JP4798517B2 - 鋼材の材質判定装置及び鋼材の材質判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼材が、鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか、前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかを弁別する鋼材の材質判定装置及び鋼材の材質判定方法に関する。

鋼材の炭素含有量の判定や、鋼材が鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか、又は前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかの弁別を行う方法として、鋼材をグラインダ等で摩擦した際に生じる火花を検査員が目視で観察し、観察した火花の状態から検査員が前記の判定や弁別を行う方法が知られている。鋼の強度を向上させるための添加剤としては、焼入れ性や固溶体効果を高めること等によって鋼の強度を向上させる添加剤がある。このような添加剤の具体例として、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉが挙げられる。
しかし、上述した判定や弁別の方法は、判定結果や弁別結果が検査員の技量に依存するため、判定や弁別の精度が安定せず、また、熟練した検査員が必要であるという問題がある。

上述の判定を安定的に精度良く行うことを目的とした鋼材検査装置が提案されている（例えば、日本国特許第３４８２２６５号公報参照）。しかし、日本国特許第３４８２２６５号の鋼材検査装置は、上述した弁別を安定的に精度良く行うことを目的としたものでないので、依然として、上述した弁別を安定的に精度良く行うことができる装置及び方法の開発が望まれている。

そこで、本発明は、鋼材が、鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか、前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかを安定的に精度良く弁別することが可能な鋼材の材質判定装置及び鋼材の材質判定方法を提供することを目的とする。

本発明は、鋼材を摩擦した際に生じる火花を連続的に複数回撮像し、それぞれがＲＧＢ各色成分を有する複数のカラー撮像画像を生成する撮像手段と、前記撮像手段が生成した各カラー撮像画像から、火花に対応する火花画素を検出すると共に、該検出した火花画素から、弁別用色成分のＢ色の濃度が第１濃度しきい値未満の画素を低濃度画素として検出する検出手段と、前記検出手段が検出した各カラー撮像画像について、前記火花画素及び前記低濃度画素の数をそれぞれ合計して前記火花画素の総数と前記低濃度画素の総数とを算出し、前記火花画素の総数に対する前記低濃度画素の総数の割合を算出する算出手段と、前記割合が弁別用しきい値以上である場合、前記鋼材はＶが添加された高強度鋼からなる鋼材であると判定し、前記割合が前記弁別用しきい値未満である場合、前記鋼材はＶが添加されていない通常鋼からなる鋼材であると判定する弁別手段とを備えることを特徴とする鋼材の材質判定装置を提供する。

ここで、ＲＧＢとは、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）、の３色のことである。
弁別用色成分とは、鋼材が鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか、前記添加剤の添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかを弁別するために選択されたＲＧＢ各色成分の中の一成分である。
第１濃度しきい値とは、火花画素から低濃度画素を検出するためのしきい値である。
弁別用しきい値とは、鋼材が鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか、前記添加剤の添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかを弁別するためしきい値である。
上述のように、本発明に係る材質判定装置によれば、火花画素の総数に対する低濃度画素の総数の割合（以下、適宜、「低濃度画素占有率」という。）と弁別用しきい値との大小関係に基づいて、鋼材が鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかが自動的に弁別される。このため、本発明に係る材質判定装置によれば、前記の弁別結果が弁別を行う検査員の技量に依存せず、該弁別を安定的に行うことができる。尚、鋼の強度を向上させるための添加剤としては、上述のように、焼入れ性や固溶体効果を高めること等によって鋼の強度を向上させる添加剤が挙げられ、このような添加剤の具体例として、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉが挙げられる。

鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材及び前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材をそれぞれ摩擦した際に生じる火花中には、ＲＧＢ各色成分の中から選択された何れか１つの特定の色成分の濃度が低い低濃度部が存在する。鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花と、前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花とを比較すると、該高強度鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花の方が火花全体に対して低濃度部が占める割合が大きい。換言すると、鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花と、前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花とを比較すると、該高強度鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花の方が、低濃度画素占有率が大きい。

鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花と、前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花とのそれぞれにおける低濃度画素占有率を予め調査し、低濃度画素占有率に高強度鋼と通常鋼とを弁別するための弁別用しきい値を設定する。これにより、本発明に係る材質判定装置は、鋼材が鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか、前記添加剤の添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかを精度良く弁別できる。

鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材及び前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材のそれぞれを摩擦した際に生じる火花のカラー撮像画像には、それぞれの火花に対応する火花領域の他に、火花領域の周辺に位置する周辺領域と、火花の背景画像が表わされた領域である背景領域とが存在する。火花領域のカラー濃度は、基本的には、周辺領域及び背景領域より高い。このため、前述の低濃度画素占有率の算出に用いる火花画素をカラー撮像画像から検出する手法として、火花画素とその他の画素との二値化が考えられる。

しかし、火花の輝度は火花毎に異なるので、１枚のカラー撮像画像に複数の火花に対応する複数の火花領域がある場合、火花領域間でカラー濃度が異なる。また、火花領域のカラー濃度が高ければ高いほど、その火花領域の周囲に位置する周辺領域のカラー濃度が高くなる傾向にある。カラー濃度の高い周辺領域のカラー濃度は、カラー濃度の低い火花領域のカラー濃度よりも高くなる場合がある。このため、カラー濃度が低い火花領域のカラー濃度より低いカラー濃度に前記の二値化用のしきい値を設定すると、カラー濃度が高い周辺領域を構成する画素が火花画素として検出される虞がある。一方、カラー濃度が高い周辺領域のカラー濃度より高いカラー濃度に前記の二値化用のしきい値を設定すると、カラー濃度が低い火花領域を構成する火花画素が火花画素として検出されない虞がある。

火花画素を精度良く検出する観点から、好ましくは、前記検出手段は、前記各カラー撮像画像を構成する各画素ラインに沿って互いに連続し、且つ、ＲＧＢ各色成分の中から選択された何れか１つの検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値以上である画素からなる火花候補画素群を、前記各カラー撮像画像の各画素ライン中から検出する第１処理と、前記各火花候補画素群を構成する画素の前記検出用色成分の最高濃度を検出し、前記各火花候補画素群を構成する画素から、前記検出用色成分の濃度が、前記最高濃度未満であり且つ前記第２濃度しきい値より大きい第３濃度しきい値以上である画素を火花画素として検出する第２処理とを行う。

ここで画素ラインとは、撮像画像の横方向、又は縦方向に撮像画像の一端側から他端側に直線状に繋がる画素の列であり、列の幅方向の画素数が１個のものをいう。
検出用色成分とは、火花候補画素群を撮像画像から検出するために選ばれたＲＧＢ各色成分の中の一成分である。
第２濃度しきい値とは、火花候補画素群を撮像画像から検出するために設定された画素の濃度のしきい値をいう。
火花候補画素群とは、火花領域である可能性のある画素の群れをいう。
第３濃度しきい値とは、火花候補画素群を構成する画素から火花画素群を構成する画素を検出するために設定された画素の濃度のしきい値をいう。
第１処理は、各カラー撮像画像を構成する画素ラインに沿って互いに連続し、且つ、ＲＧＢ各色成分の中から選択された何れか１つの検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値以上である画素からなる火花候補画素群を各カラー撮像画像の各画素ラインから検出する処理である。検出用色成分の濃度は、基本的には、火花領域が最も高く、次に周辺領域が高く、背景領域が最も低い。

第１処理で用いられる第２濃度しきい値が採り得る上限値を、検出用色成分の濃度が最も低い火花領域の検出用色成分の濃度以下にすると、濃度の低い火花領域が火花候補画素群として検出される画素から漏れることを防止できる。また、第２濃度しきい値が採り得る下限値を、背景領域を構成する画素のうち、検出用色成分の濃度が最も高い画素の検出用色成分の濃度より高くすることで、背景領域を構成する画素が火花候補画素群を構成する画素として検出されることを排除できる。しかし、火花領域のカラー濃度と同様に、火花領域の検出用色成分の濃度は、火花領域間で異なる。火花領域の検出用色成分の濃度が高ければ高いほど、その火花領域の周囲に位置する周辺領域の検出用色成分の濃度が高くなる傾向にある。検出用色成分の濃度の高い周辺領域の検出用色成分の濃度が、検出用色成分の濃度が低い火花領域よりも高くなる場合がある。このため、上述の上限値と下限値との間に第２濃度しきい値を設定した場合、検出用色成分の濃度が火花領域よりも高い周辺領域が存在すると、周辺領域を構成する画素が、該周辺領域が周囲に位置する火花領域を構成する火花画素と共に火花候補画素群を構成する画素として検出される。

