(57)【要約】  【課題】  リン酸亜鉛系皮膜などの結晶性の化成皮膜について、処理試験片を使用することなく実際の製品を使用して皮膜品質を評価することが可能であり、さらには、客観的且つ定量的な皮膜品質評価を安価に行うことが可能な皮膜評価方法及び化成皮膜の品質評価／工程監視システムを提供する。  【解決手段】  化成皮膜の皮膜評価／工程監視方法としては、化成皮膜の結晶の外観から皮膜品質の良否を評価したり処理工程を監視する。また、化成皮膜の品質評価／工程監視システムとしては、画像データに含まれる化成皮膜の結晶粒を抽出する結晶粒抽出手段と、結晶粒抽出手段により抽出された結晶粒から化成皮膜の品質評価や工程監視の判断指標となる評価特性情報を取得する評価特性情報取得手段とを備える。【選択図】  図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の表面を処理剤で処理することにより形成される結晶質の化成皮膜について、評価特性から化成皮膜の品質を評価するか又は化成皮膜処理の工程を監視する化成皮膜の品質評価／工程監視方法において、前記化成皮膜の結晶粒の外観を評価特性とすることを特徴とする化成皮膜の品質評価／工程監視方法。
【請求項２】
前記評価特性として、特性値が正規分布に近似する特性を用いることを特徴とする請求項１記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法。
【請求項３】
前記化成皮膜の結晶粒の形状又は大きさを評価特性とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法。
【請求項４】
化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘを評価特性とし、当該比率ｘの平均値Ｘが所定範囲内である場合は品質が良好であり、所定範囲外である場合は品質が不良であるとして化成皮膜の品質を評価することを特徴とする請求項１記載又は請求項２に記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法。
【請求項５】
化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘを評価特性とし、比率ｘの平均値Ｘ(bar)、又は、比率ｘの平均値Ｘ(bar)の最大値Ｘ(max)と最小値Ｘ(min)の差Ｒが所定範囲内である場合は工程正常であり、所定範囲外である場合は工程異常であるとして処理工程を監視することを特徴とする請求項１記載又は請求項２に記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法。
【請求項６】
金属の表面を処理剤で処理することにより形成される結晶質の化成皮膜について、化成皮膜の品質評価又は化成皮膜処理の工程監視の指標となる評価特性情報から、化成皮膜の品質を評価するか又は化成皮膜処理の工程を監視する化成皮膜の品質評価／工程監視システムであり、
画像データに含まれる化成皮膜の結晶粒を抽出する結晶粒抽出手段と、結晶粒抽出手段により抽出された結晶粒の外観から評価特性情報を取得する評価特性情報取得手段とを備えることを特徴とする化成皮膜の品質評価／工程監視システム。
【請求項７】
前記評価特性情報として、特性値が正規分布に近似する情報を用いることを特徴とする請求項６記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システム。
【請求項８】
前記評価特性情報は結晶粒の形状又は大きさであることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システム。
【請求項９】
前記評価特性情報は、化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換えたときに、その楕円形状の短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘであることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システム。
【請求項１０】
前記評価特性情報取得手段により算出された比率ｘの平均値Ｘ(bar)が所定範囲内である場合は品質が良好であり、所定範囲外である場合は品質が不良である旨を通知する品質通知手段を備えることを特徴とする請求項９記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システム。
【請求項１１】
前記評価特性情報取得手段により算出された比率ｘの平均値Ｘ(bar)、又は、比率ｘの平均値Ｘ(bar)の最大値Ｘ(max)と最小値Ｘ(min)の差Ｒが所定範囲内である場合は処理工程が正常であり、所定範囲外である場合は処理工程が異常である旨を通知する工程監視手段を備えることを特徴とする請求項９記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システム。
【請求項１２】
前記結晶粒抽出手段は、画像データに含まれるオブジェクトのうち、オブジェクトの大きさが所定範囲に含まれているか、又は、オブジェクトの形状を面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘが所定範囲に含まれているオブジェクトを、化成皮膜の結晶粒として抽出することを特徴とする請求項６乃至請求項１１のいずれか1項に記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば金属部品などの金属表面に形成された結晶質の化成皮膜の皮膜品質を評価するか又は処理工程の変動を監視する化成皮膜の品質評価／工程監視方法及び化成皮膜の品質評価／工程監視システムに関し、特に、代用品（テストピース等）を使用した間接的な品質評価や外観目視による定性的な官能評価ではなく、実際の製品による評価／工程監視が可能であり、さらには客観的且つ定量的な皮膜品質評価／工程監視を比較的安価に行うことを可能とするものに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属表面に形成される皮膜の一つとして、化成皮膜が広く用いられている。化成皮膜は、塗装の耐久性を向上させるために、塗装と金属の密着性を向上させる目的で塗装の下地として、例えば道路標識などの金属表面に形成されたり、稼働初期なじみのために潤滑剤として歯車等の金属部品の表面に形成される。その化成皮膜の処理工程は、まず金属部品表面に脱脂や水洗や表面調整などの前処理が施され、次に化成皮膜処理が行われて化成皮膜が形成される。
【０００３】
化成皮膜の形成状態は、塗装の密着性（或いは剥離性）、耐蝕性、防錆性や潤滑剤性能に大きく影響するため、化成皮膜形成後に化成皮膜の形成状態を評価する皮膜品質評価が行われている。化成皮膜の皮膜品質評価としては、評価特性として色、皮膜質量、皮膜組成、含有元素などを使用した、評価特性による評価が行われる。色を評価特性とした場合は、処理試験片（テストピース）の皮膜の色ムラ等を拡散昼光の下で目視によって観察することにより品質の評価を行い、皮膜質量を評価特性とした場合は、製品と同時処理した処理試験片の皮膜を除膜液で剥離して前後の質量差を処理試験片の表面積で除した値を算出して品質の評価を行い、皮膜組成評価と含有元素を評価特性とする場合は、それぞれＸ線解析装置やＸ線測定装置を使用して皮膜の組成や含有元素を測定することにより品質を評価する。
【０００４】
