JPH03170041A - リン酸塩被膜面のリン酸塩層の厚さ及び組成の非接触オンライン決定方法 - Google Patents
リン酸塩被膜面のリン酸塩層の厚さ及び組成の非接触オンライン決定方法Info
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- JPH03170041A JPH03170041A JP2215697A JP21569790A JPH03170041A JP H03170041 A JPH03170041 A JP H03170041A JP 2215697 A JP2215697 A JP 2215697A JP 21569790 A JP21569790 A JP 21569790A JP H03170041 A JPH03170041 A JP H03170041A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、リン酸塩被膜面の非破壊的分析の分野に関し
、％に自動車表面のリン酸塩層の厚さ及び紹成につ（・
ての非破壊的決定に関するものである。
、％に自動車表面のリン酸塩層の厚さ及び紹成につ（・
ての非破壊的決定に関するものである。
（従来技術の説明）
近年、リン酸処理スチール上へのペイントプライマーの
カンード電気コーティングが１す壕す重要に八ってきて
いる。これは％に自動車業界顕著で、ここではその処理
はアクリル主成分のべイントによるアンダーコーティン
グやト，プコーティングに於いて先駆的ｋものとして用
いられても・る。
カンード電気コーティングが１す壕す重要に八ってきて
いる。これは％に自動車業界顕著で、ここではその処理
はアクリル主成分のべイントによるアンダーコーティン
グやト，プコーティングに於いて先駆的ｋものとして用
いられても・る。
多くの場合、かく生成さハた全腐食抵抗性能はすこぶる
良い（適正なリン酸塩系と適正な適用処理を夕択する際
特別な注意が必要とさ１るが）。自動車Ｒイントに用い
られるリン酸塩コーティングに関する特別ｋ例が下記の
文献にあげられている：”雷気ペイント・スチールの腐
食抵抗に関する亜鉛リン酸結晶形態学の影響”リチャー
ドソン他著、メタルフィニ，シング協会会報、６１巻、
１５５ページ（ １ ９８３ ）。
良い（適正なリン酸塩系と適正な適用処理を夕択する際
特別な注意が必要とさ１るが）。自動車Ｒイントに用い
られるリン酸塩コーティングに関する特別ｋ例が下記の
文献にあげられている：”雷気ペイント・スチールの腐
食抵抗に関する亜鉛リン酸結晶形態学の影響”リチャー
ドソン他著、メタルフィニ，シング協会会報、６１巻、
１５５ページ（ １ ９８３ ）。
リン酸処理スチール表面の品知管理を行う従来の方法は
、生産ラインの自動車からリン酸被膜面の細かなチ，プ
な除去する工程と、場合によっては紹立ラインから遠く
離れた研究所にチ，プを運搬する工程と、基板からリン
酸塩層を分離する工程とから成っていた。リン酸塩層の
深さと糺成の検査はマイクロスコープで行わハ、筺たそ
の結果報告は生産ラインに戻されていた。
、生産ラインの自動車からリン酸被膜面の細かなチ，プ
な除去する工程と、場合によっては紹立ラインから遠く
離れた研究所にチ，プを運搬する工程と、基板からリン
酸塩層を分離する工程とから成っていた。リン酸塩層の
深さと糺成の検査はマイクロスコープで行わハ、筺たそ
の結果報告は生産ラインに戻されていた。
明らかにかかる従来技術の方法では、たとえ研究所が現
場に位置し、製造ラインの品質管理員によって即時に処
理されても、サンプルが被膜面から取出さｂる時間とそ
の結果が報告さ幻る時間の間には実質的に遅れが存在す
る。そのコストと遅延は自動車の各被膜面の品質検査が
実施できな〈するばかりではＲ＜，サンプル技術による
実際上の品弁管理なせいせち・事後決定とするような傾
向にしてし１う。製造環境によっては、（一つが表示さ
れれば）項目が紹立製品に入れられ次第、訂正応答は為
さかず、続いて仕上げられた要素に対する訂正のみが行
われるだけである。この間、処理変数は変化してし−ｉ
Ｌ・、続いて仕上げられた構成部は同じ欠点を持ちつづ
けるかもしれ々Ｌ・し、そうではないかもしれず、筐た
は先にサンプルされた製品と同じ程度に欠点を有するか
もしれないし、あるいはそうではないかもしれない。
場に位置し、製造ラインの品質管理員によって即時に処
理されても、サンプルが被膜面から取出さｂる時間とそ
の結果が報告さ幻る時間の間には実質的に遅れが存在す
る。そのコストと遅延は自動車の各被膜面の品質検査が
実施できな〈するばかりではＲ＜，サンプル技術による
実際上の品弁管理なせいせち・事後決定とするような傾
向にしてし１う。製造環境によっては、（一つが表示さ
れれば）項目が紹立製品に入れられ次第、訂正応答は為
さかず、続いて仕上げられた要素に対する訂正のみが行
