(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材表面の計測面のスペックルパターンを取得するスペックルパターン取得手段と、
前記スペックルパターン取得手段により取得した前記計測面のスペックルパターンから、予め定義された評価指標であり、前記スペックルパターンの中心近傍の第１領域の輝度と前記第１領域の外側の第２領域の輝度との比に基づく評価指標を算出する演算手段と、
前記第１領域を前記スペックルパターンの中心部を囲む円環状領域とする平面測定用の第１の状態と、前記第１領域を前記スペックルパターンの中心部を挟む２つの平行な直線状領域とするコバ面測定用の第２の状態とのいずれかに切り替える切替手段と、
予め基準となる表面清浄度が異なる複数の試験片からスペックルパターンを取得して前記評価指標を算出し、前記複数の試験片のそれぞれの表面清浄度に対応して設定された前記評価指標に対するしきい値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたしきい値に基づいて前記演算手段により算出された前記計測面の評価指標から前記計測面の表面清浄度を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果を表示する表示手段と
を有する表面清浄度判定装置。
【請求項２】
前記スペックルパターン取得手段は、前記計測面上に置かれる筐体内に、前記計測面に照射するレーザー光を発生するレーザーモジュールと、前記レーザー光を反射して前記計測面に導くとともに前記計測面の凹凸により反射した反射光を透過するハーフミラーと、前記レーザーモジュールにより発生したレーザー光を反射して前記ハーフミラーに導くミラーと、前記ハーフミラーを透過した反射光を集光するレンズと、前記レンズにより集光した反射光を撮影するエリアセンサーとを備え、前記計測面に向けて照射した前記レーザー光の反射光を前記エリアセンサーにより撮影して前記スペックルパターンを取得するものである請求項１記載の表面清浄度判定装置。
【請求項３】
前記評価指標は、前記第１領域の輝度平均値をＷ１、前記第２領域の輝度平均値をＷ２としたとき、Ｗ１とＷ２の比により定義したものである請求項１または２に記載の表面清浄度判定装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記計測面の評価指標から、前記計測面の表面清浄度がＳａ２以下、Ｓａ２〜Ｓａ３、または、Ｓａ３以上のいずれかに判定するものである請求項１から３のいずれか１項に記載の表面清浄度判定装置。
【請求項５】
前記表示手段は、前記計測面の表面清浄度がＳａ２以下、Ｓａ２〜Ｓａ３、または、Ｓａ３以上のいずれかであることを２つの判定用ＬＥＤにより表示するものである請求項４記載の表面清浄度判定装置。
【請求項６】
鋼材表面の計測面のスペックルパターンを取得するスペックルパターン取得手段および表示手段が接続されるコンピュータを、
前記スペックルパターン取得手段により取得した前記計測面のスペックルパターンから、予め定義された評価指標であり、前記スペックルパターンの中心近傍の第１領域の輝度と前記第１領域の外側の第２領域の輝度との比に基づく評価指標を算出する演算手段と、
前記第１領域を前記スペックルパターンの中心部を囲む円環状領域とする平面測定用の第１の状態と、前記第１領域を前記スペックルパターンの中心部を挟む２つの平行な直線状領域とするコバ面測定用の第２の状態とのいずれかに切り替える切替手段と、
予め基準となる表面清浄度が異なる複数の試験片からスペックルパターンを取得して前記評価指標を算出し、前記複数の試験片のそれぞれの表面清浄度に対応して設定された前記評価指標に対するしきい値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたしきい値に基づいて前記演算手段により算出された前記計測面の評価指標から前記計測面の表面清浄度を判定し、判定結果を前記表示手段に表示させる判定手段と
