JPS63157044A

JPS63157044A - 金属粒の異物検査方法

Info

Publication number: JPS63157044A
Application number: JP30365186A
Authority: JP
Inventors: Hayaharu Ishimoto; 石本　早治; Shigeo Suzuki; 茂雄鈴木
Original assignee: Osaka Titanium Co Ltd
Current assignee: Osaka Titanium Co Ltd
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1988-06-30
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH083470B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、移送ライン上に存する金属粒から異物混入の
有無を検査する方法に関し、特に、自動化・省力化につ
ながる電気的検査方法に係る。

（従来技術）精練された金属は、合金用素材たる製品として出荷され
るか、この出荷前に異物混入の有無を検査する、いわゆ
る品質管理検査か行われる。

例えば、チタン製造工場においては、クロール法等によ
り生成されたスポンジチタンか所望寸法（通常ｌ〜ｉｏ
ｍｓ程度）に破砕され、ベルトコンベアで出荷工程へと
流され、この過程で、鉄、合金、ビニール片、木片、小
石、或いは化学反応を生したチタン等混入異物や不良品
の除去か行われる。

（発明か解決しようとする問題点）上述の異物検査は、異物が鉄等磁性体である場合には、
磁選法で自動的に検出除去できるが、磁性を有しない異
物に対しては適用できず、目視による感能検査を余儀な
くされていた。従って、異物検査の自動化・省力化を図
る上で何等かの有効な手段が望まれていた。本発明はこ
の要望に応えるものである。

（発明の成立過程）本発明者は１反射光における三原色の波長の総門の差（
変化）によって異物の混入の有無を判断すべく、カラー
センサ（色判別装Ｒ）の利用に着目した。このカラーセ
ンサは、従来、穀物や茶の選別に用いられていたが、金
属粒への異物混入チェックには全く採用されていないも
のである。

このカラーセンサの原理は、反射光を構成する光学三原
色情々の波長の総量を求め、この際の出力量の比により
判別を行なうものであり、従来は二つの波長の大きさを
入力してデータ処理を行っていた。

確かに理論的には三つの波長の相対比を求めることか可
能であり、そうすることによって判別能力が向上するの
であるが、三つの波長処理を行うためには三個のセンサ
を備えねばならず、各センサ間に応答性のバラツキがあ
って補正項の設定が容易でなく、実用化されていなかっ
た。ところが近年に至り、上述したセンサ間のバラツキ
を解消する技術か開発された。

すなわち、第２図に示すように一つの半導体チップ１１
上に三個の光電素子１２，１３．１４を配設し、これに
赤、緑、青のフィルタ１５，１６．１７を冠せることに
より、従来生じていたセンサ間のバラツキを解消せしめ
たものである。そしてこの技術は、近年になって色判別
装置に利用され、約１２色の判別に供されている。

そこで本発明者は　上記改良センサを用いた金属粒への
異物検査を具体化しようとしたのであるか１例えば金属
粒かスポンジチタンである場合、スポンジチタンがねず
み色を呈しており、従来の方法では異物を選別する機能
を有していなかった。

すなわち、従来の改良センサは、有彩色を判別する機能
を有するものの、その判別は高々１２色というマクロ的
なものであり、スポンジチタン等の金属のような灰色を
有した無採色物から異物を選別する機能は備えていなか
った。しかしながら、語線されたスポンジチタン等の金
属は、純粋な均質物であり、節々一定の波長を発生する
はずである。従って、異物からの反射光を、さらにミク
ロ的に、彩度（色の鮮やかさの度合）まで検出する手段
かあれば、カラーセンサを金属粒の異物検査方法に適用
できるはずである。本発明はこのような視点に立脚して
後述する如く種々実験を重ね完成に至ったものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、第１に、移送される被検査物に、複数方向か
ら光を投射し、被検査物からの反射光より赤、緑、青の
波長を取出し、これらをそれぞれ電気信号に数値変換し
、これらと、良品を以て予め作成してある基準値とを比
較して、被検査物中の異物を判別することを基本発明と
し、さらに、第２に、移送される被検査物に、複数方向
から光を投射し、被検査物からの反射光の光学三原色の
波長をそれぞれ電気信号に数値変換し、該数値を下記■
〜■の判定式のうち少なくとも三式に代入して三以との
判定値を求め、これら判定値を良品を以て予め作成して
ある基準値と比較し、統計学的手法により消去法を以て
被検査物中の異物を判別することを要旨とする。

