JP2924718B2 - 非金属介在物の検査装置 - Google Patents

非金属介在物の検査装置

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JP2924718B2
JP2924718B2 JP7179282A JP17928295A JP2924718B2 JP 2924718 B2 JP2924718 B2 JP 2924718B2 JP 7179282 A JP7179282 A JP 7179282A JP 17928295 A JP17928295 A JP 17928295A JP 2924718 B2 JP2924718 B2 JP 2924718B2
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行雄 石坂
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理技術を用
いた非金属介在物の検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属材料中に存在する非金属介在物(例
えば、MnSなどの硫化物、Al2 3 などの酸化物や
Ti(CN)などの炭窒化物)は金属材料の機械的諸特
性に大きな影響を及ぼすため、これらの定量解析を行う
ことが金属材料の品質管理を行う上で非常に重要とな
る。
【0003】金属材料中に存在する非金属介在物の検査
方法としては、ASTM法、JIS法や仏国のMICH
ELIN(ミシュラン)社が開発したMICHELIN
法などが知られている。しかし、これらの従来法はいず
れも光学顕微鏡による目視検査であるため、検査速度が
遅く、また測定の精度や誤差の面で問題があった。更
に、作業者の健康保持という面から、作業の内容・環境
を改善したいとする要望も生じている。このため最近で
は、画像処理技術を用いて金属材料中の非金属介在物を
自動的に検査する検査装置が開発されている。
【0004】しかしながら、従来の画像処理技術を用い
た非金属介在物の検査装置では、被検査体の表面(以
下、「被検面」ともいう)に存在する「塵埃」、「し
み」や「錆」などの非金属介在物とは異なるものを非金
属介在物と誤認してしまい(以下、これらの「塵埃」、
「しみ」や「錆」などをまとめて「非金属介在物誤認要
因」という)、被検面中の非金属介在物の定量解析が正
確には行い難いという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、被検面上の非金属介在物と非金属
介在物誤認要因とを自動的に分別することができ、非金
属介在物の定量解析を正確に行うことが可能な非金属介
在物の検査装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記(1)の
非金属介在物の検査装置を要旨とする。
【0007】(1)被検査体を撮像する撮像装置と、そ
の撮像装置の撮像結果に基づいて被検査体中の非金属介
在物と非金属介在物誤認要因とを分別する分別装置と、
その分別装置の分別結果を出力する出力装置とで構成さ
れる非金属介在物の検査装置であって、上記分別装置
が、前記撮像装置により撮像された画像データから対象
物の形状度としての形状係数Kおよび周囲点外角標準偏
差σを算出する算出手段、ならびにこれら算出した形状
係数Kおよび周囲点外角標準偏差σを、予め設定してお
いた非金属介在物と非金属介在物誤認要因とを分別する
敷居値KC0、σC0と比較することにより非金属介在物で
あるか非金属介在物誤認要因であるかを判定する比較判
定手段を備えることを特徴とする非金属介在物の検査装
置。
【0008】本発明の非金属介在物の検査装置の「分別
装置」は、撮像装置により撮像された画像データから
対象物の形状度としての形状係数K、周囲点外角標準偏
差σを算出する算出手段、およびこれら算出した形状
係数K、周囲点外角標準偏差σを、予め設定しておいた
非金属介在物と非金属介在物誤認要因とを分別する敷居
値KC0、σC0と比較することにより非金属介在物である
か非金属介在物誤認要因であるかを判定する比較判定手
段を備えている。前記非金属介在物と前記非金属介在物
誤認要因との形状度にはそれぞれ差異があるので、被検
面上の非金属介在物と非金属介在物誤認要因とを容易、
且つ自動的に分別し得る。この結果、前記の非金属介在
物誤認要因を除外し、非金属介在物のみに関して測定お
よび分類できることとなり、定量解析を高速、且つ正確
に実施し得るのである。
【0009】
【実施例】以下、本発明に係る非金属介在物の検査装置
の実施例を図面に基づいて説明する。
【0010】図1は本発明に係る非金属介在物の検査装
置の一実施例を示すブロック図である。この非金属介在
物の検査装置1は、被検査体10を撮像する撮像装置
2、撮像装置2の撮像結果に基づいて被検査体10中の
非金属介在物と非金属介在物誤認要因とを分別する分別
装置3および分別装置3の分別結果を出力する出力装置
4とで構成されている。
【0011】被検査体10はX−Yステージ21上に載
置され、X−Yステージ21はX−Yステージコントロ
ーラ22に接続されている。X−Yステージコントロー
ラ22の制御により、X−Yステージ21を介して被検
査体10をX軸またはY軸の方向に所定距離移動させる
ことができる。一方、X−Yステージ21の上方には被
