JPH08145984A - 非金属介在物の検査装置 - Google Patents

非金属介在物の検査装置

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JPH08145984A
JPH08145984A JP6286746A JP28674694A JPH08145984A JP H08145984 A JPH08145984 A JP H08145984A JP 6286746 A JP6286746 A JP 6286746A JP 28674694 A JP28674694 A JP 28674694A JP H08145984 A JPH08145984 A JP H08145984A
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JP
Japan
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inclusions
misidentification
factors
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Application number
JP6286746A
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English (en)
Inventor
Yukio Ishizaka
行雄 石坂
Osamu Tsuyama
修 津山
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 撮像装置11により撮像された画像データに
関する濃度勾配K、濃度標準偏差σを算出する算出手段
122c、及びこれら濃度勾配K、濃度標準偏差σと、
予め設定しておいた非金属介在物及び誤認要因を分別す
るしきい値KCO、σCOとを比較することにより非金属介
在物であるか誤認要因であるかを判断する比較判断手段
122dを含んで分別装置12が構成されている非金属
介在物の検査装置10。 【効果】 非金属介在物と誤認要因との濃度プロファイ
ルにはそれぞれ差異があり、誤認要因に比べて非金属介
在物の濃度勾配K及び濃度標準偏差σの方が小さく、こ
のため、これらを容易に自動的に分別することができ
る。この結果、誤認要因を除外し、非金属介在物のみに
関して測定・分類を行なうことができ、定量解析を正確
に実施することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非金属介在物の検査装置
に関し、より詳細には、例えば鋼材等の金属材料中にお
ける酸化物系、硫化物系、炭窒化物系、珪酸塩系等の非
金属介在物を検出・分類する際に使用する画像処理技術
を用いた非金属介在物の検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属材料中に存在する例えば酸化物系、
硫化物系、炭窒化物系、珪酸塩系等の非金属介在物は機
械的諸特性に影響を及ぼすため、これらの定量解析を行
うことは品質管理上大変重要である。非金属介在物の検
査方法としてはASTM法、JIS法、ミシュラン法な
どが知られているが、従来の方法はいずれも光学顕微鏡
を用いて目視により測定していたため、検査速度が遅
く、また測定誤差が生じ易いという問題があった。これ
らの問題に対処するため、最近では画像処理技術を用い
て自動的に非金属介在物の検出・分類を行なう検査装置
が開発されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、水分や酸素
に対するマトリックスの親和力が強い場合、被検査体表
面にシミ、錆等が発生し易く、また測定環境によっては
塵埃等が付着し易い。上記した従来の画像処理技術を用
いた非金属介在物の検査装置においては、これらのし
み、錆、塵埃等のような非金属介在物とは異なるもの
(以下、これらを単に誤認要因と記す)と非金属介在物
とが判別され難く(以下、非金属介在物と誤認要因とを
総称して対象物と記す)、この誤認要因までをも非金属
介在物として検出してしまい、定量解析を正確に行うの
が困難であるという課題があった。
【0004】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、非金属介在物と誤認要因とを自動的に分別す