判定式：■Ｒ／Ｇ ■Ｒ／Ｂ ■Ｇ／Ｂ ■Ｔ、＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ（又はｒ＝　　、１ｖ丁−「万”＋ＢＴ）■　（Ｒ／Ｇ
）／Ｔ ■　（Ｒ／Ｂ）／Ｔ ■　（Ｇ／Ｂ）／ＴＲ・・・赤の波長の総量Ｇ・・・緑の波長の総量Ｂ・・・青の波長の総量尚、上記判定式のうち、■〜■式及び０〜０式はいずれ
も「比」を表わしており、例えばＲ／ＧをＧ／Ｒとして
用いてもよい。

また「少なくとも三式」と限定した理由は、使用する判
定式は多ければ多いほどよいが、被検査物の口・ントに
よっては、三式四式の使用で十分な場合かあるか、二式
のみであると異物判別機能が著しく低下し、実用に供す
ることかてきなしＡゆえである。

さらに「統計学的手法」とは、基準値の作成に際し、正
常晶と異常品の限界領域を標準偏差値Ｓによって定める
ことを意味し、具体的には統計管理の定法通り、標準偏
差値の二倍又は二倍以内を良品幅とするものである。

又■式のＴは、Ｒ＋Ｇ＋Ｂ、及び１．４［７］＝て１−
＋Ｂ”のいずれを用いてもよい、実際は後者の方か正確
であるか、処理回路か２乗回路となって応答か遅くなる
。

次に上記判定式■〜■の採用理由について説明する。

本発明者は、カラーセンサで得られる三種の電気信号を
、適当に処理して数値変換し、該数値のうち基準値から
外れるものを異物として取扱えばよいとの考えに基づい
て、信号処理式（以下「判定式」と称する。）として使
えるであろうと考えた下記０〜０式について実際に試験
を行なってみた。

■Ｒ／Ｇ（すＲ／Ｂ ■Ｇ／Ｂ ■Ｔ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ（１，ｔＴ＝　　Ｒ”　＋０２　＋８２　）■ＲＧＲ＝
　　（Ｒ／ａ）／Ｔ ■ＲＢＲ＝　　（Ｒ／Ｂ）／Ｔ ■ＧＢＲ＝　　（Ｇ／Ｂ）／Ｔ（のＲＧＢ＝　　（Ｒ＋Ｇ）／２Ｂ ■ＲＢＧ＝　　（Ｒ＋Ｂ）／２ＧＯＧＢＲ＝　　（Ｇ＋Ｂ）／２ＲＯＪ）ＬＲＧＢ＝　　ｌ　　Ｒ／Ｂ−ＲＧＢ　　ｌ＋　
　ｌ　Ｇ／Ｂ−ＲＧＢ　　１ｑ夛ＬＲＢＧ＝　　ｌ　　Ｒ／Ｇ−ＲＢＧ　ｌ＋ｌＢ／
Ｇ−ＲＢＧＩｏ　ｔ、、Ｇ　Ｂ　Ｒ冨　Ｉ　　Ｇ／Ｒ−ＧＢＲ，１＋
　　ｌ　　Ｂ／Ｒ−ＧＢＲ１妙ＤＲＧ＝　　（Ｒ＋Ｇ）／２−８１３ルＤＲＢ＝　　（Ｒ＋Ｂ）／２−Ｇ■ＤＧＢ＝　　
（Ｇ＋Ｂ）／２−Ｒすなわち、まず、白色光を複数方向から白紙に当て、そ
の反射光の赤、緑、青の波長の総量を一定数値（任意に
定めればよい。未発ｌＪ１者の用いた演算器では２５５
に設定した。）となるように電気的に基準値を設定した
。