われるだけである。この間、処理変数は変化してし−ｉ
Ｌ・、続いて仕上げられた構成部は同じ欠点を持ちつづ
けるかもしれ々Ｌ・し、そうではないかもしれず、筐た
は先にサンプルされた製品と同じ程度に欠点を有するか
もしれないし、あるいはそうではないかもしれない。
従って、必要とされるものは、スチール表面上のリン酸
塩層の厚さ及び紹成を決定するオンライン・リアルタイ
ムの非破壊的手段である。
塩層の厚さ及び紹成を決定するオンライン・リアルタイ
ムの非破壊的手段である。
（発明が解決しようとする課題）
リン酸塩材料は二つの成分なブレンドしたものである。
二つの成分は１枚のリン酸層な形成する。
本発明の目的は、層の厚さを測定し、且つ層の紹成な決
定する、すなわち層の１つのリン酸塩成分の他方の成分
に対する比率を法定する１オ７１力２イン・非接触的々
方法を提供することにある。
定する、すなわち層の１つのリン酸塩成分の他方の成分
に対する比率を法定する１オ７１力２イン・非接触的々
方法を提供することにある。
（課題を解決する手段）
本発明による方法は、基板上に配設された哲護リン酸塩
膜内に含１れる成分の率と層の厚さを決定する方法であ
って、基板上の保護リン酸塩膜を第１１の所定周波数の
光で照射する工程を含む。保護リン酸塩膜からの反射光
の強度は第１の周波数で測定さハる。基板上の保護リン
酸塩膜は第２の所定周波数の光で照射される。保護リン
酸塩膜からの反射光の強度は、第２周波数で測定される
。
膜内に含１れる成分の率と層の厚さを決定する方法であ
って、基板上の保護リン酸塩膜を第１１の所定周波数の
光で照射する工程を含む。保護リン酸塩膜からの反射光
の強度は第１の周波数で測定さハる。基板上の保護リン
酸塩膜は第２の所定周波数の光で照射される。保護リン
酸塩膜からの反射光の強度は、第２周波数で測定される
。
保護リン酸塩膜の第１及び第２の成分の相対比率及び膜
厚は、第１及び第２周波数での保護リン酸塩膜からの反
射光の測定強度ぶら決定される。第１及び第２周波数の
光は、保護リン酸塩膜の第１及び第２の表面により保護
リン酸塩膜で反射される。保護リン酸塩膜は第１及び第
２周波数の光に対して少なくとも半透明である。
厚は、第１及び第２周波数での保護リン酸塩膜からの反
射光の測定強度ぶら決定される。第１及び第２周波数の
光は、保護リン酸塩膜の第１及び第２の表面により保護
リン酸塩膜で反射される。保護リン酸塩膜は第１及び第
２周波数の光に対して少なくとも半透明である。
この結果、膜厚及び保護リン酸塩膜内の成分の相対比率
は非破壊的に決定さハる。
は非破壊的に決定さハる。
好適な実施例に於いて、第１及び第２の周波数は等しい
ものではなく、赤外スＲクトルから逼定さｈる。測定反
射光は、保護リン酸塩膜の少むくとも２つのインタフェ
ースからの反射光である。
ものではなく、赤外スＲクトルから逼定さｈる。測定反
射光は、保護リン酸塩膜の少むくとも２つのインタフェ
ースからの反射光である。
上記決定工程は、既知の光学パラメータ及び厚さに対す
る反射強度の関数依存性を利用することで各所定周波数
での光学パラメータを与えて、保護リン酸塩膜内の成分
の紹成比率を自動的に算出する工程を含む。
る反射強度の関数依存性を利用することで各所定周波数
での光学パラメータを与えて、保護リン酸塩膜内の成分
の紹成比率を自動的に算出する工程を含む。
特に、リン酸塩膜は、ξ，＋ξ２＝１の関係を有する実
効成分率ξ，とξ２の２つの成分を有する。上記算出工
程は、ｄ，ξ，及びξ，を決定する工程を含み、この工
程は各周波数での測定反射強度にそれぞれ基づいて保護
リン酸塩膜の成分め率と膜厚とに対応して下記の式によ
り決定される。
効成分率ξ，とξ２の２つの成分を有する。上記算出工
程は、ｄ，ξ，及びξ，を決定する工程を含み、この工
程は各周波数での測定反射強度にそれぞれ基づいて保護
リン酸塩膜の成分め率と膜厚とに対応して下記の式によ
り決定される。
Ｉ＝ａｏ２（ｒ，２＋（＋−ｒ，）’ｒ２２ｅ−’（ξ
西＋ξ２ラ）ｄｓｅｃψＩ＋２（１−ｒ，）２ｒ１ ｒ
２ｅ−２（ξ西＋ξ２’２）ｄＳｅｃ”ｃｏｓ２（ξＩ
ｋｌ＋ξ２ｋ２）ａｃｏｓψ′〕本発明は、自動車紹立
ラインでのリアルタイム非破壊的品質検査に用いら加、
メタル基板上に配設されたリン酸塩層の実際の厚さを非
破壊的に決定する方法により特徴づけられるもので、該
方法は、リン酸塩層な赤外スペクトル内の第１周波数の
光ビームによって照射する工程を含む。＃：１周波数は
リン酸塩層内に少むくとも部分的に透過される。リン酸
塩層からの反射光の強度は第１周波数で測定さ幻る。リ
ン酸塩層は赤外スペクトル内の第２周波数の光ビームで
照射される。第２周波数はリン酔塩層内に少なくとも部
分的に透過される。リン酸塩層からの反射光の強度は第
２周波数で測定される。第１及び第２のリン酸塩成分の
実効率ξ，とξ２は、リン酸塩層からの光の測定反射強
