(57)【要約】      （修正有）【課題】所定の溝の形状を評価するとともに、溝の途切れや溝でない凹形状についても評価を行うことができ、レジストの印刷からエッチング処理によって形成された溝の加工工程の全体を評価できる方法を提供する。【解決手段】表面を加工した鋼板の表面形状を測定して４３、複数の凹形状を検出する４４。凹形状の検出結果に基づいて鋼板の加工状態における評価指標を算出する４８。評価指標としては、鋼板の表面の所定範囲ごとの、溝が形成されているべき位置に存在していない溝の途切れの発生頻度、検出した各凹形状のうちの溝ではない非溝の発生頻度、凹形状の幅の統計値、凹形状の深さの統計値、および凹形状の幅と深さとの積の統計値の少なくとも１つを用いる。これらの評価指標に基づいて鋼板の加工状態を評価する４９。【選択図】図２
2014025837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に一定間隔で溝が加工された鋼板に対して前記表面の形状を測定して、前記鋼板の表面に形成された複数の凹形状を検出する凹形状検出ステップと、
前記凹形状の検出結果に基づいて前記鋼板の加工状態における評価指標を算出する算出ステップと、
前記評価指標に基づいて前記鋼板の加工状態を評価する評価ステップと、
を含むことを特徴とする鋼板の加工状態評価方法。
【請求項２】
前記凹形状検出ステップにおいて検出された前記複数の凹形状のうちの隣り合う２つの凹形状の間隔に基づいて、前記溝が形成されているべき位置に溝が形成されていない溝の途切れを検出する途切れ検出ステップをさらに含み、前記算出ステップにおいて、前記評価指標として、検出された溝の途切れの発生頻度を算出することを特徴とする請求項１に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項３】
前記凹形状検出ステップにおいて検出された前記複数の凹形状のうちの２つの凹形状の間隔に基づいて、前記検出されたそれぞれの凹形状が、前記鋼板の表面に前記一定間隔で形成されるべき溝であるか、前記溝に該当しない非溝であるかを判定する溝判定ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項４】
前記算出ステップにおいて、前記評価指標として、前記溝判定ステップにおいて非溝と判定された凹形状の発生頻度を算出することを特徴とする請求項３に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項５】
前記凹形状検出ステップによって検出された凹形状の幅を計測する幅計測ステップをさらに含み、前記溝判定ステップにおいて溝と判定された凹形状に対して、前記評価指標として、前記計測された幅の統計値を算出することを特徴とする請求項３または４に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項６】
前記凹形状検出ステップによって検出された凹形状の深さを計測する深度計測ステップをさらに含み、前記溝判定ステップにおいて溝と判定された凹形状に対して、前記評価指標として、前記計測された深さの統計値を算出することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項７】
前記凹形状検出ステップによって検出された凹形状の幅および深さを計測する幅深度計測ステップをさらに含み、前記溝判定ステップにおいて溝と判定された凹形状に対して、前記評価指標として、前記計測された幅と深さとの積の統計値を算出することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項８】
前記算出ステップにおいて、前記鋼板の表面における所定範囲ごとに前記評価指標を算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項９】
前記凹形状検出ステップにおいて、前記鋼板の表面における前記溝を横断する方向に相対的に走査するとともに、前記走査の方向に対して直角の方向に沿って設定された複数の走査位置を遷移しつつ走査して、前記表面の形状を測定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項１０】
前記凹形状検出ステップにおいて、前記鋼板の表面における複数の位置で前記表面の形状を同時に測定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋼板の加工状態評価方法。
【請求項１１】
表面が加工された鋼板に対して前記表面の形状を測定する測定手段と、
前記鋼板の表面に形成された複数の凹形状を検出する凹形状検出手段と、
前記凹形状検出手段が検出した凹形状の検出結果に基づいて、前記鋼板の加工状態における評価指標を算出する評価指標算出手段と、
評価指標算出手段が算出した評価指標に基づいて前記鋼板の加工状態を評価する評価手段と、
を備えることを特徴とする鋼板の加工状態評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストマスクの印刷とエッチング処理により一定間隔で周期的に溝が形成された鋼板における、溝の加工状態を評価する鋼板の加工状態評価方法および鋼板の加工状態評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の電磁鋼板においては、表面に微小溝を加工することにより、低鉄損化を図っている。このような鋼板では、品質上、表面に加工される微小溝の形状が重要になる。そのため、微小溝の形状をオンラインで連続して測定し、常時、操業状態の管理および製品の品質の保証を行うことが強く要求されている。
【０００３】
薄鋼板に微小溝を加工する技術としては、最終冷間圧延後に、エッチングレジストを、鋼板の表面に、印刷によって、非塗布領域として圧延方向と交わる向きに連続または非連続の線状領域を残存させて塗布し焼付けた後、エッチング処理を施して鋼板表面に連続または非連続の線状溝を形成した後に、そのレジストを除去する、という技術がある（特許文献１参照）。特許文献１においては、特に、鋼板に安定して連続的に加工ができる、グラビアロールを用いたグラビアオフセット印刷が推奨されている。
