評価部に送ら
れ、評価部では、これらの項目について送られて来た数
値に劣化係数を掛けて総合評価を下す。点錆の劣化係数
は膨れのそれより大きい。評価部では、この他の評価条
件を入力しておくことにより、最終評価を下す。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る装置の実施の
形態の例を図を用いて説明する。図１は、装置の全体の
構成を示す図である。試験材加工部１、試験片調整部
２、塩水噴霧試験部３、洗浄部４、測定部５、が順に配
置され、把持機構を備えた搬送装置６が制御部７によっ
て制御され順に試験片を受渡ししながら搬送する。制御
部７では搬送装置６の制御と共に試験材加工部１乃至測
定部５の動作も制御する。

【００２３】試験材加工部１は、このプレス打ち抜き機
に、試験材フィーダ及び打ち抜いた試験片をその向きを
揃えて取り出し口に送る試験片整列器を接続したもので
ある。試験片調整部２、塩水噴霧試験部３、洗浄部４、
測定部５にも試験片フィーダ及び試験片整列器が付いて
いる。

【００２４】試験片調整部２は、折り曲げ器、クロスカ
ッター、マーカー、シール装置を備える。試験片は折り
曲げ器とクロスカッターを通った後シール装置に送られ
る。折り曲げ器は試験片を０Ｔ（密着曲げ）乃至４Ｔの
折り曲げが出来るようにし、クロスカッターでは、ナイ
フと亜鉛めっき層の電気伝導を検知して、切り込みの深
さを制御できる。シール装置では、試験片の端部にシー
ル剤を塗布し切断面を保護する。

【００２５】塩水噴霧試験機３の中枢は、食塩濃度、ｐ
Ｈ、温度、噴霧量等の自動調整が行える塩水噴霧試験機
で、噴霧の開始、終了、蓋の開閉等は制御部７からの指
示による。

【００２６】洗浄部４には、洗浄水の噴出器、柔らかい
回転ブラシ、温風乾燥器を備え、試験片は食塩と流れ錆
を除去されて出てくる。

【００２７】搬送装置６は、把持機構としてマジックハ
ンドの操作機能を持つロッボットであるが、制御部７か
らの指令により軌道上を往き来し、マジックハンドによ
り試験片を試験片整列器から受取り又試験片フィーダへ
の引渡しを行う。

【００２８】測定部５に用いる反射光度計を図２に示
す。細束光照射器１１と鏡面反射光受光器１２及び乱反
射光受光器１３とを試料覆い１４に取付け、試料覆い１
４はお碗状の蓋とする。試料覆い１４の底縁は円形で、
光照射器１１と鏡面反射光受光器１２及び乱反射光受光
器１３は何れも円の中心に向けて配置され、円の中心の
法線となす角度は細束光照射器１１と鏡面反射光受光器
１２は１０度、乱反射受光器１３は４５度である。

【００２９】細束光照射器１１の光源１５にはタングス
テンランプを用い、集光レンズ１６よって集光し測定面
に細束光線が照射されるようにする。鏡面反射光受光器
１２及び乱反射光受光器１３には可視光用フォトダイオ
ードを用い、光強度を電気信号に変える。又、試料覆い
１４の底縁は、外光を遮断し且つ試料台１７の移動を妨
げないように、黒色のフェルト張りとする。

【００３０】試料台１７は二段構造とし互いに直角方向
に移動する構造とする。駆動装置１８には移動方向別に
ステップモータとギヤを用い、ステップと移動の長さを
対応させて試料台１７を移動するようにする。測定面に
２mm×２mmの区画を想定し、２mmづつ移動させて試験片
の幅方向に２０回長さ方向に５０回の測定を行い、１０
０区画について測定し、１％の目盛りで面積率を求め
る。駆動装置１８からステップ毎に判定装置８に信号を
送り、測定している試験片の区画の位置を認識させる。
同時に、鏡面反射光受光器２及び乱反射光受光器３から
の信号を判定装置８に送り、比を境値と比較して区画を
識別し錆発生区画の面積率を算出させる。閾値は１．２
とし、比が１．２未満の区画は錆発生区画として識別さ
せる。

