JPH0337564A - 自動磁粉探傷装置 - 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】 Ｆ産業上の利用分野］ 本発明は自動磁粉探傷装置、特に検査対象物の画像デー
タを２値化することにより画像解析を行い、検査対象物
の欠陥を判定する装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、金属加工物の機械加工時に生じる割れ及び傷等の
欠陥の検査は、磁粉探傷装置で行われていた　しかし７
、その欠陥の判定は人の目に依存していたため、欠陥の
見落としや評価の客観性欠如等の問題があった そこで、このような問題を解決するために、紫外線ラン
プ照明の下に現れる、検査対象物の表面に付着した磁粉
の蛍光模様を、撮像手段として工業用テレビカメラを用
いて撮影し、その画像ブタを基に様々な解析を行う自動
磁粉探傷装置が種々発明されている。

そのような自動磁粉探傷装置では多くの場合、得られた
画像データを２値化して、欠陥のパタンを抽出し、その
パターンの状態から良否判定を行っていノニ 二のことを詳しく説明すると、例えば、■テレビカメラ
から出力されるアナログ信号より、画面を微小領域に分
割した画素毎の輝度を求め（デジタル化）、各画素の輝
度が所定の値（閾値）よりも高いか低いか（明るいか暗
いか）により、画素を２種に分ける（２値化）。

■２値化された画像のうち、欠陥に対応するバタン部分
を認識し、その特徴を抽出する（例えば、面積、最長径
、長短径比等の測定）。

■抽出された特徴から検査対象物の良否判定する。

以上のような■〜■の段階を踏んで行われていｌ−。

［発明が解決しようとする課題］ 自動磁粉探傷装置において、判定の基礎となる２値化画
像は、検査対象物に照射する紫外線ランプの光量や検査
対象物に付着した磁粉液の量及び濃度により大きく影響
される。即ち、閾値を一定としておくと、ランプや磁粉
液の状態に応じて同検査対象物であっても欠陥に相当す
る部分の形状や面積が変化してしまう。従って、検査毎
に異なった判定結果が生じるという問題があった　この
うち、紫外線ランプの光量については、その照射量を一
定にするという考案がなされている（実願昭６３−３９
３４２号）が、磁粉液濃度・量の変動による影響につい
ては避は難く、画像処理の段階における対処が望まれて
いた そこで、本願発明者らは、このような課題を解決するた
めに、輝度分布におけるピーク輝度に基づいて閾値を定
め、２値化を行う装置を発明した（特願昭６３−２０７
７２８号）。

しかし、この発明はテレビカメラから得られた画像をそ
のまま２値化する場合には有効であるが、次のような処
理を画像データに施した場合には別の２値化方法を採用
する必要があった　即ち、検出したい欠陥をはっきりと
現わすために、テレビカメラから得られた画像を輪郭強
調処理した場合である。この輪郭強調処理を行うと、画
面中の明るさの異なる部分の境界のみが抽出された画像
が得られ　特に欠陥部分が強調される。

しかし、この輪郭強調処理された画像データの輝度分布
は、輪郭強調処理を行わない場合と異なり、多くのピー
クが現れたものとなったり、また輝度ゼロの点で最大ピ
ークが現れる場合もある。

このような画像データに対して、そのピーク輝度二基づ
いて定められる閾値を用いようとしても、閾値が定まら
なかったり、極めて低い閾値となって、欠陥検出には全
く役に立たない場合があつら従って、前記発明とは別の
閾値決定方法が必要となっていた 本発明は、この輪郭強調処理された画像に対して有効な
閾値が決定できる装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために成された本発明の自動磁粉探
傷装置は、第１図にその概念的構成を例示するよう１こ
、 磁化させた検査対象物Ｗの表面に磁粉液を付着させ、撮
像手段Ｃ１こより得られるその検査対象物Ｗ表面の画像
データを、輪郭強調手段Ｍｌにて処理した後、２値化し
て解析することにより、検査対象物Ｗの探傷を行う自動
磁粉探傷装置において、輪郭強調手段Ｍｌにて処理され
た画像データの検査対象物Ｗ表面の内、予め無欠陥であ
ると判明している部分表面のみの画像データに基づき、
その最大輝度を求める無欠陥最大輝度検出手段Ｍ２と、 この無欠陥最大輝度検出手段Ｍ２にて求められた最大輝
度あるいはその近傍の輝度を閾値として、輪郭強調手段
Ｍｌにて処理された全画像データを２値化する２値化手
段Ｍ３と、 を備えることを特徴とする。

