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公開番号2025137627
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2025117457,2023018577
出願日2025-07-11,2023-02-09
発明の名称表面粗さ評価方法、及び表面粗さ評価装置
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 21/17 20060101AFI20250911BHJP(測定;試験)
要約【課題】評価する金属面の表面粗さが目標表面粗さか否かを、より確実に評価可能とする。
【解決手段】評価する金属面の表面粗さが、目標表面粗さであるかどうかを評価する表面粗さ評価方法であって、照明装置10で評価する金属面に照明光を照射し、上記照明装置の照射軸と交わる位置を含む領域を明部領域ARA-1とし、上記明部領域ARA-1に隣接し当該明部領域ARA-1よりも相対的に輝度が低い領域を暗部領域ARA-2とし、上記明部領域ARA-1における、予め設定した輝度以上の領域の割合である輝度割合を求め、上記暗部領域ARA-2の平均輝度を暗部輝度として求め、上記輝度割合が予め設定した第1の閾値未満で、且つ、上記暗部輝度が予め設定した第2の閾値より大きい場合に、上記評価する金属面が上記目標表面粗さと評価する。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
面形状が予め設定した凹凸形状となっている領域を有する金属面を評価対象とし、その金属面の表面粗さが目標表面粗さであるかどうかを評価する表面粗さ評価方法であって、
照明装置で上記凹凸形状となっている領域の金属面に照明光を照射し、
上記照明光が当たる上記評価する金属面を撮像し、
撮像した画像における、上記凹凸形状となっている領域のうちの輝度が明るい領域である明部領域を定め、
上記明部領域における、予め設定した輝度以上の領域の割合である輝度割合を求め、
上記輝度割合に基づき、上記評価する金属面の表面粗さを評価する、
ことを特徴とする表面粗さ評価方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
上記輝度割合が予め設定した第１の閾値未満の場合に、上記評価する金属面が目標表面粗さと評価する、
ことを特徴とする請求項１に記載した表面粗さ評価方法。
【請求項３】
上記予め設定した輝度は、上記評価する金属面でハレーションが発生した場合における当該ハレーションが発生している部分の輝度若しくはその輝度から安全代分だけ小さくした輝度である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した表面粗さ評価方法。
【請求項４】
上記撮像した画像における、上記凹凸形状となっている領域のうちの上記明部領域よりも輝度が低い暗部領域を定め、
上記暗部領域の平均輝度を暗部輝度として求め、
上記輝度割合が予め設定した第１の閾値未満で、且つ、上記暗部輝度が予め設定した第２の閾値より大きい場合に、上記評価する金属面が目標表面粗さと評価する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した表面粗さ評価方法。
【請求項５】
上記第２の閾値は、上記明部領域全域でハレーションが発生した場合における、上記暗部領域の平均輝度よりも大きな輝度である、
ことを特徴とする請求項４に記載した表面粗さ評価方法。
【請求項６】
上記明部領域の平均輝度を明部輝度として求め、
上記輝度割合が上記第１の閾値未満で、且つ、上記暗部輝度が予め設定した第２の閾値より大きく、更に、上記明部輝度と上記暗部輝度との輝度の差が、予め設定した第３の閾値以下の場合に、上記評価する金属面が目標表面粗さと評価する、
ことを特徴とする請求項４に記載した表面粗さ評価方法。
【請求項７】
予め設定された凹凸形状がねじ形状である、
請求項１又は請求項２に記載した表面粗さ評価方法。
【請求項８】
上記評価する金属面は、表面処理で表面を粗くした金属面である、
請求項１又は請求項２に記載した表面粗さ評価方法。
【請求項９】
上記明部領域は、上記表面処理を施す前の金属面に上記照明光を照明した場合に、ハレーションが発生する部分を含む領域とする、
請求項８に記載した表面粗さ評価方法。
【請求項１０】
上記予め設定した輝度は、上記表面処理を施す前の金属面に上記照明光を照明した場合に発生したハレーションの位置の輝度、若しくはその輝度から安全代分だけ小さくした輝度である、
ことを特徴とする請求項９に記載した表面粗さ評価方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、評価する金属面が、目標とする表面粗さを有するかどうかを評価する、表面粗さの評価技術に関する。本発明は、例えば、表面処理を施して面を粗くした金属面の表面粗さの評価、つまり施した表面処理の評価に好適な技術である。
