特許 7622667 欠陥計測装置、欠陥計測方法、亜鉛系めっき鋼板の製造設備、亜鉛系めっき鋼板の製造方法、及び亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-20

(45)【発行日】2025-01-28

(54)【発明の名称】欠陥計測装置、欠陥計測方法、亜鉛系めっき鋼板の製造設備、亜鉛系めっき鋼板の製造方法、及び亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/892 20060101AFI20250121BHJP

【ＦＩ】

G01N21/892 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022027379

(22)【出願日】2022-02-25

(65)【公開番号】P2023123908

(43)【公開日】2023-09-06

【審査請求日】2023-09-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大野 紘明

(72)【発明者】

【氏名】木庭 正貴

(72)【発明者】

【氏名】星野 克弥

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１６９７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４８２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０４３３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８５７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５５６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６５７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５８８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１５１００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６７４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０８１３１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

亜鉛系めっき鋼板の表面の筋状欠陥を計測する欠陥計測装置であって、
前記亜鉛系めっき鋼板の表面にライン照明光を照射する照射手段と、
前記亜鉛系めっき鋼板の表面で反射された前記ライン照明光を受光することによって、前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像を撮影する撮像手段と、
前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像から前記筋状欠陥の指標を算出する演算手段と、を備え、
前記演算手段は、２次元の筋状欠陥の画像を前記亜鉛系めっき鋼板の圧延方向に対して垂直な方向は１次元のままで前記亜鉛系めっき鋼板の圧延方向に対して平行な方向は０次元に圧縮することにより生成した１次元プロファイルの最大値と最小値を抽出し、最大値から最小値を引いた値を前記筋状欠陥の指標として算出し、
前記照射手段及び前記撮像手段は、前記ライン照明光の照射角と受光角との差が前記筋状欠陥の指標の差が筋状欠陥の有無により比較的大きくなる角度の範囲である２０度以上４０度以下の範囲内になるように配置されている、
欠陥計測装置。

【請求項2】

前記照射手段は、前記ライン照明光の延伸方向が前記亜鉛系めっき鋼板の圧延方向に対して垂直な方向になるように配置されている、請求項１に記載の欠陥計測装置。

【請求項3】

前記演算手段は、前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像から前記垂直な方向の輝度むらを補正した補正画像を生成し、前記補正画像から筋状欠陥を含んだ領域の画像を選択し、選択した前記筋状欠陥の画像から前記指標を算出する、請求項２に記載の欠陥計測装置。

【請求項4】

亜鉛系めっき鋼板の表面の筋状欠陥を計測する欠陥計測方法であって、
照射手段が前記亜鉛系めっき鋼板の表面にライン照明光を照射する照射ステップと、
撮像手段が前記亜鉛系めっき鋼板の表面で反射された前記ライン照明光を受光することによって、前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像を撮影する撮像ステップと、
前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像から前記筋状欠陥の指標を算出する演算ステップと、を含み、
前記演算ステップは、２次元の筋状欠陥の画像を前記亜鉛系めっき鋼板の圧延方向に対して垂直な方向は１次元のままで前記亜鉛系めっき鋼板の圧延方向に対して平行な方向は０次元に圧縮することにより生成した１次元プロファイルの最大値と最小値を抽出し、最大値から最小値を引いた値を前記筋状欠陥の指標として算出し、
前記照射手段及び前記撮像手段は、前記ライン照明光の照射角と受光角との差が前記筋状欠陥の指標の差が筋状欠陥の有無により比較的大きくなる角度の範囲である２０度以上４０度以下の範囲内になるように配置されている、
欠陥計測方法。

【請求項5】

亜鉛系めっき鋼板を製造する製造設備と、
前記製造設備により製造された亜鉛系めっき鋼板の表面を計測する請求項１～３のうち、いずれか１項に記載の欠陥計測装置と、
を備える、亜鉛系めっき鋼板の製造設備。

【請求項6】

亜鉛系めっき鋼板を製造する製造ステップと、
請求項４に記載の欠陥計測方法を用いて前記製造ステップにおいて製造された亜鉛系めっき鋼板の表面を計測する計測ステップと、
を含む、亜鉛系めっき鋼板の製造方法。