また、化成皮膜の処理工程の正常異常は、化成皮膜の品質の良否に影響を与えることから、処理工程の監視が行われている。処理工程の監視方法としては、上述した評価特性の変動を時系列に監視する監視方法があり、たとえば、Ｘ(bar)−Ｒ管理図などの管理図を作成して監視する方法が広く用いられている。管理図は、中心線（ＣＬ）と、その中心線（ＣＬ）との上下に合理的に定められた上部管理限界線（ＵＣＬ）と下部管理限界線（ＬＣＬ）とを備え、評価特性の値を管理図にプロットして、上部管理限界線（ＵＣＬ）と下部管理限界線（ＬＣＬ）の範囲にあるかを監視することにより、処理工程の変動を監視するものである。たとえば、評価特性の値の時系列推移が予め定めた管理限界内にある場合は処理工程正常、管理限界外にあれば異常発生と評価したり、また、評価特性の値の傾向を分析し、例えば評価特性の値が連続して上昇又は下降する場合は異常発生を予測するようにして、処理工程を監視する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの皮膜品質評価や工程監視は、ＪＩＳで規定された鋼板状の処理試験片（テストピース）を用いて行われることが多い。とくに、評価特性のうち外観や色による評価は非破壊評価であるため実際の製品を使用して評価することも可能であるが、皮膜質量、皮膜組成、含有元素を評価特性とする場合は破壊評価であるため処理試験片を使用して評価することが要求される。しかしながら、皮膜評価にはＪＩＳ等で規定された処理試験片を用いるため、実際の製品とは材料や大きさや金属表面の仕上げ状態などが異なるため、化成皮膜の生成状態も大きく異なる。このため、処理試験片においては評価結果が良好でも、実際に生産された製品は不良である場合などもあり、評価結果や監視結果に信頼性を欠いていた。
【０００６】
色を評価特性とする場合は、実際の製品を使用することは可能であるものの、形成された皮膜を拡散昼光の下で目視によって微妙な色の違いやムラを観察するといった人による官能評価であるため、検査者の主観に影響されやすく、定量的且つ客観的な評価及び監視が行えないという問題を有していた。
【０００７】
さらに、皮膜質量、皮膜組成、含有元素を評価特性とする場合においては、剥離処理やＸ線による回析・測定などが必要であり数時間の期間を要していた。このため、生産効率を重視して評価結果を待たずに生産を行うと、評価結果が悪かった場合には評価期間中に生産された製品が不良となり歩留まりが低下し、歩留まりを重視して評価結果を確認後に生産を開始すると、数時間のタイムラグが発生するため生産効率が低下するという問題が生じていた。また、工程監視においてはリアルタイム性が要求されるため、数時間のタイムラグが発生するこれらの評価特性を利用した評価方法は工程監視に不向きであった。
【０００８】
さらに、皮膜組成や含有元素を評価特性とする場合は、客観的且つ定量的な評価が行えるものの、大変高価なＸ線回析装置や蛍光Ｘ線装置が必要となるため初期投資の負担が大きく、さらに、測定と判定に高度な技術を必要するという問題が生じていた。このため、大手の研究室レベルで導入されるにとどまり、実生産の評価には使用されていないという状況にある。
【０００９】
そこで、本発明は、処理試験片を使用することなく実際の製品を使用してリアルタイムに皮膜品質を評価したり処理工程を監視ことが可能であり、さらには、客観的且つ定量的な皮膜品質評価や工程監視を比較的安価且つ簡単に行うことが可能な評価特性を使用した化成皮膜の品質評価／工程監視システム及び化成皮膜の品質評価／工程監視方法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】
【００１０】
発明者等は、結晶性の化成皮膜の皮膜品質の評価や処理工程の監視について、上記目的を達成可能な評価特性を発見すべく様々な研究及び実験を重ねた。その結果、結晶性の化成皮膜においては、処理工程の正常異常によって化成皮膜の結晶粒の外観（大きさや形状など）が異なり、結晶粒の外観（大きさや形状など）は皮膜品質の良否（塗装の密着性、耐蝕性や潤滑剤としての機能の良否）に大きく影響することを解明した。化成皮膜の結晶粒は、化成皮膜や化成皮膜が形成される金属の種類や金属表面の仕上状態など、皮膜の形成条件等により大きさや形状等の外観が異なり、種類や形成条件ごとに望ましい結晶粒の外観があることがわかった。たとえば、リン酸亜鉛系の皮膜については品質の良否によって結晶粒の形状が異なり、リン酸マンガン系の皮膜については品質の良否によって結晶粒の大きさが異なる。また、結晶粒の外観の特性を数値化して特性値としたときに、特性値の分布が正規分布に近似する値とならないものは評価特性に不向きであり、特性値の分布が正規分布に近似するものは評価特性として好ましい。
【００１１】
さらに、結晶質の化成皮膜の中でも、鉄、亜鉛の皮膜として広く使用されているリン酸亜鉛系皮膜について詳細な研究を行った。リン酸亜鉛系皮膜は、リン酸亜鉛系処理液（リン酸亜鉛処理液やこれに促進剤等を加えたものも含む）等により金属部品を浸漬して緻密なリン酸亜鉛の不溶性結晶を生成する。リン酸亜鉛処理液中に含まれるリン酸亜鉛は水溶性化合物であるが、処理後生成するリン酸亜鉛皮膜は、組成変形した不溶性の白色結晶となる。リン酸亜鉛の皮膜組成としては、Ｚｎ2（Ｐ０4）2・４Ｈ2Ｏ、Ｚｎ3Ｆｅ（Ｐ０4）2・４Ｈ2Ｏである。
【００１２】
図１（ａ）は、金属面に形成された皮膜品質の良好なリン酸亜鉛系化成皮膜の一例を示す図であり、（ｂ）は皮膜品質の不良なリン酸亜鉛系化成皮膜の一例を示す図であり、図２は化成皮膜の評価特性の一例を説明する説明図である。図３はリン酸亜鉛系皮膜についての研究結果を示す図である。発明者等は、結晶粒の形状が鱗片形状の細片である場合は皮膜処理の工程に異常が生じており皮膜品質が不良であり、略楕円形状（笹葉状結晶）である場合は皮膜処理の工程が正常であり皮膜品質が良好であることを見出した。
【００１３】
さらに、図２に説明するように、リン酸亜鉛系皮膜は、化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換えたときに、図３に示すように、平均値Ｘ(bar)が約２．３以上である場合は品質が良好であることが確認された。この結果から、その楕円形状の短軸Ｓｄの長さに対する長軸Ｌｄの長さの比率（楕円軸比）ｘが所定範囲内である場合は品質が良好である傾向にあり、複数の結晶粒の比率ｘの平均値Ｘ(bar)で判断することにより品質の良否を定量的に判断可能であることを解明した。図４は、ある製品Ｈについて複数の領域の結晶粒を検出し、各領域ごとに結晶粒の上記比率（楕円軸比）ｘの平均値Ｘ(bar)を算出し、平均値Ｘ(bar)の発生頻度を表したヒストグラムの例である。ヒストグラムは正規分布に近似しており、評価特性として好ましいことがわかる。さらに、密着性試験の結果から、製品Ｈの平均値Ｘ(bar)は約２．３以上の範囲にあると好ましいことが解った。ここで、結晶粒の形状とは、詳しくは、金属表面に対して垂直方向に結晶粒を撮像したときに得られる画像において結晶粒の輪郭に囲まれて成る形状をいい、結晶粒の大きさとは上記輪郭に囲まれて成る形状の面積の大きさをいう。（図２参照）。
【００１４】
また、様々な評価特性を用いて管理図を作成し、皮膜処理の工程監視（正常又は異常）に好ましい評価特性を調べたところ、リン酸亜鉛系皮膜については上記比率ｘを評価特性とし、比率ｘの平均値Ｘ(bar)が所定範囲内、又は、比率ｘの平均値Ｘ(bar)の最大値Ｘ(max)と最小値Ｘ(min)の差Ｒが所定範囲内である場合は化成皮膜の処理工程が正常であることが解明された（図１０のＸ(bar)−Ｒ管理図参照）。
【００１５】
