JPH04249749A

JPH04249749A - 金属の結晶粒界識別方法

Info

Publication number: JPH04249749A
Application number: JP41748390A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sato; 仁佐藤; Hiroyuki Yamashita; 裕之山下; Yuichiro Asano; 浅野　有一郎
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1992-09-04

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属の結晶粒界識別方
法に係り、特に、金属の結晶組織を画像処理技術で識別
する際に用いるのに好適な、金属の結晶粒界識別方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の結晶粒組織は、その金属が所望す
る特性を有しているか否かの重要な判定指針となる場合
がある。

【０００３】例えば、珪素（Ｓｉ　）鋼板において、当
該鋼板の結晶粒の大きさの乱れは、磁気性の乱れを生じ
させ、当該鋼板が使用された電動機や変圧器の性能に大
きな影響を及ぼす。

【０００４】従来、前記結晶粒の検査は人間の官能検査
により行われていた。

【０００５】しかしながら、この官能検査では、不良品
の見逃しの問題や省力化の問題がある。従って、人間の
目を機械に置き換える要請が生じた。

【０００６】そこで、従来、珪素鋼板等の金属の結晶組
織や結晶粒をテレビカメラを通して、画像処理装置に取
り込み、結晶粒の大きさを計測し、その分布状態を評価
する自動検査システム等の技術が種々検討された。

【０００７】この種の技術には、結晶粒の粒界が良く識
別できるように、識別対象面への入射光の方向を変化さ
せながら、数枚の画像を画像処理装置へ入力する方法が
ある（例えば、文献：「各種センサによる自動検査装置
の開発」，福岡県北九州工業試験所研究報告，ＶＯＬ１
９８８の５８頁に記載される）。

【０００８】前記方法は、単一の光源を使用して、その
光源の位置を複数回変えて照射光の入射角を変化させる
ものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記方
法においては、金属表面の結晶粒の画像を入力するに際
して、次のような問題点が生じる。

【００１０】即ち、結晶粒を明確に識別するためには、
光源の位置を微妙に調整することが必要となることであ
る。つまり、前記光源は単一のものであるため、反射光
は白・黒等の単色のものとなり、従って、結晶粒を精度
良く識別するからには、隣接する結晶粒の反射光同士に
大きな強度差、つまり濃淡差が必要となるからである。

【００１１】又、各結晶粒は、それぞれ異なる結晶方位
を持つため、入射光の方向によってはその一部のものに
全く反射が生じないか、一部しか生じない。従って、あ
る方向から光を照射するべく光源位置を微妙に調整して
画像を入力した後に、他の方向から光を照射すべく光源
位置を微妙に調整して画像を入力し、結局、入射光の方
向を３〜５回程度光照射方向を変化させて画像入力しな
ければならず、労力がかかる。

【００１２】又、前記方法により入力した画像は、白・
黒の濃淡画像となるため、別に行う画像処理の方法も濃
淡処理に限定されてしまう。

【００１３】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、金属の識別対象面への光の照射を１
回で済むようにすると共に、結晶粒の識別を、従来白・
黒画像の濃淡だけで行っていたものをカラー画像で精度
良く行い得るようにする、金属の結晶粒界識別方法を提
供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属の結晶粒
の粒界を識別する方法において、それぞれ波長の異なる
光を出射する２以上の光源を用い、前記各光源の光をそ
れぞれ異なる方向から金属の識別対象面に照射し、前記
対象面の反射光に基づき、金属の結晶方位の相違により
生じる該反射光の色の違いから、結晶粒の粒界を識別す
ることにより前記課題を解決するものである。

【００１５】又、本発明においては、波長の異なる光を
赤色、緑色、青色の３原色光とすることができる。

【００１６】

【作用】本発明においては、金属の結晶粒界識別方法に
おいて、それぞれ異なる波長の光を出射する２以上の光
源を用い、前記各光源の光をそれぞれ異なる方向から、
金属の識別対象面に照射する。前記対象面の結晶粒は、
その結晶方位により、反射光強度が異なり、従って、前
記２以上の光源からの光も前記方位に応じてそれぞれ反
射する。その結果、前記対象面からの反射光においては
、結晶方位毎に異なる各波長光の反射強度に応じた色の
合成が行われる。従って、前記対象面の反射光色には、
金属の結晶方位の相違する個々の結晶毎に色の違いが生
じる。よって、この反射光色の違いに基づき、結晶粒の
粒界を識別できる。

【００１７】ここで、金属の結晶粒界が、金属の結晶方
位の相違により前記反射光に生ずる色の違いで識別でき
ることを、図に基づき説明する。

【００１８】図１は、金属板１の識別対象面をカラーテ
レビカメラ１５により撮像して該対象面の結晶粒界を識
別しようとする例を示すものである。

【００１９】図１において、金属板１はその表面を酸等
で予めマクロ処理する。このマクロ処理により、金属板
１の各結晶粒における結晶方位の差が、図１に詳細に示
す、結晶粒界４を境として第１の結晶粒２及び第２の結
晶粒３のように現われる。又、この結晶方位の差が、金
属板１表面に出ている結晶表面の角度の差として現われ
る。