次に目視によって検査か済んている正常晶を約５０個基
準試験片として用意し、この基準試験片に対し、同上の
白色光を当てて各式の平均値と標準偏差値とを求め、こ
の平均イ１と標準偏差イ１から例えば、良品幅＝平均値±２×標準偏差値（Ｓ）或いは。

良品幅＝平均値±３×標準偏差値（Ｓ）と決める。

より具体的には、第３図に示される。すなわち、このグ
ラフは、前記判定式（Φを正常晶５０個に適用し、横軸
は正常晶Ｎｏ、を、また縦軸は電気信号量（出力）の数
イ１を示したもので、該グラフによれば、３Ｓ内の範囲
で９９．７％か良品として把握されることになる。

次に、種々の異物について判定式〇を適用し、第４図に
示すグラフを得た。横軸は異物Ｎｏ、を、また縦軸は電
気信吟祉の数値を示している。この図において、上側の
破線より上の部分か異物として認定されることとなる。

この第３図から明らかなように、判定式（りによっても
、良品か不良品として検出されることかあり、逆に第４
図に示すように、異物か正常晶の領域にあって検出され
ない場合もある。

それゆえに、本発明者は、上述の如く多数の判定式を用
い、いずれかの判定式で異物とされたものは、異物とし
て取扱うという所謂消去法を採用することとし、上記０
〜０式のうち使用可能性について試験を行なった。

０〜０式についての試験結果を、末尾に表−１として示
す。表−１の左端の算用数字は、異物の品番を表られし
、異物によっては表裏の色彩か異なるため、二面からの
チェックを行なっている。

表−１における各品番の上欄がＡ面、下欄がＢ面を示し
、異物として検出した場合をＸ印で示している。

また、上記０〜０式は正常晶についても同様の試験を行
っている。すなわち、いかに異物検知能力を有していて
も、正常晶を異物としてしまっては意味かないからであ
る。この試験結果は表−２に示す通りであり、左端欄は
約５０個の（したかって約５０の試験Ｎｏ、を有する。

）正常晶のうちの該当試験Ｎｏ、で、最下欄は正常晶を
異物として判定した個数、右端欄は正常晶を異物として
判定した数を示している。

本発明の判定式■〜■は上記試験結果に基いて採用され
るに至ったものである。

（作　用）上記本発明によれば、実験で示された如く、採用する判
定式それデれか固有の範囲において異物を認定して行き
、この結果、総和として加算的に異物判定が行われ、確
率の高い実用に供しうる識別か可能となる。

（実施例）以下、例示図面に基づき本発明を説明する。

第１図（１）は使用装置の原理図（側視図）、第１図（
２）はセンサプローブとハロゲンランプの位置関係を示
す側面図である。図中１は電磁フィーダｌａ付きのベル
トコンベアで、所望寸法（通常１〜１０ｍｍ程度）のス
ポンジチタン粒を主とする被検査物Ａを搬送する。この
ベルトコンベアｌの中途−側には、被検査物Ａの流れ幅
を細条になすだめの整流板２か配され、該電磁整流装置
２の下流に、複数（実施例では２個）の投光３用ハロゲ
ンランプ４、及び被検査物Ａからの反射光５を受けるセ
ンサプローブ６が配設されている。ハロゲンランプ４を
二個設置した理由は、複数方向から投光することによっ
て被検査物Ａの流れ内に陰をつくらないようにするため
である。そして、該ハロゲンランプ４の投光は、第１図
（２）に示すように、センサプローブ６を挟んで上流側
及び下流側の双方からセンサプローブ６直下の被検査物
Ａに投射するのか好ましい。

センサプローブ６は、レンズ等の集光系と光ファイバー
７から成り、被検査物Ａからの反射光５に基づく光信号
を色測定装置８内にある改良カラーセンサに導く。第１
図（３）は上記原理を利用した一実施例の縦断面図で、
ベルトコンベアｌ上に上記センサプローブ６を一次元的
に配し、光ファイバ７を使用して離れた場所に存するカ
ラーセンサー６ａに光信号を導くように構成した。この
ような構成を採ることにより、あたかも多数のフィルタ
付光電素子を被検査物上に配設したかのような結果とな
る。このため１　％　１０　ｍ−程度の細い金属粒子径
に十分対応させることが可能となる。尚、センサプロー
ブ６内にレンズ等の集光系と改良カラーセンサの組み合
せたものを一次元的に構成実現することも可能であり、
このような構成も本発明の範囲を越えるものではない。