第２処理は、各火花候補画素群を構成する画素の検出用色成分の最高濃度を検出し、各火花候補画素群を構成する画素から、検出用色成分の濃度が、該最高濃度未満であり且つ第２濃度しきい値より大きい第３濃度しきい値以上である画素を火花画素として検出する処理である。火花領域は該火花領域の周辺に位置する周辺領域より検出用色成分の濃度が高い。このため、火花候補画素群として、火花領域を構成する画素と該火花領域の周辺に位置する周辺領域を構成する画素とが火花候補画素群として検出されても、周辺領域を構成する画素の検出用色成分の濃度と火花領域を構成する火花画素の検出用色成分の濃度との間に第３濃度しきい値を設定することで、周辺領域を構成する画素が火花画素として検出されることを排除できる。即ち、これにより、カラー撮像画像から火花画素を精度良く検出できる。

また、第２処理は、火花候補画素群毎に行われるため、各火花候補画素群に対して行われる第２処理毎に個別の第３濃度しきい値を設定できる。このため、各火花候補画素群を構成する火花領域間で検出用色成分の濃度が異なっていても、各火花候補画素群を構成する火花領域の検出用色成分の濃度と周辺領域の検出用色成分の濃度との間に第３濃度しきい値を設定でき、各火花候補画素群を構成する画素から火花画素を精度良く検出できる。

また、本発明は、鋼材を摩擦した際に生じる火花を連続的に複数回撮像し、それぞれがＲＧＢ各色成分を有する複数のカラー撮像画像を生成する撮像ステップと、前記撮像ステップにおいて生成した各カラー撮像画像から、火花に対応する火花画素を検出すると共に、該検出した火花画素から、弁別用色成分のＢ色の濃度が第１濃度しきい値未満の画素を低濃度画素として検出する検出ステップと、検出ステップにおいて検出した各カラー撮像画像について、前記火花画素及び前記低濃度画素の数をそれぞれ合計して前記火花画素の総数と前記低濃度画素の総数とを算出し、前記火花画素の総数に対する前記低濃度画素の総数の割合を算出する算出ステップと、前記割合が弁別用しきい値以上である場合、前記鋼材はＶが添加された高強度鋼からなる鋼材であると判定し、前記割合が前記弁別用しきい値未満である場合、前記鋼材はＶが添加されていない通常鋼からなる鋼材であると判定する弁別ステップとを含むことを特徴とする鋼材の材質判定方法を提供する。

好ましくは、前記撮像ステップは、２．９４Ｎ以上９．８Ｎ以下の力で前記鋼材に押し付けられた摩擦部材で前記鋼材を摩擦した際に生じる火花を撮像することを特徴とする。

摩擦部材を鋼材に押し付ける力を２．９４Ｎ以上とすると、生じる合金火花の数が安定する。このため、かかる好ましい方法によれば、鋼材が鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか、前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかの弁別を安定的に行うことができる。また、押し付け力を９．８Ｎ以下とすると、鋼材に深い傷を与えることなく鋼材を摩擦できる。このため、上述のかかる好ましい方法によれば、鋼材に深い傷を与えることなく、前記の弁別を安定的に精度良く行うことができる。

本発明は、鋼材が鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかを安定的に精度良く弁別可能な鋼材の材質判定装置及び鋼材の材質判定方法を提供できる。

図１は、本実施形態の鋼材の材質判定装置の模式図である。 図２は、撮像手段が撮像したカラー撮像画像の模式図である。 図３は、画素ラインＸの検出用色成分の濃度分布を示すグラフである。 図４は、高強度鋼からなる鋼材及び通常鋼からなる鋼材をそれぞれ摩擦した際に生じた火花の低濃度画素占有率を示すグラフである。 図５は、鋼材に対するグラインダの押し付け力と、火花の発生数及び鋼材に与える傷の深さとの関係を示すグラフである。

以下、本実施形態の鋼材の材質判定装置（以下、「材質判定装置」という。）により、鋼材が鋼の強度を向上させるための添加剤が添加された高強度鋼（以下、適宜、単に「高強度鋼」という。）からなる鋼材であるか、前記添加剤が添加されていない通常鋼（以下、適宜、単に「通常鋼」という。）からなる鋼材であるかを弁別することについて説明する。

