JP5809593B2 - 脱脂状態計測装置、脱脂状態計測システム、及び、脱脂状態計測方法 - Google Patents
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Description
重量法では、サンプルの重量を洗浄工程の前後でそれぞれ測定し、その両者の差に基づいて、脱脂状態を計測する。しかしながら、この手法は、油脂の検出精度が低いことが一般に知られている。また、この手法は、一般に、製品となるサンプル(金属板)の一部を取り出して行われる。すなわち、この手法では、サンプルを破壊する必要があり、生産現場では実用的な手法ではない。
一般に、2つ以上の異なる原子が結合した分子に赤外線を照射すると、その分子は、照射された赤外線に含まれる所定波長の成分を吸収して振動する。それゆえ、赤外線を分子に照射して、吸収された波長成分を特定することにより、その物質を特定することができる。このような性質を利用して、物質を特定する装置は従来、種々開発されている。このような検査装置は、赤外線照射部及び検出部をプローブとする信号処理装置として独立して設けることができる。それゆえ、このような赤外線を用いた検査装置は比較的小型であり、生産現場向きのものも多い。
有機物である油脂等に、紫外線を照射すると蛍光現象が発生する(可視光が発生する)ことは、従来、よく知られている。この現象において、例えば、照射する紫外線量をUVとし、発生する蛍光量をVLとすると、両者の間にはVL=η×UVという関係が成立する。なお、この関係式中の定数ηは紫外線が照射された際の物質の蛍光変換効率(発光効率)であり、この値は油脂などの物質の成分量により異なる。ただし、本発明者らの検証によると、この蛍光変換効率ηの値は、油脂の種類による差が小さいことが分かっている。
一般に、品質管理の分野において、脱脂を含む塗装処理やメッキ処理などの表面処理工程の本質的な良否判定を、工程終了後における生産現場での一般的な検査(例えば外観検査等)で行うことは、その工程の特性上、困難である。例えば、塗装膜の密着性等の品質の良否は、非破壊試験となる外観検査だけでは判断できない。それゆえ、これらの表面処理工程は、特殊工程と呼ばれる。
この手法は、人間の目による感応検査である。この手法では、金属板の検査面に対して光を斜めに照射し、その際の反射の程度(反射模様)のバラツキを目視で確認して、脱脂状態を判定する。しかしながら、この手法では、定量的な判定ができないだけでなく、判定する人によって判定基準にバラツキが生じるので、判定結果の信頼性が低い。さらに、この手法では、製品の外観のみの判定となり、表面処理そのものの良否を判定することができない。
図1(a)及び(b)に、本発明の一実施形態に係る脱脂状態計測装置の概略構成を示す。図1(a)は、図1(b)中のA−A断面図であり、図1(b)は、検査対象物(金属板200)から見た脱脂状態計測装置10の下面図である。なお、本実施形態では、検査対象物が、例えば鋼板等の金属板200である場合の例を説明する。
本実施形態では、励起光出力部3を2つ設け、2つの励起光出力部3は、互いに同じ構成とする。各励起光出力部3は、金属板200の表面の局所的な油脂検出領域Dに励起光Sを集光して照射する。例えば、各励起光出力部3は、直径が約5mm〜10mm程度の油脂検出領域Dに励起光Sを集光して照射する。これにより、高照度の励起光Sを、局所的な油脂検出領域Dに照射することができる。また、本実施形態のように、励起光出力部3(励起光源11)を複数設けることにより、局所的な油脂検出領域Dに、より強くて安定した強度を有する励起光Sを照射することができ、油脂の検出感度をより向上させることができる。
蛍光検出部4は、金属板200に付着した油脂で発光する蛍光Sf(可視光)を検出する。蛍光検出部4は、集光レンズ21(可視光用集光レンズ)と、短波長カットフィルタ22と、可視光検出器23とを備える。短波長カットフィルタ22及び集光レンズ21は、可視光検出器23の蛍光Sfの受光面側(蛍光Sfの入射面側)に、蛍光Sfの光路に沿って、この順で配置される。
処理回路部5は、脱脂状態計測装置10の各種動作を駆動するための回路部である。そして、本実施形態では、処理回路部5に、信号処理部6及び光出力制御部7が実装される。なお、図1(a)には示さないが、処理回路部5は、各回路部を駆動するための電源回路も備える。
信号処理部6は、可視光検出器23から入力される蛍光Sfの検出結果に基づいて、金属板200の油脂検出領域Dの脱脂状態に対応する情報(検出信号)を生成する。ここで、図2に、信号処理部6の内部ブロック構成を示す。
光出力制御部7は、制御用受光素子15で検出される分光素子12で反射された光(反射励起光)の検出結果に基づいて、励起光源11の光出力(励起光Sの強度)をフィードバック制御する。ここで、図3に、光出力制御部7の内部ブロック構成を示す。
次に、本実施形態の脱脂状態計測装置10における脱脂状態の検出動作を、図4を参照しながら説明する。なお、図4は、本実施形態の脱脂状態計測装置10における脱脂状態の検出処理の手順を示すフローチャートである。
ここで、上述した本実施形態の脱脂状態計測装置10で得られる効果を、以下に示す比較例の脱脂状態計測装置と比較しながら、より具体的に説明する。
図6(a)及び(b)に、計測例1の様子を示す。なお、図6(a)は、計測例1における脱脂状態計測装置100の動作の様子を示す図であり、図6(b)は、ミラー103により密閉される油脂検出領域Drの範囲を示す図である。
図7(a)及び(b)に、計測例2の様子を示す。なお、図7(a)は、計測例2における脱脂状態計測装置100の動作の様子を示す図であり、図7(b)は、ミラー103により密閉される油脂検出領域Drの範囲を示す図である。