【０００４】
このグラビアオフセット印刷を利用した方法では、グラビアロールの押付け圧、レジストインクの粘度、およびレジストインクを塗布した後の焼付け乾燥までの時間が要因となって、レジストマスクの非塗布部の幅が変化することがある。レジストマスクの非塗布部の幅が変化すると、最悪の場合、線状の非塗布部が途切れてしまう。また、グラビアオフセット印刷においては、部分的に印刷されない「網点」と呼ばれる領域が生じる場合があり、溝以外の部分に凹形状が加工されてしまうことがある。
【０００５】
そこで、レジストインクの印刷状態を測定する技術として、光源からの照射光束を偏光子により直線偏光に偏光させ、レジストの偏光面の変化に応じた偏光角を持つ検光子を介して、静止画像を撮像して、塗布面と非塗布面とを識別する技術が提案されている（特許文献２）。
【０００６】
また、エッチング処理に関しても、エッチング電流、エッチング時間、およびエッチング液の電解質の濃度といった、溝の加工状態を左右する要素がある。そのため、溝の加工を安定して行うためには、これらの要素を高度に管理する必要があり、管理のために溝の加工状態を監視したり評価したりする必要がある。
【０００７】
また、特許文献３，４には、このようなエッチング処理によって形成した溝の計測技術が開示されている。特許文献３，４には、物体表面の凹凸形状をオンラインで連続して測定する方法として、変位計を用いる技術が開示されている。この技術は、物体に対して相対的に移動する変位計と物体との間の変位量を測定して凹凸の断面形状を取得し、取得した断面形状から凹凸部を検出して、その深さ、高さ、および幅を算出する技術である。この技術によって、鋼板に加工されたそれぞれの微小溝の深さや幅といった寸法を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−８８１２１号公報
【特許文献２】特開平８−５４３５３号公報
【特許文献３】特開平１０−８９９３９号公報
【特許文献４】特開２０１１−９９７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３，４に記載されたような、微小溝などの溝の深さや幅といった形状を測定するだけの方法では、溝が存在すべき位置の表面形状が平坦になる、いわゆる溝の途切れがある場合には、そもそも溝が検出されないため、評価自体が不可能になるという問題があった。
【００１０】
また、網点のように、レジストインクが塗布されない部分で本来であればエッチングによって加工される溝ではない凹形状については、溝と区別することなく測定してしまうという問題もある。すなわち、特許文献３，４に記載された技術においては、網点などの印刷状態の不具合の結果として生じる、溝ではない凹形状である非溝や、溝の途切れを評価することが極めて困難であった。
【００１１】
また、特許文献２に記載された技術のように、印刷状態を監視するだけの方法では、最終的なエッチング処理後の溝の加工状態を把握することができないという問題がある。そのため、溝の加工状態も併せて評価するには、特許文献３，４に記載された溝の形状を測定する技術と組み合わせる必要がある。ところが、この方法を採用しても、測定された凹形状が溝であるか非溝であるかの判別や、溝の途切れを評価することは極めて困難であった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、所定の溝の形状を評価するとともに、溝の途切れや凹形状のうちの非溝を評価することができ、鋼板の表面に形成された溝の加工工程を評価可能な鋼板の加工状態評価方法および鋼板の加工状態評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、表面に一定間隔で溝が加工された鋼板に対して表面の形状を測定して、鋼板の表面に形成された複数の凹形状を検出する凹形状検出ステップと、凹形状の検出結果に基づいて鋼板の加工状態における評価指標を算出する算出ステップと、評価指標に基づいて鋼板の加工状態を評価する評価ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、凹形状検出ステップにおいて検出された複数の凹形状のうちの隣り合う２つの凹形状の間隔に基づいて、溝が形成されているべき位置に溝が形成されていない溝の途切れを検出する途切れ検出ステップをさらに含み、算出ステップにおいて、評価指標として、検出された溝の途切れの発生頻度を算出することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、凹形状検出ステップにおいて検出された複数の凹形状のうちの２つの凹形状の間隔に基づいて、検出されたそれぞれの凹形状が、鋼板の表面に一定間隔で形成されるべき溝であるか、溝に該当しない非溝であるかを判定する溝判定ステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、算出ステップにおいて、評価指標として、溝判定ステップにおいて非溝と判定された凹形状の発生頻度を算出することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、凹形状検出ステップによって検出された凹形状の幅を計測する幅計測ステップをさらに含み、溝判定ステップにおいて溝と判定された凹形状に対して、評価指標として、計測された幅の統計値を算出することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、凹形状検出ステップによって検出された凹形状の深さを計測する深度計測ステップをさらに含み、溝判定ステップにおいて溝と判定された凹形状に対して、評価指標として、計測された深さの統計値を算出することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、凹形状検出ステップによって検出された凹形状の幅および深さを計測する幅深度計測ステップをさらに含み、溝判定ステップにおいて溝と判定された凹形状に対して、評価指標として、計測された幅と深さとの積の統計値を