(57)【要約】【課題】  金属の部分を含む接触部品の腐食による接触障害を未然に防ぐことができる金属劣化検知装置、プログラムおよび金属劣化検知方法を提供する。【解決手段】金属劣化検知装置は、カラー画像取得手段、色刺激値算出手段、演算手段、データベース、報知手段を備える。前記カラー画像取得手段は劣化検知対象の第１金属とほぼ同じ環境で暴露した第２金属または第２金属薄膜の色画像を取得する。前記色刺激値算出手段は色画像の色刺激値を算出する。前記演算手段は色刺激値を３次元色空間にプロットして、プロットした軌跡の移動距離を求める。前記データベースには暴露により時間の経過と共に変化する前記第１金属の接触抵抗値と相関する、前記第２金属の接触抵抗値に相当する移動距離の劣化しきい値が記憶されている。前記報知手段は前記軌跡の移動距離が前記劣化しきい値に達したときに報知する。【選択図】図１
2013171027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
劣化検知対象の第１金属とほぼ同じ環境で暴露した第２金属または第２金属薄膜の色画像を取得するカラー画像取得手段と、
前記カラー画像取得手段により取得された色画像の色刺激値を算出する色刺激値算出手段と、
前記色刺激値算出手段により算出された色刺激値を３次元色空間にプロットして、プロットした軌跡の移動距離を求める演算手段と、
暴露により時間の経過と共に変化する前記第１金属の接触抵抗値と相関する、前記第２金属の接触抵抗値に相当する移動距離の劣化しきい値が記憶されたデータベースと、
前記データベースを参照して前記演算手段より求められた前記軌跡の移動距離が前記劣化しきい値に達したときに報知する報知手段と
を備える金属劣化検知装置。
【請求項２】
前記演算手段は、
前記色刺激値算出手段により算出された色刺激値を３次元色空間にプロットして、プロットした軌跡を算出する軌跡算出部と、
前記軌跡算出部により算出された軌跡の初期から現時点までの移動距離を算出する移動距離算出部と
を備える請求項１記載の金属劣化検知装置。
【請求項３】
前記色刺激値をＲＧＢ表色系における３刺激値とした場合、前記色刺激値は、数式ｒ＝Ｒ／Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、ｇ＝Ｇ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、ｂ＝Ｂ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））から得られる値で表される、請求項１または２いずれか記載の金属劣化検知装置。
【請求項４】
前記第２金属は、
前記３次元色空間内で軌跡が交差しない金属組成である、請求項１乃至３いずれか１記載の金属劣化検知装置。
【請求項５】
前記劣化しきい値は、前記劣化検知対象の第１金属を用いる接触部品の使用条件に基づいて設定される、請求項１乃至４いずれか１記載の金属劣化検知装置。
【請求項６】
コンピュータを、
劣化検知対象の第１金属とほぼ同じ環境で暴露した第２金属または第２金属薄膜の色画像を取得するカラー画像取得手段により取得された色画像の色刺激値を算出する色刺激値算出手段と、
前記色刺激値算出手段により算出された色刺激値を３次元色空間にプロットして、プロットした軌跡の移動距離を求める演算手段と、
暴露により時間の経過と共に変化する前記第１金属の接触抵抗値と相関する、前記第２金属の接触抵抗値に相当する移動距離の劣化しきい値が記憶されたデータベースと、
前記データベースを参照して前記演算手段より求められた前記軌跡の移動距離が前記劣化しきい値に達したときに報知する報知手段
として機能させるプログラム。
【請求項７】
劣化検知対象の第１金属とほぼ同じ環境で暴露した第２金属または第２金属薄膜の色画像をカラー画像取得手段が取得し、
前記カラー画像取得手段により取得された色画像の色刺激値を色刺激値算出手段が算出し、
前記色刺激値算出手段により算出された色刺激値を演算手段が３次元色空間にプロットして、プロットした軌跡の移動距離を求め、
暴露により時間の経過と共に変化する前記第１金属の接触抵抗値と相関する、前記第２金属の接触抵抗値に相当する移動距離の劣化しきい値が記憶されたデータベースを参照して前記演算手段より求められた前記軌跡の移動距離が前記劣化しきい値に達したときに報知手段が報知する、金属劣化検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、金属劣化検知装置、プログラムおよび金属劣化検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力制御装置や通信機器等の電子機器には、コネクタ、スイッチ、リレー等の接触部品や金属端子を備えたケーブル等の接続部品が多く使用されているが、このような部品は、接点不良や接続不良になって初めて劣化が発覚するため、事前の劣化診断を行うことが必要である。