度から自動的に導き出される。リン酸塩層からの反射光
の度合いは、少なくとも部分的に各リン酸塩成分の率に
よって決定される。
西＋ξ２ラ）ｄｓｅｃψＩ＋２（１−ｒ，）２ｒ１ ｒ
２ｅ−２（ξ西＋ξ２’２）ｄＳｅｃ”ｃｏｓ２（ξＩ
ｋｌ＋ξ２ｋ２）ａｃｏｓψ′〕本発明は、自動車紹立
ラインでのリアルタイム非破壊的品質検査に用いら加、
メタル基板上に配設されたリン酸塩層の実際の厚さを非
破壊的に決定する方法により特徴づけられるもので、該
方法は、リン酸塩層な赤外スペクトル内の第１周波数の
光ビームによって照射する工程を含む。＃：１周波数は
リン酸塩層内に少むくとも部分的に透過される。リン酸
塩層からの反射光の強度は第１周波数で測定さ幻る。リ
ン酸塩層は赤外スペクトル内の第２周波数の光ビームで
照射される。第２周波数はリン酔塩層内に少なくとも部
分的に透過される。リン酸塩層からの反射光の強度は第
２周波数で測定される。第１及び第２のリン酸塩成分の
実効率ξ，とξ２は、リン酸塩層からの光の測定反射強
度から自動的に導き出される。リン酸塩層からの反射光
の度合いは、少なくとも部分的に各リン酸塩成分の率に
よって決定される。
この結果、自動車紹立ラインでの塗装さｈたメタル表面
についてのオンライン・リアルタイムの品質管理が実施
される。
についてのオンライン・リアルタイムの品質管理が実施
される。
例示実施例に於いて、測定反射光強度は、リン酸塩層の
前後面によって反射せしめも到る。
前後面によって反射せしめも到る。
上記方法は追加周波数でリン酸塩層を照射する工程を更
に含む。追加周波数の数は、リン酸塩層内に含壕れる追
加リン酸塩成分の数に等しＬ・。リン酸塩層からの反射
光の強度は追加周波数で測定さハる。リン酸塩層内の各
リン酸塩成分の率は、追加周波数を含む周波数のそれぞ
れでの反射光の測定強度に基づいて自動的に導き出され
る。
に含む。追加周波数の数は、リン酸塩層内に含壕れる追
加リン酸塩成分の数に等しＬ・。リン酸塩層からの反射
光の強度は追加周波数で測定さハる。リン酸塩層内の各
リン酸塩成分の率は、追加周波数を含む周波数のそれぞ
れでの反射光の測定強度に基づいて自動的に導き出され
る。
本発明は更に、自動車生産ラインでリアルタイムベース
でシートメタル上のリン酸塩層の品質を決定する装置０
改善により特徴づけられるもので、該装置は複数の周波
数の光でリン酸塩層な照射するコーヒレント光源を備え
て成る。リン酸塩層は各周波数の光に対して少な〈とも
部分的に半透明である。光検出器は各周波数１のリン酸
塩層からの反射光の強度を測定する。コンピュータは、
光をリン酸塩層から反射せしツるリン酸塩層内に含１れ
る各成分の率を自動的に導き出す。
でシートメタル上のリン酸塩層の品質を決定する装置０
改善により特徴づけられるもので、該装置は複数の周波
数の光でリン酸塩層な照射するコーヒレント光源を備え
て成る。リン酸塩層は各周波数の光に対して少な〈とも
部分的に半透明である。光検出器は各周波数１のリン酸
塩層からの反射光の強度を測定する。コンピュータは、
光をリン酸塩層から反射せしツるリン酸塩層内に含１れ
る各成分の率を自動的に導き出す。
この結果、リン酸塩層いリアルタイム・非破壊的な品質
管理が行わかる。
管理が行わかる。
リン酸塩層からの反射光の強度を測定する光抄出器及び
リン酸塩層な照射するコーヒレント光源は、リン酸塩層
内の成分と同じ数の周波数を与え且つ測定する。
リン酸塩層な照射するコーヒレント光源は、リン酸塩層
内の成分と同じ数の周波数を与え且つ測定する。
自動車紹立ライン内でのリン酸シートメタルの様な金属
表面上に設けられたリン酸塩層内の各亜鉛リン酸塩成分
の率を決定する非破壊方法及び非破壊装置が開示されて
いる。リン酸処理層は、少なくとも部分的にリン酸塩層
な透過する赤外光に照射さトる。リン酸塩層の上下面か
らの反射は、リン酸層の光学パラメータ及びこの光学パ
ラメータに対応する成分率の関数である総合反射強度に
帰１る。例えば、リン酸塩層が２つの亜鉛リン酸塩成分
を含む場合、２つの別の波長での反射強度の測定は、亜
鉛リン酸塩成分の光学特性も１た波長の関数であること
から、異なるものとなろう。
表面上に設けられたリン酸塩層内の各亜鉛リン酸塩成分
の率を決定する非破壊方法及び非破壊装置が開示されて
いる。リン酸処理層は、少なくとも部分的にリン酸塩層
な透過する赤外光に照射さトる。リン酸塩層の上下面か
らの反射は、リン酸層の光学パラメータ及びこの光学パ
ラメータに対応する成分率の関数である総合反射強度に
帰１る。例えば、リン酸塩層が２つの亜鉛リン酸塩成分
を含む場合、２つの別の波長での反射強度の測定は、亜
鉛リン酸塩成分の光学特性も１た波長の関数であること
から、異なるものとなろう。
測定反射強度及びリン酸塩層内の成分の相対的な比率に
対する反射強度の関数依存度は、各成分の光学パラメー
タの既知の値と共に、リン酸塩層内の各成分の比率な算
