WO2008111666A1

WO2008111666A1 - 非金属介在物数の測定方法およびそれに用いる鋳物試料採取用鋳型

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Publication number: WO2008111666A1
Application number: PCT/JP2008/054698
Authority: WO
Inventors: Mitsuyoshi Sato; Hiroshi Kawai; Yukio Kuramasu; Ryouji Abe
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; Nippon Light Metal Company, Ltd.
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2008-09-18
Also published as: JP4859713B2; TWI391659B; KR20090068232A; JP2008224220A; TW200909806A; US20100119145A1; US8155430B2; KR101122326B1; CN101568824A; CN101568824B; EP2075568A1; MY148539A

Abstract

従来法における引け巣の影響を排除し熟練者による測定値と高い相関性を確保して介在物数を自動計測する方法およびそれに用いる鋳物試料採取用鋳型を提供する。アルミニウム合金からなる鋳物試料片の矩形の破面をＣＣＤカメラなどの撮像手段で撮像して、前記撮像手段により撮像された画像をカラー濃淡処理し、所定の閾値によって２値化して、所定サイズの画素クラスターの数を計測する非金属介在物の測定方法であって、前記撮像前に前記破面の端部エッジを検出し、前記破面の両端部に該破面の１／４～２／３の面積の測定領域を自動的に設定する非金属介在物数の測定方法。凹溝を有する上型と、湯口付き下型とから構成され、前記上型と前記下型とを組み立てた状態で、湯流れ方向に伸びる略直方体のキャビティを有し、前記取手付き上型の凹溝の底面には、湯流れ方向とは垂直な方向に伸びる逆Ｖ字型凸部を等間隔に設けた鋳物試料採取用鋳型。

Description

明細書非金属介在物数の測定方法およびそれに用いる铸物試料採取用铸型技術分野

本発明は、非金属介在物数の測定方法、特にアルミニウム合金からなる铸物試料片の矩形の破面を C C Dカメラなどの撮像手段で撮像して、前記撮像手段により撮像された画像をカラー濃淡処理し、所定の閾値によつて 2値化して、所定サイズ以上の画素クラス夕一の数を計測する非金属介在物数の測定方法およびそれに用いる铸物試料採取用鍀型に関する。背景技術

アルミニウム合金铸物に使用される溶湯の品質を.評価する方法として、 K -モールド法が知られている。この方法によると、現場で比較的少量の溶湯サンプルを採取して、 K -モールドに铸込み、铸物試料片の破面を測定者が観察し、酸化物、皮膜などの非金属介在物の個数を計測することで、迅速に品質を検査することができる（実公昭 5 2 — 1 7 4 4 9号公報：以下「旧計測法」と呼ぶ）。

しかしながら、測定者が肉眼またはルーペを通して、破面に存在する非金属介在物の個数を計測するため、熟練を要するとともに、測定者によって測定値にバラツキが生ずるという欠点があった。そこで、本発明者らは、測定者による測定値のバラツキを無くし、現場で作業者が容易に測定できるよう、特殊な照明装置に試料破面を配置して、 C C Dカメラによってその破面を撮像し、画像を力ラー濃淡処理し所定の閾値によって 2値化処理して、所定の粒径（例えば 1 0 0 m ) 以上のサイズの介在物個数を自動計測する方法を開発した（特開 2 0 0 5— 3 5 1 0号公報：以下「従来の自動計測法」と呼ぶ）。

しかし、この従来の自動計測法による介在物個数の計測においても、試料破面の全面を撮像するために、破面に存在する細かな引け巣による影も画像に取り込んでしまう。このため、熟練者が計測する介在物個数と従来の自動計測法による介在物個数が著しく乖離するケースが頻発していた。発明の開示

本発明は、従来の自動計測法における引け巣の影響を排除して、熟練者による測定値と高い相関性を確保して介在物数を自動計測する方法およびそれに用いる铸物試料採取用铸型を提供することを目的とする。 '

本発明者らは、鋭意研究した結果、従来の自動計測法において、撮像する破面の領域を限定することで、前記引け巣の影響を除去する画期的な測定方法を開発し、本発明を完成させた。

アルミニウム合金溶湯が K -モールド中で凝固する際、铸型冷却によって試料の表面から凝固が始まり最終凝固部は試料中央となるため、前記引け巣の大半は、試料破面の中央部に集中しやすい。従来の自動計測法では、試料の破面の全領域から撮像された画像を使用していたため、試料中央部に存在する引け巣と酸化物、皮膜などの非金属介在物の両方が検出されていた。このため、熟練者の肉眼による測定値と従来の自動計測法による測定値の間の相関性は低く、現場で迅速なアルミニウム合金溶湯品質チェックを行うことが困難であった。

