JP2001174238A

JP2001174238A - 欠陥検出方法

Info

Publication number: JP2001174238A
Application number: JP35512399A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ikeda; 孝之池田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】超硬チップなどの物品の表面欠陥を自動的に検
出する。【解決手段】ＣＣＤカメラなどで得られる物品の表面の
濃淡を輝度で表し、サンプリングした輝度のバラツキの
ヒストグラムから、当該輝度を例えば白黒に分けて表示
するための二値化の閾値の範囲の上限値及び下限値を設
定し、その範囲内で、二値化の閾値の最適値を、当該輝
度のヒストグラムの平均輝度及び２５％輝度、即ち輝度
の低い方から１／４の位置の輝度で表す回帰式を求め
る。これにより、照明の状態が変化しても、凡そ同じ二
値化の閾値の最適値を設定することができる。なお、検
出しにくい欠陥は、輝度を縦横に積算し、その値が所定
値以下である領域に欠陥があると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば磁性体材料
からなる焼結部品の表面欠陥を検出する方法に関するも
のであり、特に物品の表面の輝度を二値化して当該表面
の欠陥を検出するのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、磁性体材料を焼結した、所謂超
硬チップなどでは、欠けやクラック（ひび）、へこみや
ふくれなどの表面欠陥が生じることがある。このような
表面欠陥を自動的に検出しようとする試みは従来から行
われている。なかでも、欠陥検出対象となる物品の表面
の濃淡を輝度で表すと、表面欠陥のある部分或いはその
周辺には輝度の変化が表れる。輝度表示は、濃淡をその
まま表示して欠陥を検出する方法に比べて、演算負荷が
小さく、処理速度を高められると共に、例えばＣＣＤカ
メラなどで映像として捉えた物品の表面の状態を一画素
毎に圧縮できるため、微小な表面欠陥を検出できるとい
う利点がある。この輝度の変化から物品の表面欠陥を検
出するために、例えば白と黒という二値に分け、黒い部
分が表面欠陥であるとする方法などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、物品の
表面の輝度を、例えば白と黒の二値に分ける場合、表面
欠陥だけを黒として表示する閾値は、簡単には得られな
い。実質的には、照明の状態や表面欠陥の種類や大きさ
などを変えて大量のサンプリングを行い、どのあたりで
区切るかを実験的に求めるしかないという実状がある。

【０００４】本発明は前記諸問題を解決すべく開発され
たものであり、例えば照明の状態が変化する場合が想定
されるとしても、或る程度のサンプリングによって、輝
度のバラツキのヒストグラムを作れば、二値化閾値の設
定ができるという欠陥検出方法を提供することを目的と
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記諸問題を解決するた
め、本発明のうち欠陥検出方法は、物品の表面の輝度を
二値化して当該表面の欠陥を検出するにあたり、前記物
品の表面の輝度のヒストグラムから平均輝度及び２５％
輝度を設定し、このヒストグラムのバラツキから設定さ
れる二値化閾値の上下限値を求め、その範囲の中で、前
記平均輝度及び２５％輝度を用いて二値化閾値の最適値
を設定することを特徴とするものである。

【０００６】なお、この欠陥検出方法は、例えば物品の
表面欠陥を黒で表すことを前提としたとき、輝度の高い
（明るい）側を１００％輝度側とし、輝度の低い（暗
い）側を０％輝度側としてバラツキのヒストグラムを作
製し、そのうちの暗い方の２５％輝度と全体の平均輝度
とを用いるようにしている。また、ヒストグラムのサン
プリング数は数個から数十個程度でよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明の欠陥検出方法を、磁性体
材料を焼結した超硬チップの表面欠陥検出に適用したも
のであり、図１ａから図１ｅの順に、表面の輝度を白と
黒の二値に分けて表示する閾値を次第に暗い側、即ち輝
度の低い側に変更している。つまり、超硬チップの表面
の照明を当て、それをＣＣＤカメラで画像情報として捉
え、その一画素毎の輝度を白か黒かで表すものとしたと
き、より明るい側に閾値を設けてそれより明るい（輝度
が高い）画素を白、それより暗い（輝度が低い）画素を
黒としたのが、図１ａであり、その閾値を次第に暗い側
に移行して、最も暗い側に閾値を設けて同様に白黒の二
値に表したのが図１ｅである。

【０００８】この図１で、表示されている左上部の黒い
部分が表面欠陥であるが、例えば図１ａ、図１ｂでは、
表面欠陥以外の部分が黒く表れているし、逆に図１ｅで
は、表面欠陥自体が白く表れている。つまり、二値化の
閾値が適切でないと表面欠陥を正しく抽出或いは検出で
きないことになる。一方、図１ｃ、図１ｄでは、表面欠
陥だけが黒く表れていることから、この程度に二値化の
閾値の最適値が存在することが分かる。

【０００９】そこで、本実施形態では、表面欠陥のある
ものもないものも含めて、数個から数十個の超硬チップ
の表面輝度をランダムにサンプリングし、図２に示すよ
うなヒストグラムを作製する。このヒストグラムは、一
般に統計学でいうバラツキを用いてもサンプルの分散の
仕方を表すことができるが、例えば平均輝度と２５％輝
度（全バラツキの中で輝度の低い方から１／４の位置の
輝度）でもサンプルの分散の仕方を表すことができる。
このようにヒストグラムのバラツキの状態が分かると、
経験的に二値化閾値の上限と下限とを設定することがで
きるので、その範囲の中で最も表面欠陥を確実に表すこ
とができる二値化閾値の最適値を求めることができる。
従って、この二値化閾値最適値をバラツキを表すパラメ
ータ、即ち平均輝度及び２５％輝度で回帰式として設定
すれば、例えば照明の状態が変化しても、つまり輝度の
バラツキ全体が変化しても、同様に二値化閾値の最適値
を設定することができる。ちなみに、この実施形態で
は、最適二値化閾値を下記１式で設定した。