ることができ、非金属介在物の定量解析を正確に行うこ
とができる非金属介在物の検査装置を提供することを目
的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る非金属介在物の検査装置は、被検査体を
撮像する撮像装置と、該撮像装置の撮像結果に基づいて
被検査体中の非金属介在物及び非金属介在物誤認要因を
分別する分別装置と、該分別装置の分別結果を出力する
出力装置とで構成される非金属介在物の検査装置であっ
て、前記撮像装置により撮像された画像データに関する
濃度勾配K、濃度標準偏差σを算出する算出手段、及び
これら濃度勾配K、濃度標準偏差σと、予め設定してお
いた非金属介在物及び誤認要因を分別するしきい値
CO、σCOとを比較することにより非金属介在物である
か誤認要因であるかを判断する比較判断手段を含んで前
記分別装置が構成されていることを特徴としている
(1)。
【0006】なお濃度勾配Kとは、m+1個の画素に対
する対象物m個目の画素濃度と境界近傍におけるマトリ
ックスの画素濃度との濃度差をいう。
【0007】また本発明に係る非金属介在物の検査装置
は、被検査体を撮像する撮像装置と、該撮像装置の撮像
結果に基づいて被検査体中の非金属介在物及び誤認要因
を分別する分別装置と、該分別装置の分別結果を出力す
る出力装置とで構成される非金属介在物の検査装置であ
って、前記撮像装置により撮像された画像データに関す
る濃度ヒストグラム形状H、濃度平均値X、濃度標準偏
差σを算出する算出手段、及びこれら濃度ヒストグラム
形状H、濃度平均値X、濃度標準偏差σと、予め設定し
ておいた非金属介在物及び誤認要因を分別するしきい値
CO、XCO、σCOとを比較することにより非金属介在物
であるか誤認要因であるかを判断する比較判断手段を含
んで前記分別装置が構成されていることを特徴としてい
る(2)。
【0008】
【作用】上記構成の非金属介在物の検査装置(1)によ
れば、撮像装置により撮像された画像データに関する濃
度勾配K、濃度標準偏差σを算出する算出手段、及びこ
れら濃度勾配K、濃度標準偏差σと、予め設定しておい
た非金属介在物及び誤認要因を分別するしきい値KCO
σCOとを比較することにより非金属介在物であるか誤認
要因であるかを判断する比較判断手段を含んで分別装置
が構成されており、前記非金属介在物と前記誤認要因と
の濃度プロファイルにはそれぞれ差異があり、前記誤認
要因に比べて前記非金属介在物における前記濃度勾配K
及び濃度標準偏差σの方が小さく、このため、前記非金
属介在物と前記誤認要因とを容易に自動的に分別し得る
こととなる。この結果、前記誤認要因を除外し、非金属
介在物のみに関して測定・分類を行ない得ることとな
り、定量解析を正確に実施し得ることとなる。
【0009】また上記構成の非金属介在物の検査装置
(2)によれば、撮像装置により撮像された画像データ
に関する濃度ヒストグラム形状H、濃度平均値X、濃度
標準偏差σを算出する算出手段、及びこれら濃度ヒスト
グラム形状H、濃度平均値X、濃度標準偏差σと、予め
設定しておいた非金属介在物及び誤認要因を分別するし
きい値HCO、XCO、σCOとを比較することにより非金属
介在物であるか誤認要因であるかを判断する比較判断手
段を含んで分別装置が構成されており、前記非金属介在
物と前記誤認要因との濃度ヒストグラムにはそれぞれ差
異があり、例えば該濃度ヒストグラムより算出される正
規分布曲線式等を用いて前記濃度ヒストグラム形状Hに
近似させると、前記誤認要因に比べて前記非金属介在物
における前記濃度ヒストグラム形状H、濃度平均値X及
び濃度標準偏差σの方が小さく、このため、前記非金属
介在物と前記誤認要因とを容易に自動的に分別し得るこ
ととなる。この結果、前記誤認要因を除外し、非金属介
在物のみに関して測定・分類を行ない得ることとなり、
定量解析を正確に実施し得ることとなる。
【0010】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る非金属介在物
の検査装置の実施例を図面に基づいて説明する。
【0011】図1は本発明に係る非金属介在物の検査装
置の実施例1を示したブロック図であり、図中30は被
検査体を示している。被検査体30はX−Yステージ1
