JPH0763697A - 金属材欠陥検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶削火炎の形状や明るさに拘らず、安定して
欠陥火花を検出し得る金属材欠陥検査方法を提供するこ
と。 【構成】 トーチ３からの溶削火炎３ａにより金属材１
の表層部を溶削し、溶削により金属材１に形成される溶
削部１ａにおける溶削火炎３ａをカメラ２の撮像視野領
域２ａ内に収めて撮像することにより火炎画像データを
得る。画像処理装置５では、火炎画像データに対して特
定領域を設定し、この特定領域内の限定火炎画像データ
に対して微分・２値化して輝度変化の大きい部分を抽出
し、更に抽出した画像をクラスタ化して欠陥火花候補ク
ラスタ画像データを得ると共に、その欠陥火花候補クラ
スタ画像データを最小となる矩形枠で囲んで最小矩形枠
が所定の大きさ以上を示す場合に欠陥火花とみなす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶削火炎により金属材
の表層部を溶削する際、表層部に存在するノロカミ，ピ
ンホール，砂カミ等の金属材欠陥により発生する欠陥火
花を撮像，画像処理した画像データに基づいて金属材の
良否を判定する金属材欠陥検査方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の金属材欠陥検査方法，即
ち、溶削火炎による金属材の表層部に対する溶削に際し
て発生する欠陥火花を撮像，画像処理した画像データに
基づいて金属材の良否を判定する手法は幾つか提案され
ている。

【０００３】例えば、特開昭５９−１５４３４６号公報
に開示された金属材の欠陥検査方法及びその装置では、
溶削火炎を撮像した撮像画像の光電変換信号から欠陥火
花に係る成分を弁別検出している。又、特開平４−３５
０５４７号公報に開示された鋼片の表面欠陥検査方法で
は、溶削火炎を微小な時間間隔で撮像し、現行の溶削画
像と適当な所定時間前の溶削画像とを比較演算し、両画
像間の光量差から欠陥火花を抽出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に溶削
火炎の形状や明るさ（輝度）は、金属材全体に及んで一
定なものではなく、その温度や組成によって相違する。

【０００５】従って、上述した金属材欠陥検査方法や金
属材欠陥検査装置の場合、例えば特開昭５９−１５４３
４６号公報の金属材の欠陥検査方法によると、溶削火炎
の輪郭から欠陥火花を弁別することが困難となる。又、
特開平４−３５０５４７号公報の鋼片の表面欠陥検査方
法によっても、欠陥火花を判定するための有効な光量差
を確定することが困難である上、比較される溶削画像に
複数の欠陥火花があるような場合には正確に判定を行い
得なくなるという欠点がある。

【０００６】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、溶削火炎の形状や明る
さに拘らず、安定して欠陥火花を検出し得る金属材欠陥
検査方法及びその装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、溶削火
炎により金属材の表層部を溶削し、該表層部の欠陥に応
じて発生する欠陥火花に基づいて該金属材の良否を判定
する金属材欠陥検査方法において、溶削火炎を所定周期
毎に撮像して火炎画像データを得る火炎撮像段階と、火
炎画像データに対して特定領域を設定し、該特定領域内
の限定火炎画像データから輝度変化の大きい部分を抽出
し、更に抽出した画像をクラスタ化して欠陥火花候補ク
ラスタ画像データを得る画像処理段階と、欠陥火花候補
クラスタ画像データを最小となる矩形枠で囲んで該最小
矩形枠が所定の大きさ以上である場合に欠陥火花とみな
す欠陥判定処理段階とを含む金属材欠陥検査方法が得ら
れる。

【０００８】又、本発明によれば、上記金属材欠陥検査
方法において、画像処理段階では、火炎画像データに対
して微分・２値化し、輝度変化の大きい部分を抽出する
金属材欠陥検査方法が得られる。

【０００９】更に、本発明によれば、溶削火炎により金
属材の表層部を溶削する火炎溶削手段を含み、該表層部
の欠陥に応じて発生する欠陥火花に基づいて該金属材の
良否を判定する金属材欠陥検査装置において、溶削火炎
を所定周期毎に撮像して火炎撮像データを得る火炎撮像
手段と、火炎画像データに対して特定領域を設定し、該
特定領域内の限定火炎画像データに対して微分・２値化
して輝度変化の大きい部分を抽出し、更に抽出した画像
をクラスタ化して欠陥火花候補クラスタ画像データを得
ると共に、該欠陥火花候補クラスタ画像データを最小と
なる矩形枠で囲んで該最小矩形枠が所定の大きさ以上を
示す場合に欠陥火花とみなす画像処理手段と、前記火炎
画像データ，前記限定火炎画像データ，及び前記欠陥火
花候補クラスタ画像データを画像表示する表示手段とを
備えた金属材欠陥検査装置が得られる。