算出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、算出ステップにおいて、鋼板の表面における所定範囲ごとに評価指標を算出することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、凹形状検出ステップにおいて、鋼板の表面における溝を横断する方向に相対的に走査するとともに、走査の方向に対して直角の方向に沿って設定された複数の走査位置を遷移しつつ走査して、表面の形状を測定することを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法は、上記の発明において、凹形状検出ステップにおいて、鋼板の表面における複数の位置で表面の形状を同時に測定することを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る鋼板の加工状態評価装置は、表面が加工された鋼板に対して表面の形状を測定する測定手段と、鋼板の表面に形成された複数の凹形状を検出する凹形状検出手段と、凹形状検出手段が検出した凹形状の検出結果に基づいて、鋼板の加工状態における評価指標を算出する評価指標算出手段と、評価指標算出手段が算出した評価指標に基づいて鋼板の加工状態を評価する評価手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る鋼板の加工状態評価方法および鋼板の加工状態評価装置によれば、所定の溝の形状を評価するとともに、溝の途切れや凹形状のうちの非溝の評価も行うことができ、鋼板の表面に形成された溝の加工工程を評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による溝加工状態評価システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による溝加工状態評価システムにおける信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による溝加工状態評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による溝加工状態評価方法を説明するための略線図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態による溝加工状態評価方法を説明するための略線図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施形態による溝加工状態評価方法を説明するための略線図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施形態による溝加工状態評価方法を説明するための略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。
【００２７】
（溝加工状態評価装置）
まず、本発明の一実施形態による鋼板の溝加工状態評価装置について説明する。図１は、この一実施形態による加工状態評価装置としての溝加工状態評価システムを示す構成図である。
【００２８】
図１に示すように、この一実施形態による溝加工状態評価システム１００は、走行する鋼板１の表面が加工されて形成された溝の形状を測定可能に構成されている。すなわち、溝加工状態評価システム１００は、レーザ変位計２、移動装置３、信号処理装置４、制御装置５、ローラエンコーダ６、および表示装置７を有して構成されている。
【００２９】
この一実施形態において、鋼板１には、所定の設計に基づいた溝（図１中、図示せず）が形成されている。ここで、この溝は、設計上、鋼板１の幅方向（図１中、左右方向）に沿って所定の幅および深さを有する直線状で、鋼板１の長手方向（図１中、紙面に対して垂直方向）に沿って所定の一定間隔で互いに平行になるように形成される。また、この溝は、溝加工状態評価システム１００より鋼板１の走行方向（鋼板１の長手方向）に沿った上流側において、レジスト印刷工程、焼付け工程、エッチング工程、およびレジスト除去工程を含む加工工程を経て形成される。なお、本明細書において、「溝」とは、所定の設計に基づいて鋼板１の表面に所定の一定間隔、すなわち一定周期で、それぞれ直線状に形成された微小の凹形状をいい、この溝に該当しない、網点などによって形成される非周期的な凹形状を「非溝」という。
【００３０】
この鋼板１の表面の溝の加工については、次のように行う。まず、レジスト印刷工程において、鋼板１の表面に、グラビアロールを用いて、レジストインクをグラビアオフセット印刷により塗布する。このとき、鋼板１の表面に所定の一定間隔で平行に細い線状の非塗布部を形成するために、凹凸パターンが加工されたグラビアロールを用いる。次に、焼付け工程において、レジスト印刷工程で塗布したレジストインクを乾燥させて、鋼板１の表面にレジストパターンを定着させる。次に、エッチング工程において、鋼板１を電解浴中に浸漬させて通電する。これによって、レジストインクが塗布されていない部分で、並行に一定間隔で形成された細い線状の非塗布部における鋼板１の表面が部分的に溶解して、溝が形成される。最後に、レジスト除去工程において、化学処理によって、鋼板１の表面のレジストインクを除去する。これにより、鋼板１に溝が形成される。
【００３１】
溝加工状態評価システム１００における測定手段としてのレーザ変位計２は、鋼板１の面に対して略平行な直線上、好ましくは鋼板１の幅方向に沿って、鋼板１に対して一定距離を維持しつつ移動可能に構成されている。この移動は、レーザ変位計２を移動可能に構成された移動装置３により実行される。また、レーザ変位計２は、鋼板１の表面にレーザ光を照射可能に構成されているとともに、鋼板１の表面からの反射光を受光可能に構成されている。これにより、レーザ変位計２は、鋼板１の最表面との距離を連続的に計測できる。これとともに、鋼板１がその長手方向に沿って所定の走行速度で走行すると、レーザ変位計２は、相対的に、鋼板１の長手方向に沿って移動して、その表面を所定の走行速度で走査することになる。これにより、レーザ変位計２は、鋼板１の表面の形状を測定することができる。また、レーザ変位計２は、鋼板との距離に応じた変位信号を出力して、信号処理装置４に供給する。
