JP6596188B2 - 探傷装置、及び探傷装置による傷部検出方法 - Google Patents

探傷装置、及び探傷装置による傷部検出方法 Download PDF

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Description

本発明は、被検査物の表面を撮像する撮像装置と、撮像装置によって撮像された原画像を処理して、表面における傷部を検出する検出装置と、を備える探傷装置、及び探傷装置による傷部検出方法に関する。
従来、被検査物の表面の探傷検査は、非破壊検査方法の一種である、磁粉探傷試験や浸透探傷試験などによって行われている。磁粉探傷試験では、被検査物の表面に磁粉または磁粉を含有する磁粉溶液を塗布するとともに、被検査物に磁場を印加するなどして被検査物を磁化する。被検査物の表面の傷部には磁束が集中するため、この磁束に磁粉が引き寄せられて磁粉による指示模様が形成される。そして、この磁粉指示模様を観測することで欠陥を検査する。
一方で、浸透探傷試験では、まず、浸透液を被検査物の表面に塗布して表面に開口している割れやピンホールなどの微細な欠陥にこの浸透液を浸透させる。次に、表面に付着している余剰浸透液を除去し、現像剤粉末を表面に塗布して欠陥に浸透している浸透液を毛細管現象により表面に吸い出す。そして、この吸い上げられた浸透液による浸透指示模様を観察することで欠陥を検査する。
これら磁粉探傷試験や浸透探傷試験は、自動装置化がなされ、被検査物の表面を撮像する撮像装置と、撮像装置によって撮像された原画像を処理して、表面における傷部を検出する検出装置と、を備える探傷装置によって行われる。
特許文献１には、搬送されている被検査材の表面に生じた磁粉模様を撮像手段により撮像し、撮像された画像から被検査材の表面欠陥を検出する磁粉探傷装置において、画像における輝度の平均と輝度の標準偏差の定数倍との和を２値化のしきい値とし、このしきい値を用いて画像を２値化して表面欠陥を検出することを特徴とする磁粉探傷装置が開示されている。
特開２０１１−１３００７号公報
特許文献１の構成によれば、被検査材の肌荒れ、光源の輝度ムラなどの探傷条件によって探傷画像の輝度のバラツキ具合が変化したとしても、常に適正な２値化のしきい値を決定することが可能となり、誤検出を少なくし、且つ漏れなく表面の欠陥を検出することができるとされている。
ここで、磁粉探傷試験において、深さが深い傷や幅が広い傷は明るく撮像される。一方で、深さが浅い傷や幅が狭い傷はあまり明るく撮像されない。これは、深さが深い傷や幅が広い傷は漏洩磁束が大きくなるので、より多くの磁粉が引き寄せられるためである。同様に、浸透探傷試験においても、深さが深い傷や幅が広い傷は明るく撮像される。一方で、深さが浅い傷や幅が狭い傷はあまり明るく撮像されない。これは、深さが深い傷や幅が広い傷には多くの浸透液が浸透するためである。
表面に形成される欠陥としての傷は、その大きさや深さは様々である。また、１つの連続する傷、例えば線状に延びる傷は、その深さや幅は一定ではない。つまり、磁粉探傷試験や浸透探傷試験において、深さが浅い部分と深い部分や幅が広い部分と狭い部分とが混在するような１つの連続する傷は、その部分毎に明るさが異なる画像として撮像される。
したがって、画像の輝度に基づいて傷であるか否かの判定をする場合、１つの連続する傷であっても、途切れ途切れなものとなって欠陥としての傷と判定されずに、傷を見逃してしまうことがある。一方、傷と判定されやすくする、つまり基準となる輝度を下げると、不要な微細な傷やバリ、埃などが欠陥としての傷として判定されて、不要な傷や埃などを検出する状態である過検出となってしまうことがある。そして、特許文献１では、探傷条件による画像の輝度のバラツキ具合による誤検出の防止は考慮されているものの、傷の深さや幅に起因する輝度のバラツキによる誤検出については何ら考慮がなされていない。
そこで本発明の目的は、傷部の検出漏れ及び過検出を防止し、傷部の検出率が向上された探傷装置、及び探傷装置による傷部検出方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、被検査物の表面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された原画像を処理して、前記表面における傷部を検出する検出装置と、を備える探傷装置において、前記検出装置は、前記原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部を抽出する第１の抽出部と、前記第１の傷候補部が含まれるようにその面積が最小となるものを縦方向及び横方向にそれぞれ所定の幅だけ拡大させた図形によって囲われる検査領域を生成する検査領域生成部と、前記検査領域を第２の閾値で二値化処理して第１の判定基準値よりも領域が抽出されにくい状態である第２の判定基準値によって第２の傷候補部を抽出する第２の抽出部と、前記第２の傷候補部を膨張処理して前記傷部を検出する傷判定部と、を備えることを特徴とする。
更に、本発明の探傷装置に係る前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小であることを特徴とする。
更に、本発明の探傷装置に係る前記検査領域は、前記第１の傷候補部が含まれる最小の矩形を、所定の幅だけ拡大させた矩形によって囲われる領域であることを特徴とする。
更に、本発明の探傷装置に係る前記膨張処理は、前記第２の傷候補部をそれぞれの長軸方向へ膨張させる処理であることを特徴とする。