検査体10の表面(被検面)を光学的に拡大する光学顕
微鏡23が配設され、光学顕微鏡23の上には被検面を
光学顕微鏡23の光軸と同軸で照射する照明光源24を
介して工業用テレビカメラ(以下、ITVカメラとい
う)25が接続されている。照明光源24によって照射
された被検面は光学顕微鏡23によって所定の倍率に拡
大され、この画像がITVカメラ25によって撮像さ
れ、映像信号に変換されるようになっている。また光学
顕微鏡23はオートフォーカスコントローラ26に接続
されており、このオートフォーカスコントローラ26の
制御によって、被検面に関する光学顕微鏡23の焦点が
自動調整されるようになっている。すなわち、本発明に
係る非金属介在物の検査装置1の撮像装置2は、前記の
X−Yステージ21、光学顕微鏡23、ITVカメラ2
5などから構成されたものである。
【0012】ITVカメラ25はA/D変換器31aな
どを含んで構成された画像処理装置31に接続されてお
り、ITVカメラ25により撮像・変換された画面単位
における一連のアナログ信号が画像処理装置31におい
て多値化された一連のデジタル信号に変換される。画像
処理装置31はコンピュータ32a、メモリ32b、算
出手段32c、比較判定手段32dなどを含んで構成さ
れた情報処理装置32に接続され、情報処理装置32は
X−Yステージコントローラ22とオートフォーカスコ
ントローラ26にも接続している。そして情報処理装置
32によって上記のX−Yステージコントローラ22と
オートフォーカスコントローラ26が制御され、また画
像処理装置31からの映像信号の取り込み指示が行われ
ると共に、画面単位における一連のデジタル信号デー
タ、予め設定された非金属介在物の分類データ、敷居値
C0、σC0などが記憶されるようになっている。
【0013】算出手段32cによって対象物(測定物)
の形状度としての形状係数Kと周囲点外角標準偏差σと
が算出され、比較判定手段32dにより前記の算出され
た形状係数K、周囲点外角標準偏差σが敷居値KC0、σ
C0とそれぞれ比較され、対象物が非金属介在物であるか
非金属介在物誤認要因であるかが判定される。すなわ
ち、本発明に係る非金属介在物の検査装置1の分別装置
3は、前記の画像処理装置31、情報処理装置32など
から構成されている。
【0014】画像処理装置31はそこで画像処理された
画像の表示を行う画像モニタ41および画像処理された
画像のハードコピーを出力するビデオプリンタ42に接
続されており、撮像装置2によって撮像された映像が画
像モニタ41およびビデオプリンタ42に出力されるよ
うになっている。また情報処理装置32はそこで処理さ
れたデータの表示を行うモニタディスプレイ43および
処理された測定データなどの印字を行うプリンタ44に
接続され、情報処理装置32によって処理された検査結
果などが出力されるようになっている。すなわち、本発
明に係る非金属介在物の検査装置1の出力装置4は、前
記の画像モニタ41、モニタディスプレイ43などから
構成されたものである。
【0015】そして前記撮像装置2、分別装置3、出力
装置4により非金属介在物の検査装置1が構成されてい
る。
【0016】次に、上記のように構成された非金属介在
物の検査装置1を用いて被検査体10の表面(被検面)
を撮像し、撮像された対象物が非金属介在物であるか、
あるいは非金属介在物誤認要因であるかを分別した後、
非金属介在物の定量解析を行う際の基本動作を下記〜
で説明する。このうち特に、分別装置3を構成する情
報処理装置32の動作手順を取り出し、図2にフローチ
ャート化して示す。なお、図2中のなどの数字は、下
記の説明の番号と対応するものである。
【0017】先ず、撮像装置2により被検査体10の
被検面が撮像され、画素単位でサンプリングされた多値
画像が分別装置3の構成要素である画像処理装置31に
転送される。
【0018】画像処理装置31では撮像データがA/
D変換器31aによって、例えば8ビット(256階
調)で量子化され、対象物(1つの非金属介在物あるい
は非金属介在物誤認要因)のデジタル画像が分別装置3
を構成する情報処理装置32のメモリ32bに入力され
る。
【0019】情報処理装置32を構成するコンピュー
タ32aにおいて、メモリ32bに入力された対象物の
デジタル画像(デジタル信号)が取り出される。
【0020】次いで、情報処理装置32の算出手段3
2cによって、対象物デジタル画像から形状係数Kが算
出される。なお、ここでいう形状係数Kとは凸凹の度合
いを表す形状係数のことをいい、下記の式によって求め
られる「等周不等式による円形度係数の逆数」のことで
ある。
【0021】K=(周囲長)2 /(4π×面積の和) 図3に示すように、Kが1にほとんど等しい(ニヤリイ
コール)場合は円、Kが1より大きい場合は楕円、Kが
1より非常に大きい場合は不規則形状であって、Kの値
が1から離れるほど凸凹の度合いは大きくなる。
【0022】同じく情報処理装置32を構成する算出
手段32cによって、対象物デジタル画像から周囲点外
角A1 、A2 、・・・が求められ、次いでその周囲点外
角の標準偏差σが算出される。図4に周囲点外角の概念
図を示す。
【0023】なお、周囲点外角An は下記(a)〜
(e)の手順によって求められる(図4参照)。
【0024】(a)対象物における最大間隔(最大長
さ)を直径とする円を求め、前記の最大間隔となる2点
を通る直径をX軸と定める。
【0025】(b)上記の円の中心座標を(X0