以上ことから、発明者等は、結晶質の化成皮膜については、結晶粒の外観から得られる情報を評価特性として皮膜品質を評価したり処理工程を監視することが可能であり、外観から得られる情報のうちどの情報を用いるかは皮膜の種類や金属の種類や金属表面の仕上げ状態などの形成条件等に応じて異なるが、特にリン酸亜鉛系皮膜については、化成皮膜の結晶粒の形状を面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さに対する長軸の長さの比率ｘを評価特性として使用することが望ましいことを導き出した。そして、これらの結果から、本発明の化成皮膜の品質評価／工程監視方法及び化成皮膜の品質評価／工程監視システムを完成させた。
【００１６】
本発明の請求項１記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法は、金属の表面を処理剤で処理することにより形成される結晶質の化成皮膜について、評価特性から化成皮膜の品質を評価するか又は化成皮膜処理の工程を監視する化成皮膜の品質評価／工程監視方法において、前記化成皮膜の結晶粒の外観を評価特性とすることを特徴とする。
【００１７】
上記研究及び実験から、結晶質の化成皮膜の品質評価や処理工程の監視においては、化成皮膜の結晶の外観（結晶粒の形状や大きさ）を評価特性とすることが好ましいことが判明した。この発明によれば、化成皮膜の結晶粒の外観を評価特性として使用して、化成皮膜の品質を評価したり処理工程を監視することができる。外観観察による非破壊評価であるため試験片を使用することなく実際の製品を使用して皮膜評価又は工程監視を行うことができる。大きさや形状などは数値として取扱可能であるので、客観的且つ定量的な品質評価又は工程監視が可能である。皮膜組成等を評価特性とする場合と比較すると、処理時間が短いためリアルタイムに皮膜評価や工程監視が行え、Ｘ線回析装置等の高価な装置も不要であるため設備に対する初期投資も低廉である。
【００１８】
本発明の請求項２記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法は、前記評価特性として、特性値が正規分布に近似する特性を用いることを特徴とする。
【００１９】
上記研究及び実験から、評価特性として使用する情報は正規分布に近似する特性値をとることが好ましい。この発明によれば、特性値が正規分布に近似する情報を評価特性とすることから、好ましい評価特性を使用して品質評価や工程監視を行うことができる。
【００２０】
本発明の請求項３記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法は、前記化成皮膜の結晶粒の形状又は大きさを評価特性とすることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、数値として取扱可能な結晶粒の形状や大きさにより皮膜品質を評価するため、客観的かつ定量的な品質評価や工程監視が可能となる。リン酸亜鉛系皮膜に見られるような針状の結晶については結晶粒の形状を評価特性とし、リン酸マンガン系の皮膜に見られるような粒状の結晶ついては結晶粒の大きさ（面積）を評価特性とすることが好ましい。
【００２２】
本発明の請求項４記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法は、化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘを評価特性とし、当該比率ｘの平均値Ｘが所定範囲内である場合は品質が良好であり、所定範囲外である場合は品質が不良であるとして化成皮膜の品質を評価することを特徴とする。
【００２３】
上記研究結果から、特にリン酸亜鉛系皮膜については上記比率ｘの平均値Ｘ(bar)が所定範囲内である場合は化成皮膜の品質が良好であることが解明された。この発明によれば、結晶粒の上記平均値Ｘ(bar)から品質を評価するため、客観的且つ定量的な品質評価が可能となる。品質が良好となる所定範囲は、化成皮膜や金属製品の材料の種類や表面仕上げの状況等に合わせて実験等により適宜定められるが、製品Ｈの例では約２．３以上であることが好ましい。
【００２４】
本発明の請求項５記載の化成皮膜の品質評価／工程監視方法は、化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘを評価特性とし、比率ｘの平均値Ｘ(bar)、又は、比率ｘの平均値Ｘ(bar)の最大値Ｘ(max)と最小値Ｘ(min)の差Ｒが所定範囲内である場合は工程正常であり、所定範囲外である場合は工程異常であるとして処理工程を監視することを特徴とする。
【００２５】
上記研究結果から、特にリン酸亜鉛系皮膜については上記比率ｘの平均値Ｘ(bar)、又は、上記比率ｘの平均値Ｘ(bar)の最大値Ｘ(max)と最小値Ｘ(min)の差Ｒが所定範囲内である場合は化成皮膜の処理工程が正常であることが解明された。この発明によれば、結晶粒の上記平均値Ｘ(bar)や差Ｒから化成皮膜の品質を評価又は処理工程を監視するため、客観的且つ定量的な品質評価や工程監視が可能となる。
【００２６】
本発明の請求項６記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システムは、金属の表面を処理剤で処理することにより形成される結晶質の化成皮膜について、化成皮膜の品質評価又は化成皮膜処理の工程監視の指標となる評価特性情報から、化成皮膜の品質を評価するか又は化成皮膜処理の工程を監視する化成皮膜の品質評価／工程監視システムであり、画像データに含まれる化成皮膜の結晶粒を抽出する結晶粒抽出手段と、結晶粒抽出手段により抽出された結晶粒の外観から評価特性情報を取得する評価特性情報取得手段とを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明の化成皮膜の品質評価／工程監視システムはパーソナルコンピュータなどのコンピュータにより実現され、使用される画像データは例えば金属面に形成された結晶性の化成皮膜をマイクロスコープなどの撮像手段で撮像することで得られる画像データである。本発明の化成皮膜の品質評価／工程監視システムによれば、結晶粒抽出手段が画像データに含まれる化成皮膜の結晶を抽出し、評価特性情報取得手段が、結晶粒抽出手段により抽出された結晶粒の外観から化成皮膜の品質評価や工程監視の判断指標となる評価特性情報を取得する。上記研究及び実験から化成皮膜の結晶粒の外観により化成皮膜の品質の評価又は処理工程の監視が可能であることが判明していることから、本発明の化成皮膜の品質評価／工程監視システムにより化成皮膜の品質を評価又は処理工程を監視することができる。非破壊評価であることから、処理試験片を使用することなく実際の金属部品などの製品で評価又は監視を行うことができる。皮膜組成評価等と比較すると、評価時間が短く、また、Ｘ線回析装置等の高価な装置も不要であるため評価設備に対する初期投資も低廉である。
【００２８】
本発明の請求項７記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システムは、前記評価特性情報として、特性値が正規分布に近似する情報を用いることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、正規分布に近似する情報を評価特性情報とすることから、品質評価の指標又は化成皮膜処理の工程監視の指標として好ましい評価特性情報を使用して品質評価や工程監視を行うことができる。
【００３０】
本発明の請求項８記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システムは、前記評価特性情報は結晶粒の形状又は大きさであることを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、結晶粒抽出手段が化成皮膜の画像データに含まれる結晶粒を抽出し、評価特性情報取得手段が評価特性情報として化成皮膜の結晶粒の形状又は大きさを計算や測定等により取得する。この発明によれば、数値として表すことが可能な結晶粒の形状や大きさ（面積含む）を評価特性情報とするため、客観的かつ定量的な品質評価や工程監視が可能となる。