して機能させるための表面清浄度判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材素地の表面清浄度（除錆度）を判定する表面清浄度判定装置および表面清浄度判定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光のようなコヒーレント光に近い状態の光を物体表面に照射すると、表面のランダムな凹凸により、スペックルパターンと呼ばれるランダムな干渉縞が発生する。従来、この干渉縞を検出して分析することにより、表面粗さを測定する測定装置が開発されている（例えば、特許文献１，２、非特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、鋼材素地の表面清浄度の評価方法として制定されている国際規格ＩＳＯ８５０１−１：１９８８には、鋼材表面のさび度および仕上げ等級が規定されている。
【０００４】
さび度としては、４段階のさび度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、代表的写真例とともに、次のように文章で定義されている。
Ａ  鋼材の表面は大部分が固いミルスケールで覆われており、さびは、もしあってもごく僅かである。
Ｂ  鋼材の表面はさびが発生し始めており、ミルスケールは剥離し始めている。
Ｃ  鋼材の表面のミルスケールは、既にさびになっているが、あるいはかき落とすことが出来る。しかし孔食は、肉眼で僅かに認められる程度である。
Ｄ  鋼材の表面のミルスケールは既にさびとなっており、かなりの孔食が肉眼で認められる。
【０００５】
また、仕上げ等級としては、素地調整の方法と清浄化の程度を示す多数の仕上げ等級が規定されており、代表写真例とともに、清浄作業後の表面の外観についての記述により定義されている。各仕上げ等級は清浄方法の種類を示す特有の文字を用いて“Ｓａ”（ブラスト処理）、“Ｓｔ”（手工具及び動力工具仕上げ）、“ＦＩ”（火炎処理）と付けられており、文字に続く数字はミルスケールやさび、旧塗膜を除去する程度を示している。
【０００６】
例えば、ブラスト処理による素地調整については、以下の文章とともに写真例で定義されている。
Ｓａ  １  軽いブラスト処理
拡大鏡なしで、表面には目に見える油、グリース、泥土、及び弱く付着したミルスケール、さび、塗膜、異物がないこと。
Ｓａ  ２  充分なブラスト処理
拡大鏡なしで、表面には目に見える油、グリース、泥土、及び殆どのミルスケール、さび、塗膜、異物がないこと。残存した全ての汚れは固着したものであること。
Ｓａ  ２  １／２  さらに充分なブラスト処理
拡大鏡なしで、表面には目に見える油、グリース、泥土、及びミルスケール、さび、塗膜、異物がないこと。汚れの全ての残存している痕跡は、斑点あるいはすじ状の僅かな染みとしてのみ認められること。
Ｓａ  ３  目視上清浄な鋼材を得るためのブラスト処理
拡大鏡無しで、表面には目に見える油、グリース、泥土、及びミルスケール、さび、塗膜、異物がないこと。表面は、均一な金属色をしていること。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−８３５８１号公報
【特許文献２】特開２０１３−６８６３６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】吉村武晃ら、「レーザ散乱法を用いたオンライン表面粗さの測定法とその応用」、計測自動制御学会論文集、計測自動制御学会、１９９５年１月、第３１巻、第１号、ページｐ．１−７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、従来、鋼材素地の表面清浄度の評価は、国際規格ＩＳＯ８５０１−１：１９８８に規定されている方法に基づいて目視により行われているが、適切な評価を行うためには専門的な技量が必要となる。また、このような目視による方法では、評価する人によって個人差も出るし、狭隘で薄暗い現場環境などでは適切な評価を行うことが困難であるという問題がある。
【００１０】
一方、前述のように、表面粗さは光干渉法によりスペックルパターンを検出して分析することにより機械的に測定することが可能となっている。
【００１１】