図１は、本実施形態の材質判定装置の模式図である。図１に示すように、材質判定装置１は撮像手段１１を備える。鋼材１８に摩擦部材（本実施形態ではグラインダ１７）が押し付けられ、撮像手段１１は、摩擦によって鋼材１８から生じる火花１９を連続的に複数回撮像し、複数のカラー撮像画像を生成する。グラインダ１７が鋼材１８に押し付けられる力は、２．９４Ｎ以上９．８Ｎ以下である。グラインダ１７の砥石の周速度は、３０ｍ／ｓｅｃである。撮像手段１１の露光時間は、４ｍｓｅｃであり、撮像手段１１は、１ｓｅｃ間に、５ｍｓｅｃの間隔で火花１９を２００回連続的に撮像する。

図２は、撮像手段１１が撮像したカラー撮像画像２の模式図である。カラー撮像画像２は、図２の左右方向にＮ個の画素が配列された画素ラインが図２の上下方向にＭ個配列されて構成されている。カラー撮像画像２には、火花１９に対応する火花画素から構成される火花領域２１、２２、２３と、各火花領域２１、２２、２３の周辺に位置する周辺領域２１’、２２’、２３’と、各火花領域２１、２２、２３から離れた背景領域２０とが存在する。図２においては、火花領域２１、２２、２３が黒色で表され、周辺領域２１’、２２’、２３’が灰色で表され、背景領域２０が白色で表されている。さらに、鋼材１８を摩擦した際に生じる火花中には、ＲＧＢ各色成分の中から選択された何れか１つの特定の色成分の濃度が火花中の他の部分に比べて低い低濃度部が存在する。カラー撮像画像２の各火花領域２１、２２、２３の中には、前記の低濃度部に対応する低濃度領域が存在する。

撮像手段１１は、生成したカラー撮像画像２を検出手段１２に入力する。

検出手段１２は、カラー撮像画像２が撮像手段１１から入力されると、第１処理を行う。第１処理は、入力された各カラー撮像画像を構成する各画素ラインから、各画素ラインに沿って互いに連続し、且つ、ＲＧＢ各色成分の中から選択された何れか１つの検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値以上である画素からなる火花候補画素群を検出する処理である。検出用色成分には、火花１９が有するＲＧＢ各色成分の中から最も濃度の高い成分が選択されることが望ましい。濃度が高いと、火花領域の濃度と背景領域の濃度との差が大きくなるので、この後に行う火花候補画素群や火花画素の検出が行い易い。本実施形態では、検出用色成分として、各火花領域において、濃度が最も高いＲ色成分が採用されている。

以下、第１処理によって、画素ラインＸ（図２参照）から火花候補画素群を検出する場面について説明する。図３は、図２中の画素ラインＸの検出用色成分（Ｒ色成分）の濃度分布を示すグラフである。図２に示すように、画素ラインＸ上には、火花領域２１、２２、２３、周辺領域２１’、２２’、２３’、及び、その背景領域２０が存在する。図３に示すように、カラー撮像画像２における検出用色成分の濃度については、火花領域２１、２２、２３が、各火花領域２１、２２、２３の周辺に位置する周辺領域２１’、２２’、２３’より高く、背景領域２０が、何れの火花領域２１、２２、２３及び何れの周辺領域２１’、２２’、２３’より低い。火花領域２１、２２、２３の検出用色成分の濃度は、火花領域間で異なっている。

尚、図３に示すように、画素Ｘ０と、画素Ｘ０の図での右側に存在する画素Ｘ２と、これらの画素の間に位置する画素は、周辺領域２１’を構成する画素である。また、画素Ｘ２より画素ラインＸでの右側に存在する画素Ｘ３と、画素Ｘ３より画素ラインＸでの右側に存在する画素Ｘ６と、これらの間に位置する画素も、周辺領域２１’を構成する画素である。また、画素Ｘ２と画素Ｘ３との間に位置する画素（画素Ｘ２と画素Ｘ３とを含まない）は、火花領域２１を構成する画素である。

上述の第１処理の際には、検出手段１２は、まず、画素ラインＸを構成する画素について、画素ラインＸの一方側（本実施形態では、図３の左側）の端部に近い画素から順に、検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値ＴＨ２以上であるか否を判定する。この第２濃度しきい値ＴＨ２は、各火花領域２１、２２、２３を構成する各火花画素が有する検出用色成分の濃度のうち最低の濃度以下であり、且つ、背景領域２０を構成する各画素が有する検出用色成分の濃度のうち最高の濃度より高い濃度である。尚、第２濃度しきい値ＴＨ２を上記の範囲内の濃度に設定する方法としては、例えば、火花が生じていないときに撮像手段１１が撮像したカラー撮像画像２において、最高濃度を有する画素の検出用色成分の濃度を若干上回る濃度を第２濃度しきい値に設定する方法が挙げられる。