【請求項7】

請求項４に記載の欠陥計測方法を用いて亜鉛系めっき鋼板の表面を計測する計測ステップと、
前記計測ステップにおける筋状欠陥の計測結果から前記亜鉛系めっき鋼板の品質管理を行う品質管理ステップと、
を含む、亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、欠陥計測装置、欠陥計測方法、亜鉛系めっき鋼板の製造設備、亜鉛系めっき鋼板の製造方法、及び亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄鋼製品の表面性状は鉄鋼製品の外観上重要な要素であり、特に外観を損ねる表面性状は鉄鋼製品の価値を大きく低下させる。表面性状による外観特性の変化は、鉄鋼製品表面の表面粗さ等の微小な形状、化学的組成、及び皮膜膜厚の偏り等によって発生することが多い。例えば亜鉛系めっき鋼板では、筋状欠陥状の微小（数１００ｎｍ～数μｍ程度）な凹凸が表面に発生し、後工程の塗装処理によって凹凸が顕在化することにより外観が損なわれる場合がある。この凹凸は、亜鉛系めっき鋼板の製造工程において表面成分の僅かな偏析によって鉄と亜鉛の合金化度の進み易さに偏りが生じることによって発生する。また、合金化度の進み易さの偏りは圧延工程によって鋼板の圧延方向に延ばされるため、この凹凸は鋼板の圧延方向に幅数１００μｍ～数１０ｍｍの筋となって発生することが多い。

【0003】

ところが、筋状欠陥状の微小な凹凸（以下、筋状欠陥と呼ぶ）に起因する亜鉛系めっき鋼板の外観特性の変化は、目視で観察するとうっすらと筋状の模様が確認される程度である。また、凹凸量が小さいこと及び発生面に対する微小な凹凸の割合が小さいことから、凹凸を直接計測して定量化することは困難である。このような背景から、過去の研究開発では、外観をいかに良くするかに焦点が置かれ、外観の評価は専ら目視に依存していた。具体的には、特許文献１，２には、溶融亜鉛めっき鋼板の外観を目視で判断する方法が記載されている。一方、このような外観特性の定量化に対し、めっき表面にパルスレーザ光を照射し、各分析点に対してパルス毎に発光スペクトルを分光分析する方法（特許文献３参照）や、めっき表面に光を照射することによって得られた画像の明部と暗部の面積からスパングルと呼ばれる模様を検査する方法（特許文献４参照）が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１５３００４号公報

【文献】特開２０１８－４４１９０号公報

【文献】特開２００６－３１７３７９号公報

【文献】特開平１１－７２３１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１，２に記載の方法は、属人的な亜鉛系めっき鋼板の外観特性に対する判断のばらつきを生むだけでなく、外観特性の基準が曖昧となるため真に外観が改善されたかどうかに説得力を持たせることができない。一方、特許文献３に記載の方法は、亜鉛系めっき鋼板の外観特性の定量化方法というよりはめっき構造の分析方法であり、分析結果が外観に与える影響をさらに評価しなければならず、外観特性の判断という観点からは間接的である。また、パルスレーザ光の照射点のみの評価であることから、外観を面的に評価するにはパルスレーザ光を走査させる必要があり、装置が大がかりとなる。また、パルスレーザ光のスポット径より小さい幅の筋状欠陥の計測は困難である。また、特許文献４に記載の方法は、エリアセンサを用いているため、視野内で光学系がばらつくことがある。また、スパングルのみを評価対象としており、筋状欠陥の微小な凹凸までを評価可能であるかどうかが定かではない。

【0006】

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、簡素な光学系で筋状欠陥状の微小な凹凸（以下、筋状欠陥と呼ぶ）に起因する亜鉛系めっき鋼板の表面の外観特性を直接的に短時間で計測可能な欠陥計測装置及び欠陥計測方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、亜鉛系めっき鋼板を歩留まりよく製造可能な亜鉛系めっき鋼板の製造設備及び製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、高品質な亜鉛系めっき鋼板を提供可能な亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る欠陥計測装置は、亜鉛系めっき鋼板の表面の筋状欠陥を計測する欠陥計測装置であって、前記亜鉛系めっき鋼板の表面にライン照明光を照射する照射手段と、前記亜鉛系めっき鋼板の表面で反射された前記ライン照明光を受光することによって、前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像を撮影する撮像手段と、を備え、前記照射手段及び前記撮像手段は、前記ライン照明光の照射角と受光角との差が２０度以上４０度以下の範囲内になるように配置されている。

