JPH03269241A - 非金属介在物検査方法及び非金属介在物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 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。

（従来の技術） 金属材料中に存在する非金属介在物は金属材料の機械的
諸特性を左右するため、これらの定量解析を行うことは
金属材料の品質管理を行ううえで大変重要である。

従来より、金属材料中に存在する非金属介在物の検査方
法として、Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　（Ａｍｅｒｉｃａｎ　５ｏ
ｃｉｅｔｙｒｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ）法と呼ばれる方法が知られている。これは、金属材
料から採取された試料の表面に表れる非金属介在物を顕
微鏡で観察し、その形状や分布状態により金属材料の品
質が決定されるものである。ＡＳＴＭ法では、非金属介
在物は形状や分布状態により第５図に示すようなＡ系、
Ｂ系、Ｃ系、Ｄ系、ＴｉＢ系、ＴｉＤ系の６種類に分類
される。さらに、各々はＴｈ１ｎ（薄型）とＨｅａｖｙ
　（原型）とに分類される。そして、分類された非金属
介在物の各々に対して、金属材料の品質が決定される。

ところで、検査者の肉眼による目視検査では、検査速度
や誤差の面で問題があるため、最近では金属材料の検査
を画像処理技術を用いて自動的に行う検査装置が開発さ
れている。

この検査装置の構成を第６図を用いて説明する。

金属材料から採取された試料１は、ホールダ２に収めら
れたうえで顕微鏡３のステージに固定される。ステージ
に固定された試料１は、照明光源４により顕微鏡３の光
軸と同軸で照明される。顕微鏡３により拡大された試料
１の画像は、顕微鏡３に取付けられたＩＴＶカメラ（Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｊｏｎ　　；工業
用テレビカメラ）５によって映像信号に変換される。Ｉ
ＴＶカメラ５から出力された映像信号は、画像処理装置
６に入力され所定の画像処理が行われる。

この画像処理装置６は、Ａ／Ｄコンバータ７、フレーム
メモリ８、制御ＣＰＵ９から構成されており、入力され
た映像信号は、まず、Ａ／Ｄコンバータ７によって１画
面を構成する各画素ごとの濃度が例えば８ビツトのディ
ジタルの濃度情報に変換され、フレームメモリ８に順次
格納される。

次いで、フレームメモリ８に格納された濃度情報が、制
御ＣＰＵ９により所定の閾値で二値化される。なぜなら
ば、フレームメモリ８に格納された濃度情報には８ビツ
ト幅の濃淡があり、そのままでは非金属介在物の形状を
把握しにくい。そこで、画像の背景と非金属介在物の濃
度が概ね異なる点に着目し、濃度情報を適当な濃度を閾
値として二値化することで、非金属介在物の形状が明確
に抽出される。

そして、これらの濃度情報が制御ＣＰＵ９を介してホス
トＣＰＵｌ０に送られて、非金属介在物の形状や濃度な
どの特徴から解析がなされる。

なお、１１は画像処理された試料１の画像を表示する画
像モニタである。

このような画像処理技術が用いられた非金属介在物の検
査装置による検査では、二値化された画像の画像品質が
検査精度を大きく左右する。一方、原画像の背景の明る
さや非金属介在物とのコントラストなどは、金属材料の
種類や試料によって異なるので、閾値を固定的に設定し
ておくわけにはいかず、それぞれの場合に適した閾値が
選択的に設定されなければならない。

そこで、従来は検査者が画像モニター１に表示される画
像処理された試料の画像をたよりに試行を繰返すことで
、最適と思われる閾値が設定されていた。

しかしながら、最適な閾値が求められるまで試行を繰返
すために時間がかかり、検査者に起因する誤差も避けら
れなかった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の非金属介在物の検査装置では、
濃度情報を二値化する閾値が検査者の試行によって設定
されていたので、検査に時間を要し、しかも検査精度が
悪いという問題があった。