そこで、本発明においては、光干渉法により鋼材素地の表面清浄度を判定することが可能な表面清浄度判定装置および表面清浄度判定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の表面清浄度判定装置は、鋼材表面の計測面のスペックルパターンを取得するスペックルパターン取得手段と、スペックルパターン取得手段により取得した計測面のスペックルパターンから、予め定義された評価指標を算出する演算手段と、予め基準となる表面清浄度が異なる複数の試験片からスペックルパターンを取得して評価指標を算出し、複数の試験片のそれぞれの表面清浄度に対応して設定された評価指標に対するしきい値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されたしきい値に基づいて演算手段により算出された計測面の評価指標から計測面の表面清浄度を判定する判定手段と、判定手段による判定結果を表示する表示手段とを有するものである。
【００１３】
本発明の表面清浄度判定装置によれば、鋼材表面の計測面のスペックルパターンを取得して、予め記憶手段に記憶されたしきい値に基づいて演算手段により算出された計測面の評価指標から計測面の表面清浄度が判定され、表示手段により判定結果が表示される。
【００１４】
また、本発明の表面清浄度判定プログラムは、鋼材表面の計測面のスペックルパターンを取得するスペックルパターン取得手段および表示手段が接続されるコンピュータを、スペックルパターン取得手段により取得した計測面のスペックルパターンから、予め定義された評価指標を算出する演算手段と、予め基準となる表面清浄度が異なる複数の試験片からスペックルパターンを取得して評価指標を算出し、複数の試験片のそれぞれの表面清浄度に対応して設定された評価指標に対するしきい値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されたしきい値に基づいて演算手段により算出された計測面の評価指標から計測面の表面清浄度を判定し、判定結果を表示手段に表示させる判定手段として機能させるためのものである。
【００１５】
本発明の表面清浄度判定プログラムを実行したコンピュータによれば、鋼材表面の計測面のスペックルパターンを取得して、予め記憶手段に記憶されたしきい値に基づいて演算手段により算出された計測面の評価指標から計測面の表面清浄度が判定され、表示手段により判定結果が表示される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スペックルパターンから鋼材素地の表面清浄度が判定され、適切な評価を行うために専門的な技量が不要となり、評価する人によって個人差も出なくなる。また、狭隘で薄暗い現場環境などであっても、適切な評価を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態における表面清浄度判定装置の全体構成図である。
【図２】図１の表面清浄度判定装置の機能ブロック図である。
【図３】図１の計測器本体の内部を示す概略構成図である。
【図４】図１のコントローラーの正面図である。
【図５】スペックルパターンの一例を示す図である。
【図６】鋼材表面の計測面の粗面プロファイルの例を示す図である。
【図７Ａ】理想的な鏡面である対象物表面に対してレーザー光を照射した場合の反射光を示す説明図である。
【図７Ｂ】浅い凹凸の粗面である対象物表面に対してレーザー光を照射した場合の反射光を示す説明図である。
【図７Ｃ】深い凹凸の粗面である対象物表面に対してレーザー光Ｌを照射した場合の反射光を示す説明図である。
【図８】ビデオカメラの光電面の像を示す図であって、（ａ）は対象物表面が鏡面の場合、（ｂ）は浅い凹凸の粗面の場合、（ｃ）は深い凹凸の粗面の場合をそれぞれ示す図である。
【図９】（ａ）粗面の凹凸が浅い場合のスペックルパターン画像およびスペックルパターンプロファイルを示す図、（ｂ）は粗面の凹凸が深い場合のスペックルパターン画像およびスペックルパターンプロファイルを示す図である。
【図１０】二次元の広い範囲で平坦な計測面を評価する場合の第１領域および第２領域を示す説明図である。
【図１１】コバ面について評価する場合の第１領域および第２領域を示す説明図である。
【図１２】予め基準となる表面清浄度が異なる複数の試験片からスペックルパターンを取得して算出した評価指標をグラフに表した図である。
