JP3534579B2 - Decarburized layer depth measurement method - Google Patents

Decarburized layer depth measurement method

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JP3534579B2
JP3534579B2 JP22706897A JP22706897A JP3534579B2 JP 3534579 B2 JP3534579 B2 JP 3534579B2 JP 22706897 A JP22706897 A JP 22706897A JP 22706897 A JP22706897 A JP 22706897A JP 3534579 B2 JP3534579 B2 JP 3534579B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材等の表面に現
れる脱炭層の深さを測定する方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for measuring the depth of a decarburized layer appearing on the surface of a steel material or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車や産業機械等の部材に用いられる
特殊鋼をはじめとする鉄鋼材料(鋼材)は、圧延や熱処
理等の製造過程で雰囲気中の酸素に触れると、鋼材中の
炭素と雰囲気中の酸素が反応し、CO、CO2として鋼
材から散逸する。従って、鋼材の表面及び表面近傍の炭
素含有率が鋼材内部の炭素含有率と異なることになる。
これを脱炭と称し、炭素が少なくなっている部分を脱炭
層と称する。この脱炭層は強度が低いので、鋼材が製品
に加工された場合、強度不足の問題を起こす可能性があ
る。
2. Description of the Related Art Steel materials (steel materials) such as special steels used for members of automobiles and industrial machines are exposed to oxygen in the atmosphere during the manufacturing process such as rolling and heat treatment. Oxygen inside reacts and is released from the steel as CO and CO 2 . Therefore, the carbon content of the surface of the steel material and the vicinity of the surface are different from the carbon content of the steel material.
This is called decarburization, and the part where the carbon is low is called the decarburized layer. Since this decarburized layer has low strength, it may cause a problem of insufficient strength when the steel material is processed into a product.

【0003】従って、鋼材メーカからユーザへ製品を出
荷する場合、所定処理後の脱炭層の深さを検査し、それ
が許容できる範囲のものであることを保証することが必
要である。
Therefore, when a product is shipped from a steel material manufacturer to a user, it is necessary to inspect the depth of the decarburized layer after a predetermined treatment to ensure that it is within an allowable range.

【0004】脱炭層の深さの検査として、鋼材の一部を
切り出して周囲を樹脂で固めたサンプルを作り、このサ
ンプルの切り出し面を顕微鏡等により拡大して検査する
ことが行われてきた。腐食液を用いて腐食させ検鏡した
場合、脱炭したところは脱炭していないところと比較し
て色差があるので、写真撮影を行い、鋼材サンプルの深
さを調べる方法も行われてきた。
As a method of inspecting the depth of the decarburized layer, a sample in which a part of a steel material is cut out and the periphery is hardened with a resin is prepared, and the cut surface of this sample is enlarged and inspected by a microscope or the like. When corroded with a corrosive liquid and examined under a microscope, the decarburized part has a color difference compared to the undecarburized part, so a method has been used to take a photograph and check the depth of the steel material sample. .

【0005】いずれにしても、脱炭層の深さの測定は目
視により行われてきたので、人によるバラツキがあり、
かつ、検査に熟練を要するという問題点があった。
In any case, since the depth of the decarburized layer has been measured by visual observation, there are variations due to people,
Moreover, there is a problem that the inspection requires skill.

【0006】これを解決する方法として、特開平4−1
74357号公報、特開平4−174358号公報に
は、鋼材断面を撮像手段によって撮像し、画像データの
鋼材表面から内部に向かう濃淡度の変化を検出すること
により脱炭層の深さを検出する方法が開示されている。
その方法を図6及び図7に示す。
[0006] As a method for solving this, Japanese Patent Laid-Open No. 4-1
In Japanese Patent No. 74357 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-174358, a method of detecting the depth of a decarburized layer by imaging a steel material cross section by an imaging means and detecting a change in the density of the image data from the surface of the steel material to the inside thereof is detected. Is disclosed.
The method is shown in FIGS. 6 and 7.

【0007】図6において、100は鋼材サンプル、1
01は鋼材片、102は樹脂である。まず、鋼材片10
1の周辺部分の画面F1の画像を取り込む。1画面は2
55個のセクタに分割されており、各セクタの濃度デー
タが加算されてRAMに格納される。次に、鋼材片10
1を載せたX−Yステージが移動し、画面F2の画像が
取り込まれて同様に処理される。以下、画面F3、F
4、…についても順次この操作が行われる。
In FIG. 6, 100 is a steel material sample, 1 is
01 is a steel material piece, and 102 is a resin. First, the steel piece 10
The image of the screen F1 in the peripheral portion of 1 is captured. 1 screen is 2
It is divided into 55 sectors, and the density data of each sector is added and stored in the RAM. Next, the steel piece 10
The XY stage on which No. 1 is placed moves, and the image on the screen F2 is captured and processed in the same manner. Below, screens F3 and F
This operation is sequentially performed for 4, ...

