(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム使用合金化度測定方法であって、標準位置に配置されるミラー１２にレーザ発生器からレーザビームを投射し、標準位置に配置される第１レーザビームスプリッタ１４において上記ミラー１２から反射した上記レーザビームを２光線に分割し、多数のフォトダイオードから構成され、且つ亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレー１６の中の一フォトダイオードに一光線を投射し、他の光線は上記第１ビームスプリッタ１４を通過させて、標準位置に配置される第２レーザスプリッタ２２において、入射角（α）で標準サンプル２３に投射する工程；
一光検出器２４を用い上記標準サンプル２３により反射角（α）で反射する鏡面反射光強度Ｉ０（α）を検出し、他の光検出器２５を用い反射角（β）で反射する散乱光強度Ｉ０  （β）を検出する工程；
下記数式に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ０（α）及び散乱光強度Ｉ０（β）を代入し上記標準サンプル２３の基礎合金化度（Ｘ０）（誤差のない基礎状態の測定装置において測定された正確な数値）を求める工程、（但し同数式中ｋは比例定数である）；
【数１】
0003570488.tif 000009
基礎合金化度を求める為と同じ条件下で上記レーザ発生器１１からレーザビームを発生し、上記ミラー１２及び第１ビームスプリッタ１４を通過した後第２ビームスプリッタ２２で分割された一ビームを入射角（α）で上記標準サンプル２３へ投射する工程；
上記光検出器２４を用い標準サンプル２３により反射角（α）で反射する鏡面反射光強度Ｉ１（α）を検出し、上記光検出器２５を用い反射角（β）で反射する散乱光強度Ｉ１（β）を検出する工程；
下記数式に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ１（α）及び散乱光強度Ｉ１（β）を代入し上記標準サンプル２３の比較合金化度（Ｘ１）（外部振動等により測定装置の状態が変更された場合の値）を求める工程、（但し同数式中ｋは比例定数である）；
【数２】
0003570488.tif 000010
このように求められた上記標準サンプル２３の基礎合金化度（Ｘ０）と上記標準サンプル２３の比較合金化度（Ｘ１）を比較することによって、上記標準サンプル２３のこれら二つの値の間の誤差を求め、この誤差が前もって決めた範囲内となるように、上記レーザ発生器１１、ミラー１２、第１ビームスプリッタ１４及び第２ビームスプリッタ２２の配置を補正する工程；
上記レーザ発生器１１、ミラー１２、第１ビームスプリッタ１４及び第２ビームスプリッタの配置を補正した後、基礎合金化度を求める為と同じ条件下で上記レーザ発生器１１からレーザビームを発生し、上記ミラー１２及び第１ビームスプリッタ１４を通過した後第２ビームスプリッタ２２に投射し通過して、入射角（α）で上記亜鉛メッキ鋼板１３上へ投射する工程；
上記亜鉛メッキ鋼板１３によって反射された鏡面反射光強度Ｉ２（α）を多数のフォトダイオードから構成され上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレー１６中の一フォトダイオードを用いて検出し、及び散乱光強度Ｉ２（β）を、上記鏡面反射光を検出したフォトダイオードから前もって決めた距離ｎを隔たった上記フォトダイオードアレー１６中の他のフォトダイオードを用いて検出する工程；並びに、
下記数式に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ２  （α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を代入し亜鉛メッキ鋼板の合金化度（Ｘ２）を求める工程、（但し同数式中ｋは比例定数である）
【数３】
0003570488.tif 000011
から構成される方法。
【請求項２】
収束レンズ１８並びに同収束レンズ１８の両端部に配置された二つのマスク１７を上記亜鉛メッキ鋼板１３及び上記フォトダイオードアレー１６間に備えることを特徴とする請求項１記載のレーザビーム使用合金化度測定方法。
【請求項３】
上記フォトダイオードアレー１６は反射角（α）で上記無振動亜鉛メッキ鋼板１３から反射される鏡面反射光が、その法線となる方向関係で配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザビーム使用合金化度測定方法。
【請求項４】
レーザビーム使用合金化度測定方法であって、同一焦点距離ｆを持つ一収束レンズ４６及び他の収束レンズ４７の相互間距離がＬ＜２ｆとなるよう直線移動ステージ４８上に取り付けられた上記収束レンズ４６を移動しながら、レーザ発生器３１からレーザ発生し、測定器を左及び右に一回移動し、フォトダイオードアレー３６によって検出された反射光強度を解析しながら、上記ビームを、上記収束レンズ４６、収束レンズ４７、ミラー３２、第１ビームスプリッタ３４及び第２スプリッタ４２を通過して、上記亜鉛メッキ鋼板３３へ投射することによって上記亜鉛メッキ鋼板３３の幅Ｗ０を測定する工程；
上記亜鉛メッキ鋼板の幅Ｗ０を測定した後、上記収束レンズ４６及び収束レンズ４７間距離をＬ＝２ｆとなるよう上記直線移動ステージ４８上に取り付けた上記レンズ４６を移動する工程；
上記レーザ発生器３１から標準距離であって、互いに距離２ｆで隔たって配置された上記収束レンズ４６及び収束レンズ４７を通してレーザビームを導き、上記標準位置に配置されたミラー３２に上記レーザビームを投射し、標準位置に配置された上記第１ビームスプリッタ３４において、上記ミラー３２から反射された上記レーザビームを２光線に分割し、一光線を、多数のフォトダイオードから構成され、上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレー３６の中の一フォトダイオードを用いて検出し、一方他の光線を、上記第１ビームスプリッタ３４を通過せしめ、同光線を上記標準位置に配置された第２ビームスプリッタ４２において標準サンプル４３へ入射角（α）で投射する工程；反射角（α）で上記標準サンプル４３によって反射された鏡面反射光強度Ｉ０（α）を一光検出器４４を用いて検出し、反射角（β）で反射された散乱光強度Ｉ０（β）を他の光検出器４５を用いて検出する工程；