【００２０】図１に示すように、前記処理された金属板
１の識別対象表面に、赤色光５、緑色光６、及び青色光
７を、それぞれ、異なる方向から照射する。

【００２１】前記各照射光５、６、７に対して、各結晶
粒２、３から反射光が生じる。第１の結晶粒２の表面に
おいては、前記赤色光５に対して反射光８が生じ、同様
に、緑色光６に対して反射光９が生じ、青色光７に対し
て反射光１０が生じる。これら反射光８、９、及び１０
のそれぞれの強度は、前記結晶粒２の結晶面の角度と乱
反射の強度により決まる。

【００２２】又、第２の結晶粒３の表面においては、前
記赤色光５、緑色光６、青色光７に対して、反射光１１
、１２及び１３が生じる。それらの反射光１１、１２及
び１３のそれぞれの強度は、前記反射光８、９及び１０
と同様にして決まる。

【００２３】前記第１の結晶粒２表面からの反射光８、
９及び１０は、テレビカメラ１５のレンズ１４に入射し
ており、該テレビカメラ１５は、それら反射光８、９及
び１０の合成光を第１の結晶粒２からの反射光として撮
像する。又、同様に、第２の結晶粒３表面からも、反射
光１１、１２及び１３がレンズ１４に入射しており、前
記テレビカメラ１５は、それらの反射光１１、１２及び
１３の合成光を当該結晶粒３からの反射光として撮像す
る。

【００２４】前記テレビカメラ１５に撮像される前記第
１の結晶粒２並びに第２の結晶粒３からの各反射光８、
９及び１０並びに１１、１２及び１３は、それぞれそれ
ら結晶粒２及び３の結晶表面の角度と乱反射の強度とに
より異なる。このため、前記各反射光８、９及び１０、
並びに１１、１２及び１３の各合成された光は色の異な
ったものとなる。

【００２５】従って、この合成光の色の違いから各結晶
粒の粒界を識別することができる。

【００２６】本発明によれば、従来、白色光、あるいは
、単色光を毎回、照射方向及び入射角を変えて対象面へ
照射し、３回以上、反射光像を得る必要があったものを
、１回の反射光像を得れば各結晶粒界を精度良く識別す
ることができる。

【００２７】又、従来結晶粒の識別は反射光の濃淡だけ
で行っていたものを、本発明は反射光色の差異で行える
ようにしている。これにより、画像処理装置で反射光に
より結晶粒を解析する場合、反射光の濃淡で処理する以
外に、色のパラメータ（色相、彩度、明度等）により反
射光情報を処理することができるようになり、識別精度
が向上する。

【００２８】なお、本発明において、前記波長が異なる
光を赤色（Ｒｅｄ、Ｒと略記する）、緑色（Ｇｒｅｅｎ
、Ｇと略記する）、青色（Ｂｌｕｅ　、Ｂと略記する）
の３原色光とすることができる。このようにすれば、人
間が視覚上認識し得るあらゆる色で各結晶粒を表現する
ことができる。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
詳細に説明する。

【００３０】図２は、本発明の実施例に係る金属の結晶
粒界識別装置の全体構成を示す斜視図である。

【００３１】図２において、符号１は結晶粒界識別対象
金属から採取した試料の金属板である。この金属板１は
予め、酸等で結晶面が表面に出るように処理されたもの
である。

【００３２】符号１５は、カラーテレビカメラであり、
金属板１からの反射光を撮像して画像信号として出力す
る。出力される画像信号は画像処理部１６に入力される
。

【００３３】該画像処理部１６は、入力画像について色
抽出や色識別等の処理を行い、前記金属板１の結晶粒界
の識別を行うと共に、入力画像や処理結果をカラー陰極
線管（ＣＲＴ）からなるモニタ１７に表示するものであ
る。

【００３４】又、符号１８、１９及び２０は白色光を発
生する光源である。又、２１、２２及び２３は、前記白
色光を伝達するための光ファイバケーブルである。又、
２４、２５及び２６は、各伝達白色光を、それぞれ赤色
（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光に変換するため
の光学フィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィル
タ）である。

【００３５】前記光源１８、１９及び２０は、例えばハ
ロゲンランプを内蔵し、このハロゲンランプから白色光
を発光する構成とすることができる。

【００３６】前記光源１８から発光された白色光は、光
ファイバケーブル２１を伝播し、Ｒフィルタ２４を通過
して赤色光（Ｒ光）となる。この赤色光は測定対象とな
る金属板１に照射される。同様に、他の光源１９で発光
された光は光ファイバケーブル２２を伝播し、Ｇフィル
タ２５を通って緑色光（Ｇ光）となり、前記金属板１に
照射される。同様に、光源２０から発光された白色光は
、光ファイバケーブル２３を伝播し、Ｂフィルタ２６を
通過して青色光（Ｂ光）となって金属板１に照射される
。

【００３７】図２において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光は、試
料金属板１への照射方向θ１１、θ１２、θ１３及び入
射角θ２１、θ２２、θ２３で反射されるが、これら照
射方向、及び入射角は、各光ファイバケーブル２１、２
２及び２３を移動することによって自由に変えることが
できるようになっている。