【0008】各画面毎にRAMに書き込まれた濃度デー
タの加算値と鋼材片101の中心から各画面までの距離
のグラフを作り、それを平滑化すると、図7が得られ
る。図7において、鋼材片101のエッジAから鋼材片
101の脱炭していない表面濃度になる点Bまでの距離
が脱炭深さDTであると判定される。
FIG. 7 is obtained by making a graph of the added value of the density data written in the RAM for each screen and the distance from the center of the steel material piece 101 to each screen and smoothing it. In FIG. 7, the distance from the edge A of the steel material piece 101 to the point B where the surface concentration of the steel material piece 101 is not decarburized is determined to be the decarburization depth DT.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、特開平4
−174357号公報、特開平4−174358号公報
に開示される方法は、脱炭層の深さを自動的に測定する
ことができるが、発明者等が実際にテストを行ってみた
ところ、必ずしも全ての条件の場合に脱炭層の深度が正
確に図れないことが分かった。この理由は明らかではな
いが、鋼材の断面の濃度は複雑な分布をしており、これ
らがノイズとなって測定精度を悪化させているものと考
えられる。
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4
The methods disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 174357/1974 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-174358 can automatically measure the depth of the decarburized layer, but when the inventors actually performed the test, it was found that they were not It was found that the depth of the decarburized layer cannot be accurately obtained under the conditions of. Although the reason for this is not clear, it is considered that the concentration in the cross section of the steel material has a complicated distribution, which causes noise and deteriorates the measurement accuracy.

【0010】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、画像処理の手法を用いることによ
り、脱炭層の深さを自動的にかつ正確に測定する方法を
提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for automatically and accurately measuring the depth of a decarburized layer by using an image processing technique. With the goal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題は、表面から内
面に向かって脱炭層が存在する被検査対象物の表面付近
の断面を撮像手段により撮影し、撮像された画像を画素
に分解し、各画素に対して複数回の最大値化処理と、最
大値化処理回数に等しいか少ない回数の最小値化処理を
行った後に、各画像を2値化し、2値化された画素のう
ち高明度に対応する値を有する画素が被検査対象物の表
面から表面に垂直な方向に連続する長さを各位置につい
て測定し、脱炭層の深さと判定することを特徴とする脱
炭層の深さ測定方法(請求項1)により解決される。
Means for Solving the Problems The above problem is that a cross section near the surface of an object to be inspected in which a decarburized layer exists from the surface to the inner surface is photographed by an image pickup means, and the imaged image is decomposed into pixels, After each pixel is subjected to the maximization process a plurality of times and the minimization process equal to or less than the maximization process number, each image is binarized, and the high-luminance pixel is binarized among the binarized pixels. Depth of the decarburized layer characterized by determining the depth of the decarburized layer by measuring at each position the length of a pixel having a value corresponding to the degree in the direction perpendicular to the surface of the object to be inspected. This is solved by the measuring method (claim 1).

【0012】このような画像処理を行うことにより、脱
炭層と脱炭層でない部分の区別が強調され、脱炭層を正
確に認識できるので、正確な深さ測定ができる。
By performing such image processing, the distinction between the decarburized layer and the part that is not the decarburized layer is emphasized, and the decarburized layer can be accurately recognized, so that accurate depth measurement can be performed.

【0013】ここに、「最大値化処理」とは、ある画素
とその周辺画素の持つ値のうち最大のものを該当する
「ある画素」の値とする処理であり、「最小値化処理」
とは、ある画素とその周辺画素の持つ値のうち最小のも
のを該当する「ある画素」の値とする処理である。
Here, the "maximization process" is a process in which the maximum value of the values of a certain pixel and its surrounding pixels is set as the value of the corresponding "certain pixel", and the "minimization process" is performed.
Is a process in which the minimum value of the values of a certain pixel and its peripheral pixels is set as the value of the corresponding “certain pixel”.

【0014】また、各位置で測定された脱炭層の深さの
最大値をもって全脱炭層深さとすることにより(請求項
2)、全脱炭層深さを正確に測定することができる。
Further, by setting the maximum value of the depth of the decarburized layer measured at each position as the total decarburized layer depth (claim 2), the total decarburized layer depth can be accurately measured.

【0015】各画像を2値化したときに、2値化された
画素のうち高明度に対応する値を有する画素によって囲
まれた、低明度に対応する値を有する画素が島状に残る
ことがある。このような場合には、請求項1に記載の方
法のみであると、島状の低明度に対応する画素の表面側
までの深さを脱炭層の深さと判定してしまうことにな
り、正確な測定ができない。そこで、このようなことが
発生したとき、2値化に続いて、2値化された画素のう
ち高明度に対応する値を有する画素によって囲まれた、
低明度に対応する値を有する画素の値を反転させて高明
度に対応する値とする(穴埋め)を行うことにより(請
求項3)、上記のような誤判定を回避することができ
る。
When each image is binarized, among the binarized pixels, pixels having a value corresponding to low lightness, which are surrounded by pixels having a value corresponding to high lightness, remain in an island shape. There is. In such a case, if only the method according to claim 1 is used, the depth to the surface side of the pixel corresponding to the island-shaped low brightness will be determined as the depth of the decarburized layer, which is accurate. I can't measure easily. Therefore, when such a situation occurs, following binarization, the pixel is surrounded by pixels having a value corresponding to high brightness among the binarized pixels,
By inverting the value of the pixel having the value corresponding to the low brightness to obtain the value corresponding to the high brightness (filling in) (claim 3), the above-mentioned erroneous determination can be avoided.

【0016】検査対象物が、低炭素含有鋼材(炭素含有
率が共晶点近傍の0.7重量%未満のもの)である場合
は、最大値化処理を3回連続して行った後、最小値化処
理を2回連続して行うこと(請求項4)により、特に、
脱炭層と通常部分の区別を強調することができる。
When the object to be inspected is a low carbon content steel material (having a carbon content rate of less than 0.7% by weight near the eutectic point), the maximum value treatment is performed three times in succession, and then the minimum value is obtained. By performing the chemical treatment twice in succession (claim 4),
The distinction between the decarburized layer and the normal part can be emphasized.