【０００３】
従来、金属の劣化診断には、単一あるいは複数の金属板を腐食性のガス環境中に一定期間曝露し、環境中のガスの変化や金属板の重量変化を調べることが一般に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００１−９９７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、腐食性ガスによる接触部品のトラブルは、極低濃度でも長期間の使用で硫化銀の皮膜が成長することで起こることもあり、環境中のガスの変化や金属板の重量変化を調べるだけでは、接触障害を未然防止することは難しかった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、金属の部分を含む接触部品の腐食による接触障害を未然に防ぐことができる金属劣化検知装置、プログラムおよび金属劣化検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の金属劣化検知装置は、カラー画像取得手段、色刺激値算出手段、演算手段、データベース、報知手段を備える。前記カラー画像取得手段は劣化検知対象の第１金属とほぼ同じ環境で暴露した第２金属または第２金属薄膜の色画像を取得する。前記色刺激値算出手段は前記カラー画像取得手段により取得された色画像の色刺激値を算出する。前記演算手段は前記色刺激値算出手段により算出された色刺激値を３次元色空間にプロットして、プロットした軌跡の移動距離を求める。前記データベースは暴露により時間の経過と共に変化する前記第１金属の接触抵抗値と相関する、前記第２金属の接触抵抗値に相当する移動距離の劣化しきい値が記憶されている。前記報知手段は前記データベースを参照して前記演算手段より求められた前記軌跡の移動距離が前記劣化しきい値に達したときに報知する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の金属劣化検知装置の構成を示す図である。
【図２】金属劣化検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】接点金属である銀を硫化水素ガス雰囲気で腐食させ、銀の腐食量と接触抵抗の関係を示す図である。
【図４】硫化水素ガス雰囲気中で劣化検知対象の銀端子の色変化を３次元色空間にプロットした例を示す図である。
【図５】硫化水素ガス雰囲気中で計測対象の金属被膜（合金薄膜）の色変化を３次元色空間にプロットした例を示す図である。
【図６】硫化水素ガス雰囲気中（0.1ppm）での銀の腐食量（接触抵抗）と金属被膜の腐食によるｒｇｂ３次元色空間移動距離との関係を調べた結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態を詳細に説明する。  
図１は実施形態の金属劣化検知装置の構成を示すブロック図である。  
図１に示すように、実施形態の金属劣化検知装置は、劣化検知対象の第１金属としての銀端子等の金属端子を有する接触部品とほぼ同じ環境で暴露した計測対象である第２金属または第２金属薄膜としての金属皮膜１を撮像する撮像装置としてのＣＣＤカメラ２と、このＣＣＤカメラ２が接続されたコンピュータ３と、コンピュータ３に接続されたモニタ４などの報知装置とを備える。
【００１０】
金属端子としては、銀端子以外に、例えば金、スズ、パラジウム等の金属およびこれら金属の合金等を用いるものもある。モニタ４はコンピュータ３から出力されたアラーム映像、アラーム画面等を出力（表示）する。報知装置としては、モニタ４の他、ブザーやランプなどであってもよい。
【００１１】
ＣＣＤカメラ２は、劣化検知対象の銀端子（第１金属）とほぼ同じ環境で暴露した金属皮膜１（第２金属薄膜）の色画像を取得するカラー画像取得手段である。
【００１２】
コンピュータ３は、色刺激値算出部３１、移動距離計算部３２、アラーム制御部３３、軌跡記憶部３４としてのメモリ、データベース３５などを有する。データベース３５は、例えばハードディスク装置などに構築されるデータ保存領域の１つである。
【００１３】
色刺激値算出部３１は、ＣＣＤカメラ２により撮像された金属皮膜１の色画像から３つの値を持つ色刺激値を算出し、算出した３つの値の色刺激値を３次元色空間上にプロットしたときの軌跡を軌跡記憶部３４に記憶する。すなわち色刺激値算出部３１は、カラー画像取得手段により取得された色画像の色刺激値を算出する色刺激値算出手段である。