また後述する演算器９等を検査ラインから離れた位置に
置くことかてきることになる。

９は演算器で、上記色測定装置８から送られてきた数値
信号を処理する。この演算器９に、上述の判定式〇〜■
かプログラムとして組込まれている。また、１０は演算
器９に接続された表示器で、異物の検出を目視可能に表
示する役割を有している。

上記構成の装置において、ベルトコンベアｌ及び電磁フ
ィーダｌａを駆動して被検査物Ａを流し、複数のハロゲ
ンランプ４投光下に、センサ６、色測定装置８、■〜■
の判定式を入力付勢したｒＡ′ｎ装置９．及び表示器ｌ
Ｏに通電し、良品幅を入力して異物検査を行なう。

前記■〜■式全てを使用し、標準偏差値の二倍、及び二
倍を良品幅として実施した場合の結果を表−３として示
す。尚、過検出率とは、異物として検出された良品のパ
ーセントを示すものである。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、単に投光器、セ
ンサに接続された演算装置を用意するのみで自動的に異
物検出かでき、従来懸案とされていた金属粒の異物検査
の自動化・省力化か実現するという顕著な効果を奏する
ものとなる。

尚、本発明の方法はスポンジチタンの異物検査に限らず
、例えばペレットその他の金属粒の異物検査にも使用で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）使用装置の原理図、第１図（２）はセンサ
とハロゲンランプの位置関係を説明する側面図、第１図
（３）は本発明の実施に用いる装置の縦断面図、第２図
は改良カラーセンサの断面図、第３図は０式を適用した
場合の試験結果のグラフ、第４図は異物に０式を適用し
た場合の試験結果のグラフを示す。Ａ・・・被検査物　　　　　ｌ・・・ベルトコンベア４
・・・ハロゲンランプ　　５・・・反射光６・・・セン
サプローブ　　９・・・演算器特許出願人　　大阪チタ
ニウム製造株式会社代　理　人　　弁理士　森　　　　
　　正　　澄手続補正書、Ｉ。昭和６２年３月２４日１、事件の表示昭和６１年　特　　願　第３０３６５１号住　所　兵庫
県尼崎市東浜町１番地名　称　大阪チタニウム製造株式会社イ（表者　池　島　俊　雄４、代理人　　〒１６４１０００：ｌ）　３７：］−９
５１０住　所　東京都中野区本町２丁目９番ｌＯ号７、
補ＩＦの内容誤記を訂正した表−・３を提出する。表−３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）移送される被検査物に、複数方向から光を投射し
、被検査物からの反射光より赤、緑、青の波長を取出し
、これらをそれぞれ電気信号に数値変換し、これらと、
良品を以て予め作成してある基準値とを比較して、被検
査物中の異物を判別することを特徴とする金属粒の異物
検査方法。
（２）移送される被検査物に、複数方向から光を投射し
、被検査物からの反射光より赤、緑、青の波長を取出し
、これらをそれぞれ電気信号に数値変換し、該数値を下
記［１］〜［７］の判定式のうち少なくとも三式に代入
して三以上の判定値を求め、これらの判定値と、良品を
以て予め作成してある基準値とを比較し、統計学的手法
により消去法を以て被検査物中の異物を判別することを
特徴とする金属粒の異物検査方法。判定式：［１］Ｒ／Ｇ［２］Ｒ／Ｂ［３］Ｇ／Ｂ［４］Ｔ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ（又はＴ＝√（Ｒ＾２＋Ｇ＾２＋Ｂ＾２））［５］（Ｒ／Ｇ）／Ｔ［６］（Ｒ／Ｂ）／Ｔ［７］（Ｇ／Ｂ）／ＴＲ・・・赤の波長の総量Ｇ・・・緑の波長の総量Ｂ・・・青の波長の総量