出する際に用Ｌ・ることができる。
対する反射強度の関数依存度は、各成分の光学パラメー
タの既知の値と共に、リン酸塩層内の各成分の比率な算
出する際に用Ｌ・ることができる。
本発明は、スチールもしくけ、メタル基板上のリン酸塩
層の実際上の厚さ及び紹成を決定する方法論及び手段を
提供するものである。２つの避定波長でのインタフエロ
メトリ，ク・データが記録さ力る。データは理論モデル
に入力され、リン酸塩層の各成分率が決定される。リン
酸塩層内の各種リン酸塩成分の重み付け率もオた決定さ
力る。
層の実際上の厚さ及び紹成を決定する方法論及び手段を
提供するものである。２つの避定波長でのインタフエロ
メトリ，ク・データが記録さ力る。データは理論モデル
に入力され、リン酸塩層の各成分率が決定される。リン
酸塩層内の各種リン酸塩成分の重み付け率もオた決定さ
力る。
図示の実施例では、リン酸塩成分はリン酸亜鉛Ｚ ｎｓ
（ Ｈｓ ＰＯ４ ） ２とリン酸鉄亜鉛Ｚ ｎ Ｆ
ｅ （ Ｈ ｓ Ｐ ０ ４ ） ２を含む。これら
成分は不鮮明なインタフェースをその間に有するか、あ
るいは２つの成分の非均一あるいは同質混合体を構成す
る。
（ Ｈｓ ＰＯ４ ） ２とリン酸鉄亜鉛Ｚ ｎ Ｆ
ｅ （ Ｈ ｓ Ｐ ０ ４ ） ２を含む。これら
成分は不鮮明なインタフェースをその間に有するか、あ
るいは２つの成分の非均一あるいは同質混合体を構成す
る。
第１図を参照し、図示実施例を概念的に説明する。リン
酸塩層１０を、一般的には自動車あるいはその他の車輌
のシートメタル構成要素であるスチール基飯１２上に配
置する。第１図に示すように、リン酸層１０は、第１の
リン酸塩成分すなわち層１４と、スチール基板１２と接
触する下側の第２のリン酸塩成分１６より成る。１０．
６マイクロメータで作動するレーザのようなコーヒーレ
ントな光源１８は表面１１を基板１２の表面に対し垂Ｍ
に振巾ａ。のビーム２０にて照射する。
酸塩層１０を、一般的には自動車あるいはその他の車輌
のシートメタル構成要素であるスチール基飯１２上に配
置する。第１図に示すように、リン酸層１０は、第１の
リン酸塩成分すなわち層１４と、スチール基板１２と接
触する下側の第２のリン酸塩成分１６より成る。１０．
６マイクロメータで作動するレーザのようなコーヒーレ
ントな光源１８は表面１１を基板１２の表面に対し垂Ｍ
に振巾ａ。のビーム２０にて照射する。
しかし、入射ビーム２００波長は、リン酸塩層１口が少
なくとも半透明となるスペクトルの部分にて遇定される
。他方、リン酸塩層１口は可視スＲクトルで不透明であ
り、第２図に示すような赤外スぱクトルでは、波長、波
長幹囲あるいは各種の波長範囲などは、リン酸塩層が半
透明である所に存在する。
なくとも半透明となるスペクトルの部分にて遇定される
。他方、リン酸塩層１口は可視スＲクトルで不透明であ
り、第２図に示すような赤外スぱクトルでは、波長、波
長幹囲あるいは各種の波長範囲などは、リン酸塩層が半
透明である所に存在する。
例えば、第２図に、典型的なリン酸塩層の透過スペクト
ルをグラフとして示す。垂直軸はインターフェースを横
切る入射ビームの透過率を示し、他方、水平軸はミクロ
ン単位の波長を示す。第２図の透過スペクトルの検査に
より、２つの、すなわち参照番号２６と２８で示さ力る
波長範囲があり、ここではインターフェースを介して良
好な透過率が得られることが容易に示される。帥囲２８
のピークは事実２０％を超過｛−ており、コーヒレント
光源１８の一つの周波数として選定でき得る。
ルをグラフとして示す。垂直軸はインターフェースを横
切る入射ビームの透過率を示し、他方、水平軸はミクロ
ン単位の波長を示す。第２図の透過スペクトルの検査に
より、２つの、すなわち参照番号２６と２８で示さ力る
波長範囲があり、ここではインターフェースを介して良
好な透過率が得られることが容易に示される。帥囲２８
のピークは事実２０％を超過｛−ており、コーヒレント
光源１８の一つの周波数として選定でき得る。
同じピーク上の近くの識別可能な周波数は第２の周波数
として選定される。あるＬ・は範囲２６内のピークの一
つは、後述するように本発明に基づいて使用可能なコー
ヒーレント光源１８の第２の波長な指定するよう選択さ
れ得る。
として選定される。あるＬ・は範囲２６内のピークの一
つは、後述するように本発明に基づいて使用可能なコー
ヒーレント光源１８の第２の波長な指定するよう選択さ
れ得る。
第２図に示す透過スペクトルは一つの例として示されて
（・ることは明らかに理解されよう。いか々る特別なリ
ン酸塩の透過スペクトルも経験的に測定可能であり、そ
の透過用の２つの適当な周波数は本発明の主旨に従って
決定した。
（・ることは明らかに理解されよう。いか々る特別なリ
ン酸塩の透過スペクトルも経験的に測定可能であり、そ
の透過用の２つの適当な周波数は本発明の主旨に従って
決定した。