【００３２】
制御装置５は、信号処理装置４から供給される測定位置の指令信号に従って移動装置３を制御する。制御装置５が移動装置３を制御することによって、移動装置３は、指令信号により指示された測定位置にレーザ変位計２を移動させる。また、ローラエンコーダ６は、鋼板１の走行速度に応じてパルス信号を発生して、信号処理装置４に供給する。
【００３３】
信号処理装置４は、測定位置の指令信号を出力して制御装置５に供給する。制御装置５は、供給された指令信号に基づいて移動装置３を制御し、移動装置３がレーザ変位計２を移動させる。信号処理装置４に、レーザ変位計２が出力する鋼板１の表面の形状に対応する変位信号と、ローラエンコーダ６が出力する鋼板１の長手方向に沿った位置に対応するパルス信号とが入力される。
【００３４】
信号処理装置４は、レーザ変位計２から供給される変位信号と、ローラエンコーダ６から供給されるパルス信号を解析して得られる鋼板１の走行速度および走行位置の少なくとも一方の情報とを合成して、鋼板１の表面の形状を取得する。信号処理装置４は、鋼板１の表面に一定間隔で加工された複数の微小な溝において、幅および深さといった寸法を計測する。また、信号処理装置４は、鋼板１の長手方向または幅方向に分割された所定範囲ごとの、鋼板１の表面の形状の計測結果に基づいて、溝の加工状態を評価するための評価指標を算出する。さらに、信号処理装置４は、鋼板１の表面における溝の加工状態の傾向（トレンド）を情報データとして表示装置７に供給する。
【００３５】
表示装置７は、信号処理装置４から供給される情報データに基づいて、溝の加工状態の傾向などを表示データとして画面に表示させるなどして出力する。なお、この表示データとしては、具体的には、例えば、鋼板１の幅方向および長手方向についての２次元マップや、鋼板１の長手方向に沿った形状のグラフなどを採用することができる。これにより、表示装置７は、操業オペレータに、鋼板１の表面の形状、および複数の溝の加工状態を視聴覚的に掲示したり報知したりする。
【００３６】
また、表示装置７は、鋼板１の表面における溝の加工状態の良否の評価などを情報データとして信号処理装置４から受信する。表示装置７は、加工状態の良否の評価などの情報データが供給されると、表示データとして画面等に表示させるなどして出力し、操業オペレータに視聴覚的に報知する。また、表示装置７には、加工状態が所定の許容範囲を超えて悪くなった場合などに、供給された情報データに基づき、必要に応じてアラームを鳴らすことができる報知部を設けることも可能である。さらに、操業オペレータが信号処理装置４などを通じて溝加工状態評価システム１００を操作するための、入力部を設けることも可能である。
【００３７】
図２は、この一実施形態による信号処理装置４の具体的な処理内容を示す構成図である。図２に示すように、信号処理装置４は、測定位置指令部４１、走行位置・速度解析部４２、表面形状取得部４３、凹形状検出部４４、寸法測定部４５、判定部４６、途切れ検出部４７、評価指標算出部４８、および溝加工状態評価部４９を備えて構成されている。これらの各部は、信号処理装置４が備える、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置、およびハードディスクなどの記録装置（いずれも図示せず）に格納されたソフトウェア（プログラム）、または各部の動作を行うハードウェアにより構成される。すなわち、これらの各部は、信号処理装置４が備える、電気回路や、これと等価な演算を行うプログラムおよびコンピュータ装置、並びにそれらの回路や装置の組合せによって実現される。
【００３８】
測定位置指令部４１は、移動装置３を通じてレーザ変位計２を鋼板１の幅方向に沿った測定位置に移動させるための、鋼板１の幅方向に沿った測定位置を指令信号として制御装置５に供給する。一方、測定位置指令部４１は、同様の測定位置の指令信号を評価指標算出部４８に供給する。これにより、レーザ変位計２の測定位置に関連づけされた鋼板１の表面上の幅方向に沿った測定位置が、評価指標算出部４８に常時記録される。
【００３９】
走行位置・速度解析部４２は、ローラエンコーダ６が出力した、鋼板１の走行に同期した一定距離ごとのパルス信号を受信する。走行位置・速度解析部４２は、受信したパルス信号の数（パルス数）に基づいて、鋼板１の長手方向に沿った走行位置を算出して、走行位置の情報データを評価指標算出部４８に供給する。これにより、評価指標算出部４８は、測定位置指令部４１から供給される鋼板１の幅方向に沿った測定位置の情報データと、走行位置・速度解析部４２から供給される鋼板１の長手方向に沿った走行位置の情報データとから、鋼板１の表面上の測定位置を一意的に特定する。
【００４０】
また、走行位置・速度解析部４２は、受信したパルス信号の時間間隔に基づいて、鋼板１の走行速度を算出する。走行位置・速度解析部４２は、算出した鋼板１の走行位置の情報データを評価指標算出部４８に供給するとともに、走行速度の情報データを表面形状取得部４３に供給する。
【００４１】
測定手段としての表面形状取得部４３は、レーザ変位計２が鋼板１の表面の変位（距離）を計測して出力した変位信号を、Ａ／Ｄ変換回路（図示せず）によってデジタル信号に変換しつつ一定の時間周期でサンプリングする。そして、表面形状取得部４３は、走行位置・速度解析部４２から鋼板１の走行速度の情報データが供給されると、上述したサンプリングを行う時間間隔を長さに変換して鋼板１の表面上の位置を算出する。これにより、表面形状取得部４３は、鋼板１上の長手方向に沿った位置Ｘにおける表面形状データＹ（Ｘ）を構築する。
【００４２】
凹形状検出手段としての凹形状検出部４４は、表面形状取得部４３が構築した表面形状データＹ（Ｘ）に基づいて、鋼板１の表面において凹形状が存在する位置を検出する。
【００４３】
寸法測定部４５は、凹形状検出部４４が検出した凹形状を含む形状データに基づいて、この凹形状の幅および深さを算出する。なお、凹形状検出部４４および寸法測定部４５は、種々の方法や装置によって実現可能であり、例えば上述した特許文献３に記載された方法を採用してもよい。なお、凹形状の検出位置としては、局所的勾配によって検出される立ち下り位置や立ち上り位置、凹形状の２つのエッジ部のいずれか、または凹形状の幅の中心などの種々の位置を統一させて採用する。寸法測定部４５は、算出した凹形状の幅および深さの情報データを評価指標算出部４８に供給する。