本発明は、このような点に対処してなされたちので、閾
値の設定を自動化して検査効率を向上させ、精度よく検
査を行うことができる非金属介在物の検査装置を提供す
るものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、非金属介在物を含む金属材料から採取された
試料を拡大視する顕微鏡と、この顕微鏡により拡大視さ
れた試料を映像信号に変換する撮像手段と、前記映像信
号を構成する各画素の濃度を多値化する変換器と、この
変換器により多値化された各画素の濃度情報を記憶する
記憶手段と、前記濃度情報をもとに濃度ごとの画素数を
集計し、最も画素数の多い濃度ピーク値を検出する濃度
ピーク値検出手段と、この濃度ピーク値検出手段により
検出された濃度ピーク値から所定の値を差引いた値を閾
値として前期記憶手段に記憶されている濃度情報を二値
化する二値化手段と、この二値化手段によって二値化さ
れた濃度情報と前記記憶手段に記憶されている濃度情報
とから前記非金属介在物の解析を行う非金属介在物解析
手段とを具備するものである。

（作　用） 本発明では、拡大視された試料の映像信号の各画素ごと
に濃度を多値化し、多値化された各画素の濃度情報をも
とに濃度ごとの画素数を集計して濃度のヒストグラムを
作成する。そして、最も画素数の多い濃度を、濃度のピ
ーク値として検出する。この濃度のピーク値か非金属介
在物の背景の濃度のピーク値となるので、さらにこの濃
度のピーク値から所定の値を差引いた値を閾値として記
憶手段に記憶されている濃度情報を二値化する。

ピーク値から差引く値は、例えば金属材料の種類ごとに
予め定められた値が用いられる。

従って、作業員の判断によらない自動化された閾値の設
定が行え、高速かつ精度よく検査が行える。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例の非金属介在物の検査装置
の構成を示す図である。

同図に示すように、この検査装置は、金属材料から採取
された試料１００を拡大視した映像信号を得るための光
学系２００と、光学系２００により得られた映像信号を
画像処理して非金属介在物の解析を行う処理系３００と
から構成されている。

また、光学系２００は、複数個の試料１００を収納する
ホールダ２１０、試料面を光学的に拡大する光学顕微鏡
２２０、光学顕微鏡２２０により拡大された試料面を撮
像して映像信号に変換するＩＴＶカメラ（Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉａｌ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　；工業用テレビカメ
ラ）２３０、試料面を顕微鏡２２０の光軸と同軸で照明
する照明光源２４０、顕微鏡２２０に備えられたオート
フォーカス機構の制御を行うオートフォーカスコントロ
ーラ２５０、ホールダ２１０の位置をＸ−Ｙ２方向に移
動させるＸＹステージ２６０、処理系３００からの指示
に基づいてＸ−Ｙステージ２６０の移動制御を行うＸ−
Ｙステージコントローラ２７０から構成されている。

また、処理系３００は、検査装置全体の制御と測定デー
タの処理を行う情報処理装置３１０、情報処理装置３１
０の指示に基づいてＩＴＶカメラ２３０から映像信号を
入力し検査に必要な画像処理を行う画像処理装置３２０
、ＩＴＶカメラ２３０で撮像された生画像の表示を行う
画像モニタ３３０、画像処理装置３２０で画像処理され
た画像の表示を行う画像モニタ３４０、画像処理装置３
２０で画像処理された画像のハードコピーを出力するビ
デオプリンター３５０、・情報処理装置３１０で処理さ
れた測定データなどの印字を行うプリンター３６０から
構成されている。

さらに、画像処理装置３２０の画像処理に関わる部分に
ついて詳細な構成を第２図に示す。

同図において、３２１は画像処理装置３２０全体の制御
を行う制御ＣＰＵである。

また、３２２はＩＴＶカメラ２３０から入力される映像
信号の濃度をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ
、３２３はＡ／Ｄコンバータ３２２により変換された濃
度情報を記憶するフレームメモリである。

さらに、３２４はフレームメモリ３２３に記憶されてい
る濃度情報からなる画像データの画像処理を行う画像処
理専用プロセッサ、３２５は画像処理専用プロセッサが
画像処理に用いる作業ＲＡＭである。