【００１０】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の金属材欠陥検
査方法及びその装置について、図面を参照して詳細に説
明する。

【００１１】最初に、本発明の金属材欠陥検査方法の概
要について簡単に説明する。この金属材欠陥検査方法
は、溶削火炎により金属材の表層部を溶削し、その表層
部の欠陥に応じて発生する欠陥火花に基づいて金属材の
良否を判定するもので、具体的に云えば、溶削火炎を所
定周期毎に撮像して火炎画像データを得る火炎撮像段階
と、火炎画像データに対して特定領域を設定し、この特
定領域内の限定火炎画像データから輝度変化の大きい部
分を抽出し、更に抽出した画像をクラスタ化して欠陥火
花候補クラスタ画像データを得る画像処理段階と、欠陥
火花候補クラスタ画像データを最小となる矩形枠で囲ん
でその最小矩形枠が所定の大きさ以上である場合に欠陥
火花とみなす欠陥判定処理段階とを含むものである。

【００１２】図１（ａ）は、このような金属材欠陥検査
方法が導入された金属材欠陥検査装置の基本構成を一部
側面図にして示したもので、同図（ｂ）は、その検査装
置における金属材検出部を平面図により示したものであ
る。

【００１３】この金属材欠陥検査装置は、搬送台上に搬
送可能に載置された金属材１の表層部を溶削火炎３ａに
より溶削する火炎溶削手段としてのトーチ（ガスバー
ナ）３と、溶削により金属材１に形成される溶削部１ａ
における溶削火炎３ａを撮像視野領域２ａ内に収めて撮
像して火炎画像データを得る火炎撮像手段としてのカメ
ラ２と、分岐装置４を介して入力される火炎画像データ
に対して特定領域を設定し、その特定領域内の限定火炎
画像データに対して微分・２値化して輝度変化の大きい
部分を抽出し、更に抽出した画像をクラスタ化して欠陥
火花候補クラスタ画像データを得ると共に、その欠陥火
花候補クラスタ画像データを最小となる矩形枠で囲んで
最小矩形枠が所定の大きさ以上を示す場合に欠陥火花と
みなす画像処理装置５と、これらの火炎画像データ，限
定火炎画像データ，及び欠陥火花候補クラスタ画像デー
タを画像表示する表示装置（モニタ）６とを備えてい
る。

【００１４】このうち、操作パネル８は画像処理装置５
に対する操作指示を行い得るもので、分岐装置４には溶
削火炎映像を必要に応じて収録，再生するためのビデオ
装置（ＶＴＲ）７が接続されている。尚、この検査装置
においては、検査試料となる金属材１，カメラ２，及び
トーチ３は検査現場に設置され、その他の分岐装置４，
画像処理装置５，表示装置６，ビデオ装置７，及び操作
パネル８はデータ処理管理室等に設置される。又、この
金属材欠陥検査装置に対し、欠陥判定結果を外部に出力
するための判定結果出力装置（図示せず）を具備させて
も良い。

【００１５】次に、図１（ａ）を参照し、この検査装置
における検査処理動作を簡単に説明する。但し、この検
査装置は、金属材１を移動制御する金属材移動制御装置
（図示せず）から出力される溶削開始信号Ｓ１，溶削終
了信号Ｓ２により動作が制御されるものとする。

【００１６】先ず、搬送台上に搬送可能に載置された検
査試料としての金属材１は、図示の方に一定速度で移動
され、その表層部がトーチ３からの溶削火炎３ａにより
溶削される。カメラ２は、トーチ３と一体的に固定され
ており、金属材１の溶削部１ａにおける溶削火炎３ａを
撮像視野領域２ａ内に収めて金属材１の溶削領域全体を
０．１秒程度の周期毎に連続的に撮像する。

【００１７】ここで定められた撮像の周期は、金属材１
の表層部の欠陥に応じて発生する欠陥火花の発光時間が
０．１秒以上となることによる。又、溶削火炎３ａが撮
像視野領域２ａ内のほぼ中央に位置されるように、カメ
ラ２の位置を上下左右に動かして適正な場所に設定す
る。

【００１８】カメラ２からの溶削火炎映像は、分岐装置
４を介して画像処理装置５に伝送され、図２に示す如く
火炎画像データとして入力される。

【００１９】画像処理装置５では、溶削火炎３ａを含む
撮像視野領域２ａに関する火炎画像データに対して特定
領域を設定し、その特定領域内の限定火炎画像データに
対して微分・２値化し、輝度変化の大きい部分を抽出す
る。このとき、溶削火炎３ａの形状（その大きさや面積
として視認できる）及び輝度は、検査対象となる金属材
１の種類や表面温度等により相違するので、微分・２値
化に要する閾値や特定領域３ｂの設定は操作パネル８か
らの操作入力により任意に設定できるようになってい
る。