【００３１】亜鉛めっき鋼板とその化成処理鋼板は以上
の測定で試験結果を得る。即ち、面状錆が発生している
面では正常面に較べ鏡面反射光強度が低下し乱反射光強
度が増すことに基づき、判定装置８では、その強度比か
ら照射した部分が面状錆か正常面かを判定する。

【００３２】塗装鋼板では、更に、色彩計と撮像装置に
かけられる。色彩計は市販の分光測光方式のものを試験
片の挿入と取り出し部を搬送装置に合わせ改良して用い
る。色彩計からは三刺激値を判定装置８に送り、判定装
置８では先に塩水噴霧以前に格納された比較材の三刺激
値と比較し、各々の変化率の絶対値の総計を色彩変化率
として求める。

【００３３】撮像装置の例を図３に示す。平行光照射器
は、光源２１からの光を集光レンズ２２でピンホール２
３に集光し更に集光レンズを通して平行光を得る。試験
片１０の真上にＴＶカメラ２４を配置する。ＴＶカメラ
２４の画素数は４８４×７６８で、測定面全体を撮像す
るので、一画素を測定面約０．１mm×０．１５mmに対応
させたことになる。更に、分解能を高めたい場合は一回
の撮像面積を狭め分割測定を行えばよい。試料台７は移
動できる構造とする。

【００３４】撮像装置からは、各画素からの光量信号が
判定装置８に送られる。判定装置８では、画像処理によ
り測定面上の点錆、塗膜亀裂及び膨れの分布を得る。そ
して、測定面を５０×２０の等区画に区分し、これらの
欠陥が発生している区画の数から面積率を算出させる。
クロスカットを入れた試験片及び曲げ加工を施した試験
片の測定も撮像装置で行い、判定装置８の画像処理によ
り結果を求める。クロスカット試験片ではカットに沿っ
て膨れが発生するが、その分布から発生した帯域の最大
幅を求める。曲げ加工試験片では曲げ部に比較的大きな
膨れが発生するが、その膨れの最大径を求める。

【００３５】このようにして、測定対象面の全体に渡っ
て測定と判定を行い、判定装置８では、更に面状錆の発
生面と正常面との面積率を求める。判定結果は、評価部
９に送られ結果の良否が評価される。

【００３６】

【実施例】概要を図１に示した装置を製作し、試験材に
亜鉛めっき鋼板、これに化成処理を施した化成処理鋼板
及び塗装亜鉛めっき鋼板について塩水噴霧試験を行っ
た。

【００３７】膨れに対応する画素の分布パターンは、受
光量が基準光量より大きいものを◎、基準光量に等しい
ものを○、基準光量より少ないものを△で示すと、図５
に示すように、平行光１０１の当たる方から、◎が続き
次に○が現れた後△が続く。このパターンを認識するこ
とにより膨れの画像が描ける。

【００３８】評価部９には、プリンタを接続し、試験条
件及び判定装置８からの入力と共に評価結果を記録させ
た。更に、評価部９には、亜鉛めっき鋼板及び化成処理
鋼板については、評価結果が良い場合再度塩水噴霧に曝
すべく制御部に指示する判断及び指示回路を設けた。こ
れによって、面状錆が発生するまでの時間も自動的に把
握することができる。

【００３９】記録の例を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】亜鉛めっき鋼板では噴霧時間７２時間で評
価するように予め評価部に入力しておいたので、試験片
N0. １では、塩水噴霧時間２４時間、４８時間では錆の
発生が認められず再び塩水噴霧に曝す処置が採られた。
噴霧時間７２時間でも錆の発生が認められなかったが、
この時間では「良」の評価を下し更に塩水噴霧に曝す処
置が採られた。噴霧時間１２０時間では発生が見られ発
錆までの時間１２０時間を得て試験が終了した。