【図１３】計測手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の実施の形態における表面清浄度判定装置の全体構成図、図２は図１の表面清浄度判定装置の機能ブロック図、図３は図１の計測器本体の内部を示す概略構成図、図４は図１のコントローラーの正面図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、本発明の実施の形態における表面清浄度判定装置１は、鋼材表面の計測面のスペックルパターンを取得するスペックルパターン取得手段１０としての計測器本体２と、各種演算処理を行うコンピュータとしての小型ＰＣ３と、各種操作を行う操作手段および各種表示を行う表示手段１４としてのコントローラー４と、小型ＰＣ３に電源を供給するバッテリー５とから構成される。
【００２０】
なお、本実施形態においては、計測器本体２およびコントローラー４は、それぞれＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）ケーブル６，７によって小型ＰＣ３に有線接続されるが、無線通信により無線接続される構成とすることも可能である。また、本実施形態においては、バッテリー５は、小型ＰＣ３に電源ケーブル８により接続され、小型ＰＣ３を通じて計測器本体２およびコントローラー４に電源供給されるが、小型ＰＣ３、計測器本体２およびコントローラー４にそれぞれ内蔵される構成とすることも可能である。
【００２１】
計測器本体２は、図３に示すように、筐体２０内に、被判定物である鋼材表面の計測面Ｆに照射するレーザー光Ｌを発生するレーザーモジュール２１と、レーザー光Ｌを反射して計測面Ｆに導くとともに計測面Ｆの凹凸により反射した反射光Ｇを透過するハーフミラー２２と、レーザーモジュール２１により発生したレーザー光Ｌを反射してハーフミラー２２に導くミラー２３，２４と、ハーフミラー２２を透過した反射光Ｇを集光するレンズ２５と、レンズ２５により集光した反射光Ｇを撮影するエリアセンサーとしてのビデオカメラ２６とを有する。
【００２２】
また、筐体２０の上部には、取っ手２７が設けられている。取っ手２７には、計測データを記録するための記録ボタン２８が設けられている。また、筐体２０の下部には、鋼材表面の計測面Ｆに向けてレーザー光Ｌを照射するためのレーザー照射口２９が設けられている。
【００２３】
この計測器本体２では、記録ボタン２８が押下されている間、レーザーモジュール２１により発生させたレーザー光Ｌがミラー２３，２４およびハーフミラー２２により反射されて計測面Ｆに照射され、計測面Ｆの凹凸により反射した反射光Ｇがハーフミラー２２を透過してレンズ２５により集光され、ビデオカメラ２６により撮影され、二次元の画像として小型ＰＣ３へ入力される。反射光Ｇは、一定の直径を有するレーザー光Ｌが計測面Ｆの凹凸によりランダムに散乱された散乱波であり、各点からの散乱波が計測面Ｆで重なり合うことによりスペックルパターン（干渉縞）を形成する。
【００２４】
小型ＰＣ３は、表面清浄度判定プログラムを実行することにより、図２に示す演算手段１１、記憶手段１２および判定手段１３として機能するものである。演算手段１１は、スペックルパターン取得手段１０（計測器本体２）により取得した計測面Ｆのスペックルパターンから、予め定義された評価指標を算出する。
【００２５】
ここで、スペックルパターン取得手段１０により取得される計測面Ｆのスペックルパターンについて説明する。図５はスペックルパターンの一例を示す図、図６は計測面Ｆの粗面プロファイルの例を示す図である。
【００２６】
一定の直径を有するレーザー光が計測面Ｆで散乱するとき、計測面Ｆの凹凸により図５に示すような干渉模様（スペックルパターン）が発生する。計測面Ｆの凹凸の間隔Ｒｃ（図６参照。）がほぼ同じである場合、図５に示すスペックルパターンは、平均的な凹凸の深さＲｓ（図６参照。）が深ければ、画面全体に渡り一様な明るさに近付く。一方、Ｒｓが浅ければ、画面中央と端の差が大きくなる。
【００２７】
図７Ａに示すように、理想的（完全）な鏡面である対象物表面Ｆ０に対してレーザー光Ｌを照射した場合、対象物表面Ｆ０で反射された反射光Ｇは同一方向に返るだけである。また、光路も等しいため、位相が揃っており、干渉は起こらない（スペックルパターンは発生しない）。このような状況においては、ビデオカメラ２６の光電面の像は、図８（ａ）に示すようなレーザー光Ｌの直径と同じ大きさの小さな点となる。但し、現実の物体は光学鏡であっても微小レベルでは凹凸があるため、完全な鏡面というものは存在せず、このような現象は起こりえない。