更に、本発明は、撮像装置が、被検査物の表面を撮像し、検出装置が、前記撮像装置によって撮像された原画像を処理して、前記表面における傷部を検出する探傷装置による傷部検出方法において、前記検出装置が、前記原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部を抽出し、前記第１の傷候補部が含まれるようにその面積が最小となるものを縦方向及び横方向にそれぞれ所定の幅だけ拡大させた図形によって囲われる検査領域を生成し、前記検査領域を第２の閾値で二値化処理して第１の判定基準値よりも領域が抽出されにくい状態である第２の判定基準値によって第２の傷候補部を抽出し、前記第２の傷候補部を膨張処理して前記傷部を検出することを特徴とする。
更に、本発明の傷部検出方法に係る前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小であることを特徴とする。
更に、本発明の傷部検出方法に係る前記検査領域は、前記第１の傷候補部が含まれる最小の矩形を、所定の幅だけ拡大させた矩形によって囲われる領域であることを特徴とする。
更に、本発明の傷部検出方法に係る前記膨張処理は、前記第２の傷候補部をそれぞれの長軸方向へ膨張させる処理であることを特徴とする。
本発明によれば、被検査物の表面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された原画像を処理して、前記表面における傷部を検出する検出装置と、を備える探傷装置において、前記検出装置は、前記原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部を抽出する第１の抽出部と、前記第１の傷候補部が含まれるようにその面積が最小となるものを縦方向及び横方向にそれぞれ所定の幅だけ拡大させた図形によって囲われる検査領域を生成する検査領域生成部と、前記検査領域を第２の閾値で二値化処理して第１の判定基準値よりも領域が抽出されにくい状態である第２の判定基準値によって第２の傷候補部を抽出する第２の抽出部と、前記第２の傷候補部を膨張処理して前記傷部を検出する傷判定部と、を備えるので、傷部の検出漏れ及び過検出を防止し、傷部の検出率が向上された探傷装置を提供することができる。
更に、前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小である構成によれば、傷部の検出漏れ及び過検出を防止し、傷部の検出率が向上された探傷装置を提供することができる。
更に、前記検査領域は、前記第１の傷候補部が含まれる最小の矩形を、所定の幅だけ拡大させた矩形によって囲われる領域である構成によれば、検出装置の演算量の増大を防止することができる。
更に、前記膨張処理は、前記第２の傷候補部をそれぞれの長軸方向へ膨張させる処理である構成によれば、より高い確度で傷部の検出漏れを防止することができる。
本発明によれば、撮像装置が、被検査物の表面を撮像し、検出装置が、前記撮像装置によって撮像された原画像を処理して、前記表面における傷部を検出する探傷装置による傷部検出方法において、前記検出装置が、前記原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部を抽出し、前記第１の傷候補部が含まれるようにその面積が最小となるものを縦方向及び横方向にそれぞれ所定の幅だけ拡大させた図形によって囲われる検査領域を生成し、前記検査領域を第２の閾値で二値化処理して第１の判定基準値よりも領域が抽出されにくい状態である第２の判定基準値によって第２の傷候補部を抽出し、前記第２の傷候補部を膨張処理して前記傷部を検出するので、傷部の検出漏れ及び過検出を防止し、傷部の検出率が向上された探傷装置による傷部検出方法を提供することができる。
更に、前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小である方法によれば、傷部の検出漏れ及び過検出を防止し、傷部の検出率が向上された探傷装置による傷部検出方法を提供することができる。
更に、前記検査領域は、前記第１の傷候補部が含まれる最小の矩形を、所定の幅だけ拡大させた矩形によって囲われる領域である方法によれば、検出装置の演算量の増大を防止することができる。
更に、前記膨張処理は、前記第２の傷候補部をそれぞれの長軸方向へ膨張させる処理である方法によれば、より高い確度で傷部の検出漏れを防止することができる。
本実施形態に係る探傷装置の一例としての磁粉探傷装置の構成が示された模式図である。 磁粉探傷装置の制御系統のブロック図である。 検出装置の検出動作の一例を説明するためのフローチャートである。 第１の抽出部によって二値化処理された画像の一例が示された概略図である。 抽出された第１の傷候補部の一例が示された画像の概略図である。 生成された検査領域の一例が示された画像の概略図である。 第２の抽出部によって二値化処理された画像の一例が示された概略図である。 抽出された第２の傷候補部の一例が示された画像の概略図である。 第２の傷候補部が膨張処理された一例が示された画像の概略図である。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳述する。図１は、本実施形態に係る探傷装置の一例としての磁粉探傷装置１の構成が示された模式図である。なお、図１における矢印は、被検査物１０の搬送方向を示し、被検査物１０は、図１における右側から左側へ向けて搬送される。
図１に示すように、磁粉探傷装置１は、例えば長尺な角柱状の鋼材などの被検査物１０の表面における欠陥としての傷部を、磁粉を用いて自動制御によって検出する探傷装置である。そして、磁粉探傷装置１は、搬送装置１１と、磁粉散布装置１２と、磁化装置１３と、エアーブロー装置１４と、紫外線探傷灯１５と、撮像装置１６と、マーキング装置１７などを備える。また、磁粉探傷装置１は、ここでは図示せぬコントローラＣや検出装置３０なども備える。