【００３２】
本発明の請求項９記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システムは、前記評価特性情報は、化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換えたときに、その楕円形状の短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘであることを特徴とする。
【００３３】
上記研究及び実験の結果から、特にリン酸亜鉛皮膜については上記比率ｘを評価特性とすることにより、化成皮膜の品質の評価や処理工程の監視が可能であることが解った。この発明によれば、結晶粒抽出手段が化成皮膜の画像データに含まれる結晶粒を抽出し、評価特性情報取得手段が抽出された化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さに対する長軸の長さの比率ｘを計算する。検査者は、算出された比率ｘを評価特性情報として品質評価や工程監視を行うことができる。
【００３４】
本発明の請求項１０記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システムは、前記評価特性情報取得手段により算出された比率ｘの平均値Ｘ(bar)が所定範囲内である場合は品質が良好であり、所定範囲外である場合は品質が不良である旨を通知する品質通知手段を備えることを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、品質通知手段は比率ｘの平均値Ｘ(bar)が所定範囲内である場合には品質が良好であり所定範囲外である場合は品質が不良である旨を通知する。所定範囲は、品質の良否の比較実験等によって予め統計的に導出される値である。検査者は品質の良否を判断する手間が省かれる。
【００３６】
本発明の請求項１１記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システムは、前記評価特性情報取得手段により算出された比率ｘの平均値Ｘ(bar)、又は、比率ｘの平均値Ｘ(bar)の最大値Ｘ(max)と最小値Ｘ(min)の差Ｒが所定範囲内である場合は処理工程が正常であり、所定範囲外である場合は処理工程が異常である旨を通知する工程監視手段を備えることを特徴とする。
【００３７】
本発明によれば、工程監視手段は上記平均値Ｘ(bar)又は差Ｒが所定範囲内である場合には処理工程が正常であり所定範囲外である場合は処理工程が異常である旨を通知する。所定範囲は、実験等によって得られる平均値Ｘ(bar)や差Ｒの時系列データから予め統計的に求められる値である。したがって、検査者は、処理工程の正常異常を判断する手間が省かれる。
【００３８】
本発明の請求項１２記載の化成皮膜の品質評価／工程監視システムは、前記請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の発明を前提として、前記結晶粒抽出手段は、画像データに含まれるオブジェクトのうち、オブジェクトの大きさが所定範囲に含まれているか、又は、オブジェクトの形状を面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘが所定範囲に含まれているオブジェクトを、化成皮膜の結晶粒として抽出することを特徴とする。
【００３９】
画像データには化成皮膜の結晶粒以外にスジ状の模様などがオブジェクトとして含まれる場合があるため、オブジェクトを総て結晶粒として抽出すると結晶粒以外のものも結晶粒として誤抽出してしまう。また、重なり合った複数の結晶粒を一つの結晶粒として誤抽出してしまう場合もある（図５参照）。発明者等は、一つの結晶粒は、結晶粒以外のオブジェクトや重なり合った複数の結晶粒と比較して、大きさ（面積含む）が異なったり、オブジェクトの形状を面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換えたときに、その楕円形状の短軸の長さＳｄに対する長軸Ｌｄの長さの比率ｘが異なる傾向にあることを発見し、これらを使用することにより結晶粒を高い精度で抽出できることを見出した。本発明によれば、結晶粒抽出手段において、オブジェクトの大きさ（面積も含む）や、上記短軸の長さＳｄと長軸の長さＬｄの比率ｘを利用することにより、結晶粒以外のオブジェクトや重なり合った複数の結晶粒が一つの結晶粒として誤抽出される可能性を低くすることができる。
【００４０】
なお、上記本発明の化成皮膜の品質評価／工程監視システムに使用される画像データは、検査対象となる製品の化成皮膜面の一部を撮像した画像となるため、化成皮膜面の複数領域を撮像した複数の画像データを使用することが好ましい。化成皮膜は部位により結晶粒の外観にバラツキがある。例えば、浸漬法による化成皮膜の形成では、上方側は皮膜品質が良好な状態であるが、下方側は皮膜品質が不良な状態である場合がある。このため、化成皮膜面の一部位のみを評価しただけでは、製品全体としての皮膜品質に誤判断が生じる可能性がある。複数領域を撮像して得られる複数の画像データを使用して皮膜品質を評価することにより、部位によるバラツキを原因とした誤判断の発生が防止される。
【発明の効果】
【００４１】
以上の説明からも明らかなように、本発明の皮膜評価方法又は化成皮膜の品質評価／工程監視システムによれば、化成皮膜の結晶の外観から得られる情報を評価特性として品質評価や工程監視を行うため、検査対象を破壊することなく評価や監視を行うことができる。したがって、処理試験片を用いることなく実際の製品（金属部品など）に形成された皮膜を評価／監視することができ、信頼性が向上する。数値として取り扱うことが可能な情報を評価特性とすれば、客観的且つ定量的に評価を行うことが可能である。本発明の化成皮膜の品質評価／工程監視方法や品質評価／工程監視システムを製造ラインに組み込むと、従来のように評価や監視の期間に数時間を要することがなく、リアルタイムに評価／監視を行うことが可能であり、歩留まり低下や、評価期間中の生産中断のために生産効率が低下するといった問題も生じない。さらに、Ｘ線回析装置などの高価な装置が不要であるため、皮膜品質評価を比較的安価に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に、本発明の化成皮膜の品質評価／工程監視システムについて図面を参照して詳細に説明する。
【００４３】
図６は、本発明の第１の実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓを説明する概念図である。化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）とメモリやハードディスクなどの記憶手段と液晶ディスプレイなどの表示手段とを有するパーソナルコンピュータ等である。化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓには、品質評価／工程監視プログラムが記憶されており、この品質評価／工程監視プログラムが、結晶粒抽出手段ｍ１と、評価特性情報取得手段ｍ２と、品質通知手段ｍ３と、工程監視手段ｍ４とを備える化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓとしてコンピュータを機能させている。
