(57)【要約】【課題】金属板の複数の測定点に対する腐食深さの測定作業を効率的に行い、かつ金属板に変形が生じている場合でも、変形の影響により金属板に対する厚さ検出の精度が低下することを防止する。【解決手段】腐食深さ測定装置１０では、金属板１２０の表側面における複数の測定点がレーザ光Ｂ1の反射点を順次通過し、かつ裏側面における測定点と一致する複数の対向点がレーザ光Ｂ2の反射点を順次通過するように、金属板１２０を保持したホルダ６２をＸ方向又はＹ方向に沿って移動させる。これにより、レーザ変位センサ７６により複数の測定点１３６までの距離を順次検出でき、かつレーザ変位センサ７８により対向点までの距離を順次検出できるので、複数の測定点における金属板１２０の厚さを求めることができる。【選択図】図３
2010107213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食生成物が除去された金属板の板厚を測定して腐食深さを求める金属板の腐食深さ測定装置であって、
金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、金属板を保持するホルダと、
前記ホルダから所定距離だけ離間するように支持され、前記測定領域に対して第１のレーザ光を出射する第１のレーザ出射部、前記測定領域の金属板表面により反射された第１のレーザ光を受光する第１のレーザ受光部及び、該第１のレーザ受光部に対応する第1の基準部位が設けられ、該第1の基準部位から前記測定領域における第１のレーザ光の反射点までの距離を検出する第１のレーザ変位センサと、
前記ホルダから所定距離だけ離間するように支持され、前記対向領域に対して第２のレーザ光を出射する第２のレーザ出射部、前記対向領域の金属板表面により反射された第２のレーザ光を受光する第２のレーザ受光部及び、該第２のレーザ受光部に対応する第２の基準部位が設けられ、該第２の基準部位から前記対向領域における第２のレーザ光の反射点までの距離を検出する第２のレーザ変位センサと、
前記ホルダを金属板の板厚方向と直交するＸ方向並びに、前記板厚方向及び前
記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って移動させるＸ−Ｙ移動手段と、
前記測定領域に予め設定された複数の測定点が前記第１のレーザ光の反射点となり通過し、かつ前記対向領域における前記Ｘ及びＹ方向に沿って前記測定点と一致する複数の対向点が前記第２のレーザ光の反射点となり通過するように、前記Ｘ−Ｙ移動手段により前記ホルダを移動させ、かつ前記第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準部位から第１のレーザ光の反射点までの距離及び、前記第２のレーザ変移センサにより検出された第２の基準部位から第２のレーザ光の反射点までの距離に基づいて、前記測定点における金属板の板厚を算出する測定制御手段と、
を有することを特徴とする金属板の腐食深さ測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の金属板の腐食深さ測定装置を用いて、腐食後に、金属板における腐食深さを測定するための金属板の腐食深さ測定方法であって、
複数の前記測定点が前記第１のレーザ光の反射点となり通過し、かつ複数の前記対向点が前記第２のレーザ光の反射点となり通過するように、前記Ｘ−Ｙ移動手段により前記ホルダを移動させる移動工程と、
任意の前記測定点が前記第１のレーザ光の反射点と一致したタイミングで、前記第１のレーザ変位センサからの検出信号に基づいて、前記第1の基準部位から前記第１のレーザ光の反射点までの距離を検出する第１の検出工程と、
任意の前記対向点が前記第２のレーザ光の反射点と一致したタイミングで、前記第２のレーザ変位センサからの検出信号に基づいて、前記第２の基準部位から前記第２のレーザ光の反射点までの距離を検出する第２の検出工程と、
前記第１のレーザ変位センサから前記第１のレーザ光の反射点までの距離及び、前記第２のレーザ変位センサからの前記第２のレーザ光の反射点までの距離に基づいて、前記測定点における金属板の板厚を測定する演算工程と、
を有することを特徴とする金属板の腐食深さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食後に、腐食生成物が除去された金属板の厚さを測定して、この金属板に生じた腐食部の深さを求める金属板の腐食深さ測定装置及び金属板の腐食深さ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板等の金属材料には、機械的強度に加え、使用用途や使用環境等によって高い耐腐食性が要求されるものが存在する。このような高い耐腐食性が要求される金属材料を研究し、開発する場合には、例えば、その金属材料を素材としてプレート状の金属板を作製し、必要に応じて表面処理を施した後、この金属板に対して腐食試験を行うことにより、金属材料の耐腐食性が評価される。腐食試験では、例えば、金属板に対し、塩水の吹付け、放置、乾燥等の複数の工程からなる単位サイクルを繰返す促進試験を行い、実環境よりも腐食の進行を早める。