15上に載置され、X−Yステージ115はステージコ
ントローラ116に接続されており、ステージコントロ
ーラ116の制御により、被検査体30がX−Yステー
ジ115を介してX軸またはY軸方向に所定量移動し得
るようになっている。一方、X−Yステージ115上方
には光学顕微鏡111が配設され、光学顕微鏡111上
には照明用光源113を介して工業用TVカメラ112
が接続されており、照明用光源113により照射された
被検査体30表面が光学顕微鏡111により所定倍率に
拡大され、この画像が工業用TVカメラ112により撮
像されるようになっている。また光学顕微鏡111はオ
ートフォーカスコントローラ114に接続されており、
オートフォーカスコントローラ114の制御により、被
検査体30表面に関する光学顕微鏡111の焦点が自動
的に調整されるようになっている。これら光学的顕微鏡
111、工業用TVカメラ112、X−Yステージ11
5等を含んで撮像装置11が構成されている。
【0012】また工業用TVカメラ112はA/D変換
器121a等を含んで構成された画像処理部121に接
続されており、工業用TVカメラ112により撮像・変
換された画面単位における一連の画素濃度(アナログ)
信号が画像処理部121において多値化された一連の画
素濃度(デジタル)信号に変換される。また画像処理部
121はCPU122a、メモリ122b、算出手段1
22c、比較判断手段122d等を含んで構成された情
報処理部122に接続され、情報処理部122はオート
フォーカスコントローラ114、ステージコントローラ
116に接続されている。そして情報処理部122によ
りこれらコントローラ114、116が制御され、また
画像処理部121からの映像信号の取り込み指示が行な
われると共に、画面単位における一連の画素濃度信号デ
ータ、予め設定された非金属介在物の分類データ、しき
い値KCO、σCO等が記憶されるようになっている。また
所定走査線A、B、…(図3)ごとの濃度プロファイル
が取り出せると共に、対象物32(図3)の長さや幅、
対象物32間の距離の検出、これに基づく非金属介在物
の分類決定等のデータ処理が行なわれるようになってい
る。さらに算出手段122cにより濃度勾配Kと濃度標
準偏差σとが算出され、比較判断手段122dにより濃
度勾配K、濃度標準偏差σとしきい値KCO、σCOとがそ
れぞれ比較され、対象物32が非金属介在物であるか誤
認要因であるかが判断されるようになっている。これら
画像処理部121、情報処理部122等を含んで分別装
置12が構成されている。
【0013】また画像処理部121は画像モニタ131
a及びビデオプリンタ131bに接続されており、撮像
装置11により撮像された映像が画像モニタ131a及
びビデオプリンタ131bに出力されるようになってい
る。また情報処理部122はモニタディスプレイ132
及びプリンタ133に接続され、情報処理部122によ
り処理された検査結果等が出力されるようになってお
り、これら画像モニタ131a、モニタディスプレイ1
32、プリンタ133等を含んで出力装置13が構成さ
れている。これら撮像装置11、分別装置12、出力装
置13により非金属介在物の検査装置10が構成されて
いる。
【0014】次に、このように構成された検査装置10
を用いて被検査体30表面を撮像し、撮像された対象物
32が非金属介在物か、あるいは誤認要因かを分別した
後、非金属介在物の定量解析を行なう際の動作を図1〜
3に基づいて説明する。図2は撮像された対象物が非金
属介在物か、あるいは誤認要因かを分別する分別装置1
2の動作を示したフローチャートである。メモリ122
bには図3に示したマトリックス31と対象物32とに
関する画素Ni(i=0、1、2、…)ごとの画素濃度C
i(i=0、1、2、…)データが既に記憶されている。
まずCPU122aにおいてこの画素濃度Ci データが
走査線A、B、…ごとの濃度プロファイルとして取り出
される(S1)。次に算出手段122cにおいて、対象
物32の境界近傍におけるマトリックス31(画素N
0 )の画素濃度C0 と対象物32内に所定画素数mほど
入った箇所の画素濃度Cm とが算出された後、これらの
値が数1に導入されて各走査線A、B、…ごとの濃度勾
配Kが算出される。
【0015】
【数1】
【0016】また算出手段122cにおいて、数2に基
