JPH1163941A - フェライト脱炭層の深さ測定方法 - Google Patents

フェライト脱炭層の深さ測定方法

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JPH1163941A
JPH1163941A JP9227069A JP22706997A JPH1163941A JP H1163941 A JPH1163941 A JP H1163941A JP 9227069 A JP9227069 A JP 9227069A JP 22706997 A JP22706997 A JP 22706997A JP H1163941 A JPH1163941 A JP H1163941A
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JP
Japan
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decarburized layer
depth
pixels
processing target
ferrite
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Application number
JP9227069A
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English (en)
Inventor
Masaaki Kobayashi
正明 小林
Katsuyasu Aikawa
勝保 相川
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Nireco Corp
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Nireco Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像処理の手法を用いることにより、フェラ
イト脱炭層の深さを自動的にかつ正確に測定する方法を
提供する。 【解決手段】 被検査物体の断面画像を撮像、画像分割
し(S1)、シェーディング補正を行った後(S2)、
2値化処理を行う(S3)。そして、被検査物体の表面
に平行な方向に長い処理対象区分を複数設定し(S
4)、表面側から順に各処理対象区分内の白画素の数を
計数する(S5)。白画素の数が所定値以下かどうかを
判定し(S6)、所定値以下となった場合、表面から当
該処理対象区分までの距離をフィライト脱炭層深さと判
定する(S7)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材等の表面に現
れるフェライト脱炭層の深さを測定する方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】自動車や産業機械等の部材に用いられる
特殊鋼をはじめとする鉄鋼材料(鋼材)は、圧延や熱処
理等の製造過程で雰囲気中の酸素に触れると、鋼材中の
炭素と雰囲気中の酸素が反応し、CO、CO2として鋼
材から散逸する。従って、鋼材の表面及び表面近傍の炭
素含有率が鋼材内部の炭素含有率と異なることになる。
これを脱炭と称し、炭素が少なくなっている部分を脱炭
層と称する。この脱炭層は強度が低いので、鋼材が製品
に加工された場合、強度不足の問題を起こす可能性があ
る。特に、鋼材の表層面近くには、フェライトのみから
なるフェライト脱炭層が存在し、強度上問題となる。
【0003】従って、鋼材メーカからユーザへ製品を出
荷する場合、所定処理後のフェライト脱炭層の深さを検
査し、それが許容できる範囲のものであることを保証す
ることが必要である。
【0004】フェライト脱炭層の深さの検査として、鋼
材の一部を切り出して周囲を樹脂で固めたサンプルを作
り、このサンプルの切り出し面を顕微鏡等により拡大し
て検査することが行われてきた。腐食液を用いて腐食さ
せ検鏡した場合、フェライトのみの部分は、他の部分と
比較して色差があるので、写真撮影を行い、鋼材サンプ
ルの深さを調べる方法も行われてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、フェラ
イト脱炭層の深さの測定は目視により行われてきたの
で、人によるバラツキがあり、かつ、検査に熟練を要す
るという問題点があった。
【0006】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、画像処理の手法を用いることによ
り、フェライト脱炭層の深さを自動的にかつ正確に測定
する方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題は、表面から内
面に向かってフィライト脱炭層が存在する被検査対象物
の表面付近の断面を撮像手段により撮影し、撮像された
画像を画素に分解して各画素の明度に対応する値を2値
化し、被検査対象物の表面に平行な方向に長い処理対象
区分を深さ方向に複数設定し、各処理対象区分に含まれ
る、高明度に対応する値を持つ画素の数を、各処理対象
区分毎に計数し、計数値が所定値以下となった処理対象
区分と被検査対象物の表面との距離をもってフェライト
脱炭層の深さとすることを特徴とするフェライト脱炭層
の深さ測定方法(請求項1)により解決される。
【0008】このような画像処理を行うことにより、フ
ェライト脱炭層を正確に認識できるので、正確な深さ測
定ができる。
【0009】2値化に先立って、シェーディング補正を