【0017】これに対し、被検査対象物が高炭素含有鋼
材(炭素含有率が共晶点近傍の0.7重量%以上のもの)
である場合は、最大値化処理を2回連続して行った後、
最小値化処理を1回行うこと(請求項5)により、特
に、脱炭層と通常部分の区別を強調することができる。
On the other hand, the object to be inspected is a high carbon steel material (having a carbon content of 0.7% by weight or more near the eutectic point).
If it is, after performing the maximization process twice consecutively,
By performing the minimization process once (claim 5), it is possible to particularly emphasize the distinction between the decarburized layer and the normal portion.

【0018】各画素に対し、最大値化処理、最小値化処
理を行う前に、シェーディング補正を施すこと(請求項
6)により、光源むら等による濃淡度のばらつきの補正
や、2値化レベルの一定化を図ることができる。
By performing shading correction on each pixel before performing maximum value processing and minimum value processing (claim 6), it is possible to correct shading variation due to light source unevenness and the like, and a binarization level. Can be stabilized.

【0019】さらに、最大値化処理、最小値化処理を行
った後、2値化を行う前に、平均値化処理を行うこと
(請求項7)によりノイズ成分を除去し、脱炭層と通常
部分の区別をはっきりさせることができる。
Further, after performing the maximum value processing and the minimum value processing, and before performing the binarization, the averaging processing is performed (claim 7) to remove noise components, and to remove the decarburized layer and the normal decarburization layer. The distinction between parts can be made clear.

【0020】場合によっては、高明度に対応する2値化
された画素が、被検査対象物の表面から表面に垂直な方
向に不連続に現れることがある。この場合には、それら
の間隔が所定値以下の場合には、それらは連続している
ものとして扱い、それらの間隔が所定値を越える場合に
はそれらは不連続であるとして扱い、表面から連続して
いる画素の長さを測定すること(請求項8)により、ノ
イズ等の影響を除去して、正確な脱炭層深さを測定する
ことができる。
In some cases, binarized pixels corresponding to high brightness may appear discontinuously from the surface of the object to be inspected in a direction perpendicular to the surface. In this case, if the distance between them is less than or equal to a predetermined value, they are treated as continuous, and if they are greater than the predetermined value, they are treated as discontinuous and continuous from the surface. By measuring the length of the pixel that is being used (claim 8), it is possible to remove the influence of noise and the like and to accurately measure the depth of the decarburized layer.

【0021】なお、被検査対象物の表面の位置は、2値
化された画素のうち高明度に対応する画素が、被検査対
象物表面側から最初に所定数(1個を含む)連続して現
れた位置をもって、被検査対象物表面の位置と判定する
こと(請求項9)により、正確に判定できる。
In the position of the surface of the object to be inspected, among the binarized pixels, the pixels corresponding to the high brightness are continuously arranged in a predetermined number (including one) from the surface side of the object to be inspected. By determining the position that appears as the position of the surface of the inspection object (claim 9), the position can be accurately determined.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を用いて説明する。図1は、本発明の実施に使用する装
置の構成の例を示すブロック図である。顕微鏡1には、
接眼レンズ部に撮像レンズが取り付けられており、上部
にはこの撮像レンズを通して被検査面を撮像する撮像装
置16が取り付けられている。被検査対象物を載せるス
テージ17は、オートステージドライバ10からの信号
によって平面駆動機構18に設けられたパルスモータが
駆動されることにより、前後左右方向に移動可能とされ
ている。また、オートフォーカスドライバ11により垂
直移動機構19を作動させてステージ17の上下方向の
移動を行い、焦点を合わせるようになっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an apparatus used for implementing the present invention. The microscope 1
An image pickup lens is attached to the eyepiece section, and an image pickup device 16 for picking up an image of the surface to be inspected through the image pickup lens is attached to the upper part. The stage 17 on which the object to be inspected is placed can be moved in the front-rear, left-right directions by driving a pulse motor provided in the plane drive mechanism 18 in response to a signal from the auto stage driver 10. Further, the vertical movement mechanism 19 is operated by the autofocus driver 11 to move the stage 17 in the vertical direction to focus the stage.

【0023】A/D変換器2は、撮像装置16からのビ
デオ信号をディジタル信号に変換し、入力バッファはこ
のデータを一時的に格納する。バス4は信号の伝達を行
い、プログラムメモリ5は本装置の動作を規定するプロ
グラムを格納し、CPU6は、このプログラムにより装
置全体の制御を行う。
The A / D converter 2 converts the video signal from the image pickup device 16 into a digital signal, and the input buffer temporarily stores this data. The bus 4 transmits signals, the program memory 5 stores a program that defines the operation of the apparatus, and the CPU 6 controls the entire apparatus by this program.

【0024】画像プロセッサ7は、入力した画像データ
の濃淡処理、最大値化処理、最小値化処理、平均値化処
理、2値化処理、画像解析等を行う。濃淡画像メモリ8
は、階調のついた濃淡画像データを格納し、2値画像メ
モリ9は2値化されたデータを格納する。
The image processor 7 performs a gradation process, a maximum value process, a minimum value process, an average value process, a binarization process, an image analysis, etc. of the input image data. Gray image memory 8
Stores the grayscale image data with gradation, and the binary image memory 9 stores the binarized data.