【００２０】引き続き、画像処理装置５では、この特定
領域３ｂ内の輝度変化の大きい部分のみを膨脹化，収縮
化，及びクラスタ化し、欠陥火花の候補となる欠陥火花
候補クラスタ画像データＸ，Ｘ´を得る。更に、画像処
理装置５では、図３に示す如く，特定領域に対応する限
定枠６ｂ内で欠陥火花候補クラスタ画像データＸ，Ｘ´
を最小となる矩形枠６ｃ，６ｃ´で囲み、これらの最小
矩形枠６ｃ，６ｃ´のうちで例えば所定の大きさ以上と
なる最小矩形枠６ｃに関しては欠陥火花とみなし、所定
の大きさ未満となる最小矩形枠６ｃ´に関してはノイズ
とみなしてこれを無視する。これにより、溶削火炎３ａ
の形状や輝度によらず、ノイズを排除した上で適確に欠
陥火花を検出することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば、
溶削火炎の撮像画像に含まれる欠陥火花候補クラスタ画
像データを最小矩形枠で囲み、最小矩形枠のうちで所定
の大きさ以上となる場合に欠陥火花とみなしているの
で、溶削火炎の形状や明るさに拘らず、又金属材の種類
を問わずに安定して欠陥火花を検出し得る金属材欠陥検
査方法及びその装置が提供されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の金属材欠陥検査方法が導入さ
れた金属材欠陥検査装置の基本構成を一部側面図にして
示したもので、（ｂ）はその検査装置における金属材検
出部を平面図により示したものである。

【図２】図１（ａ）に示す金属材欠陥検査装置に備えら
れる表示装置の表示画面上に画像表示された火炎画像デ
ータに対する特定領域の様子を示したものである。

【図３】図１（ａ）に示す金属材欠陥検査装置に備えら
れる表示装置の表示画面上に画像表示された限定火炎画
像データに含まれる欠陥火花候補クラスタ画像の様子を
示したものである。

【符号の説明】

１ 金属材 ２ 撮像カメラ ２ａ 撮像視野領域 ３ トーチ（ガスバーナ） ３ａ 溶削火炎 ４ 分岐装置 ５ 画像処理装置 ６ 表示装置（モニタ） ７ ビデオ装置（ＶＴＲ） ８ 操作パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 克一 東京都三鷹市下連雀５丁目１番１号 日本 無線株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶削火炎により金属材の表層部を溶削
   し、該表層部の欠陥に応じて発生する欠陥火花に基づい
   て該金属材の良否を判定する金属材欠陥検査方法におい
   て、前記溶削火炎を所定周期毎に撮像して火炎画像デー
   タを得る火炎撮像段階と、前記火炎画像データに対して
   特定領域を設定し、該特定領域内の限定火炎画像データ
   から輝度変化の大きい部分を抽出し、更に抽出した画像
   をクラスタ化して欠陥火花候補クラスタ画像データを得
   る画像処理段階と、前記欠陥火花候補クラスタ画像デー
   タを最小となる矩形枠で囲んで該最小矩形枠が所定の大
   きさ以上である場合に前記欠陥火花とみなす欠陥判定処
   理段階とを含むことを特徴とする金属材欠陥検査方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の金属材欠陥検査方法にお
   いて、前記画像処理段階では、前記火炎画像データに対
   して微分・２値化し、前記輝度変化の大きい部分を抽出
   することを特徴とする金属材欠陥検査方法。
3. 【請求項３】 溶削火炎により金属材の表層部を溶削す
   る火炎溶削手段を含み、該表層部の欠陥に応じて発生す
   る欠陥火花に基づいて該金属材の良否を判定する金属材
   欠陥検査装置において、前記溶削火炎を所定周期毎に撮
   像して火炎撮像データを得る火炎撮像手段と、前記火炎
   画像データに対して特定領域を設定し、該特定領域内の
   限定火炎画像データに対して微分・２値化して輝度変化
   の大きい部分を抽出し、更に抽出した画像をクラスタ化
   して欠陥火花候補クラスタ画像データを得ると共に、該
   欠陥火花候補クラスタ画像データを最小となる矩形枠で
   囲んで該最小矩形枠が所定の大きさ以上を示す場合に前
   記欠陥火花とみなす画像処理手段と、前記火炎画像デー
   タ，前記限定火炎画像データ，及び前記欠陥火花候補ク
   ラスタ画像データを画像表示する表示手段とを備えたこ
   とを特徴とする金属材欠陥検査装置。