施すこと(請求項2)により、光源むら等による濃淡度
のばらつきの補正や、2値化レベルの一定化を図ること
ができる。
【0010】また、処理対象区分に含まれる、高明度に
対応する値を持つ画素の数が所定値以上となっている処
理対象区分のうち、最も被検査対象物の表面側にあるも
のの位置をもって、被検査対象物の表面位置と判定する
こと(請求項3)により、被検査対象物の表面位置を正
確に判断できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を用いて説明する。図1は、本発明の実施に使用する装
置の構成の例を示すブロック図である。顕微鏡1には、
接眼レンズ部に撮像レンズが取り付けられており、上部
にはこの撮像レンズを通して被検査面を撮像する撮像装
置16が取り付けられている。被検査対象物を載せるス
テージ17は、オートステージドライバ10からの信号
によって平面駆動機構18に設けられたパルスモータが
駆動されることにより、前後左右方向に移動可能とされ
ている。また、オートフォーカスドライバ11により垂
直移動機構19を作動させてステージ17の上下方向の
移動を行い、焦点を合わせるようになっている。
【0012】A/D変換器2は、撮像装置16からのビ
デオ信号をディジタル信号に変換し、入力バッファはこ
のデータを一時的に格納する。バス4は信号の伝達を行
い、プログラムメモリ5は本装置の動作を規定するプロ
グラムを格納し、CPU6は、このプログラムにより装
置全体の制御を行う。
【0013】画像プロセッサ7は、入力した画像データ
の濃淡画像処理、2値化処理、画像解析等を行う。濃淡
画像メモリ8は、階調のついた濃淡画像データを格納
し、2値化画像メモリ9は2値化されたデータを格納す
る。
【0014】オートステージドライバ10は、CPU6
からの指示により平面移動機構18を制御して、被検査
対象物を載せるステージ17を前後左右方向に移動さ
せ、被検査対象物の位置、領域の設定を行う。オートフ
ォーカスドライバ11は、CPU6からの指示により垂
直移動機構19を制御して、自動的に焦点を合わせる。
【0015】出力バッファ12は、出力するデータを一
旦格納し、D/A変換器13はこれをビデオ信号に変換
してCRT14に表示する。キーボード15、マウス1
5’によりオペレータが指示やデータを入力する。
【0016】図2は、本発明の実施の形態の例を示すフ
ローチャートである。図2において、実線で囲まれたブ
ロックが請求項1に対応し、破線で囲まれたブロックは
請求項2で付加されたものであり、必要に応じて実施さ
れる。
【0017】まず、ステップS1において、図1に示し
た装置を使用して被検査対象物の表面近くの断面の撮像
を行い、撮像画面を512×512の画素に分割する。
そして、その明度を8ビットすなわち256段階の濃淡
画像として濃淡画像メモリ8内に格納する。
【0018】次に、ステップS2においてシェーディン
グ補正を行う。シェーディング補正は、照明のむら等に
起因する画像の濃淡ノイズを除去するために広く行われ
ているものであり、公知のものを選択して使用すること
ができるが、この実施の形態においては、ある程度の広
い近傍に対する最大値化処理を行った後、同様の最小値
化処理を行った画像を原画像から引き算し、細かい凹凸
のある画像を得て、これに平均値に近い濃度のバイアス
を加算している。これにより、照明むら等による緩やか
で不均一な背景が修正される。
【0019】広い範囲の最大値化処理としては、41×
41オペレータを用いるとよい。41×41オペレータ
の代わりに、3×3のオペレータ(8近傍オペレータ)
を20回繰り返して類似の効果を短時間で得ることがで
きる。最小値化処理も同様にして8近傍オペレータ処理
を20回繰り返す。
【0020】3×3、すなわち8近傍オペレータの例を
示すと、512×512の画素のうち、i行j列に存在
する画素の階調をxijで示し、処理後のi行j列に存在
する画素の階調をx’ijとすると、x’ij=MAXxmn
(i−1≦m≦i+1、i−1≦n≦i+1)とする
処理とする。最小化処理は、i行j列に存在する画素の
階調をxijで示し、処理後のi行j列に存在する画素の
階調をx’ijとすると、x’ij=MINxmn (i−1
≦m≦i+1、i−1≦n≦i+1)とする処理とす
る。
【0021】なお、シェーディング補正は、上記の方法
に限らず、低域通過フィルタ出力を原画像から減算して
もよいし、広域の平均値フィルタの出力を原画像から減
算してもよい。
【0022】続いて、ステップS3において、各画素の
明度に対する値の2値化を行う。2値化の閾値は、明ら
かにフィライト脱炭層である部分と、そうでない部分と
の平均値を採用する等により決定する。以下、2値化さ
れた画素のうち、高明度に対応する画素を「白画素」と
呼び、低明度に対応する画素を「黒画素」と呼ぶ。
【0023】次に処理対象区分の設定を行う。この状態
を図3、図4を用いて説明する。図3は、被検査材断面
と画素及び処理対象区分を示す図である。図3におい
て、21は被検査対象物の表面、22はフェライト脱炭
層とそれ以外の部分との境界を示し、ハッチング部分が
フィライト脱炭層以外の部分、表面近くのハッチングの
無い部分がフェライト脱炭層を示す。
【0024】小さな多数の正方形は画素、A1〜A8
は、処理対象区分を示す。すなわち、図3においては、
各処理対象区分は、被検査対象物の表面21に平行な方
向に14画素、深さ方向に1画素の集合から成り立って
いる。もちろん、処理対象区分における各方向への画素
数は任意に設定できるが、処理対象区分は被検査対象物