【0025】オートステージドライバ10は、CPU6
からの指示により平面移動機構18を制御して、被検査
対象物を載せるステージ17を前後左右方向移動させ、
被検査対象物の位置、領域の設定を行う。オートフォー
カスドライバ11は、CPU6からの指示により垂直移
動機構19を制御して、自動的に焦点を合わせる。
The auto stage driver 10 includes a CPU 6
By controlling the plane moving mechanism 18 to move the stage 17 on which the object to be inspected is placed in the front-back and left-right directions,
The position and area of the object to be inspected are set. The autofocus driver 11 controls the vertical movement mechanism 19 according to an instruction from the CPU 6 to automatically focus.

【0026】出力バッファ12は、出力するデータを一
旦格納し、D/A変換器13はこれをビデオ信号に変換
してCRT14に表示する。キーボード15、マウス1
5’によりオペレータが指示やデータを入力する。
The output buffer 12 temporarily stores the data to be output, and the D / A converter 13 converts this into a video signal and displays it on the CRT 14. Keyboard 15, mouse 1
The operator inputs instructions and data by 5 '.

【0027】図2は、本発明の実施の形態の例を示すフ
ローチャートである。図2において、実線で囲まれたブ
ロックが請求項1に対応し、破線で囲まれたブロック
は、他の請求項において付加されたものであって必要に
応じ採用される。
FIG. 2 is a flow chart showing an example of the embodiment of the present invention. In FIG. 2, a block surrounded by a solid line corresponds to claim 1, and a block surrounded by a broken line is added in another claim and is adopted as necessary.

【0028】まず、ステップS1において、図1に示し
た装置を使用して被検査対象物の表面近くの断面の撮像
を行い、撮像画面を512×512の画素に分割する。
そして、その明度を8ビットすなわち256段階の濃淡
画像として濃淡画像メモリ8内に格納する。
First, in step S1, an image of a cross section near the surface of the object to be inspected is picked up by using the apparatus shown in FIG. 1, and the image pickup screen is divided into 512 × 512 pixels.
Then, the lightness is stored in the grayscale image memory 8 as a grayscale image of 8 bits, that is, 256 levels.

【0029】次に、ステップS2においてシェーディン
グ補正を行う。シェーディング補正は、照明のむら等に
起因する画像の濃淡ノイズを除去するために広く行われ
ているものであり、公知のものを選択して使用すること
ができるが、この実施の形態においては、ある程度の広
い近傍に対する最大値化処理を行った後、同様の最小値
化処理を行った画像を原画像から引き算し、細かい凹凸
のある画像を得て、これに平均値に近い濃度のバイアス
を加算している。これにより、照明むら等による緩やか
で不均一な背景が修正される。
Next, in step S2, shading correction is performed. The shading correction is widely performed in order to remove the grayscale noise of the image caused by the unevenness of the illumination, and a known one can be selected and used. After performing maximization processing on a wide neighborhood of, the same minimization processing image is subtracted from the original image to obtain an image with fine unevenness, and a bias with a density close to the average value is added to this. is doing. As a result, a gradual and non-uniform background due to uneven illumination is corrected.

【0030】広い範囲の最大値化処理としては、41×
41オペレータを用いるとよい。41×41オペレータ
の代わりに、3×3のオペレータ(8近傍オペレータ)
を20回繰り返して類似の効果を短時間で得ることがで
きる。最小値化処理も同様にして8近傍オペレータ処理
を20回繰り返す。
As a maximum value widening process, 41 ×
41 operators should be used. 3x3 operators (8 neighborhood operators) instead of 41x41 operators
By repeating 20 times, a similar effect can be obtained in a short time. Similarly, in the minimization process, the 8-neighbor operator process is repeated 20 times.

【0031】3×3、すなわち8近傍オペレータの例を
示すと、512×512の画素のうち、i行j列に存在
する画素の階調をxijで示し、処理後のi行j列に存在
する画素の階調をx’ijとすると、x’ij=MAXxmn
(i−1≦m≦i+1、i−1≦n≦i+1)とする
処理とする。最小化処理は、i行j列に存在する画素の
階調をxijで示し、処理後のi行j列に存在する画素の
階調をx’ijとすると、x’ij=MINxmn (i−1
≦m≦i+1、i−1≦n≦i+1)とする処理とす
る。
As an example of a 3 × 3, that is, 8-neighboring operator, among the 512 × 512 pixels, the gray scale of the pixel existing in the i-th row and the j-th column is indicated by x ij , and the gray-scale of the i-th row and the j-th column after the processing is indicated. If the gradation of existing pixels is x ′ ij , then x ′ ij = MAXx mn
The processing is (i−1 ≦ m ≦ i + 1, i−1 ≦ n ≦ i + 1). In the minimization process, if the gradation of the pixel existing in the i-th row and the j-th column is indicated by x ij , and the gradation of the pixel existing in the i-th row and the j-th column is x ′ ij , x ′ ij = MINx mn ( i-1
≦ m ≦ i + 1, i−1 ≦ n ≦ i + 1).