【００４２】化成処理鋼板では、噴霧時間１２０時間で
評価するように予め評価部に入力しておいた。試験片N
0. ２では噴霧時間７２時間で面積率１５％の発錆が見
られ「不良」の評価が下され、試験片N0. ３では「良」
の評価が得られ、更に、発錆までの時間１５０時間が得
られ、試験片N0. ３では「不良」の評価が得られた。

【００４３】塗装試験片では、噴霧時間１０００時間、
評価のみを行うよう評価部に入力した。色彩変化と点錆
発生面積及び膨れ発生面積とは、各々に劣化係数を掛け
て総合評価した。劣化係数は色彩変化０．５、点錆発生
面積２．０、膨れ発生面積０．５である。クロスカット
膨れ幅と曲げ部最大膨れ径とは各々単独に評価し、且
つ、三評価共に「良」の場合のみ「良」の最終評価を下
すように入力した。このようにして、得られた結果は判
定、評価共に複数の目視観測者の結果の平均値と良く一
致していた。

【００４４】

【発明の効果】以上述べてきたようにこの発明によれ
ば、塩水噴霧試験に必要な試験片の切り出しから始ま
り、塩水噴霧試験は勿論のこと、これまで目視観測者に
頼ることが多かった各種の錆の発生度合い及び樹脂被覆
の劣化度測定、更に測定結果の評価まで含め、一連の工
程にわたって自動的に行える自動塩水噴霧試験装置とな
っている。このため、塩水噴霧試験に要する労力が大幅
に削減されて、表面処理製品の種類、量が増加しても容
易に試験を行うことができ、又評価における個人差の問
題を解消するなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施形態である装置の説明図であ
る。

【図２】この発明に用いる反射光度計の例の概念図であ
る。

【図３】この発明に用いる撮像装置の例の概念図であ
る。

【図４】撮像装置の膨れの自動測定原理を説明するため
の図である。

【図５】樹脂皮膜の膨れに対応する画素の分布パターン
を示す図である。

【符号の説明】

１ 試験材加工部 ２ 試験片調整部 ３ 塩水噴霧試験部 ４ 洗浄部 ５ 測定部 ６ 搬送装置 ７ 制御部 ８ 判定装置 １０ 試験片 １１ 細束光照射器 １２ 鏡面反射光受光器 １３ 乱反射光受光器 １４ 試料覆い １５ 光源 １６ 集光レンズ １７ 試料台 １８ 駆動装置 ２０ 試験片 ２１ 光源 ２２ 集光レンズ ２３ ピンホール ２４ ＴＶカメラ ５１ 反射光度計 ５２ 色彩計 ５３ 撮像装置。 １０１ 斜めに入射する平行光 １０２ 正常面 １０３ 正常面１０２に入射して反射する光 １０４ 膨れ １０５ 膨れ１０４に入射して反射する光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験材加工部、試験片調整部、塩水噴霧
   試験部、洗浄部、測定部とこれらの各部の順に試験片を
   搬送する試験片把持機構を備えた搬送装置、前記の各部
   と搬送装置を制御する制御部及び測定部からの情報を受
   ける評価部とを有してなり、前記測定部に、細束光照射
   器、鏡面反射光受光器、乱反射光受光器を備えた反射光
   度計及び測定信号を受信し処理する判定装置を具備する
   ことを特徴とする表面処理鋼板の自動塩水噴霧試験装
   置。
2. 【請求項２】 測定部に分光測色方式の色彩計と撮像装
   置とを具備し、この撮像装置はＴＶカメラと平行光照射
   器を伴いＴＶカメラが測定面と正対し平行光が測定面に
   斜めに入射するように配置されており、且つ判定装置に
   各画素の受光量の分布状態を解析する画像処理回路を含
   む請求項１記載の表面処理鋼板の自動塩水噴霧試験装
   置。