図8(a)及び(b)に、計測例3の様子を示す。なお、図8(a)は、計測例3における脱脂状態計測装置100の動作の様子を示す図であり、図8(b)は、ミラー103により密閉される油脂検出領域Drの範囲を示す図である。
次に、上述した実施形態の脱脂状態計測装置10の各種変形例について説明する。
上記実施形態では、開放型の脱脂状態計測装置10について説明したが、本発明はこれに限定されず、上記実施形態の励起光出力部3、蛍光検出部4及び処理回路部5の構成を、密閉型の脱脂状態計測装置に適用してもよい。
上記実施形態では、脱脂状態計測装置10の外部に表示装置8を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されず、脱脂状態計測装置の内部に、表示装置8を設ける構成にしてもよい。
上記実施形態では、脱脂状態計測装置10内に処理回路部5を設けて、蛍光Sf(可視光)の検出処理、及び、励起光源11のフィードバック制御処理を脱脂状態計測装置10内部で行う例を説明したが、本発明はこれに限定されない。蛍光Sf(可視光)の検出処理、及び、励起光Sの発光強度のフィードバック制御処理を外部の情報処理装置で行ってもよい。すなわち、処理回路部5の機能を脱脂状態計測装置の外部に設けてもよい。
Claims (12)
- 金属板に励起光を射出する光源、前記光源から射出された前記励起光を透過励起光及び反射励起光に分離する分光素子、前記反射励起光を検出し、該検出結果を、前記励起光の強度をフィードバック制御する光出力制御回路に出力する受光素子、及び、前記透過励起光を集光する励起光用集光レンズをそれぞれが含む複数の励起光出力部と、
各励起光出力部から前記透過励起光を前記金属板に照射した際に発生する可視光を検出し、該検出結果を、前記金属板の脱脂状態に対応する情報を生成する信号処理部に出力する可視光検出器と
を備え、
各励起光出力部から前記金属板に照射される前記透過励起光の照射位置が、同じ位置である脱脂状態計測装置。 - さらに、前記受光素子での検出結果に基づいて、前記励起光の強度をフィードバック制御する前記光出力制御回路と、
前記可視光検出器での検出結果に基づいて、前記金属板の脱脂状態に対応する情報を生成する前記信号処理部とを備える
請求項1に記載の脱脂状態計測装置。 - 前記光出力制御回路は、PID制御により、前記励起光の強度をフィードバック制御する
請求項2に記載の脱脂状態計測装置。 - さらに、前記金属板に前記透過励起光を照射した際に発生する可視光を集光し、該集光した可視光を前記可視光検出器に導く可視光用集光レンズを備える
請求項1に記載の脱脂状態計測装置。 - さらに、前記光源の光出射口に設けられた、可視光成分の光を除去する長波長カットフィルタと、
前記可視光検出器の光入射口に設けられた、前記励起光の波長成分の光を除去する短波長カットフィルタとを備える
請求項1に記載の脱脂状態計測装置。 - 前記励起光が、紫外線である
請求項1に記載の脱脂状態計測装置。 - 前記金属板の前記透過励起光の照射領域の径が、5mm〜10mmである
請求項1に記載の脱脂状態計測装置。 - 前記可視光検出器が、前記金属板の前記透過励起光の照射位置の直上に配置される
請求項1に記載の脱脂状態計測装置。 - 前記金属板の前記透過励起光の照射位置が、開放状態である
請求項1に記載の脱脂状態計測装置。 - さらに、前記光源、前記分光素子、前記受光素子、前記励起光用集光レンズ、及び、前記可視光検出器を内蔵する筐体を備え、
前記筐体により、前記透過励起光の照射位置が密閉される
請求項1に記載の脱脂状態計測装置。 - 金属板に励起光を射出する光源、前記光源から射出された前記励起光を透過励起光及び反射励起光に分離する分光素子、前記反射励起光を検出し、該検出結果を、前記励起光の強度をフィードバック制御する光出力制御回路に出力する受光素子、及び、前記透過励起光を集光する励起光用集光レンズをそれぞれが含む複数の励起光出力部と、各励起光出力部から前記透過励起光を前記金属板に照射した際に発生する可視光を検出し、該検出結果を、前記金属板の脱脂状態に対応する情報を生成する信号処理部に出力する可視光検出器とを有し、各励起光出力部から前記金属板に照射される前記透過励起光の照射位置が、同じ位置である脱脂状態計測装置と、
各受光素子での検出結果に基づいて、各光源から射出される前記励起光の強度をフィードバック制御する前記光出力制御回路と、前記可視光検出器での検出結果に基づいて、前記金属板の脱脂状態に対応する情報を生成する前記信号処理部とを有する情報処理装置と
を備える脱脂状態計測システム。 - 金属板に励起光を射出する光源、前記光源から射出された前記励起光を透過励起光及び反射励起光に分離する分光素子、前記反射励起光を検出する受光素子、及び、前記透過励起光を集光する励起光用集光レンズをそれぞれが含む複数の励起光出力部と、前記金属板で発生する可視光を検出する可視光検出器とを有し、各励起光出力部から前記金属板に照射される前記透過励起光の照射位置が、同じ位置である脱脂状態計測装置の、各励起光用集光レンズが、対応する前記透過励起光を集光して前記金属板に前記透過励起光を照射することと、
各受光素子が、対応する前記分光素子からの前記反射励起光を検出し、該検出結果を、前記励起光の強度をフィードバック制御する光出力制御回路に出力することと、
前記可視光検出器が、各励起光出力部から前記金属板に前記透過励起光を照射した際に発生する可視光を検出し、該検出結果を、前記金属板の脱脂状態に対応する情報を生成する信号処理部に出力することと
を含む脱脂状態計測方法。
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