［作用］ 磁粉液の付着した検査対象物Ｗはテレビカメラ等の撮像
手段Ｃにより撮影さね　画素毎の輝度ブタにデジタル化
された後、輪郭強調手段Ｍｌにより輪郭強調処理が行わ
れる。輪郭強調処理とは、画像データに特別な演算を施
すことにより、画面中の背景、検査対象物Ｗ、欠陥等の
明るさの異なる部分の間の境界を明確にする処理である
。

輪郭強調処理された画像データの内、無欠陥部分である
と判っている領域の画像データが無欠陥最大輝度検出手
段Ｍ２に送られ　そのデータ内での最大の輝度が検出さ
れる。

検査対象物Ｗは撮像手段Ｃに対して、所定の位置に配置
されて撮影される。従って検査列数物Ｗの製造条件等か
ら予め無欠陥部分であると撮影前二判明している検査対
象物Ｗ表面の一部分も、画像データ中での位置が確定し
ており自動的に区別することが出来る。

この無欠陥部分の輝度分布は、例えば第６図の実線のご
とくとなる。点線は検査対象物Ｗの背景部分の輝度分布
を表し、−点鎖線は欠陥部分の輝度分布を表している。

実線の輝度分布から判るように最大の輝度は分布曲線と
輝度軸との交点ｄ　ｈｚら１減じた輝度に該当する（近
似的１こはｄと考えてもよい。）。この最大輝度はほぼ
欠陥部分の輝度分布の最小値ｅに近いことが判る。しか
も、この欠陥部分の輝度分布と検査対象物Ｗの正常な部
分の輝度分布とが共に、第５図に示すごとく、磁粉液の
濃度が高くなるほど高輝度側にシフｌ−（Ｗｐｉ−Ｗｐ
２−Ｗｐ３．　　Ｄｐｌ−Ｄｐ２−Ｄｐ３）　　Ｌ、、
逆に濃度が低くなるほど低輝度側に共にシフト（Ｗｐｌ
−Ｗ　ｐ２−Ｗ　ｐ３．　　Ｄ　ｐｉ　−Ｄ　ｐ２−　
Ｄ　ｐ３）する。この現象は磁粉液の付着量の大小によ
っても同様にシフトする。

従って、そのｄ点もｄｉ−ｄ２−ｄ３あるいはこの逆に
ｄｌ＝ｄ２−ｄ３と移動し、　ｅ点ｔｅｌ−ｅ２−　ｅ
　３あるいはこの逆にｅｌ−ｅ２−ｅ３と移動して、そ
の相刻的位置関係はほとんど変化せず、ｄ点とｅ点とは
常に全体の分布から見て極めて接近した状態にある。

このため、無欠陥最大輝度検出手段Ｍ２にて、無欠陥部
分の最大の輝度を求めて、その輝度あるいはその近傍の
輝度を閾値とすれば、欠陥部分に該当する画像データの
ほとんどは抽出できること二なる。

なお、以上の各手段は直接接続されてもよいし、適宜名
手段・装置の間に、中間データを一時的に記憶する手段
を入れてもよい。例えば、輪郭強調された画像データは
直接無欠陥最大輝度検出手段Ｍ２に送られてもよいが、
撮影さ札　輪郭強調処理された画像データを一旦磁気テ
ープ等に記録しておいて、別の機会に無欠陥最大輝度検
出手段Ｍ２へ取り込んでもよい。また無欠陥最大輝度検
出手段Ｍ２は全画像から検査対象物Ｗ表面の予め無傷で
あると判明している部分表面のみの画像ブタを抽出して
利用しても良いが、予めあるいは全画像測定後に、無欠
陥である検査対象物Ｗ表面の画像データを測定してその
画像データを利用しても良い。