【００１４】
軌跡記憶部３４には、色刺激値算出部３１により算出される３つの値の色刺激値を３次元色空間（例えばＲＧＢ、ｒｇｂ、Ｌ＊ａ＊ｂ＊等）上にプロットしたときの軌跡（プロットした点の位置と順序が対応したデータ）が記憶される。
【００１５】
３次元色空間とは、起点を中心に直交する３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸等）からの距離で色の位置が特定される空間であり、例えばＲＧＢ、ｒｇｂ、Ｌ＊ａ＊ｂ＊等の色刺激値（パラメータ）による指定方法がある。
【００１６】
すなわち、色刺激値をＲＧＢ表色系における３刺激値とした場合、色刺激値は、数式ｒ＝Ｒ／Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、ｇ＝Ｇ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、ｂ＝Ｂ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））から得られる値で表される。
【００１７】
移動距離計算部３２は、軌跡記憶部３４に記憶された軌跡の初期からの移動距離（初期（始点）から現時点（終点）まで）を算出し、算出した移動距離をアラーム制御部３３に渡す。
【００１８】
すなわち、これら色刺激値算出部３１および移動距離計算部３２は、色刺激値算出手段により算出された色刺激値を３次元色空間にプロットして、プロットした軌跡の移動距離を求める演算手段である。
【００１９】
データベース３５には、予め求めておいた計測対象の金属薄膜１の３次元色空間の移動距離と銀の接触抵抗との相関データ、および銀接点の劣化しきい値が保存されている。ここで、劣化しきい値は、劣化検知対象の金属としての銀を用いる接触部品の使用条件に基づいて設定される。すなわち、データベース３５には、暴露により時間の経過と共に変化する銀端子の接触抵抗値と相関する、金属被膜１の接触抵抗値に相当する移動距離の劣化しきい値が記憶されている。
【００２０】
アラーム制御部３３は、データベース３５を参照して、移動距離計算部３２から渡された移動距離が、銀接点の接触抵抗の劣化設定値（劣化しきい値）に対応する移動距離に達したかまたはそれを超えた場合に、銀接点の接触抵抗値の増大（金属端子の劣化）を通知するアラーム画面をモニタ４に表示する。
【００２１】
すなわちアラーム制御部３３は、データベース３５を参照して演算手段より求められた軌跡の移動距離が劣化しきい値に達したときに報知する報知手段として機能する。
【００２２】
次に、図２のフローチャートを参照してこの実施形態の金属劣化検知装置の動作を説明する。
この場合、計測対象の金属薄膜１を、金属端子の劣化を検知する対象の機器（コネクタ、スイッチ、リレー等の接触部品）のできるだけ近傍に配置した上で暴露する。できるだけ近傍とは接触部品と金属薄膜１とがほぼ同じ環境中にあることを意味する。
【００２３】
金属薄膜１を暴露した環境に腐食性ガスである硫化水素ガスが存在すると、金属薄膜１は、腐食反応で色が変化する。その色変化をＣＣＤカメラ２で撮影し（図２のステップＳ１０１）、その撮像画像（カラー画像）をコンピュータ３に取り込む。
【００２４】
コンピュータ３では、色刺激値算出部３１がＣＣＤカメラ２から取り込んだカラー画像から３つの値の色刺激値を算出し（ステップＳ１０２）、算出した色刺激値を３次元色空間（ＲＧＢ、ｒｇｂ、Ｌ＊ａ＊ｂ＊  ）上にプロット（展開）し、その軌跡を求め（ステップＳ１０３）、軌跡記憶部３４に記憶する。
【００２５】
また移動距離算出部３２が、軌跡記憶部３４から軌跡を読み出し、初期から現時点までの移動距離を算出する（ステップＳ１０４）。
【００２６】
データベース３５には、予め求めておいた計測対象の金属薄膜１の３次元色空間の移動距離と銀の接触抵抗との相関データ、および銀接点の劣化しきい値（劣化と診断できる移動距離）が保存されているので、アラーム制御部３３は、データベース３５を参照し、移動距離算出部３２により算出された移動距離と、データベース３５内の劣化しきい値とを比較して（ステップＳ１０５）、算出された移動距離が劣化しきい値に達したか、または劣化しきい値を超えた場合に（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、銀接点の接触抵抗増大を示すアラーム（警報）を出力し（ステップＳ１０７）、モニタ４に表示（報知）する。
【００２７】
以下、図３〜図６に示す具体例を用いて詳細に説明する。図３に接点金属である銀を硫化水素ガス雰囲気で腐食させ、銀の腐食量と接触抵抗の関係を示す。  