【0032】なお、シェーディング補正は、上記の方法
に限らず、低域通過フィルタ出力を原画像から減算して
もよいし、広域の平均値フィルタの出力を原画像から減
算してもよいが、前述の最大値化と最小値化による方法
を用いると、後述の装置を利用できるという利点があ
る。
The shading correction is not limited to the above method, but the output of the low-pass filter may be subtracted from the original image, or the output of the wide area average value filter may be subtracted from the original image. Using the above-described method of maximizing and minimizing the value has an advantage that the device described later can be used.

【0033】続いて、ステップS3により、最大値化処
理、最小値化処理を行う。この場合の最大値化処理、最
小値化処理は、シェーディング補正で行ったものと同種
のものであるが、計算の対象となる画素を24近傍画素
としている。すなわち、i行j列に存在する画素に対
し、i−2≦m≦i+2、i−2≦n≦i+2の範囲に
あるm行n列に存在する画素がMAXとMINの計算の
対象となる。
Then, in step S3, maximum value processing and minimum value processing are performed. The maximum value processing and the minimum value processing in this case are the same as those performed by the shading correction, but the pixels to be calculated are 24 neighboring pixels. That is, with respect to the pixel existing in the i-th row and the j-th column, the pixel existing in the m-th row and the n-th column within the range of i−2 ≦ m ≦ i + 2 and i−2 ≦ n ≦ i + 2 is the target of the calculation of MAX and MIN. .

【0034】計算の対象となる画素は、8近傍画素でも
よいし、48近傍画素でもよい。
The pixels to be calculated may be 8 neighboring pixels or 48 neighboring pixels.

【0035】脱炭層とそうでない部分の違いを強調する
ためには、最大値化処理の回数と最小値化処理の回数は
等しくてもよいが、最大値化処理の回数を最小値化処理
の回数より多くした方が好ましい結果が得られる。
In order to emphasize the difference between the decarburized layer and the non-carburized layer, the number of times of maximization processing may be equal to the number of times of minimization processing. A preferable result is obtained when the number of times is larger than the number of times.

【0036】発明者等の実験によると、被検査対象物が
低炭素含有鋼材の場合には、最大値化処理を3回連続し
て行った後、最小値化処理を2回連続して行うと、脱炭
層と脱炭層でない部分の違いを最も明瞭に区別すること
ができた。これに対し、被検査対象物が高炭素含有鋼材
の場合には、最大値化処理を2回連続して行った後、最
小値化処理を1回行うと、脱炭層と脱炭層でない部分の
違いを最も明瞭に区別することができた。
According to experiments conducted by the inventors, when the object to be inspected is a low carbon content steel material, the maximization process is performed three times in succession and then the minimization process is performed twice in succession. , And the difference between the decarburized layer and the non-decarburized layer could be distinguished most clearly. On the other hand, when the inspected object is a high carbon content steel material, if the maximization process is performed twice and then the minimization process is performed once, the decarburized layer and the non-decarburized layer The differences could be most clearly distinguished.

【0037】次に、ステップS4において、平均値化処
理を行う。これは、ノイズを低減するために行うもの
で、周知の手法であるが、ある画素とその近接画素の階
調の平均値を該当する「ある画素」の平均値とするもの
である。
Next, in step S4, an averaging process is performed. This is performed in order to reduce noise and is a well-known method. However, the average value of gradations of a certain pixel and its neighboring pixels is used as the average value of the corresponding “certain pixel”.

【0038】発明者等の実験によると、平均値化処理の
対象を8近傍画素までとし、被検査対象物が低炭素含有
鋼材の場合には、平均値化処理を3回連続して行い、被
検査対象物が高炭素含有鋼材の場合には、平均値化処理
を4回連続して行うことにより、最も効率的にノイズの
除去ができた。
According to experiments by the inventors, the target of the averaging process is up to 8 neighboring pixels, and when the object to be inspected is a low carbon content steel material, the averaging process is performed three times in succession. When the object to be inspected is a high carbon content steel material, the noise was most efficiently removed by continuously performing the averaging process four times.

【0039】次に、ステップS5において、これらの画
像を2値化する。2値化の閾値は、脱炭層である場所の
階調度と、脱炭層でない場所の階調度との平均値をとる
等により決定する。
Next, in step S5, these images are binarized. The threshold value for binarization is determined by, for example, taking the average value of the gradation of the decarburized layer and the gradation of the non-decarburized layer.

【0040】図3〜図4に画像処理データの例を示す。
図3は撮像された原画像をただちに2値化したもの、図
4はステップ1〜ステップ5までの画像処理により2値
化された画像である。
3 to 4 show examples of image processing data.
FIG. 3 is an image obtained by immediately binarizing the captured original image, and FIG. 4 is an image binarized by the image processing from step 1 to step 5.

【0041】図4のうち、白い部分が高明度に対応する
部分である。
In FIG. 4, the white portion corresponds to high brightness.

【0042】ところで、図4にも示されるように、白色
部分の中に黒色の部分が島状に点在していることがあ
る。このような点は、後に脱炭層深さを測定するときに
誤差の原因となるので除去する必要がある。そこで、ス
テップS6において穴埋め処理を行う。すなわち、2値
化された画素のうち高明度に対応する値を有する画素
(以下「白画素という」によって囲まれた、低明度に対
応する値を有する画素(以下「黒画素」という)の値を
反転させて高明度に対応する値とし、前記島状黒画素の
部分を消滅させる。もちろん、島状黒画素部が存在しな
いことが分かっているときには、穴埋め処理をする必要
はない。
By the way, as shown in FIG. 4, black portions may be scattered like islands in the white portion. Such a point causes an error when the depth of the decarburized layer is measured later, and thus needs to be removed. Therefore, in step S6, filling processing is performed. That is, among the binarized pixels, the value of a pixel having a value corresponding to high brightness (hereinafter, referred to as “white pixel”, and having a value corresponding to low brightness (hereinafter referred to as “black pixel”)) Is inverted to a value corresponding to high brightness to eliminate the island-shaped black pixel portion.Of course, when it is known that the island-shaped black pixel portion does not exist, it is not necessary to perform hole filling processing.