搬送装置１１は、被検査物１０を搬送するものである。搬送装置１１は、複数のローラなどから構成されるローラコンベアであり、被検査物１０を所望の速度で搬送できるように構成されている。そして、被検査物１０は、図１において、磁粉散布装置１２が位置する右側からマーキング装置１７が位置する左側へ搬送される。なお、搬送装置１１は、ここでは図示せぬ搬送距離計測装置１８を備える。搬送距離計測装置１８は、被検査物１０の搬送距離を計測するものである。搬送距離計測装置１８としては、搬送装置１１のローラの回転の変位を計測するロータリエンコーダなどから構成される測定装置を用いることができる。なお、搬送距離計測装置１８の構成は特に限定されるものではなく、非接触による測定装置、例えば、レーザ表面速度計が用いられてもよく、これらを組み合わせた構成であっても良い。また、搬送装置１１の構成も特に限定されるものではなく、例えば、無端体であるベルトなどから構成されるベルトコンベアなどであっても良い。
磁粉散布装置１２は、磁粉検査液を被検査物１０の表面に散布するものであり、搬送方向における上流側に配置されている。磁粉散布装置１２は、図示せぬタンク、ポンプ、ノズルなどから構成される。タンクに収容された磁粉検査液が、ポンプよってノズルへ圧送され、ノズルから磁粉検査液が噴出される。磁粉検査液は、表面が蛍光体で被覆された磁粉を含有する溶液である。磁粉散布装置１２は、所望の量の磁粉検査液を被検査物１０の表面に連続して散布することができるように構成されている。なお、磁粉散布装置１２の構成は特に限定されるものではない。
磁化装置１３は、被検査物１０に磁場を印加するものであり、磁粉散布装置１２の下流側に隣接して配置される。磁化装置１３は、搬送方向の上流側と下流側に対向して配置される２つの貫通コイル１９、２０と、２つの貫通コイル１９、２０の間であって、搬送方向に列を成して配置される２つの極間コイル２１、２２などから構成される。貫通コイル１９、２０は円環状に形成され、被検査物１０はその中心を貫通するようにして搬送される。一方、極間コイル２１、２２はＵ字状に形成され、被検査物１０はその空隙を通過するように搬送される。そして、磁化装置１３は、この２つの極間コイル２１、２２を備えることで、２つの貫通コイル１９、２０の間で一様な回転磁界を発生させることができる。
より詳細には、貫通コイル１９、２０と極間コイル２１、２２に電流が流れることによって、貫通コイル１９、２０では被検査物１０の搬送方向に磁場が生成され、極間コイル２１、２２ではその空隙方向である被検査物１０の搬送方向と直交する方向に磁場が生成される。そして、貫通コイル１９、２０と極間コイル２１、２２に位相が９０度ずれた交流電流が流れると、貫通コイル１９、２０によって生成される磁場の方向（搬送方向）と極間コイル２１、２２によって生成される磁場の方向（搬送方向と直交する方向）とで形成される平面内において、一定の磁界強度で回転する回転磁界が生成される。
なお、磁化装置１３の構成は特に限定されるものではなく、貫通コイル１９、２０や極間コイル２１、２２の数などは適宜設計できる。例えば、磁化装置１３は、極間コイル２１、２２の他に更に複数の極間コイルを有する構成であっても良い。また、磁化装置１３は、１つの貫通コイル１９と１つの極間コイル２１から構成されるものであっても良い。
エアーブロー装置１４は、被検査物１０に向けて重力に逆らう方向にエアーを吹き付けるものである。エアーブロー装置１４は、２つの貫通コイル１９、２０の間であって、貫通コイル１９と極間コイル２１の間、２つの極間コイル２１、２２の間、及び極間コイル２２と貫通コイル２０の間にそれぞれ設けられている。このエアーブロー装置１４によって、被検査物１０の表面を流れる磁粉検査液の流速を調節することができる。なお、エアーブロー装置１４の構成は特に限定されるものではない。
紫外線探傷灯１５は、２つの貫通コイル１９、２０の間において、被検査物１０の表面の磁粉検査液に紫外線を照射するものである。紫外線探傷灯１５は、磁化装置１３によって生成される強い回転磁界の影響を避けるため、被検査物１０から所定の距離、例えば６００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度離れた位置に配置される。なお、紫外線探傷灯１５の構成は特に限定されるものではなく、例えば、磁気シールドが施される構成であっても良い。
撮像装置１６は、紫外線探傷灯１５によって紫外線が照射された被検査物１０の表面を撮像するものである。撮像装置１６は、被検査物１０の表面に対して垂直方向から撮像することができるように配置されている。また、撮像装置１６は、磁化装置１３によって生成される強い回転磁界の影響を避けるため、被検査物１０から所定の距離、例えば６００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度離れた位置に配置されるとともに、磁気シールドが施されている。なお、撮像装置１６は、紫外線探傷灯１５によって紫外線が照射された被検査物１０の表面を撮像することができればよく、その撮像方向は限定されるものではない。しかしながら、傷部を高い確度で検出する観点において、撮像装置１６は、被検査物１０の表面に対して垂直方向から撮像するように構成されることが好ましい。撮像装置１６としては、エリアカメラまたはラインカメラを用いることができ、特に限定されるものではない。例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを用いることができる。
マーキング装置１７は、後述する検出装置３０によって検出された被検査物１０の表面における欠陥としての傷部に、目視可能なマーキングをするものである。マーキング装置１７としては、例えば、空気圧を用いてインクを噴射することでマーキングを行うマーキングガンを用いることができる。なお、マーキング装置１７の構成は特に限定されるものではない。