次に、この実施例の画像処理装置３２０における画像処
理の動作を第３図に示すフローチャートを参照しつつ説
明する。

まず、試料１００の画像がフレームメモリ３２３に取込
まれる（ステップ３０１）。これは、Ａ／Ｄコンバータ
３２２に入力された１画面分の映像信号を構成する例え
ば縦５１２画素×横５１２画素の各画素の濃度が、Ａ／
Ｄコンバータ３２２により例えば８ビツト（Ｏ〜２５５
）のディジタルの濃度情報に変換され、この濃度情報が
フレーム０ メモリ３２３に順次記憶されることで行われる。

次いで、作業ＲＡＭ上に濃度０〜２５５に対応した濃度
配列が設けられ、それぞれ初期値０が設定される（ステ
ップ３０２）。そして、フレームメモリ３２３から１画
素分の濃度情報を読出しくステップ３０３　）　、その
濃度情報に対応する濃度配列の値を＋１する（ステップ
３０４）。この後、全画素に対し読出しを行ったか否か
を調べ（ステップ３０５　）　、全ての画素が読出され
たと判定されるまで、ステップ３０３からステップ３０
５の処理が繰返される。そして、全ての画素が読出され
たと判定されたとき、濃度配列には濃度ごとの画素数の
分布を示す濃度ヒストグラムが作成されている。第４図
はこの濃度ヒストグラムをグラフ化したものを示す。

さらに、濃度配列から濃度ピーク値Ｇが求められる（ス
テップ３０Ｂ）。濃度ヒストグラムから容易に分かるよ
うに、濃度ピーク値Ｇは、濃度配列の中で最も大きい値
に対応する濃度である。

この後、ピーク濃度値Ｇから金属材料毎に予め１ 定められた値Ｃが差引かれて閾値ＴＨが求められ（ステ
ップ３０７　）　、この閾値でフレームメモリ３２３内
の濃度情報が二値化される（ステップ３０８）従って、
撮像された試料の画像の濃度情報から計算によって二値
化の閾値が求められるので、閾値の設定を自動化するこ
とが可能となる。

なお、１画面を構成する画素数や濃度の分解能などは本
実施例に限定されるものではなく、他の値であって構わ
ない。

［発明の効果］ 本発明では、記憶手段に取り込まれた試料の濃度情報か
ら濃度ピーク値を算出し、この濃度ピーク値からさらに
二値化の閾値を算出しているので、閾値の設定を自動化
することができ、高速かつ精度よく検査が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の非金属介在物の検査装置の構
成を示すブロック図、第２図はこの検査装置の画像処理
装置で行われる画像処理に係わる２ 部分の構成を示すブロック図、第３図はこの画像処理装
置の画像処理の動作を示すフローチャート、第４図は濃
度情報から作成された濃度ヒストグラム、第５図はＡＳ
ＴＭ法による非金属介在物の分類図、第６図は従来例の
非金属介在物の検査装置の構成を示すブロック図である
。 １００・・・試料、２２０・・・光学顕微鏡、２３０・
・・ＩＴＶカメラ、２４０・・・照明光源、２６０・・
・Ｘ−Ｙステージ、３１０・・・情報処理装置、３２０
・・・画像処理装置、３２１・・・制御ＣＰＵ、３２２
・・・Ａ／Ｄコンバータ、３２３・・・フレームメモリ
、３２４・・・画像処理専用プロセッサ、３２５・・・
作業ＲＡＭ。 ３３０．３４０・・・画像モニタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非金属介在物を含む試料を拡大視する顕微鏡と、 この顕微鏡により拡大視された試料を映像信号に変換す
   る撮像手段と、 前記映像信号を構成する各画素の濃度を多値化する変換
   器と、 この変換器により多値化された各画素の濃度情報を記憶
   する記憶手段と、 前記濃度情報をもとに濃度ごとの画素数を集計し、最も
   画素数の多い濃度ピーク値を検出する濃度ピーク値検出
   手段と、 この濃度ピーク値検出手段により検出された濃度ピーク
   値から所定の値を差引いた値を閾値として前期記憶手段
   に記憶されている濃度情報を二値化する二値化手段と、 この二値化手段によって二値化された濃度情報と前記記
   憶手段に記憶されている濃度情報とから前記非金属介在
   物の解析を行う非金属介在物解析手段と を具備することを特徴とする非金属介在物の検査装置。