【００４４】
図１は、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓで使用される画像データＤの例を示す図であり、（ａ）は品質良好な皮膜の一例を示す画像データＤであり、（ｂ）は品質不良な皮膜の一例を示す画像データＤである。画像データＤは、金属製品の金属表面に形成されたリン酸亜鉛系皮膜を、マイクロスコープ等の撮像手段で撮像して得られる画像データである。画像データＤは、予め化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓに記憶された状態や、他のコンピュータやコンパクトディスク等の記憶媒体から逐次読み込まれる状態で使用される。
【００４５】
図７は、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓの表示画面Ｐ１の一例である。表示画面Ｐ１は、検査者に画像データＤを指定させる画像指定部Ｐ１ａと、画像データＤを表示する画像データ表示部Ｐ１ｂと、結晶粒の抽出条件を入力させる抽出条件入力部Ｐ１ｃと、抽出された結晶粒の測定結果を表示する測定結果表示部Ｐ１ｄと、品質の良否の判断条件を入力させる判断条件入力部Ｐ１ｅと、評価結果である皮膜品質の良否を表示する評価結果表示部Ｐ１ｆとを備える。
【００４６】
結晶粒抽出手段ｍ１は、指定された画像データＤに含まれる化成皮膜の結晶粒を抽出する手段である。具体的には、表示画面Ｐ１の画像指定部Ｐ１ａで指定された画像データＤから、抽出条件入力部Ｐ１ｃで指定された抽出条件で結晶粒を抽出する。ここでは、「オブジェクトの色、大きさ（面積を含む）、オブジェクトの形状を面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換えたときの楕円形状の短軸の長さＳｄに対する長軸の長さＬｄの比率ｘの範囲（図８中では楕円比率の最大値から最小値の範囲に相当）」を抽出条件とし、入力された抽出条件でオブジェクトを結晶粒として抽出する。色又は大きさ又は比率ｘのいずれか一のみを抽出条件としても良い。これにより、不純物や皮膜表面のスジ状の模様など結晶粒以外のオブジェクトや、重なり合った複数の結晶粒を、一つの結晶粒として抽出する誤りが防止される。抽出条件は、検査者が指定することなく予め化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓに記憶されていても良い。ただし、抽出条件は皮膜の種類や形成環境によって異なるため、本実施の形態のように表示画面で指定可能とすることにより、検査対象ごとに適当な抽出条件を逐次定めることができる。
【００４７】
なお、指定された画像データＤは画像データ表示部Ｐ１ｂに表示され、結晶粒抽出手段ｍ１により結晶粒が抽出された後は、結晶粒の輪郭が赤色のラインで縁取りされた状態で表示される（図８参照）。
【００４８】
評価特性情報取得手段ｍ２は、結晶粒抽出手段ｍ１により抽出された化成皮膜の結晶粒から、皮膜の品質評価（良否）又は皮膜処理の工程監視（正常異常）の判断指標となる評価特性情報を取得する機能を有する。評価特性情報取得手段ｍ２により取得される評価特性情報は、化成皮膜の結晶粒の外観から得られる情報のうち、品質が良好な場合において正規分布に近似する情報であることが好ましい。本実施の形態において、評価特性情報は、図２に説明するように、化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換えたときにその楕円形状の短軸の長さＳｄに対する長軸の長さＬｄの比率ｘとする。比率ｘの平均値は、正規分布に近似するため評価特性として好ましい（図４参照）。比率ｘは数１によって計算される。
【数１】
2005140599.tif 000003
【００４９】
なお、評価特性情報としては、結晶が抽出された画像データＤの結晶の外観から取得される情報のうち、化成皮膜の皮膜品質の良否や工程の正常異常を判断可能な指標であれば良く、上記比率ｘの平均値に限られない。本実施の形態ではリン酸亜鉛系皮膜の皮膜品質評価に好適な比率ｘの平均値を特性情報としたが、皮膜の種類や金属の種類や金属表面の仕上げ状態等の形成条件などによって判断指標となる特性情報は異なるため、種類や形成条件等に応じた情報を特性情報として取得すれば良く、結晶の大きさ（面積）、結晶の分布状態などを特性情報として使用しても良い。たとえば、対象金属を鉄、亜鉛とし、各対象金属との関係で、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カルシウム等の処理剤を変更させた場合にも、結晶性の化成皮膜が生成されるため、これら種類や形成条件等に応じた評価特性情報を用いればよい。評価特性情報としては、特性を数値化した特性値が正規分布に近似する情報を利用することが好ましい。
【００５０】
品質通知手段ｍ３は、評価特性情報取得手段ｍ２により取得された評価特性情報が所定条件を満たす場合は皮膜品質良好の旨を通知し、満たさない場合は皮膜品質不良の旨をする。具体的には、比率ｘの平均値Ｘ(bar)を計算し、所定範囲内である場合は品質良好の旨を通知し、所定範囲外である場合は品質不良の旨を通知する。平均値Ｘ(bar)は画像データＤから抽出された結晶粒の個数をｎとすると数２や数３によって計算される。本実施の形態では、平均値Ｘ(bar)は数２による各画像データＤごとの平均値Ｘ(bar)ａとしているが、複数の画像データＤについての平均値Ｘ(bar)ｂとしても良く、例えば一つの製品に関して複数（Ｎ）の領域を撮像して得られるＮ個の画像データについて、各画像データＤごとに数２で平均値Ｘ(bar)ａを計算し、さらにＸａの平均値Ｘ(bar)ｂを数３で計算して、製品ごとの平均値Ｘ(bar)ｂを使用しても良い。
【数２】
2005140599.tif 000004
【数３】
2005140599.tif 000005
【００５１】
比率ｘや平均値Ｘ(bar)は、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓの記憶手段（ハードディスク等）や他の記憶媒体に記憶され、平均値Ｘ(bar)や平均値Ｘ(bar)の標準偏差（後述する差Ｒ）は表示画面Ｐ１の解析結果表示部Ｐ１ｇに表示される（図８）。本実施の形態では、検査者により表示画面Ｐ１の判断条件入力部Ｐ１ｅに入力された判断条件をもとに、平均値Ｘ(bar)が最大値Ｘ(max)から最小値Ｘ(min)の範囲内である場合は評価結果表示部Ｐ１ｆに「ＯＫ」を表示して皮膜品質良好である旨を通知し、最大値Ｘ(max)から最小値Ｘ(min)の範囲外である場合は評価結果表示部Ｐ１ｆに「ＮＧ」を表示して皮膜品質不良である旨を通知する。
【００５２】
なお、品質通知手段ｍ３や皮膜品質表示部Ｐ１ｆは設けなくとも良く、表示画面Ｐ１の解析結果表示部Ｐ１ｇに表示された平均値Ｘ(bar)を検査者が目視することにより皮膜品質の良否を判断しても良い。ただし、作業効率及び人為的誤判断防止の観点から品質通知手段ｍ３を設けるほうが好ましい。
【００５３】
また、本化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、複数の画像データＤを連続して評価する機能を有している。たとえば、信頼性向上の観点から、一つの検査対象について複数領域を評価する場合は、一つの検査対象（製品）について複数領域を撮像し（例えば、８面から構成される製品である場合は８面を撮像する）、これら複数の画像データＤを各々評価する。化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、一の領域の画像データＤについて評価が終了すると「継続」ボタンを表示し（図８参照）、「継続」ボタンがクリックされると、その画像データＤと関連付けられて記憶されている他の領域の画像データＤについて上記一連の処理により品質の評価を行う。これにより、複数の画像データＤを各々指定する操作を行う手間が省かれる。