検出装置３０は、撮像装置１６によって撮像された画像信号（原画像）を読み込むとともに、原画像に所定の処理を行うことによって、被検査物１０の表面の傷部を検出するものであり、その構成及び検出方法については後述する。
次に、本実施形態に係る磁粉探傷装置１の制御系統について説明する。図２は、磁粉探傷装置１の制御系統のブロック図である。磁粉探傷装置１はコントローラＣを備え、このコントローラＣによって、搬送装置１１、搬送距離計測装置１８、磁粉散布装置１２、磁化装置１３、エアーブロー装置１４、紫外線探傷灯１５、撮像装置１６、マーキング装置１７などが制御され、自動制御によって被検査物１０の表面の傷部を検出することができるように構成されている。
コントローラＣは、種々の設定値や、各種センサによる検出値などの入力信号を読み込むとともに、制御信号を出力することで、磁粉探傷装置１が備える各種装置の動作を制御するように構成されている。コントローラＣは、演算処理及び制御処理を行う処理装置、データが格納される主記憶装置などから構成されている。コントローラＣは、例えば、処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマ、入力回路、出力回路、電源回路などを備えるマイクロコンピュータである。主記憶装置には、本実施形態に係る動作を実行するための制御プログラムや、各種データなどが格納されている。なお、これらの各種プログラムやデータなどは、コントローラＣとは別体として設けられる記憶装置に格納され、コントローラＣが読み出す形態であっても良い。
コントローラＣには、搬送装置１１と、搬送距離計測装置１８と、磁粉散布装置１２と、磁化装置１３と、エアーブロー装置１４と、紫外線探傷灯１５と、撮像装置１６と、マーキング装置１７と、検出装置３０とが電気的に接続されている。なお、コントローラＣには、図２に示された構成以外の各種センサなどが電気的に接続されている。
検出装置３０は、コントローラＣと同様に、演算処理及び制御処理を行う処理装置、データが格納される主記憶装置などから構成され、例えば、ＣＰＵ、主記憶装置、タイマ、入力回路、出力回路、電源回路などを備えるマイクロコンピュータである。
検出装置３０は、第１の抽出部３１を有している。第１の抽出部３１は、例えばプログラムによって構成される。詳細については後述するが、第１の抽出部３１は、撮像装置１６によって撮像された画像信号（原画像）を予め定められた第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部を抽出するように構成される。なお、撮像装置１６によって撮像され原画像は、コントローラＣを介して検出装置３０に入力される。
検出装置３０は、検査領域生成部３２を更に有している。検査領域生成部３２も、例えばプログラムによって構成される。詳細については後述するが、検査領域生成部３２は、第１の抽出部３１によって抽出された第１の傷候補部が含まれるように検査領域を生成するように構成されている。
検出装置３０は、第２の抽出部３３を更に有している。第２の抽出部３３も、例えばプログラムによって構成される。詳細については後述するが、第２の抽出部３３は、検査領域生成部３２によって生成された検査領域を予め定められた第２の閾値で二値化処理して第２の傷候補部を抽出するように構成されている。
検出装置３０は、傷判定部３４を更に有している。傷判定部３４も、例えばプログラムによって構成される。詳細については後述するが、傷判定部３４は、第２の抽出部３３によって抽出された第２の傷候補部を膨張処理して傷部を検出するように構成されている。そして、検出装置３０は、傷判定部３４によって検出された傷部の位置データをコントローラＣに送るように構成されている。
次に、磁粉探傷装置１の動作について説明する。磁粉探傷装置１は、搬送装置１１によって被検査物１０を順次各装置へ搬送して被検査物１０の表面の傷部を検出するように構成されている。被検査物１０は、まず、磁粉散布装置１２に搬送されて表面に磁粉検査液が散布される。表面に磁粉検査液が散布された被検査物１０は、磁化装置１３によって形成された回転磁界領域内に搬送される。
この際、被検査物１０の表面に傷部が存在する場合、その傷部に起因する漏洩磁界が生じて、磁粉検査液に含まれる磁粉が、その漏洩磁界に引き寄せられる。ここで、磁化装置１３によって形成された磁界は回転しているため、傷部の延びる方向（形状）に関わらず漏洩磁界が発生し、傷部に磁粉が引き寄せられる。そして、磁粉が傷部に集合することで、傷部に起因する磁粉指示模様が被検査物１０の表面に形成される。
なお、被検査物１０の表面を流れる磁粉検査液の流速は、エアーブロー装置１４によって適宜調節される。磁粉指示模様を安定して形成させる観点において、磁粉検査液の流速は、５〜１００ｍｍ／ｓが好ましい。磁粉検査液の流速が１００ｍｍ／ｓより速いと、磁粉が傷部に起因する漏洩磁界に引き寄せられにくくなり、磁粉指示模様が不安定なものとなる。一方、磁粉検査液の流速が５ｍｍ／ｓより遅いと、安定した磁粉指示模様の形成に多くの時間を要することになり、検査効率の低下に繋がる。
このようにして形成された磁粉指示模様は、紫外線探傷灯１５によって紫外線を照射することで、磁粉の表面を被覆する蛍光体を励起させ、撮像装置１６によって撮像される。この撮像装置１６によって撮像された原画像は、検出装置３０に送られる。検出装置３０は、この原画像に所定の処理を行い、原画像内における傷部を検出し、その位置データをコントローラＣに送る。そして、コントローラＣは、この傷部の位置データと搬送距離計測装置１８の計測データに基づいて、マーキング装置１７の動作を制御し、被検査物１０の表面の傷部にマーキングを行う。