【0008】

前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像から、前記亜鉛系めっき鋼板の圧延方向に対して平行な方向における前記筋状欠陥の特徴量を前記筋状欠陥の指標として算出する演算手段を備え、前記照射手段は、前記ライン照明光の延伸方向が前記亜鉛系めっき鋼板の圧延方向に対して垂直な方向になるように配置されているとよい。

【0009】

前記演算手段は、前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像から前記垂直な方向の輝度むらを補正した補正画像を生成し、前記補正画像から筋状欠陥を含んだ領域の画像を選択し、選択した前記筋状欠陥の画像から前記指標を算出するとよい。

【0010】

本発明に係る欠陥計測方法は、亜鉛系めっき鋼板の表面の筋状欠陥を計測する欠陥計測方法であって、照射手段が前記亜鉛系めっき鋼板の表面にライン照明光を照射する照射ステップと、撮像手段が前記亜鉛系めっき鋼板の表面で反射された前記ライン照明光を受光することによって、前記亜鉛系めっき鋼板の表面画像を撮影する撮像ステップと、を含み、前記照射手段及び前記撮像手段は、前記ライン照明光の照射角と受光角との差が２０度以上４０度以下の範囲内になるように配置されている。

【0011】

本発明に係る亜鉛系めっき鋼板の製造設備は、亜鉛系めっき鋼板を製造する製造設備と、前記製造設備により製造された亜鉛系めっき鋼板の表面を計測する本発明に係る欠陥計測装置と、を備える。

【0012】

本発明に係る亜鉛系めっき鋼板の製造方法は、亜鉛系めっき鋼板を製造する製造ステップと、本発明に係る欠陥計測方法を用いて前記製造ステップにおいて製造された亜鉛系めっき鋼板の表面を計測する計測ステップと、を含む。

【0013】

本発明に係る亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法は、本発明に係る欠陥計測方法を用いて亜鉛系めっき鋼板の表面を計測する計測ステップと、前記計測ステップにおける筋状欠陥の計測結果から前記亜鉛系めっき鋼板の品質管理を行う品質管理ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る欠陥計測装置及び欠陥計測方法によれば、簡素な光学系で筋状欠陥に起因する亜鉛系めっき鋼板の表面の外観特性を直接的に短時間で計測することができる。また、本発明に係る亜鉛系めっき鋼板の製造設備及び製造方法によれば、亜鉛系めっき鋼板を歩留まりよく製造することができる。また、本発明に係る亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法によれば、高品質な亜鉛系めっき鋼板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の一実施形態である欠陥計測装置の構成を示す側面図及び正面図である。

【図2】図２は、ライン光源の照射角及びラインセンサの受光角の定義を示す図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態である定量化処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】図４は、溶融亜鉛めっき鋼板の表面画像の一例を示す図である。

【図5】図５は、図４に示す表面画像の補正画像を示す図である。

【図6】図６は、筋状欠陥画像及びプロファイルの一例を示す図である。

【図7】図７は、筋状欠陥がある場合と筋状欠陥がない場合における筋状欠陥画像及びプロファイルの一例を示す図である。

【図8】図８は、筋状欠陥がある場合と筋状欠陥がない場合における指標の推移の一例を示す図である。

【図9】図９は、本発明の一実施形態である欠陥計測装置の変形例の構成を示す側面図及び正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である欠陥計測装置、欠陥計測方法、亜鉛系めっき鋼板の製造設備、亜鉛系めっき鋼板の製造方法、及び亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法について説明する。