図３に示すように、画素ラインＸを構成する画素であって、検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値ＴＨ２以上である画素のうち、画素ラインＸの一方側の端部に最も近い画素は、画素Ｘ０と画素Ｘ２との間に存在する画素Ｘ１である。このため、検出手段１２は、検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値ＴＨ２以上の画素として画素Ｘ１を最初に検出する。検出手段１２は、最初に検出した画素Ｘ１を火花候補画素群の検出が開始される画素である始点画素に認定する。

画素Ｘ１を始点画素に認定すると、検出手段１２は、始点画素Ｘ１より画素ラインＸの他方側に存在する画素について、始点画素Ｘ１に近い画素から順に、検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値ＴＨ２未満であるか否かを判定する。図３に示すように、始点画素Ｘ１より画素ラインＸの他方側においては、検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値ＴＨ２未満の画素のうち、始点画素Ｘ１に最も近い画素は、画素Ｘ３と画素Ｘ６との間に位置する画素Ｘ５である。このため、検出手段１２は、検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値ＴＨ２未満の画素として、画素Ｘ５を最初に検出する。検出手段１２は、検出した画素Ｘ５の画素ラインＸの一方側において該画素Ｘ５に隣接する画素Ｘ４を火花候補画素群の検出が終了される画素である終点画素に認定する。検出手段１２は、始点画素Ｘ１、終点画素Ｘ４、及びこれらの間に位置するそれぞれの画素から構成される画素群を火花候補画素群３１（図３参照）として検出する。

以上の大きさに第２濃度しきい値ＴＨ２を設定すると、背景領域を構成する画素が火花候補画素群を構成する画素として検出されることを排除できると共に、濃度の低い火花画素が火花候補画素群として検出される画素から漏れることを防止できる。

火花候補画素群３１を検出すると、検出手段１２は、終点画素Ｘ４より画素ラインＸの他方側に存在する画素の中から、始点画素及び終点画素を認定して、他の火花候補画素群を検出する。尚、本実施形態では、検出手段１２は、火花領域２２を構成する画素と周辺領域２２’を構成する画素とから構成される火花候補画素群３２、及び、火花領域２３を構成する画素と周辺領域２３’を構成する画素とから構成される火花候補画素群３３を検出したものとする。

検出手段１２は、第１処理を終えると、検出した全火花候補画素群について第２処理を行う。第２処理は、火花候補画素群毎に行われる。第２処理は、各火花候補画素群を構成する画素から火花画素を検出する処理である。

以下、火花候補画素群３１について行われる第２処理について説明する。検出手段１２は、図３に示すように、火花候補画素群３１を構成する画素の検出用色成分の最高濃度Ｃｍａｘ１未満であり、且つ、第２濃度しきい値ＴＨ２以上の第３濃度しきい値ＴＨ３によって、火花候補画素群３１を構成する画素を二値化する。検出手段１２は、検出用色成分の濃度が第３濃度しきい値ＴＨ３以上である画素を火花画素として検出する。本実施形態では、第３濃度しきい値ＴＨ３は、周辺領域２１’を構成する各画素が有する検出用色成分の濃度のうち最高の濃度より高く、火花領域２１を構成する各火花画素が有する検出用色成分の濃度のうち最低の濃度以下の濃度に設定されている。このため、第２処理により火花画素として検出される画素に、周辺領域２１’を構成する画素が含まれることが排除され、火花画素を精度良く検出できる。尚、第３しきい値ＴＨ３は、次のように算出できる。最高濃度に対する火花領域を構成する各火花画素が有する検出用色成分の濃度のうち最低の濃度の割合を予めサンプルの調査によって取得し、取得した割合より若干低い値を検出手段１２に記憶させておき、検出手段１２が最高濃度に記憶した値を掛けて第３しきい値ＴＨ３を掛けて算出する。