【０００３】
そして、腐食試験の完了後、金属板における腐食深さを測定することにより、金属板（金属材料）の耐腐食性を評価する。金属板の腐食深さを測定する際には、金属板から錆等の腐食生成物及び、金属板に予め形成されていためっき、塗膜等の表面処理膜を除去した後、例えば、金属板の厚さをポイントマイクロメータにより測定し、その測定値と腐食試験が行われる前の金属板の厚さとの差を算出することにより、金属板の腐食深さを求める。
【０００４】
また特許文献１には、定盤上に固定された試料台及びＸ−Ｙテーブルと、このＸ−Ｙテーブルに連結されたレーザ変位計を備えた金属材料の孔食深さ測定装置が記載されている。この孔食深さ測定装置では、レーザ変位計をＺ軸ステージに上下動可能に取り付け、試料台上に金属材料を設置した後、レーザ変位計を試料台から一定距離だけ離しつつ、Ｘ−Ｙテーブルにより測定範囲内で、金属材料をＸ方向又はＹ方向へ移動させると共に、レーザ変位計により金属材料表面までの距離を検出し、この検出結果に基づいて金属材料における所定の各ブロックの測定深さの最大値と平均値を出力する。
【特許文献１】特開平３−１９９３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポイントマイクロメータにより金属板の厚さを測定する方法では、金属板の測定領域を複数の小領域に分割した後、各小領域毎に試験者が目視にて最も深い腐食部を判断し、金属板の厚さを測定する作業を繰り返すことにより、複数の腐食深さのデータを収集する。このため、最も深い腐食部を的確に判断するには、測定者に高い熟練度が要求され、また金属板に対する測定点の数が限定されることから、それぞれ腐食深さが異なる腐食部位の発生確率の分布や、一次元的又は二次元的な腐食深さのプロフィールを求めることは実際上、困難である。すなわち、ポイントマイクロメータを用いて手作業で腐食深さを測定した場合には、腐食深さのデータを十分な量収集し、そのデータに基づいて金属板の腐食形態を推定することは困難である。
【０００６】
また特許文献１記載の孔食深さ測定装置では、試料台上に固定された金属材料の上面側（測定領域）にレーザ変位計を対向させつつ、このレーザ変位計により金属材料の上面側のみを走査し、金属材料の測定点における厚さを測定している。このため、金属材料に反り、歪み等の変形が生じている場合には、この反りや歪みが生じている部分では、レーザ変位計から金属材料までの距離が局部的に変化し、レーザ変位計の検出精度が大幅に低下してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記事実を考慮し、金属板の複数の測定点に対する腐食深さの測定作業を効率的に行え、かつ金属板に変形が生じている場合でも、変形の影響により金属板に対する厚さ検出の精度が低下することを防止できる金属板の腐食深さ測定装置及び腐食深さ測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る金属板の腐食深さ測定装置は、腐食生成物が除去された金属板の板厚を測定して腐食深さを求める金属板の腐食深さ測定装置であって、金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、金属板を保持するホルダと、前記ホルダから所定距離だけ離間するように支持され、前記測定領域に対して第１のレーザ光を出射する第１のレーザ出射部、前記測定領域の金属板表面により反射された第１のレーザ光を受光する第１のレーザ受光部及び、該第１のレーザ受光部に対応する第1の基準部位が設けられ、該第1の基準部位から前記測定領域における第１のレーザ光の反射点までの距離を検出する第１のレーザ変位センサと、前記ホルダから所定距離だけ離間するように支持され、前記対向領域に対して第２のレーザ光を出射する第２のレーザ出射部、前記対向領域の金属板表面により反射された第２のレーザ光を受光する第２のレーザ受光部及び、該第２のレーザ受光部に対応する第２の基準部位が設けられ、該第２の基準部位から前記対向領域における第２のレーザ光の反射点までの距離を検出する第２のレーザ変位センサと、前記ホルダを金属板の板厚方向と直交するＸ方向並びに、前記板厚方向及び前記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って移動させるＸ−Ｙ移動手段と、前記測定領域に予め設定された複数の測定点が前記第１のレーザ光の反射点となり通過し、かつ前記対向領域における前記Ｘ及びＹ方向に沿って前記測定点と一致する複数の対向点が前記第２のレーザ光の反射点となり通過するように、前記Ｘ−Ｙ移動手段により前記ホルダを移動させ、かつ前記第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準部位から第１のレーザ光の反射点までの距離及び、前記第２のレーザ変移センサにより検出された第２の基準部位から第２のレーザ光の反射点までの距離に基づいて、前記測定点における金属板の板厚を算出する測定制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１に係る金属板の腐食深さ測定装置では、測定制御手段