【００４４】
判定部４６は、凹形状検出部４４が検出した凹形状の検出位置の情報データを取得して、それぞれの凹形状のうちの２つの凹形状の間隔に基づいて、凹形状が、溝であるか非溝であるかを判定する。なお、この判定部４６によって実行される、凹形状が溝であるか非溝であるかの判定方法の詳細については後述する。判定部４６は、溝と非溝との判定結果の情報データを評価指標算出部４８に供給する。
【００４５】
途切れ検出部４７は、凹形状検出部４４によって検出された複数の凹形状の位置データが供給されると、検出された凹形状のうちの隣り合う凹形状の間隔に基づいて、溝の途切れを検出する。すなわち、途切れ検出部４７は、本来は溝として凹形状が検出されるべき位置での凹形状の有無についての検出を行うとともに、溝が欠落している場合には、その欠落数を溝の途切れ数として算出する。なお、この一実施形態においては、溝の途切れとされるのは、実際の溝の途切れ以外にも、溝が浅すぎて検出限界未満になる場合も含む。この途切れ検出部４７が実行する溝の途切れの検出方法については、後述する。
【００４６】
評価指標算出手段としての評価指標算出部４８は、測定位置指令部４１から、鋼板１の幅方向に沿った測定位置の情報データが供給され、走行位置・速度解析部４２から、鋼板１の長手方向に沿った走行位置の情報データが供給される。そして、評価指標算出部４８は、寸法測定部４５、判定部４６、および途切れ検出部４７において行ったそれぞれの処理結果を、鋼板１の表面の位置に紐付けて関連させる。
【００４７】
そして、評価指標算出部４８は、鋼板１の表面において幅方向および長手方向に区切った所定範囲ごとに、判定部４６によって溝と判定された凹形状を抽出する。そして、評価指標算出部４８は、抽出された溝である凹形状において、寸法測定部４５が計測した幅、深さ、および幅と深さとの積のうちの少なくとも１種類の計測結果に基づいて、例えば平均値や分散または最小値や最大値などの統計値を計算し、評価指標として算出する。
【００４８】
また、評価指標算出部４８は、上述の所定範囲ごとに評価指標として、判定部４６が非溝と判定した凹形状の発生頻度、例えば鋼板１の表面に溝が設計通りに形成されていると仮定した場合の、溝の数に対する非溝の発生数の合計または割合を算出する。
【００４９】
さらに、評価指標算出部４８は、上述の所定範囲ごとに評価指標として、途切れ検出部４７が検出した溝の途切れの発生頻度、例えば鋼板１の表面に溝が設計通りに形成されていると仮定した場合の、溝の数に対する溝の途切れの数の割合や合計を算出する。
【００５０】
このように、評価指標算出部４８は、信号処理装置４内の各部から供給される測定結果などの情報データに基づいて、鋼板１の表面の位置に関連づけして、溝の幅や深さに応じた統計値や、非溝の発生頻度や、溝の途切れの発生頻度などの、各種の評価指標を算出する。
【００５１】
評価手段としての溝加工状態評価部４９は、評価指標算出部４８が算出したそれぞれの評価指標が、あらかじめ設定された正常値の範囲内にあるか否かを判定する。そして、溝加工状態評価部４９は、鋼板１の表面における上述の所定範囲ごとに、溝の加工状態について良否判定を行う。この加工状態の良否判定における正常値の範囲としては、許容できる許容範囲のみを設定したり、この許容範囲と目標とする目標範囲との２段階以上の範囲を設定したりすることが可能である。正常値の範囲として２段階で範囲を設定した場合、溝加工状態評価部４９は、評価指標算出部４８が算出したそれぞれの評価指標が、目標範囲から外れた場合に加工状態が軽度の不良であると判定し、許容範囲から外れた場合に加工状態が重度の不良であると判定する。
【００５２】
この溝加工状態評価部４９は、良否判定の結果の情報データを出力して表示装置７に供給する。また、評価指標算出部４８は、評価指標の情報データを出力して表示装置７に供給する。これらの評価指標算出部４８および溝加工状態評価部４９が出力した情報データは、表示装置７が表示データとして画面に出力する。なお、表示装置７に音声出力装置などの他の警報装置（図示せず）を設けてもよい。この警報装置は、溝加工状態評価部４９から表示装置７に、加工状態が不良であると判定された情報データが供給された場合に、例えばアラームなどを発生して、操業オペレータに溝の加工状態の異常を報知するように構成される。
【００５３】
（鋼板の加工状態評価方法）
次に、以上のように構成されたこの一実施形態による溝加工状態評価システム１００を用いた鋼板の加工状態評価方法について説明する。図３は、この一実施形態による加工状態評価方法を示すフローチャートであり、図４は、レーザ変位計２の、走行中の鋼板１に対する位置関係を説明するための平面図である。
【００５４】
図３に示すように、この一実施形態においては、まず、ステップＳＴ１において、表面にレジストマスクを印刷して塗布した後、エッチング処理により所定間隔で周期的に微小の溝が形成された鋼板１に対して、その表面の形状の測定を行う。すなわち、鋼板１が所定の走行速度Ｖで走行している状態で、測定位置指令部４１が制御装置５に測定位置の指令信号を供給する。そして、制御装置５が指令信号に基づいて移動装置３を制御し、図４に示すように、レーザ変位計２を、溝１０が形成された鋼板１の幅方向に沿った所定位置に移動させる。
【００５５】
レーザ変位計２は、鋼板１の走行によって鋼板１の長手方向に沿って相対的に移動し、鋼板１の表面を例えば図４中点線矢印で示すように走査する。すなわち、レーザ変位計２は、鋼板１の表面に対して、加工された溝を横断するように相対的に走査するとともに、走査の方向に対して直角の方向である鋼板１の幅方向に沿って設定された複数の走査位置を遷移して、点線矢印で示すように鋼板１の表面の形状を測定する。レーザ変位計２は、測定結果を変位信号として表面形状取得部４３に供給する。このとき、ローラエンコーダ６は、鋼板１の走行位置や走行速度を計測しつつ、鋼板１の走行速度Ｖなどの状況に応じたパルス信号を出力して、走行位置・速度解析部４２に供給する。走行位置・速度解析部４２は、鋼板１の走行速度Ｖの情報データを表面形状取得部４３に供給する。