第１図を参照するに、振巾ａ。の入射ビーム２０の一部
は、振巾ａ，の光線２４として反射し、１た残る一部は
振巾ａ，の光線６０として透過する。光線３０はリン酸
塩層１４と１６の結合厚さを通過し、リン酸塩とメタル
とのインターフェース３２に入射する。光線ろ０の一部
は光線６４としてメタル基板１２内に再び透過するが、
光線３４０大部分は、振巾ａ，の光線としてリン酸塩層
１０を介して上方に反射する。光線３６はインターフェ
ース２２の下面に入射し、その一部は再び振巾ａ４の光
線３８としてそこを透過する。各入射光線２０の光線２
４及び３８は建設的にあるいは相殺的に結合して干渉フ
リンジ・パターンを形成する。これは写真板、光検出器
あるいはビデオカメラ４０上に合焦する。後述するよう
に、例えば、下記の各種の式を解くようプログラムされ
たコンピュータ５０によって、反射光の強度が測定され
、１たリン酸塩層１０の厚さが決定される。
は、振巾ａ，の光線２４として反射し、１た残る一部は
振巾ａ，の光線６０として透過する。光線３０はリン酸
塩層１４と１６の結合厚さを通過し、リン酸塩とメタル
とのインターフェース３２に入射する。光線ろ０の一部
は光線６４としてメタル基板１２内に再び透過するが、
光線３４０大部分は、振巾ａ，の光線としてリン酸塩層
１０を介して上方に反射する。光線３６はインターフェ
ース２２の下面に入射し、その一部は再び振巾ａ４の光
線３８としてそこを透過する。各入射光線２０の光線２
４及び３８は建設的にあるいは相殺的に結合して干渉フ
リンジ・パターンを形成する。これは写真板、光検出器
あるいはビデオカメラ４０上に合焦する。後述するよう
に、例えば、下記の各種の式を解くようプログラムされ
たコンピュータ５０によって、反射光の強度が測定され
、１たリン酸塩層１０の厚さが決定される。
波の振幅を位相情報を有する複素数として取り扱う場合
、検出器４０が受ける入射振幅は光線２４と３８の和と
なる。すなわち、 ａ ＝ ａ， ＋ａ，
（１１ここで、 ａ一検出器４口での振幅 ３，＝インタフェース２２から反射された振ａ，＝イン
タフェース６２からの反射後のインタフェース２２を透
過した振幅。
、検出器４０が受ける入射振幅は光線２４と３８の和と
なる。すなわち、 ａ ＝ ａ， ＋ａ，
（１１ここで、 ａ一検出器４口での振幅 ３，＝インタフェース２２から反射された振ａ，＝イン
タフェース６２からの反射後のインタフェース２２を透
過した振幅。
振幅ａ，及びａ，の値は１）入射振幅ａ。により、２）
−それぞれｒｌ ｌ ｒ２のように表示されるインタフ
ェース２２及び６２の反射率により、６）リン酸塩層１
０の吸収率αにより、４）リン酸塩層１０内での放射の
波数ｋにより、１た５）リン酸塩層１０の厚さｄにより
書き換えられる。従って、検出振幅ａは下記の式（２）
に示される如く規定される。
−それぞれｒｌ ｌ ｒ２のように表示されるインタフ
ェース２２及び６２の反射率により、６）リン酸塩層１
０の吸収率αにより、４）リン酸塩層１０内での放射の
波数ｋにより、１た５）リン酸塩層１０の厚さｄにより
書き換えられる。従って、検出振幅ａは下記の式（２）
に示される如く規定される。
ａ＝ａ０（ｒ， ＋（ １−ｒ， ） ２ｒ２ｅ−２α
ｄｓｅｃψｅｚｉｋｄｃｏｓψ〕（２）ここで 『，＝インタフェース２２の反射率 ｒ！＝インタフェース３２の反射率 α＝層１０の吸収率 ｋ＝層１０での波数 ψは表面に対する法線に関し入射ビームが作る角度。
ｄｓｅｃψｅｚｉｋｄｃｏｓψ〕（２）ここで 『，＝インタフェース２２の反射率 ｒ！＝インタフェース３２の反射率 α＝層１０の吸収率 ｋ＝層１０での波数 ψは表面に対する法線に関し入射ビームが作る角度。
検出器４０での観測ビームの強度は上記の式２で与えら
れた検出振幅の絶対量の２乗である。従って、メタル基
板１２上のリン酸塩層１０から反射した頼出ビームの強
度は下記の式６のように与えら力る。
れた検出振幅の絶対量の２乗である。従って、メタル基
板１２上のリン酸塩層１０から反射した頼出ビームの強
度は下記の式６のように与えら力る。
Ｉ ＝ ｌａｌ２＝ａ（，２（ｒｌ２＋（１−ｒ，）’
ｒ，２ｅ−’αｄｓｅｃψ′＋２（＋−ｒ，）２ｒ，ｒ
２ｅ−２αｄｓｅｃψ’ｃｏｓ（２ｋａ ｃｏｓψ’）
］ （３）ここで１はｎ ｓｉｎψ′＝ｓｉｎψによ
ってψに関連されるリン酸塩層内での屈折ビーム角度で
、上述のｎは屈折率。
ｒ，２ｅ−’αｄｓｅｃψ′＋２（＋−ｒ，）２ｒ，ｒ
２ｅ−２αｄｓｅｃψ’ｃｏｓ（２ｋａ ｃｏｓψ’）
］ （３）ここで１はｎ ｓｉｎψ′＝ｓｉｎψによ
ってψに関連されるリン酸塩層内での屈折ビーム角度で
、上述のｎは屈折率。
従って、強度はリン酸塩層１０の光学パラメータと層の
厚さｄの関数となる。強度は項ｃｏｓ（ ｚｋｄｃｏｓ
ψ）′によりψもしくはψ′の関数として周期的に変化
する。かくして、強度は、２ｋａｃｏｓψ’＝ ０ ．