が、測定領域に予め設定された複数の測定点が前記第１のレーザ光の反射点となり通過し、かつ対向領域におけるＸ及びＹ方向に沿って測定点と一致する複数の対向点が前記第２のレーザ光の反射点となり通過するように、Ｘ−Ｙ移動手段により前記ホルダを移動させ、かつ第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準部位から第１のレーザ光の反射点までの距離及び、第２のレーザ変移センサにより検出された第２の基準部位から第２のレーザ光の反射点までの距離に基づいて、測定点における金属板の板厚を算出することにより、第１のレーザ変位センサにより検出された第1の基準部位から複数の測定点までの距離及び、第２のレーザ変位センサにより検出された第２の基準部位から複数の対向点までの距離に基づいて、複数の測定点における金属板の厚さをそれぞれ求めることができる。
【００１０】
この結果、請求項１に係る金属板の腐食深さ測定装置によれば、測定点における金属板の厚さを十分に高い精度で測定ができるので、この厚さ測定値を、腐食試験前の金属板の厚さ測定値と比較すれば、測定点における金属板の腐食深さを高い精度で求めることができる。
また本発明の請求項２に係る金属板の腐食深さ測定方法は、請求項１記載の金属板の腐食深さ測定装置を用いて、腐食後に、金属板における腐食深さを測定するための金属板の腐食深さ測定方法であって、複数の前記測定点が前記第１のレーザ光の反射点となり通過し、かつ複数の前記対向点が前記第２のレーザ光の反射点となり通過するように、前記Ｘ−Ｙ移動手段により前記ホルダを移動させる移動工程と、任意の前記測定点が前記第１のレーザ光の反射点と一致したタイミングで、前記第１のレーザ変位センサからの検出信号に基づいて、前記第1の基準部位から前記第１のレーザ光の反射点までの距離を検出する第１の検出工程と、任意の前記対向点が前記第２のレーザ光の反射点と一致したタイミングで、前記第２のレーザ変位センサからの検出信号に基づいて、前記第２の基準部位から前記第２のレーザ光の反射点までの距離を検出する第２の検出工程と、前記第１のレーザ変位センサから前記第１のレーザ光の反射点までの距離及び、前記第２のレーザ変位センサからの前記第２のレーザ光の反射点までの距離に基づいて、前記測定点における金属板の板厚を測定する演算工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明に係る金属板の腐食深さ測定装置及び腐食深さ測定方法によれば、金属板の複数の測定点に対する腐食深さの測定作業を効率的に行え、かつ金属板に変形が生じている場合でも、変形の影響により金属板に対する厚さ検出の精度が低下することを防止できる。
さらに本発明に係る金属板の腐食深さ測定方法により得られた複数の測定点に対する腐食深さの測定結果から金属の腐食形態を推定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る金属板の腐食深さ測定装置について図面を参照して説明する。
図１〜図３には、本発明の実施形態に係る金属板の腐食深さ測定装置が示されている。この腐食深さ測定装置１０は、腐食した金属板１２０に対して、腐食生成物が除去された金属板１２０の厚さを測定することにより、金属板１２０の腐食深さを求めるためのものである。
【００１３】
図１に示されるように、腐食深さ測定装置１０には、装置の高さ方向（矢印Ｈ方向）に沿った下端部にベースフレーム１４が設けられると共に、このベースフレーム１４から上方へ延出する支持フレーム１６が設けられている。支持フレーム１６は、図１に示されるように、下端部が装置の奥行方向（矢印Ｄ方向）に沿ってベースフレーム１４の後端側に固定されている。
【００１４】
図１に示されるように、ベースフレーム１４上には、支持フレーム１６の手前側にテーブル基台１８が固定されている。このテーブル基台１８上には、後述するホルダ６２を所定のＸ方向及びＹ方向に沿って移動させるためのＸ−Ｙ移動機構２０が取り付けられている。Ｘ−Ｙ移動機構２０には、その下端側にＹ移動ステージ２４が配置されると共に、Ｙ移動ステージ２４の上側にＸ移動ステージ２２が配置されている。
【００１５】
図１及び図２に示されるように、Ｙ移動ステージ２４はブラケット２６を介してテーブル基台１８上に固定されている。このＹ移動ステージ２４には、ステッピングモータ２８及び、このステッピングモータ２８に連結されたスクリュー軸３０が設けられている。ブラケット２６上には一対の軸受板３２、３４が固定されており、これら一対の軸受板３２、３４は、スクリュー軸３０の先端部及び後端部をそれぞれ軸支している。また一対の軸受板３２、３４間には一対のガイドロッド３６が掛け渡されている。
【００１６】
Ｙ移動ステージ２４は、リニアキャリア３８及び、一対のガイドロッド３６の外周側にそれぞれ嵌挿される筒状のリニアベアリング４０を備えている。リニアキャリア３８には、Ｙ方向へ貫通するねじ穴（図示省略）が穿設されており、このねじ穴には、スクリュー軸３０が相対的に回動可能に捩じ込まれている。これにより、スクリュー軸３０が回転すると、リニアキャリア３８がＹ方向に沿ってスクリュー軸３０の回転方向に対応する方向へ、その回転量に対応する距離だけ移動する。