0 )とし、円を中心座標(X0 、Y0 )を通る線でn
等分し、円周と交わる点Bn のX座標Xn を求める。こ
こで、nの値は任意に設定して良いが、大きすぎると処
理時間が長くなるし、逆に小さすぎると精度が悪くなる
ので、12〜16程度の値とすれば良い。以下、本明細
書においては、一例としてn=12とした場合について
述べることにする。
【0026】(c)点Bn からX軸に垂線を下ろし、対
象物と交わった点Cn のY座標Yn を求める(n=1〜
12)。
【0027】(d)対象物座標である点Cn (Xn 、Y
n )における対象物の接線が上記の点Bn からX軸に下
ろした垂線となす角度An を順次求める(n=1〜1
2)。ここで点Cn の存在する象限に拘らず角度An
して、0〜90度の値を採用する。
【0028】(e)得られた12点の角度An (n=1
〜12)から標準偏差σを求める。
【0029】上記のとで得られた形状係数Kと周
囲点外角標準偏差σが、情報処理装置32を構成する比
較判定手段32dによって、予め設定しておかれた非金
属介在物と非金属介在物誤認要因を分別する敷居値
C0、σC0と比較されることにより、対象物は金属介在
物と非金属介在物誤認要因とに分別される。
【0030】すなわち、メモリ32bに予め設定・記憶
された敷居値KC0、σC0が取り出された後、図2に示す
ように比較判定手段32dにおいて形状係数Kが敷居値
C0以上であるか否かが判定され、敷居値KC0以上でな
い、換言すれば敷居値KC0を下回ると判定されると、撮
像された対象物は非金属介在物誤認要因と見なされて検
査対象から除外される。一方、敷居値KC0以上であると
判定されると、次に周囲点外角標準偏差σが敷居値σC0
以上であるか否かが判定される。そして敷居値σC0以上
であると判定されると、撮像された対象物は介在物の特
徴が強いとして通常の検査が行われる。他方、敷居値σ
C0未満であると判定されると、撮像された対象物は非金
属介在物誤認要因と見なされて検査対象から除外され
る。
【0031】なお、表1に種々の対象物に関する形状係
数Kと周囲点外角標準偏差σの算出結果の一例を示す。
【0032】全対象物の内、非金属介在物に関するデ
ータだけが情報処理装置32に入力され、非金属介在物
の定量解析が行われ、情報処理装置32によって処理さ
れたその検査結果が出力装置4に出力される。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る非金
属介在物の検査装置にあっては、撮像装置により撮像さ
れた画像データから対象物の形状度としての形状係数
K、周囲点外角標準偏差σを算出する算出手段、および
これら算出した形状係数K、周囲点外角標準偏差σを、
予め設定しておいた非金属介在物と非金属介在物誤認要
因とを分別する敷居値KC0、σC0と比較することにより
非金属介在物であるか非金属介在物誤認要因であるかを
判定する比較判定手段を含んで分別装置が構成されてお
り、前記非金属介在物と前記非金属介在物誤認要因との
形状度にはそれぞれ差異があるので、被検面上の非金属
介在物と非金属介在物誤認要因とを容易、且つ、自動的
に分別することができる。この結果、前記の非金属介在
物誤認要因を除外し、非金属介在物のみに関する測定お
よび分類が可能となり、定量解析を高速、且つ、正確に
実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の検査装置の一例を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明による検査手順を示すフロー図である。
【図3】形状係数Kの概念図である。
【図4】周囲点外角の概念図である。
【符号の説明】
1:非金属介在物の検査装置、 10:被検査体、 2:撮像装置、 21:X−Yステージ、22:X−Yステージコントロ
ーラ、 23:光学顕微鏡、24:照明光源、25:ITVカメ
ラ、 26:オートフォーカスコントローラ、 3:分別装置、 31:画像処理装置、 31a:A/D変換器、 32:情報処理装置、 32a:コンピュータ、32b:メモリ、32c:算出
手段、 32d:比較判定手段、 4:出力装置、 41:画像モニタ、42:ビデオプリンタ、43:モニ
タディスプレイ、 44:プリンタ、

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査体を撮像する撮像装置と、その撮像
    装置の撮像結果に基づいて被検査体中の非金属介在物と
    非金属介在物誤認要因とを分別する分別装置と、その分
    別装置の分別結果を出力する出力装置とで構成される非
    金属介在物の検査装置であって、上記分別装置が、前記
    撮像装置により撮像された画像データから対象物の形状
    度としての形状係数Kおよび周囲点外角標準偏差σを算
    出する算出手段、ならびにこれら算出した形状係数Kお
    よび周囲点外角標準偏差σを、予め設定しておいた非金
    属介在物と非金属介在物誤認要因とを分別する敷居値K
    C0、σC0と比較することにより非金属介在物であるか非
    金属介在物誤認要因であるかを判定する比較判定手段を
    備えることを特徴とする非金属介在物の検査装置。
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