２π，４π・・・の時最大となり、２ｋｄｃｏｓｒ＝
π，６π，５π・・・の時最小と々る。画像面のフリン
ジの周期を測定することにより、１た△ｘ＝ｆ△ψとす
ることにより厚さｄが決定される。なお、ここでナはレ
ンズの焦点距離。
厚さｄの関数となる。強度は項ｃｏｓ（ ｚｋｄｃｏｓ
ψ）′によりψもしくはψ′の関数として周期的に変化
する。かくして、強度は、２ｋａｃｏｓψ’＝ ０ ．
２π，４π・・・の時最大となり、２ｋｄｃｏｓｒ＝
π，６π，５π・・・の時最小と々る。画像面のフリン
ジの周期を測定することにより、１た△ｘ＝ｆ△ψとす
ることにより厚さｄが決定される。なお、ここでナはレ
ンズの焦点距離。
しかし現実には、リン酸塩層１０は実際上は２つの個別
成分、部分重複と併合される２つの個別成分の層もしく
は層１０内の内部層間に鮮明々インタフェースを有しな
い２層の非均一々あるいは同質々混合体による複合層で
ある。層１０内の各リン酸塩成分は、層１０の光学巷性
に貢献する。
成分、部分重複と併合される２つの個別成分の層もしく
は層１０内の内部層間に鮮明々インタフェースを有しな
い２層の非均一々あるいは同質々混合体による複合層で
ある。層１０内の各リン酸塩成分は、層１０の光学巷性
に貢献する。
従って、上述の式で表わされている通り、層１０内の放
射の波数及び吸収率は、層内の各リン酸塩成分の程度に
よって重み付けされた層１０内のリン酸塩成分双方から
の平均とみなしてよい。従って、式乙に示される量、〈
α＞，＜ｄ＞及び（ｋｄ）の重み付け平均値は次の式４
に与えられると考えて良い。
射の波数及び吸収率は、層内の各リン酸塩成分の程度に
よって重み付けされた層１０内のリン酸塩成分双方から
の平均とみなしてよい。従って、式乙に示される量、〈
α＞，＜ｄ＞及び（ｋｄ）の重み付け平均値は次の式４
に与えられると考えて良い。
〈α〉＝ξ＋ａ１＋ξ，ａＲ
〈ｋ〉＝ξｌｋｌ＋ξ， ｋ， （４
）ここで 色は第一のリン酸塩の吸収率 ξ１は第十のリン酸塩の成分率 へは第二のリン酸塩の吸収率 ξ２はξ１＋ξ２＝１の関係性を有する第二のリン酸塩
の成分率。
）ここで 色は第一のリン酸塩の吸収率 ξ１は第十のリン酸塩の成分率 へは第二のリン酸塩の吸収率 ξ２はξ１＋ξ２＝１の関係性を有する第二のリン酸塩
の成分率。
式４からのくα〉と＜ｋ＞の値を式３に代入すると、次
の結果が得られる。
の結果が得られる。
Ｉ＝ａｏ２（ｒ１２＋（１−ｒ，）％，２６−４（ξ，
色＋ξ＊ａ２〉ｄｓｅｃψＩ＋２０−ｒ，）２ｒ１ｒ２
ｅ−２（ξ１ａ１＋ξ，（１４）ｄｓｅｃψ島２（ξ山
＋／，，ｋ，）ａ ｃｏｓψク従って、被測定ビームの
強度は既知の定数とリン酸塩層１０内の２つのリン酸塩
成分の率ξ，とξ，との関数となる。光学定数は各波長
で別々に既知であることから、２つの別々の波長での強
度を測定することで、２つの未知数を含む上述の形の２
つの式を得ることができる。一次方程式でけむいが、゛
ξ，＝１−ξ，とし、２つの異なる波長でのｄについて
のフリンジ周期を測定することで、２つの式は例えばコ
ンピュータ５０で数値的に解かれ、かくしてξ，とξ，
の値が与えられる。このように、リン酸塩膜の厚さと紹
成がオンラインで且つリアルタイムで決定される。
色＋ξ＊ａ２〉ｄｓｅｃψＩ＋２０−ｒ，）２ｒ１ｒ２
ｅ−２（ξ１ａ１＋ξ，（１４）ｄｓｅｃψ島２（ξ山
＋／，，ｋ，）ａ ｃｏｓψク従って、被測定ビームの
強度は既知の定数とリン酸塩層１０内の２つのリン酸塩
成分の率ξ，とξ，との関数となる。光学定数は各波長
で別々に既知であることから、２つの別々の波長での強
度を測定することで、２つの未知数を含む上述の形の２
つの式を得ることができる。一次方程式でけむいが、゛
ξ，＝１−ξ，とし、２つの異なる波長でのｄについて
のフリンジ周期を測定することで、２つの式は例えばコ
ンピュータ５０で数値的に解かれ、かくしてξ，とξ，
の値が与えられる。このように、リン酸塩膜の厚さと紹
成がオンラインで且つリアルタイムで決定される。
仮に２つ以上のリン酸塩成分が存する場合、実効集合厚
さが得られるリン酸塩成分と同じ数の追加波長で、その
手順を繰り返して良い。これらの率のそれぞれを決定す
ることが出来ることにより、リン酸塩成分が層内にいか
に分配されるか、１た理論上この様なリン酸塩層かも得
られる有謳な腐食抵抗効果が実現でき得るものかどうか
に５いて数量的に理解することができる。
さが得られるリン酸塩成分と同じ数の追加波長で、その
手順を繰り返して良い。これらの率のそれぞれを決定す
ることが出来ることにより、リン酸塩成分が層内にいか
に分配されるか、１た理論上この様なリン酸塩層かも得
られる有謳な腐食抵抗効果が実現でき得るものかどうか
に５いて数量的に理解することができる。
図示の実施例は単なる例として述べられているにすぎず
、酌記の特許請求の範囲にて定義される発明を限定する
ものとして考えらＩるぺきでは？ｊい。多くの変更及び