【００５６】
表面形状取得部４３は、供給された変位信号および走行速度の情報データに基づいて、鋼板１の表面の位置と形状とを紐付けて関連させ、鋼板１上の長手方向に沿った位置Ｘにおける表面形状データＹ（Ｘ）を構築する。
【００５７】
次に、図３に示すステップＳＴ２に移行して、凹形状検出部４４が、凹形状の検出を行う。すなわち、表面形状取得部４３が構築した表面形状データＹ（Ｘ）を凹形状検出部４４に供給すると、凹形状検出部４４は、鋼板１の表面の凹形状の存在位置を検出し、検出した凹形状の近傍を含めた範囲の形状データを抽出する。
【００５８】
（凹形状の幅および深さの計測）
次に、ステップＳＴ３に移行して、寸法測定部４５が、凹形状の幅および深さの計測を行う。すなわち、凹形状検出部４４の抽出した凹形状を含む形状データが寸法測定部４５に供給されると、寸法測定部４５は、供給された形状データに基づいて、それぞれの凹形状における幅および深さの少なくとも一方、好ましくはその両方の寸法を計測する。また、寸法測定部４５は、必要に応じて凹形状の幅と深さとの積を算出する。凹形状の幅と深さとの積は、鋼板１の表面におけるそれぞれの凹形状のエッチング部分の容積に関連する値になる。
【００５９】
（凹形状の溝または非溝の判定方法）
次に、ステップＳＴ４に移行して、判定部４６が、鋼板１の表面の凹形状のそれぞれについて、周期的な溝であるか非周期的な非溝であるかの判定を行って、判定結果の情報データを評価指標算出部４８に供給する。ここで、この判定部４６が実行する溝または非溝の判定方法について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。図５Ａおよび図５Ｂはいずれも、鋼板１の表面に凹形状が形成された状態を示す略線図である。
【００６０】
まず、凹形状検出部４４は、図５Ａに示すｎ番目に検出された検出位置Ｘnに関連づけされた凹形状１ａ、すなわち鋼板１の表面の検出位置Ｘnにおける凹形状１ａを検出する。そして、凹形状検出部４４は、検出位置Ｘnより前の時点に検出された検出位置Ｘm（ｍ＜ｎ）の凹形状１ｂ，１ｃを、検出位置Ｘnに近い位置から順に遡って抽出する。なお、図５Ａに示す例においては、凹形状１ｂの検出順が、ｍ＝ｎ−１番目であり、凹形状１ｃの検出順が、ｍ＝ｎ−２番目になる。
【００６１】
そして、この検出位置Ｘnと、凹形状１ａより前に検出された凹形状１ｂ，１ｃにおけるｍ番目の検出位置Ｘmとの距離ΔＸmnを、次の（１）式で定義する。
【数１】
2014025837.tif 000003
【００６２】
次に、判定部４６による溝または非溝の判定方法の原理について説明する。まず、判定部４６が凹形状１ａの検出位置Ｘnに対して、距離ΔＸmnが、設計上形成されるべき溝の加工間隔Ｌの整数倍になっている凹形状を探索する。そして、例えば図５Ａに示すように、凹形状１ｂ，１ｃのそれぞれの検出位置Ｘmは、凹形状１ａの検出位置Ｘnとの距離ΔＸmnが、溝の加工間隔Ｌの整数倍になっている。この場合、凹形状１ａからの距離ΔＸmnが、加工間隔Ｌの整数倍となっている凹形状１ｂ，１ｃが存在することになるので、判定部４６は、検出位置Ｘnの凹形状１ａを「溝」と判定する。
【００６３】
一方、図５Ｂにおいては、ｎ番目に検出された凹形状１ｄの検出位置Ｘnに対して、すでに検出された検出位置Ｘmの凹形状１ｂ，１ｃとの距離ΔＸmnは、溝の設計上の加工間隔Ｌの整数倍になっていない。すなわち、凹形状１ｄに対しては、距離ΔＸmnが加工間隔Ｌの整数倍になる凹形状が存在していない。この場合、判定部４６は、凹形状１ｄを「非溝」と判定する。
【００６４】
このような原理に基づいて、判定部４６による検出位置Ｘnに近い位置から順に遡る数である探索範囲は、加工間隔ＬのＫmax（正の整数）倍までとし、判定部４６が判定に用いる具体的な判定式として、例えば以下の（２）式を採用する。
【数２】
2014025837.tif 000004
（β：許容誤差率（β＞０）、Ｋ：正の整数（≦Ｋmax））
【００６５】
そして、判定部４６は、（２）式を満たす正の整数Ｋが存在する場合に、ＸmがＸnから加工間隔ＬのＫ倍の位置にあると判定する。この場合、検出位置Ｘnから遡る探索範囲の距離は（１＋β）×Ｋmax×Ｌまでになる。これにより、一定の加工間隔Ｌで周期的に加工された溝に加えて、網点などによって形成される非周期的な凹形状である非溝が含まれるとともに、溝に多少の途切れがある状況下でも、凹形状検出部４４で検出した凹形状１ａ，１ｄが溝であるか非溝であるかを判定することができる。
【００６６】
なお、本発明者の知見によれば、判定対象となった溝ではない凹形状から遡った加工間隔Ｌの検出位置に、非溝である凹形状が偶然存在する確率を考慮すると、判定部４６が、非溝の凹形状を明確に非溝と判定するためには、探索する凹形状の数は最低２個必要である。他方、本発明者の知見によれば、判定対象となる凹形状から遡って探索する凹形状の数を増やしすぎると、探索範囲が大きくなることによって凹形状の検出位置の誤差も大きくなる。そのため、探索する凹形状の数は高々３個程度で十分である。以上の知見から、探索範囲の最大値を決定する正の整数Ｋmaxの値は、２または３程度が好ましい。すなわち、探索範囲としては、凹形状を２個または３個遡った範囲とするのが好ましい。
【００６７】
また、許容誤差率βとしては、許容誤差を大きくしすぎると、本来の溝に近い位置に存在する非溝との区別が困難になる一方、許容誤差を小さくしすぎると、本来の溝であるはずの凹形状が検出されない可能性があることから、０．０５以上０．１以下（５％≦β≦１０％）が好ましい。
【００６８】
以上のようにして、判定部４６が、凹形状検出部４４によって検出された凹形状が溝であるか非溝であるかを判定すると、この判定結果の情報データを評価指標算出部４８に供給する。
【００６９】
（溝の途切れの検出方法）
次に、ステップＳＴ５においては、途切れ検出部４７による溝の途切れの検出を行う。以下に、信号処理装置４の途切れ検出部４７が実行する、溝の途切れの検出方法について説明する。図５Ｃは、この一実施形態において、鋼板１の表面に周期的に形成された溝に途切れが存在している状態を示す略線図である。