次に、検出装置３０による傷部の検出方法について説明する。図３は、検出装置３０の検出動作の一例を説明するためのフローチャートである。検出装置３０は、撮像装置１６によって撮像された画像信号（原画像）をコントローラＣを介して取り込む（ステップＳ１）。ここで、撮像された原画像は、例えば縦９６０×横１２８０の画素から構成される。また、原画像には、撮像装置１６によって撮像された時刻が関連付けられている。
次に、検出装置３０は、第１の抽出部３１によって、取り込まれた原画像に対して、前処理として、各種のフィルタを用いた強調処理を行う（ステップＳ２）。ここで、強調処理は、原画像における傷部が強調されるような処理であれば良く、例えば、ＬＵＴ（Look Up Table）変換処理、拡大・収縮処理、シェーディング処理などであり、これらの各種処理を組み合わせた処理としても良い。
そして、第１の抽出部３１は、強調処理された画像を、第１の閾値で二値化処理する（ステップＳ３）。第１の抽出部３１によって二値化処理された画像の一例が示された概略図を図４に示す。なお、第１の閾値は予め設定されるものであり、検出装置３０の図示せぬ主記憶装置に格納されている。
また、第１の抽出部３１は、二値化処理された画像において、ラベリング処理を行う（ステップＳ４）。ここで、ラベリング処理とは、二値化画像において、連続する画素に対して同一のラベルを付与し、領域分けを行う処理である。
そして、第１の抽出部３１は、ラベルが付与された領域毎に、判定値として、例えば、面積、長さ、縦方向の幅、横方向の幅などを算出し、これら算出された判定値と予め格納されている第１の判定基準値とを比較して第１の傷候補部であるか否かを判定し、第１の傷候補部に該当する領域を抽出する（ステップＳ５）。
ここで、第１の傷候補部とは、傷部に想定される領域のことを表す。また、第１の抽出部３１は、ラベルが付与された全ての領域に対して、判定値の算出、算出された判定値と第１の判定基準値との比較、及び第１の傷候補部であるか否かの判定を行う。そして、図５には、抽出された第１の傷候補部４０の一例が示された画像の概略図を示す。なお、図５は、領域の長さを判定値として第１の傷候補部４０が抽出された状態であり、４つの第１の傷候補部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが抽出された状態である。
なお、判定値は、上記のものに限定されるものではなく、領域の特徴を比較できるものであれば良く、適宜設定される。また、第１の傷候補部４０であるか否かの判定は、１種類の判定値に基づいて行われても良く、複数種類の判定値に基づいて行われても良い。また、複数種類の判定値に基づいて第１の傷候補部４０であるか否かの判定がされる場合、それら複数種類の判定値の内で少なくとも１種類の判定値に基づいて判定がなされれば良い。例えば、３種類の判定値の内で少なくとも２種類の判定値が第１の判定基準を満たす場合に、その領域を第１の傷候補部４０であると判定するような構成であっても良い。
また、第１の抽出部３１は、領域毎にステップＳ５を繰り返す構成に限定されるものではなく、全ての領域に対して判定値を算出し、次いで、領域毎に、算出された判定値と第１の判定基準値との比較、及び第１の傷候補部であるか否かの判定を行うような構成であっても良い。
次に、検出装置３０は、検査領域生成部３２によって、第１の抽出部３１によって抽出された第１の傷候補部４０毎に、それぞれが含まれる検査領域４１を生成する（ステップＳ６）。そして、図６には、生成された検査領域４１の一例が示された画像の概略図を示す。なお、図６は、４つの第１の傷候補部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに対する検査領域４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが生成された状態である。検査領域４１は、縦方向及び横方向に延びる矩形によって囲われる領域である。そして、検査領域４１は、その面積が最小となるものを縦方向及び横方向にそれぞれ所定の幅だけ拡大させた矩形によって囲われる領域である。ここで、検査領域４１の形状や大きさなどは限定されるものではなく、第１の傷候補部４０が含まれる領域であれば良い。例えば、検査領域４１は、菱形、台形、円、楕円などによって囲われる領域であっても良い。また、検査領域４１は、傾いた領域であっても良く、例えば、第１の傷候補部４０の長軸方向に延びる矩形などであっても良い。
次に、検出装置３０は、第２の抽出部３３によって、検査領域４１に対応する原画像を抜き出す（ステップＳ７）。
そして、第２の抽出部３３は、第１の抽出部３１と同様に、検査領域４１に対応する原画像が抜き出された画像に強調処理を行う（ステップＳ８）。更に、第２の抽出部３３は、この強調処理された画像を、第２の閾値で二値化処理する（ステップＳ９）。第２の抽出部３３によって二値化処理された画像の一例が示された概略図を図７に示す。なお、第２の閾値は予め設定されるものであり、検出装置３０の図示せぬ主記憶装置に格納されている。そして、この第２の閾値は、第１の閾値よりも小である。ここで、図７では、図４と比較して、より小さな領域が多数形成されている。また、図６における第１の傷候補部４０ｂに対応する領域と第１の傷候補部４０ｄに対応する領域は連結され、１つの領域として形成されている。これは、第２の閾値は、第１の閾値よりも小であり、輝度がより小さい領域も含まれる状態であるためである。
ここで、傷部は、その深さや幅に応じて、輝度が大きい領域と輝度が小さい領域とがランダムに存在する状態で撮像される。しかし、この第２の閾値で二値化処理するステップＳ９によって、輝度がより小さい領域も後述する第２の傷候補部に含ませることができ、傷部に相当する領域が途切れたものにならないようにすることができる。