【0017】

なお、本明細書中において、「亜鉛系めっき鋼板」とは、めっき層中に亜鉛を含有するめっき鋼板を意味する。具体的には、亜鉛系めっき鋼板としては、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、溶融亜鉛めっき鋼板を合金化した合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、Ｚｎ－Ｎｉめっき鋼板、Ｚｎ－Ｍｇめっき鋼板、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇめっき鋼板（例えばＺｎ－６質量％Ａｌ－３質量％Ｍｇ合金めっき鋼板、Ｚｎ－１１質量％Ａｌ－３質量％Ｍｇ合金めっき鋼板等）、Ｚｎ－Ａｌめっき鋼板（例えば、Ｚｎ－５質量％Ａｌ合金めっき鋼板、Ｚｎ－５５質量％Ａｌ合金めっき鋼板等）等を例示することができる。また、めっき層中に少量の異種金属元素又は不純物として、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、モリブデン、タングステン、チタン、クロム、アルミニウム、マグネシウム、鉛、アンチモン、錫、銅、ケイ素のうちの一種又は二種以上を含有してもよい。また、めっき層は、同種又は異種のめっき層を２層以上形成してなるものであってもよい。

【0018】

また、亜鉛系めっき鋼板の下地となる鋼板の鋼種としては、鋼組成が質量％で、Ｃ：０．０００１％以上０．２５％以下、Ｓｉ：０．００１％以上２．０％以下、Ｍｎ：０．０１％以上３．０％以下、Ｐ：０．００１以上０．０２％以下、Ｓ：０．０００１以上０．０２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．１０％以下、Ｎ：０．０００１％以上０．００７％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼種を例示できる。また、上記必須元素に加え選択元素として、Ｃｒ：０％超え２．０％以下、Ｎｂ：０．００１％以上１．０％以下、Ｖ：０．００１％以上１．０％以下、Ｗ：０％超え０．３％以下、Ｎｉ：０％超え２．０％以下、Ｃｕ：０％超え２．０％以下、Ｍｏ：０％超え１．０％以下、Ｂ：０％超え０．０１％以下Ｔｉ：０．００１％以上０．１％以下、Ｃａ：０％超え０．０３％以下、Ｍｇ：０％超え０．０３％以下から選ばれる１種又は２種以上の元素を必要に応じて含有してもよい。さらに、上記鋼種に加え、冷間圧延による鋼板であれば、本発明はより効果的に作用する。

【0019】

〔欠陥計測装置の構成〕
まず、図１，図２を参照して、本発明の一実施形態である欠陥計測装置の構成について説明する。

【0020】

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態である欠陥計測装置の構成を示す側面図及び正面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の一実施形態である欠陥計測装置１は、亜鉛系めっき鋼板（以下、鋼板と略記）から部分的に切り取った切板サンプルＳの外観特性を、切板サンプルＳの表面における筋状欠陥の指標として定量化するオフライン型の欠陥計測装置である。欠陥計測装置１は、リニアステージ２、ライン光源３、ラインセンサ４、及び演算装置５を備えている。なお、切板サンプルＳはできだけ平坦なものであることが望ましい。

【0021】

リニアステージ２は、上部に切板サンプルＳを載置し、鋼板の圧延方向に沿って切板サンプルＳを搬送する搬送装置である。

【0022】

ライン光源３は、鋼板の圧延方向に対して垂直な方向に延伸するライン照明光を切板サンプルＳの表面に照射する。なお、ライン照明光の照射方向と切板サンプルＳの搬送方向は鋼板の圧延方向に対して平行な方向であることが好ましいが、鋼板の圧延方向に対して垂直な方向や斜め方向にライン照明光を照射してもよい。また、本実施形態では、筋状欠陥の延伸方向が鋼板の圧延方向と一致することが多いために、鋼板の圧延方向に対して平行な方向にライン照明光を照射した。一方、筋状欠陥の延伸方向が鋼板の圧延方向と一致しない場合には、筋状欠陥の延伸方向に対して平行な方向にライン照明光を照射するとよい。ライン光源３は、本発明に係る照射手段として機能する。

【0023】

ラインセンサ４は、鋼板の圧延方向に対して垂直な方向に配列された１ライン以上の撮像素子を有する撮像装置により構成されている。ラインセンサ４は、切板サンプルＳの表面から反射されたライン照明光を受光することにより、リニアステージ２によって搬送される切板サンプルＳの画像を連続的に撮影し、撮影された画像のデータを演算装置５に出力する。一般的なデジタルカメラとスポット光源を用いて切板サンプルＳの画像を撮影すると、撮像位置によって照明光の照射角や受光角が異なるために、筋状欠陥の見え方が変化する。そこで、本実施形態の欠陥計測装置１では、鋼板の圧延方向に対して平行な方向に照明光の照射方向及び撮像方向を限定し、リニアステージ２を用いて切板サンプルＳをスキャンした。このような態様では、切板サンプルＳ全体を均一な光学条件で撮像することができ、非常に好ましい。ラインセンサ４は、本発明に係る撮像手段として機能する。