【００５４】
化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、工程監視ボタン（図示せず）のクリックに応じて工程監視システムとして機能し、データ入力用表示画面Ｐ２を表示する（図９）。データ入力用表示画面Ｐ２は、各管理値（ＣＬ，ＵＣＬ，ＬＣＬ）の入力を促す管理値入力部Ｐ２ａと、平均値Ｘ(bar)の入力を促すデータ入力部Ｐ２ｂとを備える。管理値入力部Ｐ２ａは、Ｘ(bar)管理図とＲ管理図ごとに管理値（ＣＬ，ＵＣＬ，ＬＣＵ）を入力できるようになっている。管理値入力部Ｐ２ａに入力される各ＵＣＬやＬＣＬやＣＬの値としては、実験により得られる平均値Ｘ(bar)や差Ｒの時系列データから予め統計的に求めた値である。データ入力部Ｐ２ｂは、ファイル名が指定されると、そのファイル名に関連付けられて記憶されている複数（Ｎ個）の平均値Ｘ(bar)が各欄Ｘ１，，，ＸＮに挿入されて表示されるようになっている。関連付けて記憶されるＮ個の平均値Ｘ(bar)は、例えば、製品単位や時間単位で分類された情報群など、工程管理として意味を成す情報群である。本実施の形態では、一つの製品の複数（Ｎ個）領域を撮像して得られる複数（Ｎ個）の画像データＤについて、各画像データＤごとに算出された結晶粒の比率ｘの平均値Ｘ１，，，ＸＮを情報群とし、一つのファイル名により指定可能なように関連付けて記憶されている。
【００５５】
ここで管理図とは、工程における偶然原因によるバラツキと異常原因によるバラツキを判断し、工程を統計学的に管理するために用いられる表形式やグラフ形式の図であり（図１０参照）、本発明の分野だけでなく様々な分野において広く使用されている。本実施の形態の管理図は、１本の中心値（ＣＬ）とその上下に合理的に決められた上部管理限界値（ＵＣＬ）と下部管理限界値（ＬＣＬ）とを有する。管理図には、平均と範囲の管理図（Ｘ(bar)−Ｒ管理図）や、個々の測定値の管理図や、不良率の管理図や、単位当り欠点数の管理図等の様々な種類がある。本化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓで生成する管理図はいずれでも良く、検査者が指定した種類の管理図を選択的に生成することも可能である。以下に、Ｘ(bar)−Ｒ管理図を例に説明する。Ｘ(bar)−Ｒ管理図は、工程の状態について多くの情報を与えてくれるものであり、一般的に広く用いられる代表的な管理図である。
【００５６】
工程監視手段ｍ４は、指定されたデータに関連付けられている平均値Ｘ(bar)と、管理値入力部Ｐ２ａに入力された管理値（ＣＬ，ＵＣＬ，ＬＣＬ）とから処理工程の正常異常を通知する。本実施の形態は、従来からある管理図による工程監視方法において評価特性情報として比率ｘを用いたものである。なお、差Ｒは図７及び図８中において標準偏差と記載されており、表示画面Ｐ１においても表示されるようになっている。
【００５７】
具体的には、工程監視手段ｍ４は、前記評価特性情報取得手段ｍ２により算出された比率ｘを用いて、比率ｘの平均値Ｘ(bar)、及び、下記数４により平均値Ｘ(bar)の最大値Ｘ(max)と最小値Ｘ(min)の差Ｒを計算する。平均値Ｘ(bar)は、一つの画像データにおける平均値Ｘ(bar)ａでも良いし、複数の画像データにおける平均値Ｘ(bar)ｂでも良いが、本実施の形態では、比率ｘの平均値Ｘ(bar)としては数３で算出される製品毎の平均値Ｘ(bar)ｂを用い、最大値Ｘ(max)と最小値Ｘ(min)としては数２で算出される画像データＤごとの平均値Ｘ(bar)ａを用いている。算出された平均値Ｘ(bar)又は差Ｒのいずれか一方が所定範囲外である場合は処理工程の異常を、平均値Ｘ(bar)及び差Ｒが所定範囲を満たす場合は処理工程の正常を通知する。所定範囲とは、平均値Ｘ(bar)については、管理値入力部Ｐ２ａに入力された平均値Ｘの上部管理限界値Ｘ(bar)ＵＣＬから下部管理限界値Ｘ(bar)ＬＣＬまでの範囲であり、差Ｒについては、上部管理限界値ＲＵＣＬから下部管理限界値ＲＬＣＬまでの範囲である。
【００５８】
【数４】
2005140599.tif 000006
【００５９】
さらに、工程監視手段ｍ４は、図１０に示すように、平均値Ｘ(bar)と差Ｒと各管理値（ＵＣＬ，ＬＣＬ，ＣＬ）とを含む管理図を管理図表示画面Ｐ３に表形式やグラフ形式で表示する。検査者は、管理図を分析し、例えばグラフが連続して上昇又は下降する場合は処理工程の異常を予測する等、生成された管理図から工程の異常などを察知することが可能となる。
【００６０】
（使用例１）
以下に、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓの使用例１を説明する。図１１は使用例１を説明する図である。使用例１は、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓに撮像手段１と目視確認手段２とが接続され、撮像手段１の撮像方向には検査対象となる製品Ｋを載置する載置台３が設置されている。
【００６１】
撮像手段１はマイクロスコープや電子顕微鏡等であり、製品Ｋの化成皮膜面を撮像して画像データＤを生成する。この撮像手段１は、載置台３から所定の高さを有するアーム３ａの先端に、レンズを載置台３に向けた状態で固定される。アーム３ａは載置台３に着脱自在となっており、撮像手段１の位置を水平方向及び鉛直方向に調節可能となっている。
【００６２】
撮像に際しては、ライト等の光源（図示せず）により化成皮膜面に光線を照射した状態で撮像する。図１２（ａ）は化成皮膜面の撮像領域に対して上方向（略垂直）から照射した場合、（ｂ）は斜上方向（略４５度斜上方向）から照射した場合、（ｃ）は側方向（略水平方向）から照射した場合における、化成皮膜面の画像データＤを示す図である。結晶粒の輪郭は、上方向及び斜上方向から照射した場合と比較して、側方向（略水平方向）から照射した場合に明確である。したがって、結晶粒の輪郭の明確化の観点から、光線は化成皮膜面に対して側方（略水平方向）から照射することが好ましく、これは本発明の特徴の一つでもある。
【００６３】
目視確認手段２は、液晶パネル等の表示手段やハードディスク等の記憶手段などを備えるコンピュータである。撮像手段１により撮像された画像データＤは、目視確認手段２の表示手段に表示されるとともに、ハードディスクに記憶され、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓに読み込まれて使用される。目視確認手段２により、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓによる評価とともに目視による品質評価や工程監視も可能となり、信頼性を高めることができる。
【００６４】
（使用例２）
図１３は、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓの使用例２を示す図である。化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓ１は、インターネット等のネットワークＮＥＴを介して他のコンピュータ４と接続されている。化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、遠隔地で撮像された画像データＤをインターネット等のネットワークＮＥＴを介して他のコンピュータ４から受信し、品質評価や工程監視を行い、品質の評価結果（良否）や処理工程の監視結果（正常異常）をネットワークＮＥＴを介して送信する。