また、第２の抽出部３３は、第１の抽出部３１と同様に、二値化処理された画像において、ラベリング処理を行う（ステップＳ１０）。そして、第２の抽出部３３は、ラベルが付与された領域毎に、判定値として、例えば、面積、長さ、縦方向の幅、横方向の幅などを算出し、これら算出された判定値と予め格納されている第２の判定基準値とを比較して第２の傷候補部であるか否かを判定し、第２の傷候補部に該当する領域を抽出する（ステップＳ１１）。
ここで、第２の傷候補部とは、第１の傷候補部と同様に、傷部に想定される領域のことを表す。また、第２の抽出部３３における第２の判定基準値は、第１の抽出部３１における第１の判定基準値とは異なる。第２の判定基準値は、第１の判定基準値よりも、領域が抽出されにくい状態とするものである。なお、抽出されにくい状態とは、例えば、より大きい領域やより長い領域が抽出される状態のことを表す。一方、抽出されやすい状態とは、例えば、より小さい領域やより短い領域が抽出される状態のことを表す。そして、例えば、領域の長さに関して、第２の判定基準値の範囲は、第１の判定基準値の範囲よりも狭い範囲であって、かつ第１の判定基準値の範囲に含まれる範囲とされる。
また、第２の抽出部３３は、ラベルが付与された全ての領域に対して、判定値の算出、算出された判定値と第２の判定基準値との比較、及び第２の傷候補部であるか否かの判定を行う。そして、図８には、抽出された第２の傷候補部４２の一例が示された画像の概略図を示す。なお、図８は、領域の長さを判定値として第２の傷候補部４２が抽出された状態であり、２つの第２の傷候補部４２ａ、４２ｂが抽出された状態である。そして、図８では、図５における第１の傷候補部４０ｃに対応する領域は抽出されていない。これは、第２の判定基準値が第１の判定基準値よりも領域が抽出されにくい状態とするものであるため、第１の傷候補部４０ｃに対応する領域が傷部に想定される領域でないと判定されたためである。
なお、判定値は、上記のものに限定されるものではなく、領域の特徴を比較できるものであれば良く、適宜設定される。また、第２の傷候補部４２であるか否かの判定は、１種類の判定値に基づいて行われても良く、複数種類の判定値に基づいて行われても良い。また、複数種類の判定値に基づいて第２の傷候補部４２であるか否かの判定がされる場合、それら複数種類の判定値の内で少なくとも１種類の判定値に基づいて判定がなされれば良い。例えば、３種類の判定値の内で少なくとも２種類の判定値が判定基準を満たす場合に、その領域を第２の傷候補部４２であると判定するような構成であっても良い。
また、第２の判定基準値は、第１の判定基準値よりも、領域が抽出されにくい状態とするものであれば良く、上述の構成に限定されるものではない。例えば、第２の判定基準値と第１の判定基準値は同じであっても良く、このような場合には、第２の抽出部３３は、第１の抽出部３１よりも多くの種類の判定値に基づいて、第２の傷候補部であるか否かの判定をするように構成する。
また、第２の抽出部３３は、第１の抽出部３１と同様に、領域毎にステップＳ１１を繰り返す構成に限定されるものではなく、全ての領域に対して判定値を算出し、次いで、領域毎に、算出された判定値と判定基準値との比較、及び第１の傷候補部であるか否かの判定を行うような構成であっても良い。
次に、検出装置３０は、傷判定部３４によって、第２の傷候補部４２をそれぞれ膨張処理する（ステップＳ１２）。ここで、膨張処理とは、第２の傷候補部４２を拡大させる処理である。なお、傷判定部３４は、第２の傷候補部４２毎に、それぞれの外形における長軸となる方向を算出し、第２の傷候補部４２をこの長軸方向へ所定の量だけ拡大させる。つまり、傷判定部３４の膨張処理は、第２の候補部４２を長くするような処理である。そして、図９には、第２の傷候補部４２が膨張処理された一例が示された画像の概略図を示す。なお、図９は、図８における２つの第２の傷候補部４２ａ、４２ｂが膨張処理された状態である。そして、第２の傷候補部４２ａと第２の傷候補部４２ｂは、それぞれ膨張されることによって連結され、１つの領域４３が形成されている。
また、傷判定部３４は、第１の抽出部３１及び第２の抽出部３３と同様に、第２の傷候補部４２が膨張処理された画像において、ラベリング処理を行う（ステップＳ１３）。そして、傷判定部３４は、ラベルが付与された領域毎に、判定値として、例えば、面積、長さ、縦方向の幅、横方向の幅などを算出し、これら算出された判定値と予め格納されている傷判定基準値とを比較して傷部であるか否かを判定し、傷部に該当する領域を傷部として検出する（ステップＳ１４）。
ここで、傷判定部３４における傷判定基準値は、第２の抽出部３３における第２の判定基準値とは異なる。傷判定基準値は、第２の判定基準値よりも、領域が抽出されにくい状態とするものである。例えば、領域の長さに関して、傷判定基準値の範囲は、第２の判定基準値の範囲よりも狭い範囲であって、かつ第２の判定基準値の範囲に含まれる範囲とされる。
また、傷判定部３４は、ラベルが付与された全ての領域に対して、判定値の算出、算出された判定値と傷判定基準値との比較、及び傷部であるか否かの判定を行う。例えば、傷判定部３４は、図９において、膨張された第２の傷候補部４２ａと第２の傷候補部４２ｂとが連結されることによって形成された１つの領域４３を、１つの傷部として検出する。そして、検出装置３０は、コントローラＣに検出した傷部の位置データを送る。
なお、判定値は、上記のものに限定されるものではなく、領域の特徴を比較できるものであれば良く、適宜設定される。また、傷部であるか否かの判定は、１種類の判定値に基づいて行われても良く、複数種類の判定値に基づいて行われても良い。また、複数種類の判定値に基づいて傷部であるか否かの判定がされる場合、それら複数種類の判定値の内で少なくとも１種類の判定値に基づいて判定がなされれば良い。例えば、３種類の判定値の内で少なくとも２種類の判定値が判定基準を満たす場合に、その領域を傷部であると判定するような構成であっても良い。