づき対象物32内の濃度平均値Xが算出された後、数3
に基づき各走査線A、B、…ごとの濃度標準偏差σが算
出される(S2)。
【0017】
【数2】
【0018】
【数3】
【0019】次にメモリ122bに予め設定・記憶され
たしきい値KCO、σCOが呼び出された後(S3)、比較
判断手段122dにおいて濃度勾配Kがしきい値KCO
下であるか否かが判断され(S4)、しきい値KCO以下
でないと判断されるとS7に進んで、否定回数が入力さ
れてカウント値Bが積算される。一方、しきい値KCO
下であると判断されると、次に濃度標準偏差σがしきい
値σCO以下であるか否かが判断され(S5)、しきい値
σCO以下でないと判断されるとS7に進んで、否定回数
が入力されてカウント値Bに加算される。他方、しきい
値σCO以下であると判断されるとS6に進んで、S4、
S5の肯定回数がそれぞれ入力されてカウント値Aが積
算される。次にカウント値AがBより多いか否かが判断
され(S8)、多くないと判断された場合、この対象物
32を誤認要因であるとみなして検査対象から除外する
(S9)一方、多いと判断された場合、この対象物32
に関して通常の検査を行ない、非金属介在物の定量解析
を実施する(S10)。
【0020】以下に、実施例1に係る検査装置10を用
いて対象物を検査した結果について説明する。図6は対
象物のミクロ写真をスケッチした図であり、(a)は非
金属介在物、(b)はシミ、(c)は錆、(d)は塵埃
を示している。また図7は濃度プロファイルの一例を示
した曲線図であり、(a)は非金属介在物、(b)はシ
ミ、(c)は塵埃の場合を示している。分別条件として
は画素数mを6個、しきい値KCOを20、しきい値σCO
を30に設定した。なお比較例として算出手段122
c、比較判断手段122dを備えていない従来の検査装
置を用いて検査を行なった。この結果、比較例の装置の
場合ではシミ、錆、塵埃の誤認率はそれぞれ約30%、
85%、47%であったが、実施例に係る装置の場合で
はそれぞれ約2%、5%、2%であった。
【0021】上記結果及び説明から明らかなように、実
施例1に係る非金属介在物の検査装置10では、非金属
介在物と誤認要因との濃度プロファイルにはそれぞれ差
異があり、誤認要因に比べて非金属介在物における濃度
勾配K及び濃度標準偏差σの方が小さいため、非金属介
在物と誤認要因とが容易に自動的に分別される。この結
果、誤認要因を除外し、非金属介在物のみに関して測定
・分類を行なうことができ、定量解析を確実に実施する
ことができる。
【0022】また、本発明に係る非金属介在物の検査装
置の実施例2を図1に示したブロック図に併せて記載し
てあり、実施例1のものと異なる構成部品については部
品番号を括弧で示している。情報処理部222はCPU
122a、メモリ222b、算出手段222c、比較判
断手段222d等を含んで構成されており、メモリ22
2bにはしきい値HCO、XCO、σCOが記憶されている。
また算出手段222cにより濃度ヒストラム形状H、濃
度平均値X、濃度標準偏差σが算出され、比較判断手段
222dにより濃度ヒストラム形状H、濃度平均値X、
濃度標準偏差σとしきい値KCO、XCO、σCOとがそれぞ
れ比較され、対象物32(図3)が非金属介在物である
か誤認要因であるかが判断されるようになっている。そ
の他の構成は実施例1のものと同様であるので、ここで
はその構成の詳細な説明は省略することとする。これら
画像処理部121、情報処理部222等を含んで分別装
置22が構成され、撮像装置11、分別装置22、出力
装置13を含んで非金属介在物の検査装置20が構成さ
れている。
【0023】次に、このように構成された検査装置20
を用いて被検査体30表面を撮像し、撮像された対象物
32が非金属介在物か、あるいは誤認要因かを分別した
後、非金属介在物の定量解析を行なう際の動作を図1、
3、4、5に基づいて説明する。図4は撮像された対象
物が非金属介在物か、あるいは誤認要因かを分別する分
別装置22の動作を示したフローチャートである。メモ
リ222bには図3に示したマトリックス31と対象物
32とに関する画素Ni(i=0、1、2、…)ごとの画
素濃度Ci(i=0、1、2、…)データが既に記憶され
ている。まずCPU122aにおいてこの画素濃度Ci
データが走査線A、B、…ごとの濃度プロファイルとし