下記数式に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ０  （α）及び散乱光強度Ｉ０（β）を代入し上記標準サンプル４３の基礎合金化度（Ｘ０）を求める工程、（但し同数式中ｋは比例定数である）；
【数４】
0003570488.tif 000012
基礎合金化度（Ｘ０）を求める為と同じ条件下で上記レーザ発生器３１からレーザビームを発生し、上記ミラー３２及び第１ビームスプリッタ３４を通過した後第２ビームスプリッタ４２で分割されたビームの一つを入射角（α）で上記標準サンプル４３へ投射する工程；
上記光検出器４４を用い上記標準サンプル４３により反射角（α）で反射する鏡面反射光強度Ｉ１（α）を検出し、上記光検出器４５を用い反射角（β）で反射する散乱光強度Ｉ１（β）を検出する工程；
下記数式に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ１  （α）及び散乱光強度Ｉ１（β）を代入し上記標準サンプル４３の比較合金化度（Ｘ１）を求める工程、（但し同方程式中ｋは比例定数である）；
【数５】
0003570488.tif 000013
このように求められた上記標準サンプル４３の基礎合金化度（Ｘ０）と上記標準サンプル４３の比較合金化度（Ｘ１）を比較することによってこれら二つの値間の誤差を求め、この誤差が前もって決めた範囲内となるように、上記レーザ発生器３１、ミラー３２、第１ビームスプリッタ３４及び第２ビームスプリッタ４２の配置を補正する工程；
上記レーザ発生器３１、ミラー３２、第１ビームスプリッタ３４及び第２スプリッタ４２の配置を補正した後、基礎合金化度（Ｘ０）を求める為と同じ条件下で上記レーザ発生器３１からレーザビームを発生し、そのビームを上記ミラー３２及び第１ビームスプリッタ３４を通過した後第２ビームスプリッタ４２に投射し通過して、入射角（α）で上記亜鉛メッキ鋼板３３上へ投射する工程；
上記亜鉛メッキ鋼板３３によって反射された鏡面反射光強度Ｉ２（α）を多数のフォトダイオードから構成され上記亜鉛メッキ鋼板３３の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレー３６中の一フォトダイオードを用いて検出し、及び散乱光強度Ｉ２（β）を、上記鏡面反射光を検出したフォトダイオードから前もって決めた距離ｎだけ隔たった上記フォトダイオードアレー３６中の他のフォトダイオードを用いて検出する工程；
下記数式に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ２（α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を代入し上記亜鉛メッキ鋼板３３の合金化度（Ｘ２）を求める工程、（但し同数式中ｋは比例定数である）；
【数６】
0003570488.tif 000014
並びに、
上記測定器を上記亜鉛メッキ鋼板３３の幅Ｗ２内で、上記幅方向に移動しながら、上記工程を繰り返し実行することによって、上記亜鉛メッキ鋼板３３の合金化度（Ｘ２）を連続的に求める工程から構成される方法。
【請求項５】
収束レンズ３８及び同収束レンズ３８の両端に配置された二つのマスク３７を上記亜鉛メッキ鋼板３３及びフォトダイオードアレー３６間に備えることを特徴とする請求項４記載のレーザビーム使用合金化度測定方法。
【請求項６】
上記フォトダイオードアレー３６は反射角（α）で上記無振動亜鉛メッキ鋼板３３から反射される鏡面反射光が、その法線となる方向関係で配置されることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のレーザビーム使用合金化度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザビームを使用する非接触式亜鉛メッキ鋼板の合金化度測定方法に関する。更に詳しくは、本発明は、上記亜鉛メッキ鋼板からの反射レーザビーム強度の測定の際フォトダイオードアレーを使用することによって、上記亜鉛メッキ鋼板の表面粗さ及び振動に起因する誤差無しに、合金化度を正確に測定出来るレーザビーム使用合金化度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛メッキ鋼板は建設材料、構造物、その他各種に、広く使用されてきた。特に、熱処理によって合金化される熔融亜鉛メッキ鋼板は優れた耐蝕性、溶接性、被覆性等を有し、かくして家庭用器具及び産業への応用のための需要は増加した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、合金化熔融亜鉛メッキ鋼板のこれら優れた特性は、其の亜鉛メッキ層の合金化度即ち、亜鉛メッキ層内の鉄成分含有量、によって大きく左右される。応用目的に適当する合金化度を維持するよう、生産される鋼板の質的確保のために合金化度の一定した管理が必要となる。
【０００４】
特に、大量生産が普通の今日、粗悪な生産物の発生を防ぎその高品質を確保するよう合金化過程をリアルタイムで制御することが必要となり、従って、合金化度のオンライン測定を実施することが不可欠となる。
【０００５】
上記亜鉛メッキ鋼板の合金化度測定方法の一つとして、エックス線回折を利用する方法が知られており、日本特許出願公開公報（特開平５−４５３０５号）に開示されている。本方法においては、熔融亜鉛メッキ鋼板からの特定回折強度を検出することによって合金化度が測定される。上記熔融亜鉛メッキ層が合金化される中で、形成される鉄及び亜鉛の相に依存する或角度で特定回折が起きる。しかしながら、本方法に於いて、回折強度を検出するためのフォトダイオードの測定角及び側定位置は測定結果の精度に最も大きく影響する。それ故、測定対象の位置が僅かにずれても、測定結果が大いに異なると言う問題が起こり得る。
【０００６】
即ち、上記方法が実際に使用されたならば、鋼板がロールの上で移動の際に生じる振動に起因する測定誤差が非常に起きやすい。更に、上記の方法はエックス線を使用するので、高温作業に適用が困難であり、亦安全面の配慮が必要となる。
【０００７】