また、傷判定基準値は、第２の判定基準値よりも、領域が抽出されにくい状態とするものであれば良く、上述の構成に限定されるものではない。例えば、傷判定基準値と第２の判定基準値は同じであっても良く、このような場合には、傷判定部３４は、第２の抽出部３３よりも多くの種類の判定値に基づいて、傷部であるか否かの判定をするように構成する。
また、傷判定部３４は、第１の抽出部３１、第２の抽出部３３と同様に、領域毎にステップＳ１４を繰り返す構成に限定されるものではなく、全ての領域に対して判定値を算出し、次いで、領域毎に、算出された判定値と判定基準値との比較、及び第１の傷候補部であるか否かの判定を行うような構成であっても良い。
また、検出装置３０は、第１の傷候補部４０が抽出された画像、生成された検査領域４１、第２の傷候補部４２が抽出された画像、第２の傷候補部４２が膨張処理された画像、傷部が検出された画像、算出された判定値などのデータが適宜主記憶部に格納されるように構成されても良い。
また、検出装置３０は、ステップＳ２において、強調処理された画像を主記憶部に格納し、ステップＳ７において、検査領域４１に対応するこの強調処理された画像を抜き出し、この検査領域４１に対応する強調処理された画像を、第２の閾値で二値化処理するように構成されていても良い。このような構成にすることで、強調処理を行うステップＳ８を省略することができ、検出装置３０の演算量を低減することができる。
このように、本実施形態では、検出装置３０が、第１の抽出部３１によって、原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部４０を抽出し、検査領域生成部３２によって、検査領域４１を生成し、第２の抽出部３３によって、検査領域４１を第２の閾値で二値化処理して第２の傷候補部４２を抽出し、傷判定部３４によって、第２の傷候補部４２を膨張処理して傷部を検出する。この方法によれば、傷部の検出漏れ及び過検出を防止し、傷部の検出率が向上された探傷装置による傷部検出方法を提供することができる。
ここで、ステップＳ９における第２の閾値は、ステップＳ３における第１の閾値より小である。つまり、ステップＳ９は、ステップＳ３と比較して、より輝度の低い画素も抽出される。また、ステップＳ９は、限られた領域である検査領域４１に対する処理である。そして、検出装置３０は、まず、傷部に想定される領域である第１の傷候補部４０を抽出し、その第１の傷候補部４０を含む限られた領域内について、改めて傷部に想定される領域であってより輝度の低いものが含まれる第２の傷候補部４２を抽出する。したがって、検出装置３０は、原画像の全ての領域に対して、輝度の低いものが含まれる傷候補部の抽出を行わないため、微細な傷、バリ、埃などを傷部として検出すること（過検出）を防止できる。また、ステップＳ９は、限られた領域である検査領域４１の二値化処理であるので、検出装置３０の演算量が増大することが防止される。
また、傷判定部３４は、第２の傷候補部４２を膨張処理して傷部を検出するので、１つの連続する傷を、途切れ途切れなものであって傷部ではないと判定することが防止され、傷部の検出漏れを防止することができる。また、傷判定部３４は、第１の閾値より小さな輝度である第２の閾値を用いた二値化処理から抽出された第２の傷候補部４２を膨張処理するので、傷部の検出漏れをより効果的に防止することができる。
また、傷判定部３４による膨張処理は、第２の傷候補部４２の長軸方向へ膨張させる処理、つまり、１つの連続する傷部である場合には、その延びる方向と想定される方向へ膨張させる処理である。したがって、傷判定部３４は、傷部に相当する領域が途切れ途切れなものとなって傷部ではないと判定することがより確実に防止され、より高い確度で傷部の検出漏れを防止することができる。
また、検出装置３０は、第１の閾値、第２の閾値、第１の判定基準値、第２の判定基準値、傷判定基準値を適宜設定することで、傷部として検出する傷部の大きさを適宜変更することができ、傷部の検査精度を適宜調節することができ、使い勝手が良い。
以上のように、本実施形態では、撮像装置１６が、被検査物１０の表面を撮像し、検出装置３０が、撮像装置１６によって撮像された原画像を処理して、表面における傷部を検出する磁粉探傷装置１の傷部検出方法において、検出装置３０が、原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部４０を抽出し、第１の傷候補部４０が含まれるように検査領域４１を生成し、検査領域４１を第２の閾値で二値化処理して第２の傷候補部４２を抽出し、第２の傷候補部４２を膨張処理して傷部を検出する。
したがって、本実施形態によれば、傷部の検出漏れ及び過検出を防止し、傷部の検出率が向上された探傷装置による傷部検出方法を提供することができる。
また、被検査物１０の表面を撮像する撮像装置１６と、撮像装置１６によって撮像された原画像を処理して、表面における傷部を検出する検出装置３０とを備える磁粉探傷装置１において、原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部４０を抽出する第１の抽出部３１と、第１の傷候補部４０が含まれるように検査領域４１を生成する検査領域生成部３２と、検査領域４１を第２の閾値で二値化処理して第２の傷候補部４２を抽出する第２の抽出部３３と、第２の傷候補部４２を膨張処理して傷部を検出する傷判定部３４とを備えるように構成されている。
そして、本実施形態によれば、傷部の検出漏れ及び過検出を防止し、傷部の検出率が向上された磁粉探傷装置１を提供することができる。