【００１７】
図２に示されるように、Ｙ移動ステージ２２には、リニアキャリア３８及びステージプレート４２（図１参照）が配置されており、リニアキャリア３８及び一対のリニアベアリング４０は、それぞれステージプレート４２（図１参照）の下面側に固定されている。ステージプレート４２は、一対のガイドロッド３６及び、一対のリニアベアリング４０によりＹ方向に沿って直線移動するように案内される。
【００１８】
図１に示されるように、Ｙ移動ステージ２４のステージプレート４２上には、プレート状のブラケット４４を介してＸ移動ステージ２２が配置されている。Ｘ移動ステージ２２は、ブラケット４４を介してステージプレート４２上に固定されたステッピングモータ４６及び、このステッピングモータ４６に連結されたスクリュー軸４８を備えている。ここで、スクリュー軸４８の軸心はＸ方向と一致している。またブラケット４４上には一対の軸受板５０、５２が固定されており、これら一対の軸受板５０、５２は、スクリュー軸４８の先端部及び後端部をそれぞれ軸支している。また、これら一対の軸受板５０、５２の間には、図２に示されるように、一対のガイドロッド５４が掛け渡されている。
【００１９】
図１に示されるように、Ｘ移動ステージ２２は、スクリュー軸４８の外周側に配置されるリニアキャリア５６及び、一対のガイドロッド５４の外周側にそれぞれスライド可能に嵌挿される筒状のリニアベアリング５８を備えている。リニアキャリア５６には、Ｘ方向へ貫通するねじ穴（図示省略）が穿設されており、このねじ穴には、スクリュー軸４８が相対的に回動可能に捩じ込まれている。これにより、スクリュー軸４８が回転すると、リニアキャリア５６がＸ方向に沿ってスクリュー軸４８の回転方向に対応する方向へ、その回転量に対応する距離だけ移動する。
【００２０】
Ｘ移動ステージ２２には、リニアキャリア５６及び一対のリニアベアリング５８の上側にステージプレート６０が配置されており、リニアキャリア５６及び一対のリニアベアリング５８は、それぞれステージプレート６０の下面側に固定されている。ステージプレート６０は、一対のガイドロッド５４及びリニアベアリング５８によりＸ方向に沿って直線移動するように案内される。
【００２１】
図２に示されるように、腐食深さ測定装置１０は、Ｘ移動ステージ２２のステージプレート６０上にねじ６４により締結固定されるプレート状のホルダ６２を備えている。ホルダ６２には、その基端側に矩形状の連結プレート７２が形成されると共に、装置の奥行方向に沿って連結プレート７２から後端側へ延出するホルダプレート７４が一体的に形成されている。
【００２２】
ホルダプレート７４には、その基端部に装置の幅方向へ延在する支持部６６が形成されると共に、この支持部６６の両端部からそれぞれ延出する一対の支持アーム部６８が一体的に形成されている。ホルダプレート７４には、一対の支持アーム部６８間に矩形状の窓部７０が形成されている。
図２及び図３に示されるように、ホルダ６２のホルダプレート７４上には、略長方形の金属板１２０が載置可能とされている。金属板１２０は、その厚さ方向（図６の矢印Ｔ方向）に沿って一方の面が被測定面１２１とされ、この被測定面面１２１の反対側の面が裏側面１２４とされている。金属板１２０には、被測定面１２１における例えば中央部に略長方形の測定領域１３０が設定されている。金属板１２０は、その裏側面１２４におけるＸ方向及びＹ方向に沿って測定領域１３０と一致する領域が対向領域（図示省略）とされている。金属板１２０は、被測定面１２１が上方へ向くようにホルダプレート７４上に載置される。
【００２３】
図１に示されるように、腐食深さ測定装置１０は、支持フレーム１６にそれぞれ配置される一対のレーザ変位センサ７６、７８を備えている。これら一対のレーザ変位センサ７６、７８は、図５に示されるように、レーザ光を出射する半導体レーザ８０、この半導体レーザ８０の駆動回路８２を内蔵しており、半導体レーザ８０から出射されたレーザ光Ｂを、投光レンズ８３を通して測定対象物１２８（本実施形態では、金属板１２０）へ照射する。また半導体レーザ８０は、光位置検出素子（ＰＳＤ）８４及び、光検出信号の信号増幅回路８６を内蔵しており、ＰＳＤ８４には、測定対象物から反射されたレーザ光Ｂが受光レンズ８８を通して入射する。
【００２４】
ここで、ＰＳＤ８４は、受光レンズ８８を通して測定対象物１２８から反射されたレーザ光Ｂを受光し、受光レンズ８８により結ばれた光スポットの位置に応じて位置検出信号の出力を変化させる。
レーザ変位センサ７６、７８では、そのレーザ光Ｂの出射側の端面が基準面９０とされており、この基準面９０と測定対象物１２８との間隔をスペーサ等により所定の基準長ＳＬとした状態でキャリブレーションが行われる。具体的には、基準面９０と測定対象物との間隔を基準長ＳＬとした状態で、ＰＳＤ８４から出力される位置検出信号の出力値が基準値として設定される。これにより、図５に示されるように、基準面９０から測定対象物１２８までの間隔が基準長ＳＬに対してＳＬ1又はＳＬ2に変化すると、ＰＳＤ８４に対する光スポットの入射位置も変位すると共に、ＰＳＤ８４から出力される位置信号の出力値も変化するので、位置検出信号の基準値に対する変化量に基づいて、基準面９０から測定対象物１２８までの距離を求めることができる。