【００１０】最適二値化閾値＝（−０．３６×平均輝度）＋（１．１０×２５％輝度）＋２７ ……… (1) 次に、本実施形態の超硬チップに見られる典型的な表面
欠陥について、図３に示す。このうち、急峻な突起や
穴、シミやクラックなど、色が変化しているもの、一部
が完全に欠けているものは、例えば図４に矢印で示すよ
うに、比較的広範な黒い部分が表れるので検出し易い。
一方、幅の狭いクラックや直径が１〜２画素程度の微小
な穴やふくれ、つまり欠陥のサイズが小さいものや、正
常部との輝度の変化が少ないもの、例えば傾斜の滑らか
なふくれや面積が広く浅い欠け、浅いすじ模様、或いは
エッジ部に存在する欠陥等は、それそのものを認識しに
くいため、検出が困難である。

【００１１】そこで、本実施形態では、図５ａに示すよ
うに例えば縦横方向に輝度値を積算し、夫々に上限値、
下限値を設けて、例えば下限値を下回る部分に欠陥があ
るといったように判定する。図５ｂは、傾斜が滑らかな
ふくれがある場合であるが、輝度の積算値の一部が大き
く減少していることから、そこに欠陥があると判定でき
るといった要領である。図６は、表面欠陥のない超硬チ
ップの輝度の積算値であるが、照明の影響で何れか一方
のエッジ部分（角隅部）がオーバシュートし、他方のエ
ッジ部分がアンダーシュートするのを除くと、輝度の積
算値は殆ど平坦になる。これに対して、図７ａ，ｂに示
すように、欠陥部がある場合には、輝度の積算値、つま
り白の画素数の合計が欠陥部だけ大きく減少するので、
これを判定値と比較して、それより輝度の積算値が小さ
い場合には、そこに欠陥があると判定する。なお、判定
値は、例えば白画素の合計の最大値の約９０％程度に設
定するとよい。

【００１２】また、前述したように輝度の積算値がアン
ダーシュートするエッジ部分では、もともと輝度の積算
値が小さいために欠陥の判定が困難であるが、図８に示
すように、欠陥と見なされる程度の欠陥がエッジ部分に
あると、輝度の積算値の小さい領域が大きくなるので、
輝度の積算値が０から急速に立ち上がる部分を真のエッ
ジとし、そこから判定値を下回る輝度の積算値の終了点
までの距離が、欠陥のない超硬チップのそれより大きい
ときには、その超硬チップのエッジ部分に欠陥があると
判定するように設定した。

【００１３】また、縞模様についても、図９に示すよう
に輝度の積算値が細かく変動する場合には、そこに縞模
様の欠陥があると判定することが可能である。なお、縞
模様が薄くて、前記二値化閾値ではっきりと抽出できな
い場合には、表面の濃淡をそのまま累積して、同様に欠
陥を検出することも可能である。図１０に、実際に欠陥
（欠け部）を検出（抽出）したものを示す。なお、図中
の欠け部抽出部分は、所謂ネガポジを反転してわかりや
すくしている。原画像では、欠け部ははっきりしていな
いが、前述のように輝度を二値化してみると、はっきり
と抽出される。ちなみに、本実施形態による超硬チップ
欠陥検出の所要時間は最大で５２０ｍsec.最小で４７８
ｍsec.であり、平均すると約５００ｍsec.で欠陥検出を
行うことができた。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の欠陥検出
方法によれば、数個から数十個の物品の表面の輝度をサ
ンプリングし、そのバラツキのヒストグラムを作製し
て、その平均輝度及び２５％輝度によって最適二値化閾
値を設定することができるので、欠陥検出に要する手間
を大幅に削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の欠陥検出方法を超硬チップの表面欠陥
検出装置に展開した一実施形態の説明図である。

【図２】超硬チップ表面の輝度のヒストグラムの説明図
である。

【図３】超硬チップ表面の欠陥の説明図である。

【図４】検出しやすい欠陥の説明図である。

【図５】検出しにくい欠陥を検出するための説明図であ
る。

【図６】図５の検出方法で正常な超硬チップを判定した
ときの説明図である。

【図７】図５の検出方法による欠陥判定の説明図であ
る。

【図８】図５の検出方法でエッジ部分にある欠陥を判定
するための説明図である。

【図９】図５の検出方法で縞模様の欠陥を判定するため
の説明図である。

【図１０】超硬チップの原画像と検出された欠陥の説明
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA12 AA49 AA54 BB02 BB29 EE04 FF00 FF01 FF42 GG01 HH02 JJ03 JJ26 QQ08 QQ27 QQ32 QQ43 UU05 2G051 AA90 AB07 BA00 CA03 CA04 EA11 EB01 EB02 EC02 EC03 ED07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物品の表面の輝度を二値化して当該表面
の欠陥を検出するにあたり、前記物品の表面の輝度のヒ
ストグラムから平均輝度及び２５％輝度を設定し、この
ヒストグラムのバラツキから設定される二値化閾値の上
下限値を求め、その範囲の中で、前記平均輝度及び２５
％輝度を用いて二値化閾値の最適値を設定することを特
徴とする欠陥検出方法。