【００３８】前記のようにして、金属板１に照射された
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光は、当該金属板１で反射され、その
反射光がテレビカメラ１５に入射するようになっている
。この反射光の入射状態は、前出図１に詳細に示したよ
うになる。入射反射光による画像は、当該テレビカメラ
１５で画像信号に変換されてから画像処理部１６に入力
される。

【００３９】該画像処理部１６は、前記入力画像信号を
モニタ１７に表示することができる。そのため、該処理
部１６は前記テレビカメラ１５でどのような状態に金属
板１を撮像しているかを確認することができる。従って
、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの各色入射光に対する金属板１の反射
光画像をモニタ１７で観測できると同時に、画像信号を
画像処理することができる。

【００４０】即ち、実施例装置の操作者は、前記モニタ
１７で表示されている画像を観測しながら、前記Ｒ、Ｇ
、Ｂ光の照射方向θ１１、θ１２、θ１３、及び入射角
θ２１、θ２２、θ２３を適宜に変えて、金属板１の各
結晶粒の色分離が良いところで、適正に調整することが
できる。このように、調整した状態で前記テレビカメラ１５から
入力された画像を画像処理部１６に取り込むことができ
る。

【００４１】以下、実施例の作用を説明する。

【００４２】実施例装置においては、図２に示すように
、各光源１８〜２０からの光を光ファイバケーブル２１
〜２３、Ｒ、Ｇ、Ｂフィルタ２４〜２６を介してＲ、Ｇ
、Ｂの各色光とする。図１に示すようにこのＲ、Ｇ、Ｂ
の光５、６、７を前出図１に示すように金属板１に入射
する。該金属板１の各結晶粒２及び３からの反射光８〜
１０及び１１〜１３は、テレビカメラ１５に入射する。この入射光はテレビカメラ１５に画像として撮像され、
撮像画像は、モニタ画像に表示される。操作者はこのモ
ニタ画像１７を見ながら各光ファイバケーブル２１〜２
３の位置を適正に調整する。

【００４３】該調整後にテレビカメラ１５で撮像された
反射光画像を画像処理部１６に入力する。前記画像処理
部１６はこの入力画像から色抽出や色識別等の処理を行
う。前述のように、結晶粒２及び３の反射光は、それら
結晶粒２及び３の結晶表面の角度と乱反射の強度とによ
り異なるため、それらの合成光の色から、結晶粒の識別
を行い、その結晶粒界を識別する。

【００４４】なお、結晶粒界が決定したならば、その重
心位置でＸ線により各結晶粒の方位を測定することがで
きる。これにより各結晶粒の方位を決定できる。

【００４５】なお、前記実施例においては、図２に示す
ように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光により試料金属板１上の結
晶粒界を識別していたが、この識別に際して使用する光
はこのようなＲ、Ｇ、Ｂ３色光によるものに限定されず
、波長の異なる２以上の光であれば本発明を実施できる
。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の光を入射すれば、各結晶粒か
らの光は人間の見得る全ての色で表現されることになる
ため、識別性が向上する。

【００４６】又、前記実施例では反射光画像をテレビカ
メラ１５で撮像し、モニタ１７に表示する等していたが
、本発明の実施範囲はこれに限定されず、例えば、反射
光像を目視して結晶粒界を識別することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、照
射光の方向を一度測定すれば１回の光の照射で結晶粒界
の識別ができる。又、結晶粒界の識別は従来濃淡だけで
行っていたものが、色の差異で行い得るようになる。従
って、画像処理部で結晶粒を解析する場合に、濃淡処理
以外に色のパラメータである色相、彩度、明度等により
処理することができる等、優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の原理を説明するための、Ｒ、
Ｇ、Ｂ各色光を金属板へ照射した際の、各結晶粒からの
反射光の状態例を示す要部斜視図である。

【図２】図２は、本発明の実施例装置の全体構成を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１…試料金属板、２…第１の結晶粒、３…第２の結晶粒
、４…結晶粒界、５…赤色（Ｒ）光、６…緑色（Ｇ）光
、７…青色（Ｂ）光、８〜１０…第１の結晶粒からの反
射光、１１〜１３…第２の結晶粒からの反射光、１４…
レンズ、１５…カラーテレビカメラ、１６…画像処理部
、１７…モニタ、１８〜２０…白色光光源、２１〜２３
…光ファイバケーブル、２４、２５、２６…Ｒ、Ｇ、Ｂ
フィルタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属の結晶粒の粒界を識別する方法におい
て、それぞれ波長の異なる光を出射する２以上の光源を
用い、前記各光源の光をそれぞれ異なる方向から金属の
識別対象面に照射し、前記対象面の反射光に基づき、金
属の結晶方位の相違により生じる該反射光の色の違いか
ら、結晶粒の粒界を識別することを特徴とする金属の結
晶粒界識別方法。
【請求項２】請求項１において、波長の異なる光を赤色
、緑色、青色の３原色光としたことを特徴とする金属の
結晶粒界識別方法。