他の亜鉛メッキ鋼板の合金化度測定法として、日本特許出願公開公報（特開平４−３７０７０９号）に開示されているが、合金化度に応じ、色が変化するという熔融亜鉛メッキ鋼板の特性を利用する方法がある。本公告に記載の方法は次の通りである。即ち、第一に鋼板亜鉛メッキ層表面の拡大写真を撮り、拡大写真の平均輝度（ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ）を亜鉛メッキ層の合金化度と繰り返し比較する。それから拡大写真の平均輝度と亜鉛メッキ層合金化度との間の比較チャートを用意することにより合金化度を測定する。即ち、この方法によって未知の亜鉛メッキ鋼板の合金化度を測定する時、鋼板の拡大写真によって其の平均輝度を計算し、次いで、前もって作成した上記比較チャートの値とその平均輝度を比較することによって、その合金化度を決定する。
【０００８】
この方法はエックス線回折により合金化度を測定する方法に比較すれば、振動によって影響されることが少ないという利点を持つが、周囲の照明状態や亜鉛メッキ層の表面粗さによって、測定誤差が起き得ると言う問題をもつ。
【０００９】
従って、本発明者等は高温作業条件で適当に使用が可能であり、安全な合金化度の測定を可能にし、周囲の照明状態や亜鉛メッキ層表面の表面粗さによって影響されることの少ないレーザビームを使用することによって、合金化度を測定する方法に就いて研究を行い、示唆した。この研究の成果は、図１を参照し以下に例示されるが、韓国特許出願第９６−４４５２２号に其の概要に就いての記載がある。
【００１０】
この方法においては、先ず、標準サンプルを測定器１００内部に設置し、鏡面反射光強度Ｉ０（α）及び散乱光強度Ｉ０（β）を検出する。上記標準サンプルの基礎合金化度（Ｘ０）は数式７に上記鏡面反射光強度Ｉ０（α）及び散乱光強度Ｉ０（β）を代入することによって得られる。
【００１１】
【数７】
0003570488.tif 000002
【００１２】
上記標準サンプル１１３の鏡面反射光強度Ｉ１（α）及び散乱光強度Ｉ１（β）を検出し、上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）は方程式（１）にこのようにして検出れた鏡面反射光強度Ｉ１（α）及び散乱光強度Ｉ１（β）を代入することによって得られる。
【００１３】
レーザ発生器１０１、第１ビームスプリッタ１０２及びミラー１０４の配置はこのようにして得られた上記基礎合金化度（Ｘ０）及び上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）の比較によって補正される。それから上記亜鉛メッキ鋼板１０９の合金化度（Ｘ２）は、上記亜鉛メッキ鋼板１０９の鏡面反射光強度Ｉ２（α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を検出し、数式１にこのように検出された鏡面反射光強度Ｉ２（α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を代入することによって得られる。ところで、図１の参照番号１０３、１０５、１０６、１１２及び１１３はここで説明されないが、フォトダイオードを示す。
【００１４】
しかしながら、上記のレーザビーム使用の合金化度測定方法は測定対象の上記亜鉛メッキ鋼板が外部振動によって傾斜したならば合金化度の正確な測定が困難になるという問題がある。
【００１５】
また、生産ラインにおいて、レーザビームを用いて亜鉛メッキ鋼板の合金化度のオンライン測定中、できるだけ沢山の合金化度情報を得るために、上記測定器を上記亜鉛メッキ鋼板の幅方向に移動しながら測定が為される。上記測定器を亜鉛メッキ鋼板の幅方向に移動して合金化度情報を得たい場合には、上記亜鉛メッキ鋼板の幅寸法の正確な知識が要求される。過去においては、作業者によってこれが直接測定された。しかしこの方法は、生産作業の中で亜鉛メッキ鋼板の幅を測定することが困難であるということのみならず、もし亜鉛メッキ鋼板の幅が変化するならば幅方向合金化度測定において誤差を生じるので、問題がある。更にこの方法において、亜鉛メッキ鋼板の幅が製造ラインの中で変化するとすれば、上記測定器の操作を途中で停止し上記亜鉛メッキ鋼板の幅についての新情報を入力後再スタートしなければならないと言う他の問題点がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するものである。従って、本発明の目的は、合金化度測定対象の亜鉛メッキ鋼板の外部振動による誤差を除くことのできるレーザビーム使用合金化度測定方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、上記振動に依る測定誤差を除去し得ると共に、上記亜鉛メッキ鋼板の生産ラインの中でレーザビームを使用し、上記亜鉛メッキ鋼板の両端を検出し、その幅寸法を求めることによって、自動的に上記光学測定器の幅方向スキャンニング操作を制御しうる合金化度測定方法を提供することにある。
【００１８】
本発明は上記記載の目的の一つを達成し、
標準位置に配置されるミラーにレーザ発生器からレーザービームを投射し、標準位置に配置される第１レーザビームスプリッタに於いて上記ミラーから反射した上記レーザビームを２光線に分割し、多数のフォトダイオードから構成され、且つ上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレーの中の一フォトダイオード  に一光線を投射し、他の光線は上記第１ビームスプリッタを通過させて、標準位置に配置される第２レーザスプリッタに於いて、入射角（α）で標準サンプルに投射する工程；
一光検出器を用い標準サンプルにより反射角（α）で反射する鏡面反射光強度Ｉ０（α）を検出し、他の光検出器を用い反射角（β）で反射する散乱光強度Ｉ０。
【００１９】
（β）を検出する工程；
下記数式８に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ０（α）及び散乱光強度Ｉ０（β）を代入し上記標準サンプルの基礎合金化度（Ｘ０）を求める工程。
【００２０】
【数８】
0003570488.tif 000003
（但し数式８中ｋは比例定数である）；
【００２１】