【００２８】
次に、図７Ｂに示すように、浅い凹凸の粗面である対象物表面Ｆ１に対してレーザー光Ｌを照射した場合を考える。もし対象物表面Ｆ１の全ての凹凸の各面が同一角度の傾斜を持っている場合、レーザー光Ｌは浅い角度で反射される。この場合、ビデオカメラ２６の光電面の像は、図８（ｂ）に示すようなレーザー光Ｌの直径の幅を持つドーナツ型の領域となる。但し、実際には光路に差が出るため干渉が発生し、同心円の縞模様となる。一方、図７Ｃに示すように、深い凹凸の粗面である対象物表面Ｆ２に対してレーザー光Ｌを照射した場合、レーザー光Ｌは図７Ｂの場合と比較して広い角度でより外側に反射される。この場合、ビデオカメラ２６の光電面の像は、図８（ｃ）に示すようにドーナツ型の中空領域の直径が大きくなる。
【００２９】
なお、実際の粗面では図７Ｂおよび図７Ｃに示すように凹凸の各面の傾きが一定であることはなく、様々な角度となっている。そのため、図８に示すように明暗がはっきりせず、中央が最も明るく外に向かって暗くなる。また、凹凸の各面に様々な角度が存在するため、干渉がランダムに起こり、結果として二次元方向にランダムな模様が発生する。その結果、図５に示すような二次元のスペックルパターンが得られることになる。すなわち、スペックルパターンの輝度分布は中心付近は粗面の平坦部分の大きさを示し、周辺に行くほど傾きの強い面の部分の大きさを示すことになる。
【００３０】
図９（ａ）は粗面の凹凸が浅い（凹凸各面の角度が緩い）場合のスペックルパターン画像（上段）およびスペックルパターンプロファイル（下段）を示し、図９（ｂ）は粗面の凹凸が深い（凹凸各面の角度がきつい）場合のスペックルパターン画像（上段）およびスペックルパターンプロファイル（下段）を示している。図９（ａ）に示すように粗面の凹凸が浅い場合、スペックルパターンプロファイルは鋭い山型となる。一方、図９（ｂ）に示すように粗面の凹凸が深い場合、スペックルパターンプロファイルはなだらかな山型となる。
【００３１】
すなわち、スペックルパターンの中心近傍の領域とその外側の領域との差を数値化することで、粗面の粗さを計測することが可能である。実際には、明るさの絶対値に影響されないように差ではなく、スペックルパターンの中心近傍の領域とその外側の領域との比率を評価指標として算出する。本実施形態における表面清浄度判定装置１では、スペックルパターンの中心近傍の領域（第１領域）の輝度と第１領域の外側の領域（第２領域）の輝度との比に基づく評価指標を採用する。
【００３２】
第１領域の輝度平均値をＷ１、第２領域の輝度平均値をＷ２としたとき、評価指標ＳをＷ１とＷ２の比として次式により算出する。
Ｓ＝（（Ｗ１／Ｗ２）−１）×１００  ・・・（式１）
【００３３】
なお、本実施形態における表面清浄度判定装置１では、スペックルパターン取得手段１０は、図１０に示すように、スペックルパターンの最も明るい部分の中心を中心点Ｃ０として認識し、この中心点Ｃ０を中心とする半径Ｒ１の円内の領域Ａ１を第１領域とし、この第１領域Ａ１の輝度平均値をＷ１としている。但し、中心部分は極端に明るくなってしまい、正しく評価できなくなる可能性があるため、第１領域Ａ１は、スペックルパターンの中心部を囲む円環状領域、すなわち中心点Ｃ０を中心とする半径Ｒ０の円内の領域Ａ０を除外した領域としている。
【００３４】
また、第２領域は、第１領域Ａ１の外側の領域Ａ２であるが、第１領域Ａ１との境界部分（中心点Ｃ０を中心とする半径Ｒ１〜半径Ｒ２の領域Ａ３）については除外している。Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２は、予め試験を行い、計測面Ｆの粗さ変化に対して最も感度（ＳＮ比）が高かった半径を予め設定する。第２領域Ａ２から領域Ａ３を除外するのは、本来第１領域Ａ１に入れるべき明るい領域が第２領域Ａ２に入ってしまうことにより、正しく評価できなくなるのを防止するためである。
【００３５】