また、第２処理は、火花候補画素群毎に行われるため、各火花候補画素群に対して行われる第２処理毎に個別の第３濃度しきい値を設定できる。各火花候補画素群を構成する火花領域間で検出用色成分の濃度が異なっていても、各火花候補画素群に対して行われる第２処理において、上述の範囲に第３濃度しきい値を設定でき、各火花候補画素群から火花画素を検出できる。

検出手段１２は、第２処理を終えると、第２処理により検出した火花画素から、ＲＧＢ各色成分の中から選択された何れか１つの弁別用色成分の濃度が第１濃度しきい値未満の低濃度画素を検出する。弁別用色成分の選択においては、鋼の強度を高めるための添加剤毎にＲＧＢ各色成分における低濃度領域の広さを予め調査し、最も低濃度領域が広くなる成分を選択することが望ましい。高強度鋼と通常鋼の火花画素が有する検出用色成分の濃度の調査が行われ、第１濃度しきい値は、後述する低濃度画素占有率によって鋼材１８が高強度鋼からなる鋼材であるか通常鋼からなる鋼材であるかが判定されるように定められる。

算出手段１３は、検出手段１２が検出した火花画素と低濃度画素とのそれぞれの総数を算出する。そして、算出手段１３は、算出した火花画素の総数に対する算出した低濃度画素の総数の割合（低濃度画素占有率）を算出する。

弁別手段１４は、算出手段１３が算出した低濃度画素占有率が弁別用しきい値以上である場合、鋼材１８が高強度鋼からなる鋼材であると判定し、低濃度画素占有率が弁別用しきい値未満である場合、鋼材１８がと判定する。高強度鋼を摩擦した際に生じる火花は、通常鋼を摩擦した際に生じる火花よりも火花全体に対して低濃度部が占める割合が大きい。このため、高強度鋼を摩擦した際に生じる火花と、通常鋼を摩擦した際に生じる火花とを比較すると、高強度鋼を摩擦した際に生じる火花の方が、低濃度画素占有率が大きい。高強度鋼と通常鋼の火花画素が有する弁別用色成分の低濃度画素占有率の調査が行われ、弁別用しきい値は、鋼材１８が高強度鋼からなる鋼材であるか通常鋼からなる鋼材であるかが判定されるように定められる。従って、材質判定装置１によれば、鋼材１８が高強度鋼からなる鋼材であるか通常鋼からなる鋼材であるかを弁別できる。

高強度鋼を摩擦した際に生じる火花と通常鋼を摩擦した際に生じる火花との低濃度画素占有率を比較する例として、鋼の強度を高めるための添加剤（本例ではＶ）が添加された高強度鋼と、前記添加剤が添加されていない通常鋼との低濃度画素占有率を図４に示す。図４は、高強度鋼からなる６つの鋼材をそれぞれ摩擦した際に生じる各火花と、通常鋼からなる３つの鋼材をそれぞれ摩擦した際に生じる各火花との低濃度画素占有率を示す。尚、添加剤がＶの場合は、弁別用色成分としてはＢ色が好ましい。図４に示す低濃度画素占有率は、火花画素の総数に対するＢ色成分の濃度が所定値より低い低濃度画素の割合（以下、「Ｂ色成分の低濃度画素占有率」という）である。図４に示すように、高強度鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花と、通常鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花とを比較すると、高強度鋼からなる鋼材を摩擦した際に生じる火花の方が、Ｂ色成分の低濃度画素占有率が高い。弁別用色成分としてＢ色成分を選択すれば、材質判定装置１は、Ｂ色成分の低濃度画素占有率と弁別用しきい値とに基づいて、鋼材が、鋼の強度を高めるための添加剤が添加された高強度鋼からなる鋼材であるか、前記添加剤が添加されていない通常鋼からなる鋼材であるかを弁別できる。

このように、材質判定装置１によれば、低濃度画素占有率と弁別用しきい値との大小関係に基づいて、高強度鋼からなる鋼材であるか通常鋼からなる鋼材であるかが自動的に弁別される。このため、材質判定装置１によれば、前記の弁別結果が検査員の技量に依存せず、該弁別を安定的に行うことができる。