基礎合金化度（Ｘ０）を求める為と同じ条件下で上記レーザ発生器からレーザビームを発生し、上記のようにミラー及び第１ビームスプリッタを通過した後第２ビームスプリッタで分割された一ビームを入射角（α）で上記標準サンプルへ投射する工程；
一光検出器を用い標準サンプルにより反射角（α）で反射する鏡面反射光強度Ｉ１（α）を検出し、他の光検出器を用い反射角（β）で反射する散乱光強度Ｉ１（β）を検出する工程；
下記数式９に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ１（α）及び散乱光強度Ｉ１（β）を代入し上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）を求める工程。
【００２２】
【数９】
0003570488.tif 000004
（但し数式９中ｋは比例定数である）；
【００２３】
このように求められた上記標準サンプルの基礎合金化度（Ｘ０）と上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）を比較することによって、上記標準サンプルのこれら二つの値の間の誤差を求め、この誤差が前もって決めた範囲内となるよう、上記レーザ発生器、ミラー、第１ビームスプリッタ及び第２ビームスプリッタの配置を補正する工程；
上記レーザ発生器、ミラー、第１ビームスプリッタ及び第２ビームスプリッタの配置を補正した後、基礎合金化度（Ｘ０）を求める為と同じ条件下で上記レーザ発生器からレーザビームを発生し、上記のようにミラー及び第１ビームスプリッタを通過した後第２ビームスプリッターに投射し通過して、入射角（α）で亜鉛メッキ鋼板上へ投射する工程；
上記亜鉛メッキ鋼板によって反射された鏡面反射光強度Ｉ２（α）を多数のフォトダイオードから構成され上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレー中の一フォトダイオードを用いて検出し、及び散乱光強度Ｉ２（β）を、上記鏡面反射光を検出したフォトダイオードから前もって決めた距離ｎ隔たった上記フォトダイオードアレー中の他のフォトダイオードを用いて検出する工程；並びに
下記数式１０に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ２（α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を代入し上記亜鉛メッキ鋼板の合金化度（Ｘ２）を求める工程。
【００２４】
【数１０】
0003570488.tif 000005
（但し数式１０中ｋは比例定数である）
から構成される。
【００２５】
本発明の他の目的を達成し、
同一焦点距離ｆを持つ二つ収束レンズ（の相互間距離がＬ＜２ｆとなるよう直線移動ステージ上に取り付けられた一つの収束レンズを移動しながら、レーザ発生器からレーザ発生し、測定器を左及び右に一回移動し、フォトダイオードアレーによって検出された反射光強度を解析しながら、上記ビームを、上記収束レンズ、ミラー、第１ビームスプリッタ及び第２スプリッタを通過して、上記亜鉛メッキ鋼板へ投射する事に依って上記亜鉛メッキ鋼板の幅Ｗ０を測定する工程；
上記亜鉛メッキ鋼板の幅Ｗ０を測定した後、上記２個のレンズ間距離をＬ＝２ｆとなるよう上記直線移動ステージ上に取り付けた一レンズを移動する工程；
上記レーザ発生器から標準距離であって、互いに距離２ｆで隔たって配置された上記２収束レンズを通してレーザビームを導き、上記標準位置に配置されたミラーに上記レーザビームを投射し、上記標準位置に配置された第１ビームスプリッタにおいて、上記ミラーから反射された上記レーザビームを２光線に分割し、一光線を、多数のフォトダイオードから構成され、上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレーの中の一フォトダイオードを用いて検出し、一方他の光線を、上記第１ビームスプリッタを通過せしめ、上記標準位置に配置された第２ビームスプリッタに於いて上記標準サンプルへ入射角（α）で投射する工程；
反射角（α）で上記標準サンプルによって反射される鏡面反射光強度Ｉ０（α）を一光検出器を用いて検出し、反射角（β）で反射される散乱光強度Ｉ０（β）を他の光検出器を用いて検出する工程；
下記数式１１に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ０（α）及び散乱光強度Ｉ０（β）を代入し上記標準サンプルの基礎合金化度（Ｘ０）を求める工程。
【００２６】
【数１１】
0003570488.tif 000006
（但し数式１１中ｋは比例定数である）；
【００２７】
基礎合金化度（Ｘ０）を求める為と同じ条件下で上記レーザ発生器からレーザビームを発生し、上記のようにミラー及び第１ビームスプリッタを通過した後第２ビームスプリッタで分割されたビームの一つを入射角（α）で上記標準サンプルへ投射する工程；
上記光検出器を用い標準サンプルにより反射角（α）で反射する鏡面反射光強度Ｉ１（α）を検出し、上記光検出器を用い反射角（β）で反射する散乱光強度Ｉ１（β）を検出する工程；
下記数式１２に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ１（α）及び散乱光強度Ｉ１（β）を代入し上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）を求める工程。
【００２８】
【数式１２】
0003570488.tif 000007
（但し数式１２中ｋは比例定数である）；
【００２９】
このように求められた上記標準サンプルの基礎合金化度（Ｘ０）と上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）を比較することによってこれら二つの値間の誤差を求め、この誤差が前もって決めた範囲内となるよう、上記レーザ発生器、ミラー、第１ビームスプリッタ及び第２スプリッタの配置を補正する工程；
上記レーザ発生器、ミラー、第１ビームスプリッタ及び第２スプリッタの配置を補正した後、基礎合金化度（Ｘ０）を求める為と同じ条件下で上記レーザ発生器からレーザビームを発生し、そのビームを上記のようにミラー及び第１ビームスプリッタを通過した後第２ビームスプリッタに投射し通過して、入射角（α）で上記亜鉛メッキ鋼板上へ投射する工程；