修正は、発明の範囲と精神力ら逸脱することな〈当業者
により為さわることＧ』明らかであろう。
、酌記の特許請求の範囲にて定義される発明を限定する
ものとして考えらＩるぺきでは？ｊい。多くの変更及び
修正は、発明の範囲と精神力ら逸脱することな〈当業者
により為さわることＧ』明らかであろう。
第１図はリン酸塩膜の厚さを光学的に測定する測定装置
の断面を概略的に示す図。第２図は、メタル表面のリン
酸塩コーティングに用ち・られるリン酸塩化合物用の典
型的な赤外透過スペクトルググラフ。 １０：リン酸塩層 １２：スチール基板１４：第１
のリン酸塩成分１６：第２のリン酸塩成多１８：コヒー
レント光源 ２０：入射ビーム２４・３０・ろ４・３６
・３８ ：光線） ｝ ４０ 二光検出器 ５０ ：コンピュータ 一一 （
の断面を概略的に示す図。第２図は、メタル表面のリン
酸塩コーティングに用ち・られるリン酸塩化合物用の典
型的な赤外透過スペクトルググラフ。 １０：リン酸塩層 １２：スチール基板１４：第１
のリン酸塩成分１６：第２のリン酸塩成多１８：コヒー
レント光源 ２０：入射ビーム２４・３０・ろ４・３６
・３８ ：光線） ｝ ４０ 二光検出器 ５０ ：コンピュータ 一一 （
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上に配された保護リン酸塩膜の厚さ及び組成率
を非破壊的に決定する方法であって、上記基板上の上記
保護リン酸塩膜を第１の所定周波数の光で照射する工程
と、上記第１の周波数での上記保護リン酸塩膜からの反
射光の強度を測定する工程と、上記基板上の上記保護リ
ン酸塩膜を第２の所定周波数の光で照射する工程と、上
記第２の周波数での上記保護リン酸塩膜からの反射光の
強度を測定する工程と、上記第１及び第２周波数での上
記保護リン酸塩膜からの反射光の上記の測定強度から上
記保護リン酸塩膜の第１及び第２の成分の率を決定する
工程であって、上記第１及び第２の周波数の光は上記保
護リン酸塩膜の第１及び第２のインタフェースを介して
上記保護リン酸塩膜から反射されるものであり、上記保
護リン酸塩膜は上記第１及び第２周波数の上記光に対し
て少なくとも半透明である工程とを備え、上記保護リン
酸塩膜内の上記成分の率が非破壊的に決定されることを
特徴とする方法。 ２、上記第１及び第２の周波数は異なることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 ３、上記第１及び第２周波数は赤外スペクトルから選定
することを特徴とする請求項２記載の方法。 ４、上記決定工程は、既知の光学パラメータ及び厚さに
対する上記反射強度の関数依存性を利用することにより
、上記各所定周波数での光学パラメータを既知として与
えて、上記保護リン酸塩膜内の上記成分の率を自動的に
算出する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方
法。 ５、上記リン酸塩膜は率ξ＿１とξ＿２の少なくとも２
つの成分を有し、上記算出工程は各上記周波数での測定
反射強度に基づく上記保護リン酸塩膜の上記の成分の率
にそれぞれ対応して、各上記所定周波数に対して下記の
式によってξ＿１とξ＿２とを決定することを特徴とす
る請求項４記載の方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、Ｉは上記所定周波数での上記反射光の強度。 ａ＿０は上記基板を照射する光の振巾。 ｒ＿１は上記リン酸塩膜の第１の上側界面の反射率。 ｒ＿２は上記リン酸塩膜の第２の下側界面の反射率。 α＿１は上記リン酸塩膜の上記第１の成分の吸収率。 α＿２は上記リン酸塩膜の上記第２の成分の吸収率。 ξ＿１は上記リン酸塩膜の上記第１の成分の率。 ξ＿２は上記リン酸塩膜の上記第２の成分の率。 ψ′は上記リン酸塩膜における入射ビーム の屈折角。 ６、上記各工程は自動的に行われることを特徴とする請
求項１記載の方法。 ７、上記各工程は自動的に行われることを特徴とする請
求項５記載の方法。 ８、自動組立ラインに於けるリアルタイム非破壊品質検
査に用いられ、メタル基板上に配されるリン酸塩層内の
各リン酸塩成分の率を非破壊的に決定する方法であって
、赤外スペクトル内にあり上記リン酸塩層内に少なくと
も部分的に透過される第１周波数の光ビームで上記リン
酸塩層を照射する工程と、上記リン酸塩層からの上記第
１周波数での反射光の強度を測定する工程と、赤外スペ
クトル内にあり上記リン酸塩層内に少なくとも部分的に
透過される第２周波数の光ビームで上記リン酸塩層を照
射する工程と、上記リン酸塩層からの上記第２周波数で
の反射光の強度を測定する工程と、上記リン酸塩層から
の光の測定反射強度から上記リン酸塩層内の上記第１及
び第２リン酸塩成分の率を自動的に導き出す工程であっ
て、上記リン酸塩層からの反射光の度合いは少なくとも