て取り出される(S1)。次に算出手段222cにおい
てこの濃度プロファイルに基づき、所定の階級により走
査線A、B、…ごとの対象物32に関する濃度ヒストグ
ラムが算出される(S2)。次に算出手段222cにお
いて上記数2、3に基づき濃度平均値X、濃度標準偏差
σが算出され、またこれらの数値を数4に導入して濃度
ヒストグラム形状Hが算出される(S3)。
【0024】
【数4】
【0025】次にメモリ222bに予め設定・記憶され
たしきい値XCO、σCO、HCOが呼び出され(S4)、こ
の後比較判断手段122dにおいて濃度平均値Xがしき
い値XCO以下であるか否かが判断され(S5)、しきい
値XCO以下でないと判断されるとS8に進んで、否定回
数が入力されてカウント値Bが積算される。一方、しき
い値XCO以下であると判断されると、次に濃度標準偏差
σがしきい値σCO以下であるか否かが判断され(S
6)、しきい値σCO以下でないと判断されるとS8に進
んで、否定回数が入力されてカウント値Bに加算され
る。他方、しきい値σCO以下であると判断されると、次
に濃度ヒストグラム形状Hがしきい値HCO以下であるか
否かが判断され(S7)、しきい値HCO以下でないと判
断されるとS8に進んで、否定回数が入力されてカウン
ト値Bに加算される。一方、しきい値HCO以下であると
判断されるとS9に進んで、S5、S6、S7の肯定回
数がそれぞれ入力されてカウント値Aが積算される。次
にカウント値AがBより多いか否かが判断され(S1
0)、多くないと判断された場合、この対象物32を誤
認要因であるとみなして検査対象から除外する(S1
1)一方、多いと判断された場合、この対象物32に関
して通常の検査を行ない、非金属介在物の定量解析を実
施する(S12)。
【0026】以下に、実施例2に係る検査装置20を用
いて対象物を検査した結果について説明する。図8は図
6に示した対象物の濃度ヒストグラムを示した図であ
り、(a)は非金属介在物、(b)はシミ、(c)は塵
埃の場合を示している。分別条件としてはしきい値XCO
を150、σCOを30、HCOを0.13に設定した。な
お比較例として算出手段(222c)、比較判断手段
(222d)を備えていない従来の検査装置を用いて検
査を行なった。この結果、比較例の装置の場合ではシ
ミ、錆、塵埃の誤認率はそれぞれ約27%、90%、4
1%であったが、実施例に係る装置の場合ではそれぞれ
約3%、3%、2%であった。
【0027】上記結果及び説明から明らかなように、実
施例2に係る非金属介在物の検査装置20では、非金属
介在物と誤認要因との濃度ヒストグラムにはそれぞれ差
異があり、例えばこの濃度ヒストグラムより算出される
正規分布曲線式を用いて濃度ヒストグラム形状Hに近似
させると、誤認要因に比べて非金属介在物における濃度
ヒストグラム形状H、濃度平均値X及び濃度標準偏差σ
の方が小さいため、非金属介在物と誤認要因とが容易に
自動的に分別される。この結果、誤認要因を除外し、非
金属介在物のみに関して測定・分類を行なうことがで
き、定量解析を確実に実施することができる。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る非金属
介在物の検査装置(1)にあっては、撮像装置により撮
像された画像データに関する濃度勾配K、濃度標準偏差
σを算出する算出手段、及びこれら濃度勾配K、濃度標
準偏差σと、予め設定しておいた非金属介在物及び誤認
要因を分別するしきい値KCO、σCOとを比較することに
より非金属介在物であるか誤認要因であるかを判断する
比較判断手段を含んで分別装置が構成されており、前記
非金属介在物と前記誤認要因との濃度プロファイルには
それぞれ差異があり、前記誤認要因に比べて前記非金属
介在物における前記濃度勾配K及び濃度標準偏差σの方
が小さく、このため、前記非金属介在物と前記誤認要因
とを容易に自動的に分別することができる。この結果、
前記誤認要因を除外し、非金属介在物のみに関して測定
・分類を行なうことができ、定量解析を正確に実施する
ことができる。
【0029】また本発明に係る非金属介在物の検査装置
(2)にあっては、撮像装置により撮像された画像デー
タに関する濃度ヒストグラム形状H、濃度平均値X、濃
度標準偏差σを算出する算出手段、及びこれら濃度ヒス
トグラム形状H、濃度平均値X、濃度標準偏差σと、予