【0024】

なお、図２に示す切板サンプルＳの表面垂直方向に対するライン光源３の照射角とラインセンサ４の受光角が等しい場合には、光学条件は正反射条件となり、切板サンプルＳの鏡面反射成分の画像を取得することができる。そして、鏡面反射成分はライン光源３の照射角とラインセンサ４の受光角の差が大きくなるのに応じて減少し、逆に拡散反射成分が増加する。本発明の発明者らは、切板サンプルＳの表面を詳細に観察した結果、光学条件が正反射条件に近づくと鏡面反射成分がノイズとなる一方、光学条件が正反射条件から遠ざかり過ぎると、切板サンプルＳの地合いそのものが持つ表面粗さが強調され、筋状欠陥の信号が埋もれてしまうことを知見した。このため、ライン光源３の照射角とラインセンサ４の受光角の差は２０度以上４０度以下の範囲内に設定されている。なお、この角度範囲は、後述する筋状欠陥の指標の差が筋状欠陥の有無により最も大きくなる角度範囲を例えば機械学習手法により学習することによって求めることができる。

【0025】

また、ラインセンサ４の受光輝度は暗すぎずかつ飽和しない条件であることが好ましい。また、切板サンプルＳの画像の幅方向（鋼板の圧延方向に対して垂直な方向）分解能は、評価したい筋状欠陥の幅方向ピッチに対し十分小さいことが好ましい。例えば最小０．５ｍｍ幅の筋状欠陥を評価したい場合には、幅方向分解能は０．２５ｍｍ以下とすることが好ましい。一方、切板サンプルＳの画像の長手方向（鋼板の圧延方向）分解能は特に制限はないが、切板サンプルＳの搬送時に変化しないことが好ましい。そのためには、リニアステージ２を用いて切板サンプルＳを一定速度で搬送したり、切板サンプルＳの搬送量に応じたパルス信号をトリガー信号として切板サンプルＳの画像を撮影したりするとよい。

【0026】

また、ライン照明光の波長及びラインセンサ４の受光波長としては、本実施形態の目的が目視での亜鉛系めっき鋼板の外観特性に対する判断を、筋状欠陥の指標として定量化することであることから、可視光領域の波長を用いることが好ましい。また、通常可視光用カメラに用いられるＳｉ素子の感度特性は近赤外光を含むことから、赤外光カットフィルターを入れることによって赤外光領域の波長を除去するとよい。さらに、ライン照明光の波長は目視に合わせてブロードであることが好ましく、この場合、ライン光源３としてキセノン光源やハロゲン光源、メタルハライド光源等を用いるとよい。

【0027】

演算装置５は、情報処理装置によって構成されている。演算装置５は、ラインセンサ４によって連続的に撮影された幅方向の画像のデータを長手方向に繋ぎ合わせることにより切板サンプルＳの表面画像を生成する。そして、演算装置５は、生成された切板サンプルＳの表面画像に対して後述する定量化処理を実行ことにより筋状欠陥の指標を定量化する。演算装置５は、本発明に係る演算手段として機能する。

【0028】

〔定量化処理〕
次に、図３を参照して、本発明の一実施形態である定量化処理について説明する。

【0029】

図３は、本発明の一実施形態である定量化処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、演算装置５が、切板サンプルＳの表面画像を生成したタイミングで開始となり、定量化処理はステップＳ１の処理に進む。

【0030】

ステップＳ１の処理では、演算装置５が、切板サンプルＳの表面画像の幅方向（鋼板の圧延方向に対して垂直な方向）の輝度むらを補正（除去）することにより、筋状欠陥が表面画像内のどの位置で発生したとしても同一の計測値が得られるようにする。具体的には、光学系は幅方向に均一な輝度が得られるように設計されているが、それでも鋼板自体が持つ面的になだらかな反射特性の変化等の影響によって幅方向に輝度むらが発生する。そこで、演算装置５は、まず、切板サンプルＳの表面画像に含まれる低周波成分を除去する。そして、演算装置５は、低周波成分のみを抽出した表面画像の輝度と低周波成分を除去した画像の輝度との比をとった画像を補正画像として生成する。