部分的に各リン酸塩成分の率により決定される工程とを
含み、自動組立ラインに於けるリン酸処理メタル表面に
対するオンライン・リアルタイム品質管理が行われるこ
とを特徴とする方法。 ９、上記第１及び第２周波数での反射光の強度を測定す
る工程に於いて、上記リン酸塩層にて画定される二つの
インタフェースからの反射光が測定されることを特徴と
する請求項８記載の方法。 １０、上記測定反射光強度はＺｎ＿３（Ｈ＿３ＰＯ＿４
）＿２成分にて反射されることを特徴とする請求項８記
載の方法。 １１、上記測定反射光強度は上記リン酸塩層内のＺｎ＿
２Ｆｅ（Ｈ＿３ＰＯ＿４）＿２成分から反射するように
したことを特徴とする請求項８記載の方法。 １２、上記測定反射光強度は上記リン酸塩層内のＺｎ＿
２Ｆｅ（Ｈ＿３ＰＯ＿４）＿２成分から反射するように
したことを特徴とする請求項１０記載の方法。 １３、少なくとも１つの追加周波数で上記リン酸塩層を
照射する工程であって、該追加周波数の数は上記リン酸
塩層内に含まれる追加リン酸塩層の数に等しい工程と、
上記追加周波数での上記リン酸塩層からの反射光強度を
測定する工程と、上記追加周波数を含む上記各周波数で
の反射光の測定強度に基づいて上記リン酸塩層内の各成
分の率を自動的に導き出す工程とを更に含むことを特徴
とする請求項８記載の方法。 １４、自動生産ラインに用いられ、リアルタイムベース
でシートメタル上のリン酸塩層の品質を決定する装置で
あって、複数の周波数のそれぞれの光に対して少なくと
も部分的に半透明である上記リン酸塩層を上記複数の周
波数の光で照射する手段と、上記光を上記リン酸塩層か
ら反射せしめる上記リン酸塩層内に含まれる各成分の率
を自動的に導き出す手段とを備えて成り、リン酸塩層の
リアルタイム非破壊品質管理を行うことを特徴とする装
置。 １５、上記光を与える手段は赤外スペクトル内の上記周
波数のそれぞれでの光を与えることを特徴とする請求項
１４記載の装置。 １６、上記リン酸塩層からの反射光強度を測定する手段
は、上記リン酸塩層の２つのインタフェースからの反射
光の強度を測定することを特徴とする請求項１４記載の
装置。 １７、上記リン酸層からの反射光の反射強度を測定する
手段及び上記リン酸塩層を照射する手段は上記リン酸塩
層内の成分と同じ数の周波数を与え且つ測定することを
特徴とする請求項１４記載の装置。 １８、上記リン酸塩層内の上記成分は上記リン酸塩層の
リン酸亜鉛成分であることを特徴とする請求項１７記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US39319889A | 1989-08-14 | 1989-08-14 | |
| US393198 | 1989-08-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170041A true JPH03170041A (ja) | 1991-07-23 |
Family
ID=23553684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2215697A Pending JPH03170041A (ja) | 1989-08-14 | 1990-08-14 | リン酸塩被膜面のリン酸塩層の厚さ及び組成の非接触オンライン決定方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0413943A1 (ja) |
| JP (1) | JPH03170041A (ja) |
| KR (1) | KR920011038B1 (ja) |
| AU (1) | AU626201B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009509149A (ja) * | 2005-09-22 | 2009-03-05 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 干渉計による層厚決定 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6198537B1 (en) * | 1997-07-11 | 2001-03-06 | Philip Morris Incorporated | Optical inspection system for the manufacture of banded cigarette paper |
| CN103983201A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-13 | 首钢总公司 | 一种检测冷轧板磷化膜厚度的方法 |
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