【００６５】
なお、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは単独で使用されても良く、この場合は、画像データＤは別体の撮像手段により撮像されてコンパクトディスク等の記憶媒体に記憶され、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓはコンパクトディスク等から画像データＤを読み込むようにしても良い。
【００６６】
（評価方法１）
以下に、本化成化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳ２を使用した評価方法を説明する。図１４は化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓの動作を表す概略フローチャートである。（Ｓｔｅｐ１：結晶粒抽出ステップ）まず、本化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、画像データＤに含まれる化成皮膜の結晶粒を抽出する。たとえば、画像データＤに含まれるオブジェクトのうち、色が所定値以上に明るく、オブジェクトの大きさ（面積も含む）が所定範囲に含まれ、且つオブジェクトの形状を面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換えたときの楕円形状の短軸の長さＳｄに対する長軸の長さＬｄの比率ｘが所定範囲に含まれるオブジェクトを化成皮膜の結晶として抽出する。（Ｓｔｅｐ２：評価特性情報取得ステップ）化成皮膜の結晶粒が抽出された画像データから化成皮膜の皮膜品質の判断指標となる評価特性情報を取得する。たとえば、前記結晶粒抽出手段により抽出された化成皮膜の結晶粒について比率ｘを計算する。特性情報取得ステップ（Ｓｔｅｐ２）の後は、品質通知ステップ（Ｓｔｅｐ３−１）に進んでも、工程監視ステップ（Ｓｔｅｐ３−２）に進んでも良い。（Ｓｔｅｐ３−１：品質通知ステップ）評価特性情報が入力された判断条件を満たすか否かを判断して、皮膜品質の良否を通知する。たとえば、算出された比率ｘの平均値Ｘ(bar)が所定範囲内である場合は皮膜品質良好であり、所定範囲外である場合は皮膜品質不良である旨を通知する。（Ｓｔｅｐ３−２：工程監視ステップ）特性情報が入力された判断条件を満たすか否かを判断して、工程の正常又は異常を通知する。たとえば、算出された比率ｘの平均値Ｘ(bar)及び差Ｒが所定範囲内である場合は処理工程が正常であり、いずれか一方又は両方が所定範囲外である場合は処理工程が異常である旨を通知する。なお、各ステップは上記化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓの各手段に対応するため、詳細は省略する。
【００６７】
（評価方法２）
以下に、上記化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓを使用することなく目視による品質評価／工程監視方法を説明する。検査者は、検査対象である結晶質の化成皮膜の拡大画像を目視して、化成皮膜の結晶の外観を観察する。拡大画像は、マイクロスコープなどの撮像手段により撮像されてリアルタイムに表示装置に表示されている画像や、コンピュータ等に予め記憶されている画像データや、インターネット等のネットワークを介して受信した画像データなどである。化成皮膜の結晶の外観としては、例えば、上記楕円形状の短軸の長さＳｄに対する長軸の長さＬｄの比率ｘである。検査者は比率ｘの傾向を把握するだけでも良いが、複数の結晶粒について比率ｘの平均値Ｘを計算すると品質評価や工程監視の信頼性が高くなる。
【００６８】
つぎに、検査者は結晶状態から皮膜品質の良否を判断したり、処理工程を監視する。たとえば、比率ｘの傾向を把握する方法の場合は、比率ｘが大きい傾向にある場合は皮膜品質良好又は工程正常と判断し、小さい傾向にある場合は皮膜品質不良又は工程異常と判断する。本評価方法によれば、専用の上記化成皮膜の品質評価／工程監視システムが導入されていない場合でも、汎用的なマイクロスコープ等があれば皮膜の品質評価や工程監視が可能となる。
【００６９】
（実施例）
以下に、本化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓを使用例１の状態で使用したときの実施例を説明する。検査対象は結晶質の化成皮膜の一種であるリン酸亜鉛系皮膜が形成された金属部品Ｋである。評価特性情報としては化成皮膜の結晶粒の形状を、面積と一次モーメントと二次モーメントについて同一の楕円形状に置き換え、その楕円形状の短軸の長さと長軸の長さの比率ｘを使用する。
【００７０】
金属部品の製造は、金属部品を脱脂→水洗→酸洗→水洗→表面調整→化成処理→水洗→湯洗→皮膜品質評価→塗装→塗装の皮膜品質評価の順のライン工程を有し、上記皮膜品質評価の工程に本発明の皮膜検システムＳｙｓが配設されている。化成処理では、金属の表面を処理剤で処理することにより結晶質のリン酸亜鉛系皮膜を形成する。化成処理の工程では、リン酸亜鉛系処理液（リン酸亜鉛処理液やこれに促進剤等を加えたものも含む）により金属部品を浸漬して緻密なリン酸亜鉛の不溶性結晶を生成する。リン酸亜鉛処理液中に含まれるリン酸亜鉛は水溶性化合物であるが、処理後生成するリン酸亜鉛皮膜は、組成変形した不溶性の白色結晶となる。なお、浸漬法に限らず、スプレー法、刷毛塗り法、ロールコート法でもよい。
【００７１】
化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓはデータベースＤＢを備える。データベースＤＢは、画像データＤ、金属部品を特定する情報（品番など）、皮膜形成の時間（年月日時間）、撮像した領域の位置情報、結晶粒の抽出条件、比率ｘ、比率ｘの平均値Ｘ(bar)ａや平均値Ｘ(bar)ｂ、皮膜品質の良否の判断条件、差Ｒ、Ｘ(bar)管理図の管理値、Ｒ管理図の管理値などの項目を有する。
【００７２】
まず、検査者は検査対象である金属部品の画像データＤを作成する。具体的には、皮膜形成ラインにおいて化成皮膜が形成された金属部品を載置台３に載置し、撮像手段１により金属部品の表面を複数領域（本実施の形態では円筒形状の金属部品Ｋの周囲８箇所）撮像し、得られた複数の画像データＤ１，，，Ｄ８を目視確認手段２のハードディスクに保存する。各画像データＤ１,,,Ｄ８は、皮膜形成の年月日や時間を示す時間情報や、領域の位置情報や、金属部品を特定する情報（品番など）とともに保存される。
【００７３】
検査者が化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓを起動すると、表示画面Ｐ１（図７）が表示される。検査者が画像指定部Ｐ１ａに一の画像データＤ１を指定すると、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは表示画面の画像データ表示部Ｐ１ｂに指定された画像データＤ１を表示する。
【００７４】
検査者は、抽出条件入力部Ｐ１ｃに抽出条件（結晶の色、結晶の面積の最大値と最小値、比率ｘの最大値と最小値）を入力し、判断条件入力部Ｐ１ｅに皮膜品質の良否の判断となる所定範囲（平均値Ｘ(bar)の最小値Ｘ(min)と最大値Ｘ(max)）を入力する。なお、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは抽出条件と判断条件をデータベースＤＢに記憶し、次の画像データＤ２からは自動表示可能とする。
【００７５】