【0031】

単純に低周波成分を除去しただけでは、同じ筋状欠陥でも周辺部の輝度値が高ければコントラストが強くなり、低ければコントラストが弱くなるので、後工程で行われる筋状欠陥の計測値が表面画像内の位置に依存してしまう。これに対して、低周波成分のみを抽出した表面画像と低周波成分を除去した画像との輝度比をとった画像を補正画像として生成することにより、周辺部の輝度値が高い部分と低い部分に発生した筋状欠陥のコントラストの差を平均化することができる。ライン光源３の照射角を１０度、ラインセンサ４の受光角を４０度、幅方向分解能を０．１１ｍｍ、長手方向分解能を０．０８ｍｍとして筋状欠陥が発生した溶融亜鉛めっき鋼板の表面を撮影した画像を図４に示す。また、図４に示す表面画像の補正画像を図５に示す。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、定量化処理はステップＳ２の処理に進む。

【0032】

ステップＳ２の処理では、演算装置５が、ステップＳ１の処理によって生成された補正画像から、筋状欠陥を含んだある範囲の領域の画像を選択し、選択された筋状欠陥を含んだ領域の画像を筋状欠陥画像と設定することにより筋状欠陥画像を生成する。筋状欠陥を含んだ領域を選択した例を図６（ａ）に示す。領域選択後の画像はわかりやすいように色調補正している。本例では、外観不良となる縦筋である白い筋と黒い筋の安定した領域を含むように十分な長手方向の長さを選択している。なお、筋状欠陥画像において筋状欠陥は場所によって薄まっていることがあるので、できるだけ安定して発生している領域を選択することが好ましい。また、筋状欠陥の周辺に、汚れや欠陥等の筋状欠陥以外の異物がある場合、異物の画像が筋状欠陥画像におけるノイズ要因となるので、画像を選択する範囲から異物の画像を外すことが好ましい。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、定量化処理はステップＳ３の処理に進む。

【0033】

ステップＳ３の処理では、演算装置５が、ステップＳ２の処理によって生成された筋状欠陥画像に対して長手方向における輝度の平均化処理等を実施する。具体的には、ステップＳ２の処理によって生成された筋状欠陥画像における筋状欠陥部の輝度と周辺部の輝度をそのまま単純に比較してしまうと、鋼板そのものが持つ表面粗さ等の表面性状によってばらつきが大きくなる。そこで、筋状欠陥が長手方向に延伸する特徴を考慮して、演算装置５は、筋状欠陥画像に対して長手方向における輝度の平均化処理等を実施する。言い換えると、演算装置５は、２次元の筋状欠陥画像を幅方向は１次元のままで長手方向は０次元に圧縮した１次元（線状）プロファイルを生成する。詳しくは、演算装置５は、長手方向に対しては２次元の筋状欠陥画像における長手方向の特徴を反映した代表値が得られるように処理を行う。例えば筋状欠陥画像は２次元の行列であるので、筋状欠陥画像はＩ（ｐ，ｑ）（１≦ｐ≦Ｐ、１≦ｑ≦Ｑ、Ｐ×Ｑの解像度）と表現できる（図６（ａ）参照）。従って、平均化処理の場合には、１次元プロファイルＬ（ｐ）（１≦ｐ≦Ｐ）は以下に示す数式（１）により算出することができる。図６（ａ）に示す筋状欠陥画像から算出された１次元プロファイルＬ（ｐ）を図６（ｂ）に示す。