同図では、腐食により接点表面に硫化銀の皮膜が形成されることで接触抵抗が増大し、腐食量と接触抵抗との間に相関があることが分かる。しかし実際に現場に設置される機器の接点の腐食量を計測することは現実的に困難である。
【００２８】
そこで、本実施形態では、機器とほぼ同環境に監視専用の金属被膜１を配置し、その金属被膜１をＣＣＤカメラで撮像することで、金属被膜１表面の腐食の色変化を計測し、コンピュータに取り込み、時間の経過に伴う変化を３次元色空間上にプロットする。
【００２９】
ここで、図４，図５を参照して実際の銀の色変化（図４）と計測対象の金属被膜１（図５）の色変化を３次元色空間上に表して説明する。
【００３０】
図４に示すように、実際の機器に使用される銀端子の色変化を３次元色空間上にプロットした場合、３次元色空間内では、軌跡が交差し、同じ色の状態が繰り返し表れることから、銀の色変化を３次元色空間の移動距離で表現するには向かない。
【００３１】
そこで、銀より腐食反応が早く、銀の腐食量と比例関係がある合金（組成がＣｕ６０％,Ａｇ２０％,Ｓｎ２０％（以下「Ｃｕ６０Ａｇ２０Ｓｎ２０」と称す）を、計測対象の金属とし、基材に蒸着させた合金被膜を生成した。このように計測対象の金属を蒸着薄膜にすることで、表面状態が均質になり、この結果、腐食による色変化もより均質になる。なお計測対象の金属は、蒸着薄膜以外に単なる金属の板材であってもよい。
【００３２】
図５は硫化水素ガス雰囲気中で計測対象の金属被膜１（合金薄膜）の色変化を３次元色空間にプロットした例を示す図である。
【００３３】
図５に示すように、この金属被膜１（合金薄膜）は、組成がＣｕ６０Ａｇ２０Ｓｎ２０であり、３次元空間内で交差しない軌跡が描くことができる。また、この金属の組成は、腐食反応が早く、銀より早い時間で色を発色する。したがって、銀接点の接触抵抗増大のアラームを表示するしきい値を低く設定しておいても、容易に検知できる。
【００３４】
図６に硫化水素ガス雰囲気中（0.1ppm）での銀の腐食量（接触抵抗）と金属被膜１の腐食によるｒｇｂ３次元色空間移動距離との関係を調べた結果を示す。
【００３５】
同図を見る限り、銀の腐食量（mg/100cm2）と金属被膜１の腐食によるｒｇｂ３次元色空間移動距離とはよい相関（比例関係）があることが分かる。この関係を示すデータを予めデータベース３５に記憶しておくことで、計測対象の金属薄膜１（Ｃｕ６０Ａｇ２０Ｓｎ２０）の腐食による色変化を計測して、劣化検知対象の機器の銀接点の接触抵抗を予測することができる。
【００３６】
この際、金属薄膜１の色変化を常時計測（監視）する方法と、機器の点検時に可搬式の計測装置を持参し計測する方法があるが、いずれの方法にも対応できる。
【００３７】
金属薄膜１（Ｃｕ６０Ａｇ２０Ｓｎ２０）と硫化水素ガスの腐食反応における３次元色空間の軌跡は、ガス濃度に関係なく同じ軌跡を描くので、予め測定しておいたデータと比較することで、計測間隔によらず、色空間の移動距離を求めることができる。
【００３８】
このようにこの実施形態によれば、銀、スズなどの金属の接触抵抗変化と相関のある金属または金属薄膜１の色の経時変化を監視し、金属または金属薄膜の色の値が一定のしきい値を超えた場合に報知することで、銀接点等の金属素材の接触端子を有する機器（接触部品）が腐食性硫黄ガスによる硫化腐食で接触抵抗が増大してゆき接触障害を起こす前に検知できる。この結果、金属端子の部分を含む接触部品の接触障害を未然に防止することができる。
【００３９】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４０】
また上記実施形態に示した各構成要素を、コンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体：electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。電子媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア：Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…金属皮膜、２…ＣＣＤカメラ、３…コンピュータ、４…モニタ、３１…色刺激値算出部、３２…移動距離計算部、３２…移動距離算出部、３３…アラーム制御部、３４…軌跡記憶部、３５…データベース。
【図１】
2013171027.tif 000003
【図２】
2013171027.tif 000004
【図３】
2013171027.tif 000005
【図４】
2013171027.tif 000006
【図５】
2013171027.tif 000007
【図６】
2013171027.tif 000008