上記亜鉛メッキ鋼板によって反射された鏡面反射光強度Ｉ２（α）を多数のフォトダイオードから構成され上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレー中の一フォトダイオードを用いて検出し、及び散乱光度強度Ｉ２（β）を、上記鏡面反射光を検出したフォトダイオードから前もって決めた距離ｎだけ隔たった上記フォトダイオードアレー中の他のフォトダイオードを用いて検出する工程；
下記数式１３に、このようにして検出された鏡面反射光強度Ｉ２（α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を代入し上記亜鉛メッキ鋼板の合金化度（Ｘ２）を求める工程。
【００３０】
【数式１３】
0003570488.tif 000008
（但し数式１３中ｋは比例定数である）；
【００３１】
並びに、
上記測定器を上記亜鉛メッキ鋼板の幅Ｗ０内で、上記幅方向に移動しながら、上記工程を繰り返し実行することによって、上記亜鉛メッキ鋼板の合金化度（Ｘ２）を連続的に求める工程から構成される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
さて、図面特に図２を参照して、レーザビーム使用亜鉛メッキ鋼板合金化度測定方法を説明する。
図２は、本発明の目的を達成する為に、多数のフォトダイオードから構成され、上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置された上記フォトダイオードアレーを使用する合金化度測定装置２００の概要図である。図２に示すように、標準サンプル２３は上記測定器の内部に設置される。
【００３３】
第１に、上記測定装置を規則的に配置して、上記標準サンプルの基礎合金化度（Ｘ０）を測定する。次いで、レーザ発生器１１からミラー１２へレーザビームが投射される。上記ミラー１２から反射したレーザビームは第１ビームスプリッタ１４で２光線に分割される。一光線は、多数のフォトダイオードから構成され、上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮したフォトダイオードアレー１６の一フォトダイオードによって反射され、検出される。一方、他の光線は、上記第１ビームスプリッタ１４を通過し、上記第２ビームスプリッタ２２において入射角（α）で、上記標準サンプルへ投射される。ここで、入射光の断面積を縮小するために上記第１ビームスプリッタ１４及び上記フォトダイオードアレー１６との間に、虹彩１５を設け、上記フォトダイオードアレーによって検出されたその光線を、上記レーザ発生器１１の出力変化を補正するために用いるのが望ましい。反射角（α）で上記標準サンプル２３からの鏡面反射光は上記フォトダイオード２４へ投射され、一方、散乱角（β）で反射された散乱光は上記フォトダイオード２５へ投射される。次に、上記光検出器２４及び他の光検出器２５によってそれぞれ検出された鏡面反射強度Ｉ０（α）及びＩ０（β）を数式２に代入することによって、上記標準サンプル２３の基礎合金化度（Ｘ０）を求める。合金化度の計算に際して、上記光検知機２４、２５によって検知された光線強度を前置増幅器１９によって増幅され、コンピュータ２１に入力し、内蔵されたプログラムに従って計算される。
【００３４】
次に、上記標準サンプルの基礎合金化度（Ｘ０）を求めるのと同じ方法で上記亜鉛メッキ鋼板１３の合金化度を連続的に測定し比較合金化度（Ｘ１）を求める。
【００３５】
換言すれば、ミラー１２、第１ビームスプリッタ１４及び第２ビームスプリッタに投射される同一強度のレーザビームが用いられる。上記第２ビームスプリッタ２２は上記レーザビームを２光線に分割する。一光線は反射され上記標準サンプルへ入射角（α）で投射され、一方他の光線は透過し更に上記亜鉛メッキ鋼板１３に投射される。反射角（α）で上記標準サンプルから反射される鏡面反射強度はＩ１（α）は上記光検出器２４によって検出され、一方反射角（β）で反射される散乱光強度Ｉ１（β）は上記光検出器２５によって検出される。上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）は数式３にこのように検出された上記値を代入することによって得られる。上記比較合金化度もまた、上記基礎合金化度の計算と同様に上記コンピュータ２１内で計算される。
【００３６】
次に、上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）と基礎合金化度（Ｘ０）間の誤差を両合金化度の比較によって求める。上記レーザ発生器１１、ミラー１２、第１ビームスプリッタ１４及び第２ビームスプリッタ２２の配置が良いかどうかは、上記誤差が前もって決められた範囲内に或可動かで確認され得る。
【００３７】
もしこの配置が良いと確認されたならば、上記亜鉛メッキ鋼板１３の合金化度を測定する。一方、もしこの配置が良くないと確認されたならば、上記レーザ発生器１１、ミラー１２、第１ビームスプリッタ１４及び第２ビームスプリッタ２２の配置を補正し、その後、上記亜鉛メッキ鋼板１３の合金化度を測定する。本発明のかかる構成は上記亜鉛メッキ鋼板１３の合金化度測定結果に信頼度を与える事ができる。
【００３８】
上記亜鉛メッキ鋼板１３の合金化度は、上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）と同時に求めることができる。
【００３９】
上記亜鉛メッキ鋼板１３の比較合金化度（Ｘ１）を求めるに際し、上記レーザ発生器１１から発生したレーザビームは上記ミラー１２及び第１ビームスプリッタ１４を通過し、上記第２ビームスプリッタ２２に投射され、２光線に分割され、更に反射及び透過される。これらの間で、透過光線は上記亜鉛メッキ鋼板１３へ投射される。入射角（α）で上記亜鉛メッキ鋼板１３に投射された光線はその亜鉛メッキ鋼板１３によって反射される。反射角（α）反射した鏡面反射光強度Ｉ２（α）は多数のフォトダイオードで構成され、上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮して配置されたフォトダイオードアレー中の一フォトダイオードによって検出され、一方、反射角（β）で反射される散乱光強度Ｉ２（β）は、鏡面反射光が投射される上記フォトダイオードから前もって決められた距離ｎで隔たった、フォトアレー１６中の他のフォトダイオードによって検出される。
