(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査試料表面の測定域の各像点（ｘ，ｙ）に対し情報ｚ（ｘ，ｙ）を求め、これから光学的画像検知ユニット、ディジタル評価ユニット及びソフトウェア・アルゴリズムを用いて結果量を算出するようにした、画像処理を行なう方法を、従来主観的な評価により求められていた検査試料の該当する特性の品質指数の所定の尺度と相関させることに使用して、客観的な検査結果を出力させる方法であって、曲げエッジの三次元のトポグラフをストライププロジェクション方法により測定し、その際測定域の各像点（ｘ，ｙ）に対し高さ情報ｈ（ｘ，ｙ）を求めて該高さ情報から結果量として平均粗さ値を算出し、この結果量で曲げエッジの等級化を行なう、ＣｕまたはＣｕ合金から成る金属バンドの曲げエッジを客観的に判定するための方法で、試料の測定域サイズを曲げ半径ｒ及び試料の厚さｓから算出する方法において、平均粗さ値が曲げエッジに対し平行な方向での粗さ値と垂直な方向での粗さ値とから構成されていることを特徴とする画像処理による表面検査方法。
【請求項２】
個々の粗さ値を算出するため、高さ情報ｈ（ｘ，ｙ）から、数学的に記述された試料形状を減算することを特徴とする請求項１に記載の画像処理による表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理方法を検査試料表面の性質の客観的判定に使用する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属バンド、特にＣｕまたはＣｕ合金から成る金属バンドの表面を検査する場合、被検査試料を製造するための指導要綱が存在するものの、検査の結果は被観察物を所定の規格列と主観的に比較することにより得られるので、検査の結果が特に検査人の能力、経験に依存しているケースがしばしばある。
【０００３】
たとえば金属バンドの曲げエッジを判定する場合がそうである。
【０００４】
曲げ試験用の試料は、ＥＮ７４３８：２０００によれば、適当な曲げパンチとダイスを使用して製造される。曲げ試料は厚さｓと、幅ｂと、曲げ半径ｒと、曲げ角と、圧延方向に対する曲げ方向とによって特徴づけられる（図１と図２を参照。なお、非特許文献１（ＷＲは圧延方向、ＢＫは曲げエッジを示している）もあわせて参照）。通常は９０゜または１８０゜の曲げ角度を持った試料が使用される。試料幅は０．２５ｍｍと２０ｍｍとの間で変化し、厚さは０．１０ｍｍないし２ｍｍに及び、曲げ半径は０ｍｍと１０ｍｍとの間の値を取る。
【０００５】
非特許文献２は検査を実施するための指導要綱を記載している。曲げ試料は立体顕微鏡（通常は１０倍の倍率）で鑑定される。６つの等級に分類される。
【０００６】
【表１】
0004204879.tif 000002
欠陥判定基準として、曲げエッジにおける小さな亀裂の発生を考慮する。
【０００７】
結果を文書化するため、亀裂がまだ生じていない可能な限り小さな曲げ半径を曲げ角度、曲げ方向とともに記載する。この方法は定量的ではないので、検査材料の曲げ剛性に関するこの検査方法の精度を記載することはできない。また、この方法の結果は検査人に依存している。
【０００８】
【非特許文献１】
ヴィーランド  ハンドブック  「銅素材」、第６巻、１９９９年、第２３３頁−第２３５頁
【非特許文献２】
ＡＳＴＭ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ  Ｂ８２０−９８
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許公開第４．２１７．７６８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この特殊なケースを出発点として、本発明の課題は、検査実施人に依存しない、試料表面を判定するための定量的な方法であって、自動的に進行し、結果を記録し、文書化する前記方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項１の構成に従って画像処理方法を適用することによって解決される。
【００１１】
請求項２に記載の本発明の特別な実施形態によれば、三次元の表面トポグラフィーを調べるストライププロジェクションの方法を金属バンドの曲げエッジを客観的に判定することに適用する。
【００１２】
上記の方法では、既知の複数のグレースケール模様（ストライプ）を未知の表面トポグラフに結像させ、カメラで撮影する。ストライプ画像から、既知のアルゴリズムを備えた装置が各像点（ｘ，ｙ）に対し高さ情報ｈ（ｘ，ｙ）を算出する。これから、（接触型切断方法に対応して）、光学的に検出した粗さ値を算出することができる。なるほどこの種の方法は公知であるが（たとえば特許文献１を参照）、曲げエッジの判定に転用することは従来行なわれなかった。
【００１３】
本発明による方法の有利な構成は請求項１の対象である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、曲げエッジ試験を示す図３ないし図５と、摩耗テストを示す図６および図７とを用いて本発明を詳細に説明する。
【００１６】
１．）図３には、曲げエッジ試験用の測定構成が概略的に示してある。
【００１７】
試料１を適当な保持部２に固定させる（９０゜曲げ試料は菱面体上に保持し、１８０゜曲げ試料の開いた脚部はブレード上に保持し、閉じた脚部は締め付け固定する）。試料表面をカメラ画像として制御・評価ユニット３のモニターに表示させる。操作者は試料１とプロジェクタ４・カメラユニット５との距離を変化させることによりピント調節を行なう。測定域長さは標準的には結像可能な最大測定域（この場合には３．４０ｍｍ）の幅に対応しているが、これよりも小さく任意に設定してよい。測定域幅は曲げ半径ｒと試料の厚さｓから算出され（図４）、そして