【００２５】
なお、半導体レーザ８０から出射されるレーザ光Ｂのビーム径は十分に小さいものになっており、測定対象物１２８上におけるレーザ光Ｂの照射領域も微小なスポット状の反射点ＢＳになる。このことから、レーザ変位センサ７６、７８は、その基準面９０から測定対象物１２８におけるレーザ光Ｂの反射点ＢＳまでの距離を測定する。
また本実施形態では、光位置検出素子８４としてＰＳＤ（Position Sensitive Detector）を用いていたが、ＰＳＤの代わりにＣＣＤ（Charge Coupled Device）を光位置検出素子８４として用いても良い。ＣＣＤを光位置検出素子８４として用いると、スポット内に光量のばらつきが発生した場合でも、ＰＳＤを用いた場合と比較し、光量のピーク位置に対する検出精度を向上できるので、測定対象物１２８（金属板１２０）表面の影響による誤差発生を効果的に抑制できる。
【００２６】
図３に示されるように、一対のレーザ変位センサ７６、７８のうち、一方のレーザ変位センサ７６は、支持フレーム１６によりホルダ６２の上側に支持され、他方のレーザ変位センサ７８は、支持フレーム１６によりホルダ６２の上側に支持されており、レーザ変位センサ７６から出射されるレーザ光Ｂ1の光軸とレーザ変位センサ７８から出射されるレーザ光Ｂ2の光軸とは一致している。
【００２７】
ここで、レーザ変位センサ７６は、ホルダ６２上に載置された金属板１２０の被試験面１２１の位置（高さ）を基準として予めキャリブレーションが行われ、レーザ変位センサ７８は、ホルダ６２上に載置された金属板１２０の裏側面１２４の位置（高さ）を基準として予めキャリブレーションが行われる。但し、このキャリブレーションは、腐食する前の金属板１２０と同一の厚さを有するダミーの金属板（標準試験片）を用いて行われる。なお、この標準試験片に加え、これとは厚さが異なる標準試験片を用いて多点でキャリブレーションを行うようにしても良い。
【００２８】
次に、図１３を参照しつつ、上記キャリブレーションの実行方法及び一対のレーザ変位センサ７６、７８を用いて腐食後の金属板１２０の厚さを測定する方法について詳細に説明する。
図１３に示されるように、レーザ変位センサ７６から金属板１２０までの距離ＬＺ1、レーザ変位センサ７８から金属板１２０までの距離ＬＺ2、金属板１２０の板厚をＴ、レーザ変位センサ７６の基準面９０からレーザ変位センサ７８の基準面９０までの距離をセンサ間隔ＳＤとすると、下記（１）式が成り立つ。
【００２９】
ＳＤ＝ＬＺ1＋ＬＺ2＋Ｔ  ・・・  （１）
従って、板厚Ｔは下記（２）式で与えられる。
Ｔ＝ＳＤ−（ＬＺ1＋ＬＺ2）  ・・・  （２）
【００３０】
ここで、センサ間隔ＳＤは未知であるので、既知の板厚（＝Ｔ0）を有する標準試験片１２０Ｔを用意し、この標準試験片１２０Ｔの板厚Ｔをレーザ変位センサ７６、７８により測定する（板厚の「較正」）。このとき、レーザ変位センサ７６の出力から得られた標準試験片１２０Ｔまでの測定距離ＬＺ10、レーザ変位センサ７８の出力から得られた標準試験片１２０Ｔまでの測定距離ＬＺ20とすると、下記（３）式が成り立つ。
ＳＤ＝ＬＺ10＋ＬＺ20＋Ｔ0  ・・・  （３）
上記（３）式を（２）式に代入することにより、測定対象となる金属板１２０の厚さ測定値ＭＴは、下記（４）式で与えられる。
ＭＴ＝Ｔ0＋（ＬＺ10＋ＬＺ20）−（ＬＺ1＋ＬＺ2）  ・・・  （４）
【００３１】
図４には、本発明の実施形態に係る腐食深さ測定装置における制御機構の構成がブロック図により示されている。制御機構９２は、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等により構成された制御装置本体９４、表示制御部９６を介して制御装置本体９４に接続されたディスプレイ装置９８及び、データ入出力部１００を介して制御装置本体９４に接続された外部記憶装置１０２を備えている。制御装置本体９４では、測定制御手段１０４が汎用的な電子機器、予めインストールされた専用プログラム等により実現されている。
【００３２】
制御装置本体９４には、測定制御手段１０４にそれぞれ接続されるＡ／Ｄ入力ボード１０６及びＲＳ２３２Ｃボード１０８が設けられている。ここで、Ａ／Ｄ入力ボード１０６には、センサコントローラ１１０及びセンサコントローラ１１２がそれぞれ接続されている。またＲＳ２３２Ｃボード１０８には、ステージコントローラ１１４が接続されている。センサコントローラ１１０はレーザ変位センサ７６に接続されており、レーザ変位センサ７６から出力された位置検出信号Ｓ1をキャリブレーション時の出力値を基準として線形性を有するアナログ電流信号ＳＡ1に変換し、このアナログ電流信号ＳＡ1をＡ／Ｄ入力ボード１０６に出力する。
【００３３】
また、センサコントローラ１１２はレーザ変位センサ７８に接続されており、レーザ変位センサ７８から出力された位置検出信号Ｓ2をキャリブレーション時の出力値を基準として線形性を有するアナログ電流信号ＳＡ2に変換し、このアナログ電流信号ＳＡ2をＡ／Ｄ入力ボード１０６に出力する。Ａ／Ｄ入力ボード１０６は、アナログ電流信号ＳＡ1及びアナログ電流信号ＳＡ2をそれぞれデジタル信号に変換し、測定制御手段１０４へ出力する。