【００７０】
まず、ステップＳＴ２において凹形状検出部４４が検出した凹形状のうちの連続的に隣り合った凹形状であって、凹形状どうしの間隔ΔＸの加工間隔Ｌに対する比率ｒを以下の（３）式で定義する。
【数３】
2014025837.tif 000005
【００７１】
そして、図５Ｃに示すように、凹形状１ａ，１ｅがいずれも加工間隔Ｌで周期的に形成された溝である場合、連続的に隣り合った凹形状１ａ，１ｅにおいて、比率ｒは略１になる。そのため、溝の途切れが生じていない場合には、比率ｒに対して許容される許容誤差率γを考慮して、以下の（４）式が成立することが必要である。
【数４】
2014025837.tif 000006
【００７２】
すなわち、途切れ検出部４７は、連続的に隣り合った２つの凹形状を選択して、これらの凹形状について（４）式が成立するか否かを演算する。そして、例えば凹形状１ａ，１ｅのように、連続的に隣り合った２つの凹形状１ａ，１ｅの間隔ΔＸ（＝Ｘn+1−Ｘn）が略Ｌであって（４）式が成立する場合には、途切れ検出部４７は、連続的に隣り合った凹形状１ａ，１ｅの間に溝の途切れが発生している溝は存在しないと判定する。一方、例えば凹形状１ａ，１ｃのように、２つの凹形状１ａ，１ｃの間に溝として形成されているはずの凹形状１ｂが形成されておらず、（４）式が成立しない場合には、凹形状１ｃが溝として判定されているか否かに関わらず、途切れ検出部４７は、連続的に隣り合った凹形状１ａ，１ｃの間において、溝の途切れが存在すると判定する。
【００７３】
そして、溝の途切れが存在した場合、途切れ検出部４７は、連続的に隣り合った２つの凹形状１ａ，１ｃの間における溝の途切れの数（途切れ数ｓ）を算出する。この途切れ数ｓは、凹形状１ａ，１ｅのように、それらの間隔ΔＸが略加工間隔Ｌである場合には０になるはずである。一方、凹形状１ａ，１ｃのように、それらの間隔ΔＸが加工間隔Ｌより大きい場合には１以上になるはずである。これにより、途切れ数ｓは、以下の（５）式によって算出することができる。
【数５】
2014025837.tif 000007
なお、Ceil［ｚ］は、ｚの小数点以下を繰り上げた整数値であって、ｚ以上でｚに最も近い整数を返す関数である。また、許容誤差率γは、（１）式などにおいて採用した許容誤差率βと同じ値（γ＝β）としても異なった値（γ≠β）としても良く、許容誤差率βの範囲の設定における場合と同様の理由から、具体的には、０．０５以上０．１０以下（０．０５≦γ≦０．１０）の範囲に設定するのが好ましい。
【００７４】
また、非溝の発生頻度が高い場合には、連続的に隣り合った２つの凹形状を選択する際に、少なくとも一方の凹形状が判定部４６によって溝であると判定された凹形状を選択したり、判定部４６によって溝と判定された凹形状のうちの最も近い２つの凹形状を選択したりしてもよい。これにより、途切れ検出部４７による溝の途切れの判定精度や途切れ数ｓの算出精度を、より一層向上させることができる。
【００７５】
（評価指標の算出）
次に、ステップＳＴ６に移行して、評価指標算出部４８が、種々の評価指標を算出する。すなわち、評価指標算出部４８は、寸法測定部４５から供給されたそれぞれの凹形状の幅や深さのうちの、判定部４６によって溝と判定された凹形状を抽出して、それらの幅や深さの計測値から算出した統計値、判定部４６から供給されたそれぞれの凹形状の溝または非溝の判定結果に基づく非溝の発生頻度、および途切れ検出部４７から供給された溝の途切れ数ｓに基づく溝の途切れの発生頻度などを、評価指標として算出する。評価指標算出部４８は、算出した評価指標の情報データを、表示装置７に供給するとともに溝加工状態評価部４９に供給する。
【００７６】
次に，ステップＳＴ７に移行して、溝加工状態評価部４９は、評価指標算出部４８から供給された評価指標の情報データに基づいて、溝の加工状態を評価する。具体的には、溝加工状態評価部４９は、判定部４６により溝であると判定された複数の凹形状の幅や深さの計測値の統計値、または溝と深さとの積の統計値から算出された評価指標に基づいて、幅の統計値が幅の正常値の範囲に収まっているか否か、深さの統計値が深さの正常値の範囲に収まっているか否か、および幅と深さとの積の統計値が幅と深さとの積における正常値の範囲に収まっているか否かを判定する。
【００７７】
これらの統計値が正常値の範囲に収まっていない場合、溝加工状態評価部４９は、鋼板１の加工状態が不良であると評価して、判定結果の情報データを表示装置７に供給して出力させる。これにより、表示装置７は、操業オペレータに加工状態の不良を報知する。なお、上述したように、正常値の範囲としては、許容範囲と目標範囲との２段階の範囲を設定したり、さらに許容範囲、目標範囲、および好適範囲などの３段階以上の範囲を設定したりすることも可能である。また、非溝の発生頻度や、溝の途切れ数ｓに基づいた途切れの発生頻度においても同様に、これらの発生頻度が正常値の範囲内に収まっていない場合に、溝加工状態評価部４９が、鋼板１の加工状態が不良であると判定する。
【００７８】
以上のステップＳＴ１〜ＳＴ７は、鋼板１の表面において、鋼板１ごと、または鋼板１の表面の所定範囲ごとに順次実行される。そして、この鋼板１ごと、または所定範囲ごとに、鋼板１の表面に所定間隔Ｌで周期的に形成された溝の加工状態が評価される。
【００７９】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、鋼板１の表面にレジスト印刷およびエッチング処理によって加工された溝の加工状態を評価する際に、測定した凹形状のうちの溝と判定された凹形状の寸法の統計値を算出したり、２つの凹形状の間隔に基づいて凹形状が溝であるか非溝であるかを区別するとともに、検出した連続的に隣り合った２つの凹形状の間隔に基づいて溝の途切れを検出した上で、非溝の発生頻度と溝の途切れの発生頻度とを算出したりして、評価指標として評価している。これにより、鋼板１の表面の形状の測定によって、レジスト印刷の状態について、レーザ変位計２などの形状を測定するための装置を用いるだけで、印刷状態を監視するためのセンサ装置を別途設けることなく、必要な加工情報を得ることができ、加工状態を評価することができる。