【００４０】
標記亜鉛メッキ鋼板１３の合金化度（Ｘ２）は上記フォトダイオードアレー１６によって検知された鏡面反射光強度Ｉ２（α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を数式４に代入することによって求められる。ここで、鏡面反射光強度Ｉ２（α）は常に散乱光強度Ｉ２（β）より大きいので、上記コンピュータ２１はまた容易に鏡面反射光強度を検知するフォトダイオードか、上記コンピュータ２１に記憶された、上記前もって決められた距離ｎによっても決定され、且つ散乱光強度を検出するフォトダイオードかを確認することができる。
【００４１】
収束レンズ１８及び同収束レンズ１８の両端部に配置されたマスク１７を上記亜鉛メッキ鋼板１３及びフォトダイオードアレー１６間に備えることが望ましい。上記レンズ１８は反射光を平行光線に変換し、一方マスク１７は鏡面反射光及び散乱光を通し、上記亜鉛メッキ鋼板の表面で反射される光と上記第１ビームスプリッタ１４によって反射される光とが混合することを防ぐ。
【００４２】
上述のように、上記フォトダイオードアレー１６は整列された多数のフォトダイオードから構成される。上記フォトダイオードアレー１３は反射角（α）で上記無振動亜鉛メッキ鋼板１３から反射される鏡面反射が、その法線となる方向関係で配置されるのが、望ましい。
【００４３】
かかるフォトダイオードアレー１６の構成は、合金化度測定に際し振動による誤差を除くのに効果的である。
【００４４】
発明者らは、合金化度測定対象の上記亜鉛メッキ鋼板が下記のように外部からの振動によって影響されたならば、鏡面反射光及び散乱光の反射角が変化するが、鏡面反射強度及び散乱強度が正確に測定可能である限り、数式４によって計算される合金化度が常に一定であること発見した。
【００４５】
それ故、本発明の測定方法を提供するに際し、本発明者らは、合金化度測定対象の上記亜鉛メッキ鋼板が上記外部振動の故の傾斜の有無に拘わらず、上記フォトダイオードアレーを使用することに依って、散乱光が投射されるフォトダイオードが鏡面反射が投射されるフォトダイオードに関し相対的に決定され得ることを確認した。
【００４６】
換言すれば、図４（ａ）に示すように、外部振動によって影響されない亜鉛メッキ鋼板に投射される（入射角αの）光線がその亜鉛メッキ鋼板によって反射される。反射光のうち、反射角αを持つ最も強い鏡面反射光がフォトダイオードアレー中の一フォトダイオード（ｋ）に投射され、一方反射角βで反射される散乱光はフォトダイオードアレー中の他のフォトダイオード（ｋ＋ｎ）に投射される。ここで、鏡面反射強度を検出するフォトダイオード（ｋ）と散乱光強度を検出するフォトダイオード（ｋ＋ｎ）間の離間距離はｎであって、これは前もって決められた値とし上記コンピュータ２１中に記憶される。
【００４７】
もし、上記亜鉛メッキ鋼板が外部振動によって、左又は右に傾斜したならば、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、上記亜鉛メッキ鋼板によって反射される鏡面反射の反射角はαからα’或はα”へ変化するが、上記亜鉛メッキ鋼板によって反射される散乱光の反射角はβからβ’或はβ”へ変化する。
【００４８】
ここで、鏡面反射強度は常に上記亜鉛メッキ鋼板から反射される他の反射光よりも大きいので、鏡面反射を検知するフォトダイオード（ｍ、ｐ）はコンピュータ２１内で、鋼板から反射される反射光強度を比較することによって、容易に検出できる。また、上述のように、上記亜鉛メッキ鋼板の振動に関わらず、散乱光強度が検出されるフォトダイオードは、鏡面反射光強度が検出されるフォトダイオードによって、相対的に決定されるので、散乱光強度は、鏡面反射光強度が検出されるフォトダイオード（ｍ、ｐ）から距離（ｎ）によって離間するフォトダイオード（ｍ＋ｎ、ｐ＋ｎ）によって検出される。
【００４９】
即ち、合金化度を測定する上記亜鉛メッキ鋼板が外部振動に影響されるか否かに拘わらず、鏡面反射光強度は散乱光強度よりも高いので、上記コンピュータ２１内で各フォトダイオードによって検出される反射光強度を比較することによって、鏡面反射光強度を検出するフォトダイオードを決定することが可能となる。従って、散乱光強度は、コンピュータ２１によって、上記鏡面反射光強度測定用フォトダイオードから前もって決められた距離ｎだけ離間しているフォトダイオードによって検出される値であると決定される。それ故、鏡面反射光及び散乱光が投射されるフォトダイオードは容易に決定され得、且つ各フォトダイオードによって検出された値を上記各数式に代入することによって、振動に基づく如何なる誤差も無しに、信頼出来る合金化度測定方法の提供が可能となる。
【００５０】
ところで、上記フォトダイオードアレー１６は左の方から上記レーザ発生器１１の出力変化を補正する為の光強度、鏡面反射光強度Ｉ２（α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を検出し、入射光強度に比例する電圧を創出し、創出電圧を維持する。上記フォトダイオードアレー制御装置２０は上記フォトダイオードアレー１６で創出された電圧を左から右への順番で放電し、前置増幅器１９で増幅された放電電圧の高さを認識し、更にその電圧値を（即ち、入射光強度）を上記コンピュータ２１に入力する。
【００５１】
上記コンピュータ２１はその中に内蔵されたプログラムにしたがって、上記フォトダイオードアレー１６の信号を解析し、上記レーザ発生器１１の出力を補正し或は上記亜鉛メッキ鋼板１３の合金化度を計算する。ここで、上記レーザ発生器の出力補正用光強度は、狭いガウス分布を持つので散乱光強度は勿論鏡面反射光強度から区別することができる。上述のように、鏡面反射光強度は常に散乱光強度よりも高いので、上記コンピュータ２１が鏡面反射光強度を確認することは可能である。
【００５２】