【0034】

【数1】

【0035】

なお、平均化処理以外の処理としては、最大値処理（長手方向の輝度の最大値を代表値とする処理）、最小値処理（長手方向の輝度の最小値を代表値とする処理）、中央値処理（長手方向の輝度の中央値を代表値とする処理）、及びパーセンタイル処理（大きい順に並び変えて決まった順位の輝度値を採用する処理）等を例示することができる。但し、長手方向に対して安定して筋状欠陥部の代表値が得られるのであれば、どのような処理であってもよい。また、筋状欠陥画像の長手方向の長さは、表面粗さによるばらつきを低減できるように十分長いことが好ましい。例えば平均値処理を採用する場合、表面粗さ起因のノイズがランダムに発生し、ノイズが正規分布であると仮定すると、Ｑ点の平均化によってノイズは√Ｑ倍される。従って、筋状欠陥画像の長手方向の長さ、すなわち長手方向の平均化する点数をＱ、筋状欠陥の代表点の信号をＳ、健全部のノイズをＮ、必要なＳＮ比をρと置くと、ρは以下に示す数式（２）を満たすとよい。

【0036】

【数2】

【0037】

ステップＳ４の処理では、演算装置５が、ステップＳ３の処理によって得られた１次元プロファイルから筋状欠陥に対応する位置の数値を抽出し、その数値を筋状欠陥の指標とする。なお、周辺部と比較し筋状欠陥が明るい場合は正側、暗い場合は負側に信号強度が出るので、絶対値を筋状欠陥の指標としてもよいし、最大値から最小値を引いた値を筋状欠陥の指標としてもよい。ここで、図７（ａ），（ｂ）に筋状欠陥がある場合と筋状欠陥がない場合における筋状欠陥画像及び１次元プロファイルを示す。図７（ａ）の黒矢印及び白矢印は目視によって確認された筋状欠陥の位置を示し、数値－６．８及び＋３，４は筋状欠陥の位置における１次元プロファイルの数値を示す。得られた数値は目視の直感的な判定とよく一致していることがわかる。また、ライン光源３の照射角を１０度に固定し、ラインセンサ４の受光角を変化させたときの筋状欠陥があるサンプルと筋状欠陥のないサンプルにおける指標の推移を図８に示す。なお、図８に示す例では、抽出した数値を筋状欠陥の指標とするために、指標は最大値と最小値の差とした。抽出した数値の最大値と最小値の差が大きければ大きいほど、筋状欠陥の程度が酷く亜鉛系めっき鋼板の外観特性は悪化することが明らかであるためである。また、図８中の「欠陥ありの指標と欠陥なしの指標との差」は、各受光角（単位は度）における、筋状欠陥ありの場合の指標から筋状欠陥なしの場合の指標を引いた値である。筋状欠陥なしの場合の指標（図８の場合、筋状欠陥がない領域における最大値と最小値の差）は、計測対象である亜鉛系めっき鋼板が元々持っている指標、例えば背景ノイズに相当すると考えられる。そこで、筋状欠陥ありの場合の指標（図８の場合、筋状欠陥がある領域における最大値と最小値の差）からさらに背景ノイズに相当する筋状欠陥なしの場合の指標を引けば、筋状欠陥ありの場合における指標の変化をより強調できる。

【0038】

図８に示すように、ラインセンサ４の受光角が１０度付近と正反射領域に近い場合、ミクロな鏡面反射がまばらに存在し、筋状欠陥の有無にかかわらず指標の値は大きくなった。これに対して、ラインセンサ４の受光角を大きくしていくと、筋状欠陥そのものの信号値が弱まり、筋状欠陥の有無にかかわらず指標の値は低下した。そして、ラインセンサ４の受光角が４０度と正反射方向から３０度離れたとき（ライン光源３の照射角との差が３０度になったとき）に、筋状欠陥の有無による指標の差が最も大きくなった。詳しくは、ラインセンサ４の受光角を正反射方向である１０度から大きくしていくと、３０度で指標が上がり始め４０度でピークとなり、その後５０度まで低下した。これにより、ライン光源３の照射角が１０度である場合、ラインセンサ４の受光角が３０度から５０度の範囲内で上述の指標の差を大きくできることが確認された。従って、本例では、ライン光源３の照射角を１０度に固定しているため、ラインセンサ４の受光角を正反射方向から２０度以上４０度以下の範囲で異なるようにラインセンサ４を配置するとよく、３０度異なる条件が最もよいと言える。また、このことから、ライン光源３の照射角とラインセンサ４の受光角の差は２０度以上４０度以下の範囲内に設定するとよい。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の定量化処理は終了する。