【0043】脱炭層深さの測定は、穴埋め処理後、白画
素が被検査体表面からどの深さまで連続しているかを測
定することにより行われる。すなわち、ステップS8に
おいて計測線を設け、この計測線上の白画素が、被検査
材表面から連続している長さをもって、その場所の脱炭
層の深さとする。計測線は、被検査対象物の表面に垂直
な線とし、所定間隔で所定数設ける。
The depth of the decarburized layer is measured by measuring the depth to which the white pixels are continuous from the surface of the object to be inspected after the hole filling process. That is, a measurement line is provided in step S8, and the length of white pixels on the measurement line that are continuous from the surface of the material to be inspected is set as the depth of the decarburized layer at that location. The measurement line is a line perpendicular to the surface of the object to be inspected, and a predetermined number of measurement lines are provided.

【0044】ところが、場合によっては、白画素が点在
し、一つの計測線上で断続して現れることがある。この
様子を図5に模式的に示す。図5において、21は被検
査対象物表面、ハッチングをした22〜26は白画素
群、l1〜l3は計測線である。図5のような場合には、
どこまでが脱炭層の深さであるのか不明となる。
However, in some cases, white pixels are scattered and appear intermittently on one measurement line. This state is schematically shown in FIG. In FIG. 5, 21 is the surface of the object to be inspected, 22 to 26 hatched are white pixel groups, and l 1 to l 3 are measurement lines. In the case like Fig. 5,
It is unclear how far the depth of the decarburized layer is.

【0045】そこで、ステップS7により連続判定処理
を行う。連続判定処理は、白画素が、被検査対象物の表
面から表面に垂直な方向に不連続に現れたとき、それら
の間隔が所定値以下の場合には、それらは連続している
ものとして扱い、それらの間隔が所定値を越える場合に
はそれらは不連続であるとして扱う処理である。すなわ
ち、予め閾値Tを決めておき、測定線上の白画素の間隔
が閾値T以下であればそれは連続しているものとして扱
い、閾値Tを越えていれば分離したものとして扱う。
Therefore, the continuity determination process is performed in step S7. In the continuity determination process, when white pixels appear discontinuously in the direction perpendicular to the surface from the surface of the object to be inspected, if the interval between them is less than a predetermined value, they are treated as being continuous. If the distance between them exceeds a predetermined value, they are treated as discontinuous. That is, the threshold value T is determined in advance, and if the interval between the white pixels on the measurement line is equal to or smaller than the threshold value T, it is treated as continuous, and if it exceeds the threshold value T, it is treated as separated.

【0046】図5において、t1とt3はT以下であり、
2とt4はTより大きいとすると、白画素群22と白画
素群23、白画素群25は連続しているものとして扱わ
れ、白画素群22と白画素群24、白画素群25と白画
素群26は分離しているものとして扱われる。
In FIG. 5, t 1 and t 3 are less than or equal to T,
If t 2 and t 4 are larger than T, the white pixel group 22, the white pixel group 23, and the white pixel group 25 are treated as being continuous, and the white pixel group 22, the white pixel group 24, and the white pixel group 25. And the white pixel group 26 are treated as being separated.

【0047】よって、脱炭層の深さ測定では、計測線l
1の位置においては、脱炭層の深さは被検査対象物表面
21から白画素群23の下端まで、計測線l2の位置に
おいては、脱炭層の深さは被検査対象物表面21から白
画素群22の下端まで、計測線l3の位置においては、
脱炭層の深さは被検査対象物表面21から白画素群25
の下端までと判定される。計測線は、図5のように一定
間隔をあけて複数本引いて測定し、各々の計測線につい
ての脱炭深さを求める。
Therefore, in measuring the depth of the decarburized layer, the measurement line l
At the position 1 , the depth of the decarburized layer is from the surface 21 of the object to be inspected to the lower end of the white pixel group 23, and at the position of the measurement line l 2 , the depth of the decarburized layer is white from the surface 21 of the object to be inspected. Up to the lower end of the pixel group 22 at the position of the measurement line l 3 ,
The depth of the decarburized layer is from the surface 21 of the inspection object to the white pixel group 25.
Is determined to the lower end of. As for the measurement line, a plurality of measurement lines are drawn at regular intervals to measure, and the decarburization depth for each measurement line is obtained.

【0048】測定対象材の全脱炭深さを求めるときに
は、これら測定データの中で最大の値のものを選択して
全脱炭深さとする。平均脱炭深さを求めるときには、各
測定データの平均値を平均脱炭深さとする。ただし、い
ずれの場合にも、ノイズにより、脱炭深さの常識を超え
るデータが発生することがあるので、閾値を設け、それ
を超えるデータは採用しないことにする。
When obtaining the total decarburization depth of the material to be measured, the maximum value among these measurement data is selected and used as the total decarburization depth. When obtaining the average decarburization depth, the average value of each measurement data is used as the average decarburization depth. However, in any case, noise may generate data that exceeds the common sense of decarburization depth, so a threshold is set and data that exceeds that is not adopted.