図３は本発明の他の目的を達成する為の合金化度測定装置３００の概要図であり、図２のそれと似ている。しかしながら、図３の測定装置は図２のそれとは、図３の装置が同一の焦点距離ｆを持つ二つの収束レンズ４６、４７を上記レーザ発生器３１及び上記ミラー３２間に備え、一方の収束レンズ４６は上記直線移動ステージ４８上に取り付けられる。上述の構成を持つ本発明は上記亜鉛メッキ鋼板の合金化度を測定する際、その測定対象の亜鉛メッキ鋼板の幅を測定するのに役立つ。
【００５３】
一般に、合金化度測定対象のコイル形状の亜鉛メッキ鋼板３３が製造ラインで変わる時は何時でも、信頼出来る合金化度を測定する為にその亜鉛メッキ鋼板の幅を測定すろことが必要となる。
【００５４】
それ故、上記亜鉛メッキ鋼板３３の幅を測定するために、上記レンズ４６は先ず、同焦点距離ｆを持つレンズ４６、４７間の距離がＬ＜２ｆとなるよう上記直線移動ステージ４８によって移動される。上記レーザ発生器３１からレーザビームが発生され、次いで、合金化度測定装置を一回、左から右へそして戻る間、上記レンズ４６、４７、第１ビームスプリッタ３４及び第２ビームスプリッタ４２を経て、上記亜鉛メッキ鋼板へ投射される。反射光は上記フォトダイオードアレー３６へ投射され、上記亜鉛メッキ鋼板の幅Ｗ０はこのように測定された値を解析することによって測定される。本発明者らはレーザビーム断面積を縮小して亜鉛メッキ鋼板の表面をスキャンすることによって、上記亜鉛メッキ鋼板の幅方向の端部を確認出来ることを習得した後本発明に至った。
【００５５】
換言すれば、上述のように、上記亜鉛メッキ鋼板の幅測定は、上記レーザ発生器３１及び上記ミラー３２間の同一つ焦点距離を有する，直線移動ステージ４８上に取りつけられた収束レンズ４６及び他の収束レンズ４７を上記レーザビームの進行方向に沿って一列に配置し、上記亜鉛メッキ鋼板の表面上に投射されるレーザビームの断面積を自由に制御することによって、実施可能となる。更に詳述すると、合金化度測定一般において、二つのレーザ間距離Ｌを（Ｌ）＝２ｆと設定し、従来法のようにスキャン面積を直径で５ミリメートルとなるよう設定する。しかしながら、上記亜鉛メッキ鋼板の幅方向端を測定する時は、上記コンピュータ４１の信号によって、上記直線移動ステージ４８及び上記直線移動ステージ制御装置を通して、Ｌ＜２ｆとなるよう上記レンズ４６を移動することによって、上記亜鉛メッキ鋼板上のレーザビームを集光し、スキャン面積を縮小する。図６に示すように、上記鋼板の幅方向の端部を測定するに際し、スキャンの断面積を縮小するのは、レーザビームの断面積が、上記レンズを通るレーザビームを集光することにより縮小されれば、（例えば、２ミリメートル）反射光の強度は上記鋼板の端部において、著しく変化し、上記フォトダイオードアレー３６を通して、鋼板端部において実測中のレーザビームの変化が確認され、しかし、レーザビームの照明断面積が従来合金化度測定法のように５ミリメートルの直径を持つならば、上記鋼板端部の反射光強度の変化は、僅かであり、その端部を確認することはできない。
【００５６】
上記亜鉛メッキ鋼板３３の幅Ｗ０を測定した後、上記レンズ４６は移動して上記レンズ４６、４７の離間距離をＬ＝２ｆとする。これは以下述べるように上記亜鉛メッキ鋼板の合金化度を測定する通常の測定を実施するためである。
【００５７】
先ず、上記標準サンプルの基礎合金化度を規則的に配列された上記測定装置３００にて測定する。即ち、上記レーザ発生器３１からレーザが発生され、同一焦点距離を有し、距離Ｌ＝２ｆで離間された上記収束レンズ４６、４７を通過し、上記ミラー３２に投射される。上記ミラー３２で反射されたレーザビームは上記第１ビームスプリッタ３４にて２光線に分割される。一光線は多数のフォトダイオードから構成され、上記亜鉛メッキ鋼板の振動が考慮されたフォトダイオードアレー３６中の一フォトダイオードによって反射検出され、一方他方の光線は上記第１ビームスプリッタ３４を通過し、上記第２ビームスプリッタ４２において、入射角（α）で上記標準サンプルへ投射する。ここで、上記第１ビームスプリッタ３４及び上記フォトダイオードアレー３６間の入射光線の断面積を縮小するために虹彩３５を備えるのが望ましい。上記フォトダイオードアレー３６によって検出された、この光線は上記レーザ発生器３１の出力変化を補正するために用いられる。反射角（α）で上記標準サンプル４３により反射される鏡面反射光強度は光検出器４４にて検出され、一方反射角（β）で反射する散乱光強度は光検出器４５で検出される。次いで、上記標準サンプル４３の基礎合金化度（Ｘ０）は、上記光検出器４４、４５によって検出された鏡面反射強度Ｉ０（α）及び散乱光強度Ｉ０（β）を数式５に代入することによって求められる。特に、上記光検出器４４、４５によって検出された上記光線強度は上記増幅器３９によって増幅され、上記コンピュータ４１に入力され、内蔵された上記プログラムに従って基礎合金化度が計算される。
【００５８】
次に、上記標準サンプルの基礎合金化度（Ｘ０）測定と同じ方法において、上記亜鉛メッキ鋼板３３の合金化度を連続的に求めることによって上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）を求める。
【００５９】
換言すれば、レンズ４６、４７、ミラー３２、第１ビームスプリッタ３４及び第２スプリッタ４２に投射される同一の強度のレーザビームが使用される。上記第２ビームスプリッタ４２レーザビームを２光線に分割する。一光線は標準サンプルに反射され、入射角（α）で投射され、一方他の光線は透過し、上記亜鉛メッキ鋼板３３に投射される。反射角（α）で標準サンプル４３によって反射された鏡面反射光強度Ｉ１（α）が光検出器４４によって検出され、一方反射角（β）で反射する散乱光強度Ｉ１（β）は光検出器４５で検出される。次いで上記標準サンプルの比較合金化度（Ｘ１）は上記の値を数式６に代入することによって求められる。この比較合金化度は基礎合金化度の計算のように上記コンピュータ４１内で、また計算される。
【００６０】
それから、上記標準サンプルの上記基礎合金化度（Ｘ０）及び比較合金化度（Ｘ１）間の誤差は両合金化度を比較することによって求められる。この誤差が前もって決められた範囲にあるかどうかによって上記レーザ発生器３１、ミラー３２、第１ビームスプリッタ３４及び第２ビームスプリッタ４２の配列が良いかどうか確認し得る。
【００６１】