［実施例」 本発明の実施例を第２図〜第６図（二より説明する。本
実施例の自動磁籾探傷装置は、第２図に示す通り、磁粉
液の付着した検査対象物２を照射する紫外線ランプ４、
検査対象物２を撮影するテレビカメラ６、テレビカメラ
６からの画像信号を入力して、後述の各種データ処理を
行う画像処理装置（ＩＰＵ）１０及びｌＰＵ、１０から
出力されるデータ処理前後の画像を映し出すビデオモニ
タ２０とから成る。

ＰＵＩＯはコンピュータであり、ＣＰす１１、ＲＯＭ１
２、ＲＡＭ１３、ビデオＲＡＭ１４、Ａ／Ｄ変換器１５
及び外部入出力回路］６を備える。

ＲＯＭ１２は以下に説明するような処理のプログラムや
所定の定数等を予め記憶しており、ＲＡＭ１３は以下の
処理（こおける演算途中のデータを時的に記憶する。ビ
デオＲＡＭ１４はデジタル化された画像データを格納す
ることにより、ビデオモニタ２０に画像データをそのま
ま表示させるＲＡＭである。なお、　ＩＰＵＩＯはこの
他に、画像データ等を記録するためのハードディスク等
の外部記憶装置を備えていてもよい。

傷、割れ等の欠陥］の検出に際して検査対象物２は磁化
さ札　磁粉を含む蛍光液中に浸漬されてから引き上げら
れる。表面あるいは表面近傍に欠陥１がある場合には、
そこから磁束が漏れるため、磁粉液が他の部分よりも多
量に付着する。このような部分は、紫外線ランプ４の照
射により、他の部分よりも明るく現れる。

テレビカメラ６はそのような映像を撮影し、画像信号を
ＩＰＵＩＯに送る。　ＩＰＵＩＯでは、この信号に対し
て所定のデータ処理を行い、検査刻象物２の欠陥１の有
無及び程度を判定する。以下、Ｐす１０において行われ
る処理を第３図のフロチャートに従って説明する。

本ルーチンの処理が開始されると、先ずステップ１００
で、テレビカメラ６からの画像信号を入力する。テレビ
カメラ６から出力される画像信号は、アナログ信号であ
るため、Ａ／Ｄ変換器１５１こより所定の周期で、その
輝度が階調を表す数値で量子化され　所定数の画素に分
割されたデータとして得られる。これにより、各画素の
量子化された輝度が得られる。この各画素の輝度データ
は日ビデオＲＡＭ１４に記憶される。

このようにして得られたデジタル画像信号に対して、ス
テップ１１０では、ノイズ（信号ノイズ）除去のため、
平滑化処理を行う。これは、例えば、ある画素の輝度の
値に、上下左右剥めの周囲にある８画素の輝度の値を加
え、それを９で除してその画素の値とする、というデー
タ処理により行う。

これにより、１画素単位で散発的に現れる信号ノ１ イズは、はぼ除去される。

次にステップ１２０で、欠陥部分を強調するため、輪郭
強調処理を行う。これは、例えば、次のような方法で行
うことができる。ある画素の上記周囲８画素のうち、左
側１列の３画素の値には１　（あるいは上から各々「−
１、−２、−１」等でもよい）、右側１列の３画素の値
には＋１　（あるいは上から各々「＋１、＋２、＋１ｊ
等でもよい）の重みをつけて加える。同様に上側１列の
３画素にマイナス、下側１列の３画素にプラスの重みを
つけて加える。これらの値の和をその画素の値とするの
である。この演算を行う画素がほとんど輝度変化の無い
領域の中にある場合にはこの値はゼロとなるが、その画
素が境界部分にあるときには、正又は負の値として現れ
る。