化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、指定された画像データＤ１に対して皮膜の品質評価を開始する。具体的には、結晶粒抽出手段ｍ１が入力された抽出条件に基づいて画像データＤ１に含まれる化成皮膜の結晶を抽出し、指標取得手段ｍ２が抽出された結晶粒について比率ｘを計算することにより評価特性情報を取得し、品質通知手段ｍ３が取得された評価特性情報（比率ｘ）について平均値Ｘ(bar)ａを算出し、その平均値Ｘ(bar)が判断条件入力部Ｐ１ｅに入力された最小値Ｘ(min)から最大値Ｘ(max)の範囲内にあり判断条件を満たす場合には皮膜品質良好の旨を示す「ＯＫ」を、満たさない場合は皮膜品質不良の旨を示す「ＮＧ」を評価結果表示部Ｐ１ｆに表示する。化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、比率ｘや平均値Ｘ(bar)ａをデータベースＤＢに記憶するとともに解析結果表示部Ｐ１ｇに表示する。画像データＤ１は、一つの検査対象の異なる領域を撮像して得られた複数の画像データＤ１,,,Ｄ８のうちの一つであるため、皮膜品質評価は一つの検査対象について一の領域のみ行われたこととなる。
【００７６】
検査者は、検査対象について他の領域の画像データＤがある場合は「継続」のボタンをクリックする。化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、順次他の画像データＤ２からＤ８について、各手段ｍ１、ｍ２、ｍ３により各画像データＤ２，，，Ｄ８ごとに平均値Ｘ(bar)ａを算出し、皮膜の品質評価を行う。
【００７７】
化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓにより各領域（画像データＤ１，，，Ｄ８）ごとに通知された評価結果から、検査者は検査対象である金属部品が全体として皮膜良品であるか皮膜不良品であるかを判断する。たとえば、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓにより各画像データＤ１，，，Ｄ８のうち一つでも皮膜品質不良であるとの結果「ＮＧ」が評価結果表示部Ｐ１ｆに出力された場合は金属部品全体として皮膜不良品であると判断したり、評価結果が皮膜品質不良である画像データがいくつか含まれていても金属部品全体としては皮膜良品と判断する。皮膜品質不良の画像データを幾つまで許容するかは、検査対象である金属部品全体として要求される皮膜品質の程度に応じて随時対応すれば良い。
【００７８】
また、検査者は工程監視ボタン（図示せず）をクリックすると、化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは表示画面Ｐ２を表示する。検査者は、表示画面Ｐ２の管理値入力部Ｐ２ａにＸ(bar)管理図及びＲ管理図の管理値（ＣＬ，ＵＣＬ，ＬＣＬ）を予め入力しておく。管理値は予め実験により算出された値である。化成皮膜の品質評価／工程監視システムＳｙｓは、管理値を金属部品の名称などと関連付けてデータベースＤＢに記憶する。
【００７９】
検査者は、表示画面Ｐ２のデータ読込み部Ｐ２ａにおいてデータベースＤＢからデータを指定すると、平均値Ｘ(bar)ａ（図９中のＸ１，，，Ｘ８）や差Ｒが各欄に自動で挿入される。工程監視手段ｍ４は、平均値Ｘ(bar)ｂ及び差Ｒを計算し、表形式やグラフ形式で管理図を表示（図１０）し、所定範囲内である場合は工程正常を通知し、所定範囲内である場合は工程異常を通知する。
【００８０】
皮膜評価が終了すると、化成皮膜表面に塗装を施す塗装工程が行われる。皮膜評価は画像解析であるため時間を要することがなく、リアルタイムに品質評価や工程監視の結果が出力される。したがって、皮膜評価で皮膜品質不良であったものは再度皮膜形成を行う処理に戻し、皮膜品質良好であるもののみを塗装工程に送ることができる。皮膜評価のために皮膜形成工程と塗装工程との間に長期間のブランクを要することもなく、生産効率が低下することもない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】（ａ）はある製品の皮膜品質良好の化成皮膜の画像データの例を示す図、（ｂ）は皮膜品質不良の化成皮膜の画像データの例を示す図。
【図２】化成皮膜の結晶粒の評価特性情報を説明する図。
【図３】ある製品のリン酸亜鉛系皮膜についての研究結果を示す図。
【図４】ある製品の複数領域について、各領域ごとに結晶粒の上記比率ｘの平均値Ｘ(bar)を算出し、平均値Ｘ(bar)の発生頻度を表したヒストグラムの例。
【図５】重なり合った複数の結晶粒を一つの結晶粒として誤抽出した状況を説明する図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムを説明する概念図。
【図７】上記実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムの表示画面。
【図８】上記実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムの表示画面。
【図９】上記実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムの表示画面。
【図１０】上記実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムの表示画面。
【図１１】上記実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムの使用例１を説明する図。
【図１２】（ａ）は化成皮膜面の撮像領域に対して上方向（略垂直）から照射した場合、（ｂ）は斜上方向（略４５度斜上方向）から照射した場合、（ｃ）は側方向（略水平方向）から照射した場合における、化成皮膜面の画像を示す図。
【図１３】上記実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムの使用例２を示す図。
【図１４】上記実施の形態の化成皮膜の品質評価／工程監視システムを使用した化成皮膜の品質評価／工程監視方法のフローチャートを示す図。
【符号の説明】
【００８２】
Ｓｙｓ  化成皮膜の品質評価／工程監視システム
ｍ１    結晶粒抽出手段
ｍ２    評価特性情報取得手段
ｍ３    品質通知手段
ｍ４    工程監視手段
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  表示画面
Ｐ１ａ      画像指定部
Ｐ１ｂ      画像データ表示部
Ｐ１ｃ      抽出条件入力部
Ｐ１ｄ      測定結果表示部
Ｐ１ｅ      判断条件入力部
Ｐ１ｆ      評価結果表示部
Ｐ１ｇ      解析結果表示部
Ｐ２ａ      管理値入力部
Ｐ２ｂ      データ入力部
Ｄ          画像データ
【図１】
2005140599.tif 000007
【図２】
2005140599.tif 000008
【図３】
2005140599.tif 000009
【図４】
2005140599.tif 000010
【図５】
2005140599.tif 000011
【図６】
2005140599.tif 000012
【図７】
2005140599.tif 000013
【図８】
2005140599.tif 000014
【図９】
2005140599.tif 000015
【図１０】
2005140599.tif 000016
【図１１】
2005140599.tif 000017
【図１２】
2005140599.tif 000018
【図１３】
2005140599.tif 000019
【図１４】
2005140599.tif 000020