もしこの配列の良いことが確認されれば、上記亜鉛メッキ鋼板３３の測定を行う。反対に、この配列の良くないことが、確認できれば、上記レーザ発生器３１、ミラー３２、第１ビームスプリッタ３４及び第２ビームスプリッタ４２の配列を補正し、その後、上記亜鉛メッキ鋼板３３の合金化度を測定する。本発明のかかる構成は、上記亜鉛メッキ鋼板３３の合金化度測定結果に信頼性を与えることができる。
【００６２】
上記亜鉛メッキ鋼板３３の合金化度は上記標準サンプルの比較合金化度と同時に得られる。
【００６３】
上記標準サンプルの合金化度（Ｘ１）を測定するに当って、上記レーザ発生器３１から発生したレーザビームは上記ミラー３２及び第１ビームスプリッタ３４を通過し、第２ビームスプリッタ４２に投射され、２光線に分割され、反射されそして透過される。この間に、透過光は上記亜鉛メッキ鋼板３３に投射される。入射角（α）で上記亜鉛メッキ鋼板３３に投射され光線はその鋼板によって反射される。反射角（α）で反射された鏡面反射光強度Ｉ２（α）は多数のフォトダイオードから構成され、上記亜鉛メッキ鋼板の振動を考慮した配置のフォトダイオードアレー３６中の一フォトダイオードによって検出され、一方、反射角（β）で反射される散乱光強度Ｉ２（β）は鏡面反射光が投射されるフォトダイオードから距離ｎで離間されたフォトダイオードアレー中の他のフォトダイオードによっ検出される。
【００６４】
次に、上記亜鉛メッキ鋼板３３の合金化度（Ｘ２）は上記フォトダイオードアレー３６によって検出された鏡面反射光強度Ｉ２（α）及び散乱光強度Ｉ２（β）を数式７に代入することによって求められる。ここで、鏡面反射強度Ｉ２（α）は常に散乱光強度Ｉ２（β）より大きいので、上記コンピュータ４１は容易に鏡面反射光強度を検出するフォトダイオードと、上記コンピュータ２１内に記憶された上記前もって決められた距離によっても決定され得る散乱光強度を検出するフォトダイオードを確認することができる。
【００６５】
レンズ３８及び同レンズ３８の両端に配置されたマスク３７を上記亜鉛メッキ鋼板３３及びフォトダイオードアレー３６間に備えることが望ましい。上記レンズ３８は反射光を平行光線に変換し、一方上記マスク３７は鏡面反射光及び散乱光を通し、上記亜鉛メッキ鋼板の表面によって反射する光と上記第１ビームスプリッタ３４によって反射される光とが混合することを防ぐ。
【００６６】
上記フォトダイオードアレー３６は整列された多数のフォトダイオードアレーから構成される。これらフォトダイアレー３６は反射角（α）で無振動の亜鉛メッキ鋼板３３によって反射される鏡面反射光が、その法線となる方向関係で配置されるよう配置されるのが望ましい。かかるフォトダイオードアレー３６の構成は合金化度を測定するに際し振動に依る誤差を除去するために効果的である。その理由は既に上述したので、ここでは説明しない。
【００６７】
次に、上記亜鉛メッキ鋼板３３の合金化度Ｘ２は上記の様に求められた幅Ｗ０以内の上記亜鉛メッキ鋼板の幅方向に上記測定装置３００を移動しながら上述の手順を繰り返すことによって連続的に測定される。
【００６８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、フォトダイオード関連光学要素の上記ミラー１）がその元固定位置からずれる事によるレーザビームの入射角変化にしたがって生ずる測定誤差を示すグラフである。図５（ａ）及び図５（ｂ）はレーザビームの入射角が元の測定角から変化する際に生じる合金化度変化を示す。ここで測定に使用されたサンプルの合金化度はそれぞれＦｅ８．６％及びＦｅ１５．３７％であった。
【００６９】
図７は従来法に従って反射率と合金化度との関係を測定する比較例である。この反射率及び合金化度は上記亜鉛メッキ鋼板の表面粗さ、測定環境の光等によって影響を受け、一致した関係は見られない。
【００７０】
図８は本発明の測定方法に従って、合金化度の測定結果であり、それから反射率及び合金化度が正確に測定されることが解る。
【００７１】
【発明の効果】
従って、上記の本発明の構成は、振動に依る測定誤差が除去され、上記亜鉛メッキ鋼板の合金化度測定時にリアルタイムで、その幅が測定される合金化度測定方法を提供するに際し効果的である。
本発明を少数の好ましい実施態様に就いて説明したが、当業者は本発明が付属の請求項の精神及び範囲内の変形で実施可能である事を認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術によるレーザー使用の合金化度測定装置概要図である。
【図２】本発明によるレーザー使用の合金化度測定装置概要図である。
【図３】本発明によるレーザー使用の他の合金化度測定装置概要図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は本発明による、フォトダイオードアレー要素を用いて、合金化度を測定する際の振動による誤差を除去する為のプロセスを示す。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）はフォトダイオード関連光学要素の配列乱れに基づく誤差を示すグラフである。
【図６】本発明の鋼板の端部における信号図である。
【図７】先行技術測定法による、合金化度の測定結果を示すグラフである。
【図８】本発明による、合金化度の測定結果を示す。
【符号の説明】
１２、３２      ミラー
１３      亜鉛メッキ鋼板
１４      第１レーザビームスプリッタ
１６      フォトダイオードアレー
１７      マスク
１８、４６、４７      収束レンズ
２２      第２レーザスプリッタ
２４、４４      一光検出器
２３、４３      標準サンプル
２５、４５      光検出器
３１      レーザ発生器
３３      亜鉛メッキ鋼板
３４      第１ビームスプリッタ
３６      フォトダイオードアレー
４２      第２スプリッタ
４８      直線移動ステージ
【図１】
0003570488.tif 000015
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003570488.tif 000019
【図６】
0003570488.tif 000020
【図７】
0003570488.tif 000021
【図８】
0003570488.tif 000022