【００３４】
ステージコントローラ１１４は、Ｘ−Ｙ移動機構２０におけるステッピングモータ２８及びステッピングモータ４６にそれぞれ接続されており、ＲＳ２３２Ｃボード１０８を介して測定制御手段１０４から入力する制御情報に従って、ステッピングモータ２８又はステッピングモータ４６に対して所定数の駆動パルスを所定の周期で出力する。これにより、ステッピングモータ２８、４６は、ステージコントローラ１１４から入力する駆動パルスの極性に対応する方向へ、駆動パルス数に比例する回転量だけ回転する。このとき、ステッピングモータ２８、４６の回転速度は入力する駆動パルスの周期により制御される。
【００３５】
次に、腐食深さ測定装置１０による金属板１２０に対する腐食深さの測定作業について説明する。
金属板１２０としては、例えば図６に示されるように、長方形の鋼板などの腐食した試験片が用いられる。図６には端面及び裏面を粘着テープ１２２などでシールして、露出した部分を腐食領域１２３とする金属板１２０を示す。腐食領域１２３の全体又はその一部が測定領域１３０となる。
【００３６】
ただし、金属板１２０としては、図６に示す形状に限定されない。例えば、自動車や家電製品の実部品、自動車や家電製品の部品を模擬し加工した試験片などでもよく、塗装が施されていてもよい。
また、本発明の腐食深さ測定装置１０は表裏を有する１枚の金属板１２０の腐食深さを測定するものである。したがって、複数の金属片を接合してなる部品や試験片の場合、その接合部を解体し、１枚の金属板として測定する。また金属板１２０の測定領域１３０は平坦面とすることが好ましい。
【００３７】
上記した金属板１２０は自動車や家電製品の実際の使用環境に暴露してもよいし、腐食試験に供してもよい。
腐食試験では、外部環境から隔離され、所定の試験温度に調整された調整室内で、金属板１２０に対し、塩水の吹付け、放置、乾燥等の複数の工程からなる単位サイクルを所定回数（例えば、３０、６０又は９０サイクル）繰返す促進試験を行い、実環境よりも腐食の進行を早める。これにより、金属板１２０の腐食領域１２３には、図７（Ａ）に示されるように、測定領域１３０を含む領域に腐食生成物１３４が生成される。このとき、腐食生成物１３４が生成した部分では元の金属素材の一部が腐食生成物１３４に変化することから、腐食生成物１３４の生成量に対応する深さの腐食部１２６が形成される。
【００３８】
腐食試験の完了後又は実際の使用環境に暴露された後に、金属板１２０に対する腐食深さ測定を行う際には、先ず、図７（Ｂ）に示されるように、金属板１２０の腐食領域１２３に発生した腐食生成物１３４を除去し、腐食領域１２３に形成された腐食部１２６を露出させる。これにより、腐食深さ測定装置１０により金属板１２０に対して腐食深さの測定を行う準備が完了し、この測定準備が完了した金属板１２０をホルダ６２上に載置し、所定の測定位置（図２参照）に位置調整する。
【００３９】
図８（Ａ）に示されるように、金属板１２０には、測定領域１３０に予め複数個の測定点１３６が設定される。これらの測定点１３６を設定する際には、先ず、測定領域１３０内に測定開始点１３６Ｓ及び測定完了点１３６Ｅをそれぞれ設定した後、これらの測定開始点１３６Ｓと測定完了点１３６Ｅとを結んだ走査線ＳＣにおける測定ピッチＰＴを設定することにより、複数の測定点１３６が設定される。
【００４０】
具体的には、測定者が、ディスプレイ装置９８やキーボード（図示省略）等を介して、測定領域１３０に予め設定された原点Ｏに対する測定開始点１３６Ｓの相対的な座標位置及び、測定完了点１３６Ｅの相対的な座標位置並びに、測定ピッチＰＴの長さをそれぞれ測定制御手段１０４に入力することにより、測定制御手段１０４により複数の測定点１３６が自動的に設定される。
【００４１】
次に、図９に示されるフローチャートを参照しつつ、測定制御手段１０４による金属板１２０に対する腐食深さの測定制御について説明する。
ステップＳ０１にて、測定制御手段１０４は、測定開始点１３６Ｓの座標位置、測定完了点１３６Ｅの座標位置並びに、測定ピッチＰＴに基づいて、測定領域１３０に複数の測定点１３６を設定すると共に、対向領域にＸ方向及びＹ方向に沿って測定点１３６と一致する複数の対向点を設定する。
【００４２】
なお、ここでは、説明を簡単にするために、測定開始点１３６Ｓと測定完了点１３６Ｅとを直線の走査線ＳＣで結んだ場合について説明するが、この走査線ＳＣは、必ずしも直線である必要はなく、図１１（Ｂ）に示されるように、Ｘ方向及びＹ方向に沿ってジグザグ状に延在するものでも、直線及び曲線からなるものでも良い。
測定制御手段１０４は、ディスプレイ装置９８やキーボード（図示省略）等を介して測定開始命令が入力すると（ステップＳ０２）、ステップＳ０３にて、レーザ変位センサ７６から出射されるレーザ光Ｂ1（反射点ＢＳ1）が測定開始点１３６Ｓと一致するように、Ｘ−Ｙ移動機構２０によりホルダをＸ方向又はＹ方向に沿って移動させる。このとき、レーザ変位センサ７８から出射されるレーザ光Ｂ2（反射点ＢＳ2）は、測定開始点１３６Ｓと一致する対向点に位置する。
【００４３】