【００８０】
さらに、この一実施形態によれば、評価指標として採用した、溝における幅と深さとの積は、溝の断面積にほぼ比例して、エッチング処理による溶解量と関係しているため、溝の幅と深さとの積を評価することによって、エッチング処理に関するエッチング電流などの要因についても評価することが可能になる。
【００８１】
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００８２】
また、上述の一実施形態において、検出された凹形状が、周期的な溝であるか、非周期的な非溝であるかの判定において、溝でない凹形状どうしの検出位置が偶然に加工間隔Ｌの整数倍になる可能性を考慮して、溝であるとする場合の判定条件に、例えば３個以上の凹形状が連続して加工間隔Ｌの整数倍の位置関係になることを加えてもよい。
【００８３】
また、上述の一実施形態においては、判定部４６が採用する判定式として、（２）式を採用したが、必ずしもこの式に限定されるものではなく、種々の変形や条件追加が可能である。例えば、上述した（２）式に代えて、次の（６）式を採用することも可能である。
【数６】
2014025837.tif 000008
上述した（２）式においては、Ｋの増加に比例して誤差許容範囲が広がるように判定式を立式しているのに対し、この（６）式においては、Ｋの値に関わらず誤差許容範囲が一定になるように立式している。
【００８４】
また、上述の一実施形態においては、ステップＳＴ１〜ＳＴ７を、レーザ変位計２の鋼板１に対する相対的な移動に対応した所定範囲、すなわち、幅方向および長手方向に区切った所定範囲ごとに順次実行しているが、必ずしもこの方法に限定されるものではなく、凹形状の幅や深さの統計値、非溝の発生頻度、および溝の途切れの発生頻度などの評価指標を算出することができれば、種々の方法を採用することができる。例えば、上述したステップＳＴ１による鋼板１表面の形状の測定を鋼板１の全てに亘って実行した後、鋼板１の表面の所定範囲ごとに、信号処理装置４によってステップＳＴ２〜ＳＴ７を実行することも可能である。さらに、ステップＳＴ１，ＳＴ２を鋼板１の全てに亘って実行した後に、信号処理装置４によってステップＳＴ３〜ＳＴ７を鋼板１の表面の所定範囲ごとに実行することも可能である。
【００８５】
また、上述の一実施形態においては、ステップＳＴ１〜ＳＴ７を、連続して実行しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。具体的には、ステップＳＴ１〜ＳＴ５を鋼板１の全体に亘って実行した後に、ステップＳＴ６，ＳＴ７を、鋼板１の表面における所定範囲ごとに実行することも可能である。
【００８６】
さらに、上述の一実施形態においては、ステップＳＴ１〜ＳＴ５を鋼板１の一端部から順次実行するとともに、鋼板１の表面における所定範囲ごとにステップＳＴ１〜ＳＴ５の処理が終了した範囲から順次、ステップＳＴ６，ＳＴ７を、他の所定範囲におけるステップＳＴ１〜ＳＴ５の実行と並行して実行することも可能である。
【００８７】
また、上述の一実施形態において、ステップＳＴ３，ＳＴ４，ＳＴ５の順は必ずしもこの順に限定されるものではなく、ステップＳＴ３〜ＳＴ５をそれぞれ並行して行うことも可能であり、異なる順序で実行することも可能である。
【００８８】
また、上述の一実施形態においては、レーザ変位計２を１台用いて、鋼板１の幅方向に沿って往復させて移動させることにより、鋼板１の表面の形状を測定しているが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。具体的には、鋼板１の幅方向に沿って移動可能に構成された複数のレーザ変位計２や触針式表面形状測定器などのその他各種の変位計を用いて、鋼板１の複数個所における形状データを同時に取得可能に構成してもよい。また、複数のレーザ変位計やその他の各種の変位計を、鋼板１の幅方向に沿って並列に固定して配置し、これらの複数の変位計によって鋼板１の表面の複数個所の形状データを同時に取得可能に構成してもよい。そして、これらの複数の変位計を用いて、鋼板１の表面の形状データを同時に取得し、上述したステップＳＴ１〜ＳＴ７を並列して実行して、鋼板１の表面の所定範囲ごとの測定を分割して同時並行で実行することも可能である。さらに、レーザ変位計２に関するこれらの構成を全て含めた構成を採用することも可能である。
【００８９】
また、上述の一実施形態においては、鋼板１を走行させながら、この走行方向に沿った上流側の工程において溝が連続的に加工された後、下流側において、鋼板１の表面の形状の測定および評価を実行しているが、必ずしもこの方法に限定されるものではない。具体的には、例えば、すでに溝が加工された状態の鋼板１から切り出された鋼板片について、レーザ変位計や触針式表面形状測定器などの形状測定手段を、鋼板片と相対的に走査させて鋼板片における表面の溝形状を測定し、鋼板片全体または鋼板片の表面において分割された所定範囲ごとに、加工状態の評価を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１  鋼板
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  凹形状
２  レーザ変位計
３  移動装置
４  信号処理装置
５  制御装置
６  ローラエンコーダ
７  表示装置
１０  溝
４１  測定位置指令部
４２  走行位置・速度解析部
４３  表面形状取得部
４４  凹形状検出部
４５  寸法測定部
４６  判定部
４７  途切れ検出部
４８  評価指標算出部
４９  溝加工状態評価部
１００  溝加工状態評価システム
【図１】
2014025837.tif 000009
【図２】
2014025837.tif 000010
【図３】
2014025837.tif 000011
【図４】
2014025837.tif 000012
【図５Ａ】
2014025837.tif 000013
【図５Ｂ】
2014025837.tif 000014
【図５Ｃ】
2014025837.tif 000015