【００１８】
【式１】
0004204879.tif 000003
【００１９】
に予じめ調整され、結像可能な最大測定域幅（２．５ｍｍ）まで大きくさせることができる。横方向の解像度はそれぞれの像点において４．４μｍである。プロジェクタ４を用いて一連のストライプ模様を曲げ試料１上に投射させ、カメラ５で撮影する。プロジェクタ４とカメラ５は適当なインターフェースカードを介してコンピュータ３により制御する。操作は同様にコンピュータ３のグラフィック操作面を介して行う。測定は完全に自動的に経過する。曲げの際に生じた鞍形の試料形状を多項面によって数学的に記述する。次に多項面を測定データから取り除く（曲げエッジの算術的均等化）。この面と測定データのずれが粗さ、初期亀裂または亀裂に対応している。データから曲げエッジに対し平行な方向での粗さ値Ｒｘと垂直な方向での粗さ値Ｒｙ、面粗さ、最大表面粗さＲｍａｘを求める。その大きさから結果量を算出する（ここでは結果量＝０．５（Ｒｘ＋Ｒｙ））。結果量から、一義的に関数的に関連づけることにより表面等級を演算する。検査パラメータと検査結果とを制御コンピュータ３のディスプレイに表示させ、適当な形（たとえば図５）で作表する。データは自動的に結果データ集積部６に記憶される。
【００２０】
２．）摩耗テストは薄板およびバンドの打ち抜き加工性（工具耐用期間）を定量的に判定するための検査方法である。以下に説明する方法は、従来操作者によって行なわれていた球体表面の目視判定を客観化するものである。
【００２１】
従来の技術によれば、保持体に偏心して締め付け固定されている試験球体を一定の力で検査表面（特にＣｕまたはＣｕ合金から成るバンド）に対し押圧させる。保持体は球体（素材：クロム鋼）とともに回転するが、試料は球体の下を通過する。これにより球体は試料表面上をスパイラル状に摺動する。次に、球体とバンドとの接触面を立体顕微鏡で観察し、判定を行なう。バンド表面が硬ければ球体は研磨される。研磨された、すなわち摩耗した球体表面は暗視野では光を顕微鏡対物レンズへ放射せず、すなわち黒く見える。検査人は黒く見えている面を主観的に判定し、規格列に基づいて８つの等級にクラス分けする（図６）。
【００２２】
本発明によれば、摩耗した球体表面の割合が測定技術的に決定される。
【００２３】
このため、球体表面を観察するための顕微鏡に、撮像用のアダプターチューブを備えたＣＣＤカメラを補完的に取り付ける。ＣＣＤカメラの画像の一部分は観察者が顕微鏡の接眼レンズで見る部分にほぼ対応している。画像検知は評価ユニットで行い、評価ユニットは適当な画像検知ハードウェアと画像処理ソフトウェアとを備えている。画像はカメラを介して評価ユニットのメモリにロードし、メモリ内で画像は像点（ｘ，ｙ）のマトリックスとして存在する。各像点は０（黒）と２５５（白）との間でグレースケール値を情報として担持している。
【００２４】
本発明による方法は、摩耗していない球体表面の平均グレースケール値とグレースケール分散度とをベースにして閾値を求める。この閾値よりも小さなグレースケール値は球体表面の研磨部位に起因している。閾値以下のグレースケール値で像点を減算することにより研磨表面の面積の割合を算出し、適当なクラス分けを行なうことができる（図７）。
【００２５】
テストの前に、球体表面の非磨耗部位において校正測定を行なう。磨耗負荷後、表面の同じ部位をもう一度観察する。顕微鏡の像をディスプレイ上に表示させる。合焦した像をボタンを押すことで記録する。ディスプレイ上を移動可能なフレームにより検査人は球体の接触面の被評価部分を選定する。
【００２６】
評価は操作面上でボタンを押すことによって開始される。結果は分数数字をもった０．５ないし８．５の等級数として表示させる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので、特殊なケースを出発点として、検査実施人に依存しないで試料表面を判定するための定量的な方法となり、自動的に進行し、結果を記録し、文書化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】曲げ試料の厚さｓと、幅ｂと、曲げ半径ｒと、曲げ角αとの関係を説明する図である。
【図２】圧延方向ＷＲと曲げエッジＢＫとの関係を説明する図である。
【図３】曲げエッジ試験用の測定装置の概略構成図である。
【図４】測定域幅と曲げ半径ｒおよび試料の厚さｓとの関係を説明する図である。
【図５】検査パラメータと検査結果との作表例を示す図である。
【図６】摩耗した球体表面を８つの等級にクラス分けした例を示す図である。
【図７】摩耗していない球体表面の平均グレースケール値とグレースケール分散度とをベースにした閾値に基づいてクラス分けを示す一例のグラフである。
【符号の説明】
１  試料
２  保持部
３  制御・評価ユニット
４  プロジェクタ
５  カメラユニット
６  結果データ集積部
【図１】
0004204879.tif 000004
【図２】
0004204879.tif 000005
【図３】
0004204879.tif 000006
【図４】
0004204879.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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