【0049】なお、被検査対象物の表面の位置の検出は
以下のように行う。すなわち、測定線上において、白画
素が、被検査対象物の表面側から最初に所定数連続して
現れた位置をもって、表面位置と判定する。ここに、
「所定数連続して現れた」とは、複数個連続する場合は
もちろん、場合によっては1個現れた場合をも含む。
The position of the surface of the object to be inspected is detected as follows. That is, on the measurement line, the position where the white pixels first consecutively appear in the predetermined number from the surface side of the inspection object is determined as the surface position. here,
The expression "predetermined number of consecutive appearances" includes not only a plurality of consecutive appearances but also a case of one appearance in some cases.

【0050】[0050]

【実施例】前記、本発明の実施の形態に記載した方法を
使用して、脱炭層の深さ測定を行い、人間による目視デ
ータと比較した。この実施例においては、シェーディン
グ補正、最大値化処理、最小値化処理、平均値化処理、
2値化処理、穴埋め処理、連続判定処理、脱炭層深さ判
定処理についての具体的方法は、すべて発明の実施の形
態中に示した方法を使用した。
EXAMPLE The depth of the decarburized layer was measured using the method described in the above-described embodiment of the present invention and compared with the visual data obtained by humans. In this embodiment, shading correction, maximum value processing, minimum value processing, average value processing,
As the specific methods for the binarization processing, the hole filling processing, the continuous determination processing, and the decarburized layer depth determination processing, the methods described in the embodiments of the invention were used.

【0051】その結果、低炭素含有鋼材については、サ
ンプル数10、平均誤差0.01mm、標準偏差0.015mmであ
り、高炭素含有鋼材については、サンプル数10、平均
誤差0.01mm、標準偏差0.02mmであった。これは、自動測
定結果として極めて満足のいく値である。
As a result, for the low carbon content steel material, the number of samples was 10, the average error was 0.01 mm, and the standard deviation was 0.015 mm. For the high carbon content steel material, the number of samples was 10, the average error was 0.01 mm, and the standard deviation was 0.02 mm. there were. This is a very satisfactory value as an automatic measurement result.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、表面から内面に向かって脱炭層が存在する被検査対
象物の断面の表面付近の断面を撮像手段により撮影し、
撮像された画像を画素に分解し、各画素に対して複数回
の最大値化処理と、最大値化処理回数に等しいか少ない
回数の最小値化処理を行った後に、各画像を2値化し、
2値化された画素のうち高明度に対応する画素が被検査
対象物の表面から表面に垂直な方向に連続する長さを各
位置について測定し、測定された長さの最大値をもっ
て、脱炭層の深さと判定しているので、脱炭層の深さを
自動的にかつ正確に測定することができる。
As described above, according to the present invention, the cross section near the surface of the cross section of the object to be inspected in which the decarburized layer exists from the surface to the inner surface is photographed by the image pickup means,
The captured image is decomposed into pixels, and each pixel is binarized after the maximization process is performed a plurality of times and the minimization process is performed a number of times equal to or less than the number of maximization processes. ,
Of the binarized pixels, the pixel corresponding to the high brightness is measured at each position for the length from the surface of the object to be inspected continuous in the direction perpendicular to the surface, and the maximum value of the measured length is used to remove the value. Since the depth is determined as the depth of the coal seam, the depth of the decarburized seam can be automatically and accurately measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を実施するための装置の構成の例を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an apparatus for carrying out the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の例を示すフローチャート
である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of an embodiment of the present invention.

【図3】撮像された被検査対象物の断面映像を示す図面
代用写真である。
FIG. 3 is a drawing-substituting photograph showing a cross-sectional image of an image of an object to be inspected.

【図4】図3に示す画像を画像処理後2値化した状態を
示す図面代用写真である。
FIG. 4 is a drawing-substituting photograph showing a state where the image shown in FIG. 3 is binarized after image processing.

【図5】白画素の分布状態の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a distribution state of white pixels.

【図6】従来例における脱炭層の測定方法を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a method for measuring a decarburized layer in a conventional example.

【図7】従来例における脱炭層の測定方法を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a method for measuring a decarburized layer in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 顕微鏡 2 A/D変換器 3 入力バッファ 4 バス 5 プログラムメモリ 6 CPU 7 画像プロセッサ 8 濃淡画像メモリ 9 2値化画像メモリ 10 オートステージドライバ 11 オートフォーカスドライバ 12 出力バッファ 13 D/A変換器 14 CRT 15 キーボード 15’ マウス 16 撮像装置 17 ステージ 18 平面移動機構 19 垂直移動機構 21 被検査対象物表面 22〜26 白画素群 1 microscope 2 A / D converter 3 input buffer 4 bus 5 Program memory 6 CPU 7 Image processor 8 gray image memory 9 Binary image memory 10 Auto stage driver 11 Autofocus driver 12 output buffers 13 D / A converter 14 CRT 15 keyboard 15 'mouse 16 Imaging device 17 stages 18 Plane movement mechanism 19 Vertical movement mechanism 21 Surface of object to be inspected 22-26 White pixel group