なお、探傷装置としての磁粉探傷装置１は、上述の構成に限定されるものではない。例えば、コントローラＣと検出装置３０とが一体に構成されても良い。つまり、コントローラＣが、第１の抽出部３１、検査領域生成部３２、第２の抽出部３３、及び傷判定部３４を備える構成であっても良い。このような構成にすることで、磁粉探傷装置１が簡素化され、小型化が図れる。また、検出装置３０は、第１の傷候補部４０が抽出された画像、生成された検査領域４１、第２の傷候補部４２が抽出された画像、第２の傷候補部４２が膨張処理された画像、検出された傷部の画像、算出された判定値などのデータを表示させるモニターを備える構成であっても良い。このような構成により、適宜傷部の検出結果を確認することができ、使い勝手が良い。
また、磁粉探傷装置１は、コントローラＣに接続される別のコントローラを更に備える構成であっても良い。別のコントローラは、コントローラＣと同様に、演算処理及び制御処理を行う処理装置、データが格納される主記憶装置などから構成され、例えば、ＣＰＵ、主記憶装置、タイマ、入力回路、出力回路、電源回路などを備えるマイクロコンピュータである。コントローラＣは、第１の傷候補部４０が抽出された画像、生成された検査領域４１、第２の傷候補部４２が抽出された画像、第２の傷候補部４２が膨張処理された画像、検出された傷部の画像、算出された判定値などのデータを別のコントローラへ送る。一方、別のコントローラは、コントローラＣから送られるこれらのデータを、その主記憶装置に、予め格納された被検査物１０のサイズや材質などのデータに関連付けて格納する。
このような構成にすることで、別のコントローラによって被検査物１０の傷部のマッピングデータを作成することができ、被検査物１０の生産管理が容易に行える。なお、コントローラＣが、別のコントローラから被検査物１０のサイズや材質などのデータを受け取り、被検査物１０の傷部のマッピングデータを作成するように構成されていても良い。
また、この発明の探傷装置は、磁粉探傷装置１に限定されるのではなく、例えば、浸透液を用いて被検査物の表面の傷部を探傷する浸透探傷装置であっても良く、被検査物の表面を撮像する撮像装置と撮像装置によって撮像された原画像を処理して表面における傷部を検出する検出装置とを備える、あらゆる探傷装置に適用することができる。
１ 磁粉探傷装置（探傷装置）
１０ 被検査物
１６ 撮像装置
３０ 検出装置
３１ 第１の抽出部
３２ 検査領域生成部
３３ 第２の抽出部
３４ 傷判定部
４０ 第１の傷候補部
４１ 検査領域
４２ 第２の傷候補部

Claims (8)

  1. 被検査物の表面を撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置によって撮像された原画像を処理して、前記表面における傷部を検出する検出装置と、
    を備える探傷装置において、
    前記検出装置は、
    前記原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部を抽出する第１の抽出部と、
    前記第１の傷候補部が含まれるようにその面積が最小となるものを縦方向及び横方向にそれぞれ所定の幅だけ拡大させた図形によって囲われる検査領域を生成する検査領域生成部と、
    前記検査領域を第２の閾値で二値化処理して第１の判定基準値よりも領域が抽出されにくい状態である第２の判定基準値によって第２の傷候補部を抽出する第２の抽出部と、
    前記第２の傷候補部を膨張処理して前記傷部を検出する傷判定部と、
    を備えることを特徴とする、探傷装置。
  2. 前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小であることを特徴とする、
    請求項１に記載の探傷装置。
  3. 前記検査領域は、前記第１の傷候補部が含まれる最小の矩形を、所定の幅だけ拡大させた矩形によって囲われる領域であることを特徴とする、
    請求項１または２に記載の探傷装置。
  4. 前記膨張処理は、前記第２の傷候補部をそれぞれの長軸方向へ膨張させる処理であることを特徴とする、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の探傷装置。
  5. 撮像装置が、被検査物の表面を撮像し、
    検出装置が、前記撮像装置によって撮像された原画像を処理して、前記表面における傷部を検出する探傷装置による傷部検出方法において、
    前記検出装置が、
    前記原画像を第１の閾値で二値化処理して第１の傷候補部を抽出し、
    前記第１の傷候補部が含まれるようにその面積が最小となるものを縦方向及び横方向にそれぞれ所定の幅だけ拡大させた図形によって囲われる
    検査領域を生成し、
    前記検査領域を第２の閾値で二値化処理して第１の判定基準値よりも領域が抽出されにくい状態である第２の判定基準値によって第２の傷候補部を抽出し、
    前記第２の傷候補部を膨張処理して前記傷部を検出することを特徴とする、探傷装置による傷部検出方法。
  6. 前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小であることを特徴とする、
    請求項５に記載の探傷装置による傷部検出方法。
  7. 前記検査領域は、前記第１の傷候補部が含まれる最小の矩形を、所定の幅だけ拡大させた矩形によって囲われる領域であることを特徴とする、
    請求項５または６に記載の探傷装置による傷部検出方法。
  8. 前記膨張処理は、前記第２の傷候補部をそれぞれの長軸方向へ膨張させる処理であることを特徴とする、
    請求項５乃至７のいずれか１項に記載の探傷装置による傷部検出方法。
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