【0039】

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である欠陥計測装置１は、亜鉛系めっき鋼板の表面にライン照明光を照射するライン光源３と、亜鉛系めっき鋼板の表面で反射されたライン照明光を受光することによって亜鉛系めっき鋼板の表面画像を撮影するラインセンサ４と、を備え、ライン光源３及びラインセンサ４は、ライン照明光の照射角と受光角との差が２０度以上４０度以下の範囲内になるように配置されている。これにより、簡素な光学系で筋状欠陥を直接的に短時間で計測することができる。

【0040】

また、本指標を用いて製品毎に筋状欠陥の発生状況（例えば、筋状欠陥の外観程度、発生頻度および大きさ等）を等級化することにより様々な効果を得ることができる。例えば、指標を製品の合否判定に用いる、製品の製造工程のオペレーションに指標をフィードバックして筋状欠陥の発生を抑制する、指標をほかの様々な操業データと合わせて大規模データとして取り扱い、多変量解析により筋状欠陥の発生要因や発生条件を特定する、他操業データから筋状欠陥の発生リスクを予測する、予測結果を操業現場に提示する、予測結果を用いて自動操業する等が挙げられる。

【0041】

また、本発明を亜鉛系めっき鋼板の製造設備を構成する欠陥計測装置に適用し、本発明に係る欠陥計測装置によって公知又は既存の製造設備によって製造された亜鉛系めっき鋼板を計測し、当該亜鉛系めっき鋼板の筋状欠陥を計測するようにしてもよい。また、本発明を亜鉛系めっき鋼板の製造方法に含まれる欠陥計測方法に適用し、公知又は既存の製造ステップで製造された亜鉛系めっき鋼板を計測する計測ステップを備えることで、当該亜鉛系めっき鋼板において筋状欠陥を計測するようにしてもよい。このような亜鉛系めっき鋼板の製造設備及び金属帯の製造方法によれば、亜鉛系めっき鋼板を歩留りよく製造することができる。さらに、本発明を亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法に適用し、亜鉛系めっき鋼板を計測する計測ステップを備えることにより、亜鉛系めっき鋼板の筋状欠陥の計測結果から、亜鉛系めっき鋼板の品質管理を行うようにしてもよい。このような亜鉛系めっき鋼板の品質管理方法によれば、高品質の亜鉛系めっき鋼板を提供することができる。

【0042】

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。

【0043】

例えば、上記実施形態は切板サンプルを用いた例であるが、オンラインで搬送中の亜鉛系めっき鋼板に本発明を適用することにより、製品の全長全幅に発生する筋状欠陥の指標、すなわち亜鉛系めっき鋼板の外観特性の定量化をオンラインで実施することもできる。オンラインでの本発明の適用例を図９に示す。図９に示す例では、搬送中の亜鉛系めっき鋼板ＳＴに対して切板サンプルＳと同様にライン光源３とラインセンサ４を設置し、ロールＲの回転に合わせてエンコーダ６によりパルス信号を発生させ、パルス信号をトリガーとして亜鉛系めっき鋼板ＳＴの表面画像を撮影する。このとき、エンコーダ６のパルス値をカウントして筋状欠陥の発生位置を突合せできるようにしておくことが好ましい。そして、演算装置５は、撮影された表面画像から筋状欠陥の指標をリアルタイムで算出する。また、演算装置５は、上位ＰＣ７から亜鉛系めっき鋼板ＳＴの情報を得て指標の有害度を判定し、上位ＰＣ７に指標を伝送することによって筋状欠陥の指標を管理する。また、演算装置５は、亜鉛系めっき鋼板ＳＴの全長全幅において筋状欠陥の指標を算出して指標マップを作成する。この時、閾値を設けることにより実際に筋状欠陥が発生した部位の画像のみを保存し、その後筋状欠陥の強度や幅、発生範囲等でより詳細に筋状欠陥の特徴を分析し、品質保証や要因解析に役立てても良い。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0044】

１ 欠陥計測装置
２ リニアステージ
３ ライン光源
４ ラインセンサ
５ 演算装置
Ｓ 切板サンプル
ＳＴ 亜鉛系めっき鋼板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】