ステップＳ０４〜Ｓ０５にて、測定制御手段１０４は、レーザ光Ｂ1が走査線ＳＣ上をトレースするように、Ｘ−Ｙ移動機構２０によりホルダをＸ方向又はＹ方向（図８（Ａ）の場合、Ｙ方向）に沿って移動させつつ、測定ピッチＰＴに対応する周期で、位置検出信号Ｓ1及び位置検出信号Ｓ2に基づいて距離ＬＺ1及び距離ＬＺ2をそれぞれ判断する。
ステップＳ０６〜Ｓ０７にて、測定制御手段１０４は、レーザ光Ｂ1が測定完了点１３６Ｅに達すると、Ｘ−Ｙ移動機構２０によりホルダ６２を停止させ、金属板１２０に対する腐食深さの測定作業を完了させる。
【００４４】
ステップＳ０８にて、測定制御手段１０４は、前述した（３）式に従ってセンサ間距離ＳＤを算出し、ステップＳ０９にて、測定制御手段１０４は、前述した（４）式に従って金属板１２０の厚さ測定値ＭＴを算出する。
ステップＳ１０にて、測定制御手段１０４は、厚さ測定値ＭＴと腐食試験前における金属板１２０の厚さＴとの差を腐食深さ測定値ＭＣとして算出し、その腐食深さ測定値ＭＣを測定点１３６の座標位置と関連付けて一時記憶用の内部メモリ（図示省略）により記憶する。
【００４５】
ステップＳ１１にて。測定制御手段１０４は、全ての測定点１３６についての腐食深さ測定値ＭＣを算出し、これらを記憶したことを判断すると、ステップＳ１２にて、全ての測定点１３６についての腐食深さ測定値ＭＣ及び、それらに対応する座標位置を、金属板１２０に付された固有の識別コードに関連付けて外部記憶装置１０２に格納する。
なお、図８（Ｂ）には、本実施形態に係る腐食深さ測定装置１０により２種の金属板１２０を同一の試験条件の腐食試験に供し、腐食させた後、腐食深さを測定した結果が示されている。ここで、２種の金属板１２０は、それぞれ異なる材質（材質Ａ及び材質Ｂ）により形成されており、実線は材質Ａの金属板１２０の腐食深さを測定した結果を示し、破線は材質Ｂの金属板１２０の腐食深さを測定した結果を示している。
【００４６】
以上説明した本実施形態に係る腐食深さ測定装置１０では、測定制御手段１０４が、測定領域１３０における複数の測定点１３６がレーザ光Ｂ1の反射点ＢＳ1を順次通過し、かつ対向領域における対向点がレーザ光Ｂ2の反射点ＢＳ2を順次通過するように、Ｘ−Ｙ移動機構２０により金属板１２０を保持したホルダ６２をＸ方向又はＹ方向に沿って移動させることにより、レーザ変位センサ７６により複数の測定点１３６までの距離ＬＺ1を順次検出でき、かつレーザ変位センサ７８により対向点までの距離ＬＺ2を順次検出できるので、レーザ変位センサ７６により検出された複数の測定点までの距離及び、レーザ変位センサ７８により検出された複数の対向点までの距離ＬＺ2に基づいて、複数の測定点１３６における金属板１２０の厚さ測定値ＭＴをそれぞれ求めることができる。
【００４７】
このとき、前述した（４）式により金属板１２０の厚さ測定値ＭＴを算出できるので、金属板１２０に反り、歪み等の変形が生じていても、測定点１３６における金属板１２０に対する厚さの測定精度が変形の影響により低下しない。従って、測定点１３６における金属板１２０の厚さを十分に高い精度で測定ができ、この厚さ測定値ＭＴを、腐食前の金属板１２０の厚さ測定値と比較すれば、測定点における金属板１２０の腐食深さを高い精度で求めることができる。
【００４８】
また、腐食深さ測定装置１０では、腐食後の金属板１２０に対して要求される腐食深さ測定値についての情報量に応じて、測定領域１３０に対して測定開始点１３６Ｓ、測定完了点１３６Ｅ及び測定ピッチＰＴを適宜設定するだけで、要求される腐食深さ測定値についての情報量を満足させるように、金属板１２０に対する厚さ測定作業を自動的に行えるので、金属板１２０に予め設定された複数の測定点１３６に対する腐食深さの測定作業を効率的に行える。
【実施例】
【００４９】
図１０には、２枚の金属板１２０をスポット溶接して作製した合わせ腐食試験材１３８が示されている。この合わせ腐食試験材１３８は端面を除く外表面は粘着テープ１２２によりシールされており、合わせ内部の耐食性を評価するものである。
本発明の実施例では、異なる材質（材質Ａ及び材質Ｂ）について、各２枚（長さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍ）を溶接して図１０に示す合わせ腐食試験材１３８を準備した。腐食領域１２３は合わせ内部の表面、長さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍとなる。
【００５０】
この合わせ腐食試験材１３８を米国自動車技術者協会で定められている複合サイクル腐食試験ＳＡＥ  Ｊ２３３４に供し、３０サイクル、６０サイクル、９０サイクルで合わせ腐食試験材を取り出した。取り出した合わせ腐食試験材のスポット溶接部に貫通穴１３２を穿設して、解体し、金属板１２０を採取した。
図１１（Ａ）には金属板１２０における腐食領域１２３と測定領域１３０が示されている。測定領域１３０は、長さ７０ｍｍ、幅２０ｍｍに設定した。図１１（Ｂ）には、測定領域１３０及び測定領域１３０に設定された走査線ＳＣが示されている。
【００５１】
なお、測定制御手段１０４は、レーザ変位センサ７６、７８が貫通穴１３２を検出し、距離ＬＺ１、ＬＺ２が無限遠となった場合には、その結果を測定データから除外するように、予めプログラムされている。