尚、本処理では全画像データの輝度分布自体は求めてい
ないが、ステップ１２０の処理にて得られた画像データ
について、その輝度分布を求めるとすると第イ図に表す
ごとくとなる。

この輪郭強調された画像データにおいて、検査２− 対象物２の画像データの内、欠陥のない部分のみの画素
について、輝度毎に画素数をカウントし輝度分布を得る
（ステップ１３０）。画像データ中の検査対象物２部分
は、既に検査対象物２の形状及びその撮影時の配置が判
明している。従って、画像データ内の位置も確定できる
ので、単にその無欠陥部分の画像データを検出するよう
にプログラムを構成しておくか、あるいは操作者により
予め無欠陥部分となるデータのメモリ番地を指示してお
くのみでよい。この輝度分布を第６図では実線Ｗｐで示
す。

次にこの分布曲線が分布画素数「Ｏ」を表す直線（輝度
軸）と交差する位置の輝度を求める（ステップ１４０）
。この輝度は第６図では輝度ｄに、第５図では輝度ｄｉ
、　　ｄ２．　　ｄ３に該当する。

つまり、輝度軸上を高い方向に移行しつつ、その画素数
をチエツクして初めて「０」となった輝度をｄ、　　ｄ
ｉ、　　ｄ２．　　ｄ３とすればよい。即ち最大輝度＋
１の値が求められる。

次のステップ１５０では、ステップ１００でビデオＲＡ
Ｍ１４に記憶された各画素の輝度データを、上記輝度ｄ
、　　ｄｉ、　　ｄ２．　　ｄ３を閾値Ｔｈとして比較
することにより２値化する。例えば、ある画素の輝度Ｂ
がＢ＜Ｔｈであればその画素には値０が与えらり、Ｂ≧
Ｔｈであればその画素には値１が与えられる。このよう
にして２値化された画像データもビデオＲＡＭ１４の別
の領域に記憶される。

この輝度ｄ、　　ｄｉ、　　ｄ２．　　ｄ３を閾値Ｔｈ
とすることの正当性は上述したごとくである。尚、測定
条件等により、輝度ｄ、　　ｄｉ、　　ｄ２．　　ｄ３
を数％増減して閾値Ｔｈとしてもよい。この２値化によ
り、背景及び無欠陥の検査対象物２部分の画素はすべて
ｒＯＪ　となり、はとんどの欠陥１部分が値「１」の画
素として区別される。

次にこの２値化された画像データから特徴抽出を行う（
ステップ１６０）。特徴抽出は検査の目的に応じて最適
な方法が一般的に知られた特徴抽出方法から選ばれる。

例えば、輪郭強調画像の２値化データから、各欠陥１に
対応する島に番号付（づを行う（ラベリング）。そして
ラベリングされた容品の面積を求める。この面積は画素
数によって求められる。これらの中の最大面積を特徴と
して抽出するのである。

ここで面積以外に最大長さや長短比等を特徴としてもよ
い。

次にそのように抽出された画像の特徴に応じて、検査対
象物２の良否を判定する（ステップ１７０）。例えば欠
陥１の最大面積が所定値以上の検査対象物２を不良と判
定する等である。

こうして本ルーチンを終了する。なお、ビデオＲＡＭ１
４に記憶された原画像データや２値化された画像データ
は、上記処理中に適宜ビデオモダ２０に映し出される。

以上説明した通り、本実施例では取り込んだ画像データ
の２値化に際して、無欠陥部分の検査対象物２の輝度分
布から得られた０点の輝度（最大輝度＋１）を閾値Ｔｈ
として２値化し、欠陥１部分を値「１」としている。上
記０点の輝度は第５図に示すごとく、磁粉液の濃度・量
に応じて、欠＋５− 隔部分の輝度分布と共に移行する。またこの移行は光源
の光度によっても同様に生ずる。