なお、図１０に示す第１領域Ａ１は、評価しようとする計測面Ｆが二次元の広い範囲で平坦な場合に適している。一方、計測面Ｆが、いわゆるコバ面のように、平坦性が一定方向について崩れてしまっている場合、図１０に示すような放射状に拡がるスペックルパターンを取得することができない。そこで、本実施形態における表面清浄度判定装置１では、コバ面のように平坦性が一定方向について崩れてしまっている計測面について評価する場合、図１１に示すように、第１領域Ａ１をスペックルパターンの中心部を挟む２つの平行な直線状領域とする。第１領域Ａ１は、スペックルパターンの中心部の直線状の領域Ａ０を挟む２つの平行な直線状の領域である。また、第２領域Ａ２は、前述と同様、第１領域Ａ１の外側の領域であるが、第１領域Ａ１との境界部分の領域Ａ３については除外している。
【００３６】
記憶手段１２は、予め基準となる表面清浄度が異なる複数の試験片からスペックルパターンを取得して評価指標Ｓを算出し、複数の試験片のそれぞれの表面清浄度に対応して設定された評価指標Ｓに対するしきい値を記憶する。本実施形態においては、予め基準となる表面清浄度が異なる複数の試験片を並べ、この複数の試験片上で計測器本体２を移動させながらスペックルパターンを取得し、演算手段１１により評価指標Ｓを算出する。
【００３７】
図１２は予め基準となる表面清浄度が異なる複数の試験片からスペックルパターンを取得して上記式１により算出した評価指標Ｓをグラフに表した図である。グラフの横軸は計測器本体２を移動させた累積時間、すなわち複数の試験片上の測定位置を表している。図１２の例では、グラフの横軸の位置と各試験片の実際の表面清浄度との関係から、Ｓ＝２８およびＳ＝３４．５を表面清浄度Ｓａ３およびＳａ２のしきい値として記憶手段１２に記憶する。
【００３８】
判定手段１３は、記憶手段１２に記憶されたしきい値に基づいて演算手段１１により算出された計測面Ｆの評価指標Ｓから計測面の表面清浄度を判定する。判定手段１３は、上述のように記憶手段１２に記憶されたしきい値に基づき、Ｓ≧３４．５を表面清浄度Ｓａ２以下、３４．５＞Ｓ≧２８を表面清浄度Ｓａ２〜Ｓａ３、２８＞Ｓを表面清浄度Ｓａ３以上として判定する。なお、しきい値については表面清浄度判定装置１の個体差があるため、装置ごとに個別に調整する。
【００３９】
コントローラー４は、判定手段による判定結果を表示する表示手段１４として２つの判定用ＬＥＤ４１，４２を備える。判定用ＬＥＤ４１は赤色ＬＥＤ、判定用ＬＥＤ４２は緑色ＬＥＤである。判定手段１３により表面清浄度Ｓａ２以下と判定された場合、判定用ＬＥＤ４１のみ点灯し、表面清浄度Ｓａ３以上と判定された場合、判定用ＬＥＤ４２のみ点灯する。表面清浄度Ｓａ２〜Ｓａ３の場合、判定用ＬＥＤ４１，４２の両方を点灯する。なお、判定不可能な場合は判定用ＬＥＤ４１，４２のいずれも点灯しない。
【００４０】
また、コントローラー４は、データ書き込みスイッチ４３と、３つのシステム表示用ＬＥＤ４４，４５，４６と、平面・コバ面切り替えスイッチ４７とを備える。データ書き込みスイッチ４３は測定した評価指標Ｓと測定範囲の記録データを小型ＰＣ３に接続した外部メモリ（図示せず。）に書き込むためのスイッチである。システム表示用ＬＥＤ４４は小型ＰＣ３が起動後、計測可能状態となったときに点灯する。システム表示用ＬＥＤ４５は計測器本体２が斜めに傾いたり、測定表面に疵があったりして計測不可能なときに点灯する。システム表示用ＬＥＤ４６は記録データを外部メモリに書き込む際に点滅し、書き込み終了時に消灯する。
【００４１】
平面・コバ面切り替えスイッチ４７は、前述の表面清浄度判定プログラムを平面測定用プログラムまたはコバ面測定用プログラムに切り替えることにより、第１領域Ａ１を図１０に示すようなスペックルパターンの中心部を含む円環状領域とする第１の状態と、第１領域Ａ１を図１１に示すようなスペックルパターンの中心部を挟む２つの平行な直線状領域とする第２の状態とのいずれかに切り替える切替手段である。なお、第１の状態のとき、第２領域Ａ２は図１０に示すように第１領域Ａ１の外側の領域となり、第２の状態のとき、第２領域Ａ２は図１１に示すような第２領域Ａ１の外側の領域となる。
【００４２】
上記構成の表面清浄度判定装置１では、以下の手順により計測を行う。図１３は計測手順を示すフロー図である。
【００４３】
まず、小型ＰＣ３の電源ボタン３ａを押して、システムを起動する（ステップＳ１０１）。システムの起動後、計測可能な状態になるとシステム表示用ＬＥＤ４４が点灯する。計測器本体２を計測する計測面Ｆ上に置いて記録ボタン２８を押すと（ステップＳ１０２）、計測が開始され（ステップＳ１０３）、記録ボタン２８を離すと（ステップＳ１０４）、計測が終了する（ステップＳ１０５）。