図１２には、図１１（Ｂ）に示される走査パターンで金属板１２０の腐食深さを測定した結果が示されている。図１２にて、実線は３０サイクルの腐食試験を行った結果、破線は６０サイクルの腐食試験を行った結果、一点鎖線は９０サイクルの腐食試験を行った結果をそれぞれ示しており、図１２（Ａ）は材質Ａの結果、図１２（Ｂ）は材質Ｂの結果である。また図１２で、横軸は、測定領域１３０における腐食深さを示し、縦軸はそれぞれ異なる腐食深さを有する腐食部の発生確率を示している。
【００５２】
図１２から材質Ａの金属は局部腐食形態をとる傾向にあり、材質Ｂの金属は全面腐食形態をとる傾向にあることが推定された。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る腐食深さ測定装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示される腐食深さ測定装置の平面図である。
【図３】図１に示される腐食深さ測定装置の正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る腐食深さ測定装置における制御機構の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る腐食深さ測定装置に用いられるレーザ変位センサの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る金属板の構成を示す斜視図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の実施形態に係る金属板の構成を示す断面図である。
【図８】（Ａ）は測定領域及び、測定領域に設定された測定開始点及び測定完了点を示す平面図、（Ｂ）測定開始点と測定完了点とを結ぶ走査線に沿って腐食深さを測定した結果を示すグラフである。
【図９】測定制御手段による金属板１２０に対する腐食深さの測定制御を説明するためのフローチャートである。
【図１０】合わせ腐食試験材を示す図である。
【図１１】（Ａ）は金属板における測定領域が設定された被測定面を示す平面図、（Ｂ）は測定領域及び測定領域に設定された走査線を示す平面図である。
【図１２】図１１（Ｂ）に示される走査パターンで金属板の腐食深さを測定した結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施形態に係る一対のレーザ変位センサと金属板との位置関係を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  腐食深さ定装置
１４  ベースフレーム
１６  支持フレーム
１８  テーブル基台
２０  Ｘ−Ｙ移動機構
２２  Ｘ移動ステージ
２４  Ｙ移動ステージ
２６  ブラケット
２８  ステッピングモータ
３０  スクリュー軸
３２、３４  軸受板
３６  ガイドロッド
３８  リニアキャリア
４０  リニアベアリング
４２  ステージプレート
４４  ブラケット
４６  ステッピングモータ
４８  スクリュー軸
５０、５２  軸受板
５４  ガイドロッド
５６  リニアキャリア
５８  リニアベアリング
６０  ステージプレート
６２  ホルダ
６４  ねじ
６６  支持部
６８  支持アーム部
７０  窓部
７２  連結プレート
７４  ホルダプレート
７６、７８  レーザ変位センサ
８０  半導体レーザ
８２  駆動回路
８３  投光レンズ
８４  光位置検出素子（ＰＳＤなど）
８６  信号増幅回路
８８  受光レンズ
９０  基準面
９２  制御機構
９４  制御装置本体
９６  表示制御部
９８  ディスプレイ装置
１００  データ入出力部
１０２  外部記憶装置
１０４  測定制御手段
１０６  Ａ／Ｄ入力ボード
１０８  ＲＳ２３２Ｃボード
１１０、１１２  センサコントローラ
１１４  ステージコントローラ
１２０  金属板
１２１  被測定面
１２２  粘着テープ（シール）
１２３  腐食領域
１２４  裏側面
１２６  腐食部
１２８  測定対象物
１３０  測定領域
１３２  貫通穴
１３４  腐食生成物
１３６  測定点
１３８  合わせ腐食試験材
Ｂ、Ｂ1、Ｂ2  レーザ光
ＢＳ  反射点
ＬＺ1、ＬＺ2  距離
ＭＣ  腐食深さ測定値
ＭＴ  厚さ測定値
ＳＤ  センサ間距離
【図１】
2010107213.tif 000003
【図２】
2010107213.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010107213.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010107213.tif 000009
【図８】
2010107213.tif 000010
【図９】
2010107213.tif 000011
【図１０】
2010107213.tif 000012
【図１１】
2010107213.tif 000013
【図１２】
2010107213.tif 000014
【図１３】
2010107213.tif 000015