め設定しておいた非金属介在物及び誤認要因を分別する
しきい値HCO、XCO、σCOとを比較することにより非金
属介在物であるか誤認要因であるかを判断する比較判断
手段を含んで分別装置が構成されており、前記非金属介
在物と前記誤認要因との濃度ヒストグラムにはそれぞれ
差異があり、例えば該濃度ヒストグラムより算出される
正規分布曲線式等を用いて前記濃度ヒストグラム形状H
に近似させると、前記誤認要因に比べて前記非金属介在
物における前記濃度ヒストグラム形状H、濃度平均値X
及び濃度標準偏差σの方が小さく、このため、前記非金
属介在物と前記誤認要因とを容易に自動的に分別するこ
とができる。この結果、前記誤認要因を除外し、非金属
介在物のみに関して測定・分類を行なうことができ、定
量解析を正確に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る非金属介在物の検査装置の実施例
1、2を共に示したブロック図であり、実施例1のもの
と異なる実施例2の構成部品番号は括弧で示している。
【図2】実施例1に係る検査装置を用いた場合、撮像さ
れた対象物が非金属介在物か、あるいは誤認要因かを分
別する分別装置の動作を示したフローチャートである。
【図3】濃度プロファイルと濃度勾配とを説明するため
に示した模式図であり、(a)は対象物と測定画素との
位置関係を示した平面図、(b)は走査線Fにおける画
素の濃度プロファイルを示した曲線図である。
【図4】実施例2に係る検査装置を用いた場合、撮像さ
れた対象物が非金属介在物か、あるいは誤認要因かを分
別する分別装置の動作を示したフローチャートである。
【図5】濃度ヒストグラム、濃度平均値、濃度ヒストグ
ラム形状の関係を説明するために示した模式図である。
【図6】対象物のミクロ写真をスケッチした図であり、
(a)は非金属介在物、(b)はシミ、(c)は錆、
(d)は塵埃を示している。
【図7】対象物の濃度プロファイルの一例を示した曲線
図であり、(a)は非金属介在物、(b)はシミ、
(c)は塵埃の場合を示している。
【図8】対象物の濃度ヒストグラムを示した図であり、
(a)は非金属介在物、(b)はシミ、(c)は塵埃の
場合を示している。
【符号の説明】
10 非金属介在物の検査装置 11 撮像装置 12 分別装置 122c 算出手段 122d 比較判断手段 13 出力手段 30 被検査体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査体を撮像する撮像装置と、該撮像
    装置の撮像結果に基づいて被検査体中の非金属介在物及
    び非金属介在物誤認要因を分別する分別装置と、該分別
    装置の分別結果を出力する出力装置とで構成される非金
    属介在物の検査装置であって、前記撮像装置により撮像
    された画像データに関する濃度勾配K、濃度標準偏差σ
    を算出する算出手段、及びこれら濃度勾配K、濃度標準
    偏差σと、予め設定しておいた非金属介在物及び非金属
    介在物誤認要因を分別するしきい値KCO、σCOとを比較
    することにより非金属介在物であるか非金属介在物誤認
    要因であるかを判断する比較判断手段を含んで前記分別
    装置が構成されていることを特徴とする非金属介在物の
    検査装置。
  2. 【請求項2】 被検査体を撮像する撮像装置と、該撮像
    装置の撮像結果に基づいて被検査体中の非金属介在物及
    び非金属介在物誤認要因を分別する分別装置と、該分別
    装置の分別結果を出力する出力装置とで構成される非金
    属介在物の検査装置であって、前記撮像装置により撮像
    された画像データに関する濃度ヒストグラム形状H、濃
    度平均値X、濃度標準偏差σを算出する算出手段、及び
    これら濃度ヒストグラム形状H、濃度平均値X、濃度標
    準偏差σと、予め設定しておいた非金属介在物及び非金
    属介在物誤認要因を分別するしきい値HCO、XCO、σCO
    とを比較することにより非金属介在物であるか非金属介
    在物誤認要因であるかを判断する比較判断手段を含んで
    前記分別装置が構成されていることを特徴とする非金属
    介在物の検査装置。
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