なお、本発明は、表面処理が施されていない金属面にも適用可能な技術である。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
最終製品形状として、金属面に所定の表面粗さを付与する場合、その金属面にショットブラストその他の表面処理が施される場合がある。
例えば、油井管の管端に形成される管端ねじ部は、ＮＣねじ切り機により切削されることで形成される。この管端ねじ部１は、図１に示すように、ねじ部（以下、ねじ部本体１Ａとも記載する）、シール部１Ｂ、ショルダー部１Ｃ、内面部１Ｄで構成される。なお、一般に、ねじ部本体１Ａとシール部１Ｂを合わせて、外面部１Ｅと呼称される。また、管の管端ねじ部１のねじ形状としては、例えば、丸山ねじ、台形ねじ、フックねじが存在する。
【０００３】
上記のように作製された管端ねじ部は、通常、その金属面に対しブラスト処理（表面処理）を施すことで、ねじ部表面を粗くしている。
ここで、油井管と油井管との連結は、例えば、上述した管端ねじ部にコンパウンドを塗布し、継手を締め込むことで実行される。このとき、ねじ部が未ブラスト状態であると、締め込む際に焼付きが発生する可能性がある。これを防止する目的で、管端ねじ部全体にブラストメディアを一定の圧力で吹き付け、ねじ部表面を粗くしている。
【０００４】
そのブラスト処理は、例えば、図２のような装置で、上記管端ねじ部１に対し、ＳＵＳビーズ・アルミナなどのブラストメディア４を噴射して実行する。例えば、図２に示すように、油井管２の軸直方向Ｈから、互いに反対方向に、油井管２の軸方向側に傾けた２つのノズル５Ａ，５Ｂからブラストメディア４を噴射する。そして、油井管２を軸回転させつつ管軸方向（長手方向）に移動することで、管端ねじ部１の金属面全面にブラスト処理を行う。
そして、従来、その粗くした表面を目視により確認し、表面処理の良否判断を行っていた。しかし、管の１本１本を目視による確認する方法は、油井管製造の生産性を阻害するという課題があった。
【０００５】
ここで、対象が油井管ではないが、目視確認が不要な、表面処理を施した金属面の評価方法としては、例えば特許文献１に記載の方法がある。
特許文献１には、金属板の表面欠陥（外観異常）を検出する表面欠陥検査方法が記載されている。その方法は、金属板の表面上にある撮像対象部位に照明光を照射し、撮像対象部位からの反射光を撮像する。そして、その方法は、撮像画像を２値化し、その２値化のうちの明部分となる領域について、所定の判定ルールに基づいて、評価する金属板の表面欠陥を検出する、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－１８４５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、金属板表面に照明を当てて撮像することで得られる明部分のみで、金属板表面内に存在する疵状態について、画像判定ができると記載されている。
しかし、発明者が確認したところ、油井管の管端ねじ部のねじ形状のような凹凸が形成されている金属面に表面処理を施した場合、特許文献１に記載の画像判定では精度が悪いとの知見を得た。すなわち、ねじ部のような面形状を有する金属面では、金属面が有する凹凸による陰影や反射の影響で明部分の輝度がバラつく。
このため、特許文献１に記載の方法では、面の凹凸の影響が不可避な管端ねじ部のような金属面を被検体としたとき、全体として、未ブラスト状態かブラスト済であるかのどちらかを明確に評価することが出来なかった。
【０００８】
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、評価する金属面の表面粗さが目標表面粗さか否かを、より確実に評価可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここで、本発明の一態様は、表面処理を施した金属面の領域から、表面欠陥の部分を部分的（ピンポイント）に検出することを主な目的としたものでは無い。本発明の一態様は、評価する金属面が、全体として、所定の目標表面粗さとなっているか否かを評価することを第１の目的としている。
【００１０】
そして、課題解決のために、本発明の一態様は、評価する金属面の表面粗さが、目標表面粗さであるかどうかを評価する表面粗さ評価方法であって、照明装置で評価する金属面に照明光を照射し、上記照明光が当たる上記評価する金属面を撮像し、撮像した画像における、輝度が明るい領域である明部領域と、上記明部領域よりも輝度が低い暗部領域とをそれぞれ定め、上記明部領域の輝度と上記暗部領域の輝度に基づき、上記評価する金属面の表面粗さを評価する。
（【００１１】以降は省略されています）

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