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−174359(JP,A) 特開 平6−83323(JP,A) 特開 昭61−60094(JP,A) 特開 平2−24542(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 33/20 G01B 11/22 G06T 7/00 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-4-174359 (JP, A) JP-A-6-83323 (JP, A) JP-A-61-160094 (JP, A) JP-A-2-24542 (JP , A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 33/20 G01B 11/22 G06T 7/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表面から内面に向かって脱炭層が存在す
る被検査対象物の表面付近の断面を撮像手段により撮影
し、撮像された画像を画素に分解し、各画素に対して複
数回の最大値化処理と、最大値化処理回数に等しいか少
ない回数の最小値化処理を行った後に、各画像を2値化
し、2値化された画素のうち高明度に対応する値を有す
る画素が被検査対象物の表面から表面に垂直な方向に連
続する長さを各位置について測定し、測定対象材の脱炭
層の深さと判定することを特徴とする脱炭層の深さ測定
方法。
1. A cross section near the surface of an object to be inspected in which a decarburized layer exists from the surface to the inner surface is photographed by an image pickup means, the imaged image is decomposed into pixels, and a plurality of times are taken for each pixel. After performing the maximization process and the minimization process that is equal to or less than the maximization process number, each image is binarized, and a pixel having a value corresponding to high brightness among the binarized pixels is binarized. A method for measuring the depth of a decarburized layer, which comprises measuring a continuous length from a surface of an object to be inspected in a direction perpendicular to the surface at each position and determining the depth as the depth of the decarburized layer of the measurement target material.
【請求項2】 各位置で測定された脱炭層の深さの最大
値をもって全脱炭層深さとすることを特徴とする請求項
1に記載の脱炭層の深さ測定方法。
2. The method for measuring the depth of a decarburized layer according to claim 1, wherein the maximum value of the depth of the decarburized layer measured at each position is used as the total decarburized layer depth.
【請求項3】 各画像を2値化した後、続いて、2値化
値のうち高明度に対応する値を有する画素によって囲ま
れた、低明度に対応する値を有する画素の値を反転させ
て高明度に対応する値とすることを特徴とする請求項1
又は請求項2に記載の脱炭層の深さ測定方法。
3. After binarizing each image, the value of a pixel having a value corresponding to a low brightness surrounded by pixels having a value corresponding to a high brightness of the binarized value is subsequently inverted. 2. The value corresponding to high brightness is set.
Alternatively, the method for measuring the depth of the decarburized layer according to claim 2.
【請求項4】 被検査対象物が低炭素含有鋼材であっ
て、最大値化処理を3回連続して行った後、最小値化処
理を2回連続して行うことを特徴とする請求項1から請
求項3のうちいずれか1項に記載の脱炭層の深さ測定方
法。
4. The low carbon content steel material to be inspected, wherein the maximization process is performed three times in succession and then the minimization process is performed twice in succession. The method for measuring the depth of a decarburized layer according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 被検査対象物が高炭素含有鋼材であっ
て、最大値化処理を2回連続して行った後、最小値化処
理を1回行うことを特徴とする請求項1から請求項3の
うちいずれか1項に記載の脱炭層の深さ測定方法。
5. The method according to claim 1, wherein the object to be inspected is a high carbon content steel material, and the maximization process is performed twice and then the minimization process is performed once. Item 5. A method for measuring the depth of a decarburized layer according to any one of Items 3.
【請求項6】 各画素に対し、最大値化処理、最小値化
処理を行う前に、シェーディング補正を施すことを特徴
とする請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載
の脱炭層の深さ測定方法。
6. The method according to claim 1, wherein shading correction is performed on each pixel before performing maximum value processing and minimum value processing. Coal bed depth measurement method.
【請求項7】 最大値化処理、最小値化処理を行った
後、2値化を行う前に、平均値化処理を行うことを特徴
とする請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載
の脱炭層の深さ測定方法。
7. The averaging process is performed after performing the maximum value conversion process and the minimum value conversion process and before performing the binarization process. The method for measuring the depth of a decarburized layer according to the item.
【請求項8】 高明度に対応する2値化された画素が、
被検査対象物の表面から表面に垂直な方向に不連続に現
れたとき、それらの間隔が所定値以下の場合には、それ
らは連続しているものとして扱い、それらの間隔が所定
値を越える場合にはそれらは不連続であるとして扱い、
表面から連続している画素の長さを測定することを特徴
とする請求項1から請求項7のうちいずれか1項に記載
の脱炭層の深さ測定方法。
8. A binarized pixel corresponding to high brightness,
When the object to be inspected appears discontinuously in the direction perpendicular to the surface, and if the distance between them is less than a predetermined value, they are treated as continuous and the distance exceeds the predetermined value. Treat them as discontinuous in some cases,
The depth measurement method of the decarburized layer according to any one of claims 1 to 7, wherein the length of pixels continuous from the surface is measured.
【請求項9】 2値化された画素のうち高明度に対応す
る画素が、被検査対象物表面側から最初に所定数連続し
て現れた位置をもって、被検査対象物表面の位置と判定
することを特徴とする請求項1から請求項8のうちいず
れか1項に記載の脱炭層の深さ測定方法。
9. The position of the surface of the object to be inspected is determined by the position where a predetermined number of pixels corresponding to high brightness among the binarized pixels first appear consecutively from the surface of the object to be inspected. The method for measuring the depth of a decarburized layer according to any one of claims 1 to 8.
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