の表面に平行な方向に長くする必要がある。
【0025】図4は、処理対象区分A1〜A8内の、2
値化された後の画素の状態を示したもので、ハッチング
部分が黒画素、そうでない部分が白画素を示す。
【0026】ステップS5において、被検査対象物の表
面に近い側の処理対象区分から順に、当該処理対象区分
中にある白画素の数を計数する。そして、ステップS6
において、その白画素数が、例えば処理対象区分中の全
画素数の95%に相当する数以下になったかどうかを判
別する。
【0027】白画素数が全画素数の95%に相当する数
以下になった場合は、ステップS7に進み、当該処理対
象区分を、フィライト脱炭層の終わりと判断して、表面
から当該処理対象区分までの距離をフェライト脱炭層深
さと判定して処理を終了する。白画素数が全画素数の9
5%に相当する数以下にならない場合は、ステップ5に
戻り、次の(表面から遠い側の)処理対象区分について
の白画素の計数を行う。
【0028】図4の場合は、処理対象区分A6で、白画
素数が全画素数の95%に相当する数以下になるので、
表面から処理対象区分A6までの距離をフェライト脱炭
層深さとする。
【0029】なお、最表面においては、被検査対象物が
画素の中に入らず、その結果、黒画素が多くなってしま
うことがある。このような場合に対する対策として、被
検査対象物の表面の判定処理を付加する。すなわち、処
理対象区分のうち、最初に白画素の数が所定値を越えた
ものが被検査対象物の表面に対応すると判断し、フェラ
イト脱炭層の深さ測定の基準面とする。
【0030】
【実施例】前記、本発明の実施の形態に記載した方法を
使用して、フェライト脱炭層の深さ測定を行い、人間に
よる目視データと比較した。その結果、サンプル数1
0、平均誤差0.005mm、標準偏差0.008mmであった。これ
は、自動測定結果として極めて満足のいく値である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、表面から内面に向かってフィライト脱炭層が存在す
る被検査対象物の表面付近の断面を撮像手段により撮影
し、撮像された画像を画素に分解して各画素の明度に対
応する値を2値化し、被検査対象物の表面に平行な方向
に長い処理対象区分を深さ方向に複数設定し、各処理対
象区分に含まれる、高明度に対応する値を持つ画素の数
を、各処理対象区分毎に計数し、計数値が所定値以下と
なった処理対象区分と被検査対象物の表面との距離をも
ってフェライト脱炭層の深さとしているので、フェライ
ト脱炭層の深さを正確に測定することができる。
【0032】また、2値化に先立って、シェーディング
補正を施すこと、光源むら等による濃淡度のばらつきの
補正や、2値化レベルの一定化を図ることができる。
【0033】さらに、処理対象区分に含まれる、高明度
に対応する値を持つ画素の数が所定値以上となっている
処理対象区分のうち、最も被検査対象物の表面側にある
ものの位置をもって、被検査対象物の表面位置と判定す
ることにより、被検査対象物の表面位置を正確に判断で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための装置の構成の例を示す
図である。
【図2】本発明の実施の形態の例を示すフローチャート
である。
【図3】被検査材断面と画素及び処理対象区分を示す図
である。
【図4】図3に対応する、処理対象区分内の画素の白黒
を示す図である。
【符号の説明】
1 顕微鏡 2 A/D変換器 3 入力バッファ 4 バス 5 プログラムメモリ 6 CPU 7 画像プロセッサ 8 濃淡画像メモリ 9 2値化画像メモリ 10 オートステージドライバ 11 オートフォーカスドライバ 12 出力バッファ 13 D/A変換器 14 CRT 15 キーボード 15’ マウス 16 撮像装置 17 ステージ 18 平面移動機構 19 垂直移動機構 21 被検査対象物表面 22 フェライト脱炭層とそれ以外の部分との境界面 A1〜A8 処理対象区分

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面から内面に向かってフィライト脱炭
    層が存在する被検査対象物の表面付近の断面を撮像手段
    により撮影し、撮像された画像を画素に分解して各画素
    の明度に対応する値を2値化し、被検査対象物の表面に
    平行な方向に長い処理対象区分を深さ方向に複数設定
    し、各処理対象区分に含まれる、高明度に対応する値を
    持つ画素の数を、各処理対象区分毎に計数し、計数値が
    所定値以下となった処理対象区分と被検査対象物の表面
    との距離をもってフェライト脱炭層の深さとすることを
    特徴とするフェライト脱炭層の深さ測定方法。
  2. 【請求項2】 2値化に先立って、シェーディング補正
    を行うことを特徴とする請求項1に記載のフェライト脱
    炭層の深さ測定方法。
  3. 【請求項3】 処理対象区分に含まれる、高明度に対応
    する値を持つ画素の数が所定値以上となっている処理対
    象区分のうち、最も被検査対象物の表面側にあるものの
    位置をもって、被検査対象物の表面位置と判定すること
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載のフェライ
    ト脱炭層の深さ測定方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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