従って検査対象物２に付着する磁粉液の量や濃度、ある
いは光源の光度が増減して全体の明るさが増減しても、
それに応じて閾値も増減するため、２値化により得られ
る欠陥１の形状や面積はほとんど変化することがなく、
検査結果（判定）にはほとんど影響を及ぼさない。

第５，６図のごとく検査対象物２の無欠陥部分の輝度分
布とその欠陥１部分の輝度分布とは、部重複する場合が
あるので、閾値をその最大輝度に対して数％低い側に移
動させてることにより、より多くの欠陥１部分の画素を
「１」に設定するようにしても良い。また欠陥１が輝度
変化の特に大きいものであると判明している場合には、
閾値をその最大輝度に対して数％高い側に移動させて設
定することにより、より精度よく検出させることも出来
る。

上記実施例において、ステップ１４０で分布曲線が分布
画素数が「Ｏ」を表す直線と交差する位置６− 置の輝度、即ち分布が最初に「０」となる点ｄを閾値と
して求めている。この他に、無欠陥部分の検査対象物２
の最大の輝度を、その画素の輝度をすべて直接比較して
求め、その輝度を閾値としても良い。

本実施例において、テレビカメラ６が撮像手段Ｃに該当
し、　ＩＰＵＩＯが輪郭強調手段Ｍｌ、　　無欠陥最大
輝度検出手段Ｍ２及び２値化手段Ｍ３に該当する。　Ｉ
ＰＵＩＯが実行する処理の内、ステップ１２０の処理が
輪郭強調手段Ｍｌとしての処理に該当し、ステップ１３
０及びステップ１４０の処理が無欠陥最大輝度検出手段
Ｍ２としての処理に該当し、ステップ１５０の処理が２
値化手段Ｍ３としての処理に該当する。

［発明の効果］ 本発明では、輪郭強調された画像データの輝度分布の内
、検査対象物Ｗ内の無欠陥と判明している部分の最大輝
度を求め、その輝度あるいはその近傍の輝度を閾値とし
て２値化処理に用いている。

この閾値は、欠陥部分の輝度データと同様に、磁粉液の
量・濃度や光源光度の変化に応じて変化し、常に欠陥の
輝度分布の下限輝度に近接した状態にあるという性質を
有する。このため、２値化手段Ｍ３は、磁粉液の量・濃
度や光源光度に影響されることなく正確に欠陥部分を区
別でき、検査対象物Ｗにおける欠陥の自動判定が常に正
確に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための概念的構成図、第２図
は本発明の実施例である自動磁粉探傷装置の構成を示す
ブロック図、第３図はその探傷装置で行われる処理のフ
ローチャート、第４図は全画像の輝度分布を示すグラフ
、第５図は検査対象物と欠陥との輝度分布の磁粉液濃度
によるシフト状態の説明図、第６図は背景と検査対象物
の無欠陥部分と欠陥部分との輝度分布の位置関係の説明
図である。 Ｍｌ・・・輪郭強調手段 Ｍ２・・・無欠陥最大輝度検出手段 Ｍ　３・・ ２値化手段 撮像手段 ］　・ 欠陥 Ｗ。 ・検査対象物 光源 テレビカメラ ］ 画像処理装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　磁化させた検査対象物の表面に磁粉液を付着させ、撮
   像手段により得られるその検査対象物表面の画像データ
   を、輪郭強調手段にて処理した後、２値化して解析する
   ことにより、検査対象物の探傷を行う自動磁粉探傷装置
   において、 輪郭強調手段にて処理された画像データの検査対象物表
   面の内、予め無欠陥であると判明している部分表面のみ
   の画像データに基づき、その最大輝度を求める無欠陥最
   大輝度検出手段と、 この無欠陥最大輝度検出手段にて求められた最大輝度あ
   るいはその近傍の輝度を閾値として、輪郭強調手段にて
   処理された全画像データを２値化する２値化手段と、 を備えることを特徴とする自動磁粉探傷装置。