【００４４】
その後、データを保存する場合（ステップＳ１０６）、データ書き込みスイッチ４３を押すと（ステップＳ１０７）、システム表示用ＬＥＤ（データ書き込みランプ）４６が点滅し（ステップＳ１０８）、外部メモリに記録データが保存される（ステップＳ１０９）。そして、計測を終了する場合（ステップＳ１１０）、電源ボタン３ａを押し（ステップＳ１１１）、システムを終了する（ステップＳ１１２）。
【００４５】
なお、ステップＳ１０３の計測中、小型ＰＣ３により計測面Ｆの表面清浄度判定が行われ、判定結果が判定用ＬＥＤ４１，４２により表示される。すなわち、スペックルパターン取得手段１０（計測器本体２）により計測面Ｆのスペックルパターンを取得して演算手段１１により計測面Ｆの評価指標Ｓを算出し、この演算手段１１により算出された計測面Ｆの評価指標Ｓから予め記憶手段１２に記憶されたしきい値に基づいて判定手段１３により計測面Ｆの表面清浄度が判定され、表示手段１４（判定用ＬＥＤ４１，４２）により判定結果が表示される。
【００４６】
このように、本実施形態における表面清浄度判定装置１によれば、スペックルパターンから鋼材素地の表面清浄度が判定される。そのため、適切な評価を行うために専門的な技量が不要となり、評価する人によって個人差も出なくなる。また、狭隘で薄暗い現場環境などであっても、適切な評価を行うことが可能である。
【００４７】
また、本実施形態における表面清浄度判定装置１は、計測面Ｆに向けて照射したレーザー光Ｌの反射光Ｇをエリアセンサーとしてのビデオカメラ２６により撮影してスペックルパターンを取得するものであるため、レーザー光Ｌおよびビデオカメラ２６の光軸に対して計測面Ｆが多少正対していない場合であっても、前述のようにスペックルパターンの最も明るい部分の中心を中心点Ｃ０とすることにより光軸中心位置を補正して正しい評価指標Ｓを算出することが可能となっている。なお、フォトダイオードなどのスポットセンサーの場合には光軸を計測面Ｆに正対させる必要がある。また、この場合、光軸が計測面Ｆに正対していても計測面Ｆが局所的に傾いていると、表面清浄度を正しく判定可能な評価指標Ｓを算出することは難しくなる。
【００４８】
また、本実施形態における表面清浄度判定装置１では、コバ面のように、計測面の平坦性が一定方向について崩れてしまっている場合には、平面・コバ面切り替えスイッチ４７によって、第１領域Ａをスペックルパターンの中心部を挟む２つの平行な直線状領域とする第２の状態に切り替え、コバ面の長手方向に沿って第１領域Ａおよび第２領域Ａ２のそれぞれの輝度平均値Ｗ１，Ｗ２の比（評価指標）Ｓを算出することで、表面清浄度を正しく判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の表面清浄度判定装置および表面清浄度判定プログラムは、鋼材素地の表面清浄度（除錆度）を判定するための装置およびプログラムとして有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１  表面清浄度判定装置
２  計測器本体
３  小型ＰＣ
４  コントローラー
５  バッテリー
６，７  ＵＳＢケーブル
８  電源ケーブル
１０  スペックルパターン取得手段
１１  演算手段
１２  記憶手段
１３  判定手段
１４  表示手段
２０  筐体
２１  レーザーモジュール
２２  ハーフミラー
２３，２４  ミラー
２５  レンズ
２６  ビデオカメラ
２７  取っ手
２８  記録ボタン
２９  レーザー照射口
４１，４２  判定用ＬＥＤ
４３  データ書き込みスイッチ
４４，４５，４６  システム表示用ＬＥＤ
４７  平面・コバ面切り替えスイッチ
【図１】
0006430204.tif 000002
【図２】
0006430204.tif 000003
【図３】
0006430204.tif 000004
【図４】
0006430204.tif 000005
【図５】
0006430204.tif 000006
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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