また、弁別手段１４は、前記の弁別結果について、モニタ等の結果表示手段１５に表示したり、ハードディスクやメモリ等の記憶手段１６に記憶させたりする。

前述のように、本実施形態では、グラインダ１７が鋼材１８に押し付けられる力は、２．９４Ｎ以上９．８Ｎ以下である。グラインダ１７が鋼材１８に押し付けられる力を２．９４Ｎ以上とすると、図５に示すように、火花の発生数が安定する。このため、グラインダ１７が鋼材１８に押し付けられる力を前記の範囲にすることで、鋼材が通常鋼からなる鋼材であるか高強度鋼からなる鋼材であるかを安定的に弁別できる。また、押し付けられる力を９．８Ｎ以下とすると、図５に示すように、鋼材１８に深い傷を与えることなく鋼材１８を摩擦できる。このため、グラインダ１７が鋼材１８に押し付けられる力を前記の範囲にすることで、鋼材１８に深い傷を与えることなく、前記の弁別を安定的に精度良く行うことができる。

以上に説明したように、本実施形態では、検出用色成分として、ＲＧＢ各色成分のうち、火花領域において濃度が最も高いＲ色成分が用いられている。これにより、他の色成分が検出用色成分に用いられた場合に比べて、検出用色成分の濃度において、火花領域と周辺領域又は他の領域とが採り得る範囲が重なる可能性が低減されている。このため、第１処理において、他の領域の画素が火花候補画素群を構成する画素として検出されることをより確実に排除できると共に、第２処理において、周辺領域を構成する画素が火花画素として検出されることをより確実に排除できる。

Claims (4)

1. 鋼材を摩擦した際に生じる火花を連続的に複数回撮像し、それぞれがＲＧＢ各色成分を有する複数のカラー撮像画像を生成する撮像手段と、
   前記撮像手段が生成した各カラー撮像画像から、火花に対応する火花画素を検出すると共に、該検出した火花画素から、弁別用色成分のＢ色の濃度が第１濃度しきい値未満の画素を低濃度画素として検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した各カラー撮像画像について、前記火花画素及び前記低濃度画素の数をそれぞれ合計して前記火花画素の総数と前記低濃度画素の総数とを算出し、前記火花画素の総数に対する前記低濃度画素の総数の割合を算出する算出手段と、
   前記割合が弁別用しきい値以上である場合、前記鋼材はＶが添加された高強度鋼からなる鋼材であると判定し、前記割合が前記弁別用しきい値未満である場合、前記鋼材はＶが添加されていない通常鋼からなる鋼材であると判定する弁別手段とを備えることを特徴とする鋼材の材質判定装置。
2. 前記検出手段は、
   前記各カラー撮像画像を構成する各画素ラインに沿って互いに連続し、且つ、ＲＧＢ各色成分の中から選択された何れか１つの検出用色成分の濃度が第２濃度しきい値以上である画素からなる火花候補画素群を、前記各カラー撮像画像の各画素ライン中から検出する第１処理と、
   前記各火花候補画素群を構成する画素の前記検出用色成分の最高濃度を検出し、前記各火花候補画素群を構成する画素から、前記検出用色成分の濃度が、前記最高濃度未満であり且つ前記第２濃度しきい値より大きい第３濃度しきい値以上である画素を火花画素として検出する第２処理とを行うことを特徴とする請求項１に記載の鋼材の材質判定装置。
3. 鋼材を摩擦した際に生じる火花を連続的に複数回撮像し、それぞれがＲＧＢ各色成分を有する複数のカラー撮像画像を生成する撮像ステップと、
   前記撮像ステップにおいて生成した各カラー撮像画像から、火花に対応する火花画素を検出すると共に、該検出した火花画素から、弁別用色成分のＢ色の濃度が第１濃度しきい値未満の画素を低濃度画素として検出する検出ステップと、
   検出ステップにおいて検出した各カラー撮像画像について、前記火花画素及び前記低濃度画素の数をそれぞれ合計して前記火花画素の総数と前記低濃度画素の総数とを算出し、前記火花画素の総数に対する前記低濃度画素の総数の割合を算出する算出ステップと、
   前記割合が弁別用しきい値以上である場合、前記鋼材はＶが添加された高強度鋼からなる鋼材であると判定し、前記割合が前記弁別用しきい値未満である場合、前記鋼材はＶが添加されていない通常鋼からなる鋼材であると判定する弁別ステップとを含むことを特徴とする鋼材の材質判定方法。
4. 前記撮像ステップは、２．９４Ｎ以上９．８Ｎ以下の力で前記鋼材に押し付けられた摩擦部材で前記鋼材を摩擦した際に生じる火花を撮像することを特徴とする請求項３に記載の鋼材の材質判定方法。

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