そこで、これら引け巣の影響を除去するため、まず撮像手段によつて前記破面の端部エッジを検出し、前記破面の両端部に該破面の面積の 1 Z 4〜 2 / 3の面積の測定領域を自動的に設定することとした。

すなわち第 1発明は、アルミニウム合金からなる铸物試料片の矩形の破面を C C Dカメラなどの撮像手段で撮像して、前記撮像手段により撮像された画像をカラー濃淡処理し、所定の閾値によって 2 値化して、所定サイズの画素クラス夕一の数を計測する非金属介在物の測定方法であって、前記撮像前に前記破面の端部エッジを検出し、前記破面の両端部に該破面の 1 / 4〜 2 3の面積の測定領域を自動的に設定することを特徴とする非金属介在物数の測定方法である。

第 2発明は、第 1発明に用いる铸物試料採取用踌型であって、凹溝を有する上型と、湯口付き下型とから構成され、前記上型と前記下型とを組み立てた状態で、湯流れ方向に伸びる略直方体のキヤビティを有し、前記取手付き上型の凹溝の底面には、湯流れ方向とは垂直な方向に伸びる逆 V字型凸部を等間隔に設けたことを特徴とする铸物試料採取用铸型である。

第 1発明によると、 C C Dカメラによって铸物試料片の破面を撮像する前に、前記破面の端部エッジを検出し、前記破面の両端部に該破面の面積の 1 / 4〜 2ノ 3の面積の測定領域を自動的に設定できるので、破面中央部に存在する引け巣の画像を取り込むことがない。この結果、撮像された画像をカラ一濃淡処理し、所定の閾値によって 2値化して、所定サイズ以上の画素クラスターの数を計測することにより、酸化物や皮膜など非金属介在物数をより正確に測定できる。

第 2発明によると、前記上型の内面には、湯流れ方向とは垂直な方向に伸びる逆 V字型の凸部を等間隔に設けているので、銬物試料の上面には Vノッチが等間隔で形成される。当該 Vノッチの部分で铸物試料を破断すると、平坦な破面を有するほぼ同一のサイズの铸物試料片を複数得ることができる。このため、本発明の非金属介在物数の測定方法において、正確な非金属介在物数の測定を行う.ことが可能となる。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の介在物数測定方法に用いる铸物試料採取用铸型およびそれを用いて得られる铸物試料を示す斜視図である。

図 2 は、図 1 に示した踌型の上型および铸物試料の中心線における断面図である。

図 3 は、本発明の測定方法を行なうために用いる測定装置の構成図である。

図 4は、本発明の測定方法において、試料片を組み合わせたサンプルおよび各試料片の破面内の測定領域を示す。

図 5 は、本発明の自動測定方法による測定値と熟練者による測定値との相関性を示すグラフである。

図 6 は、本発明の自動測定方法による測定値を 2倍した値と、熟練者による測定値との相関性を示すグラフである。

図 7 は、従来の自動測定方法による測定値と熟練者による測定値との相関性を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

上述のとおり、破面の面積の 1 Z 4〜 2 Z 3の面積の測定領域から撮像された破面領域の画像をカラー濃淡処理し、所定の閾値によつて 2値化し、さらに所定の粒径（例えば、等価,円直径で 1 0 0 m ) 以上の非金属介在物個数を計測することで、铸物試料片 1個当たりの非金属介在物個数（以下「K値」と呼ぶ）の自動計測が可能となった。

前記測定領域の面積が前記破面の面積の 1 4未満である場合、引け巣を画像に取り込む確率はより低くなるが、一破面当たりの測定領域の面積が小さくなりすぎるため、正確な測定をするために铸物試料片の数を増やす必要があり、 K -モールドによる铸物試料の採取、破断による铸物試料片の作成に手間が掛かり好ましくない。前記測定領域の面積が前記破面の面積の 2ノ 3 を超える場合、铸物試料片の数は少なくて済むが、破面の中央部に存在する引け巣を画像に取り込む確率が高くなり、正確な非金属介在物数の測定をすることが困難となる。

具体的には、铸物試料片 5個（= 1 0破面）の範囲内において測定者が直接肉眼で計測した介在物数を铸物試料片 5で割ることにより、 K値が求まる。また、 K _{1 Q}値とは、铸物試料片 5個（= 1 0破面）の範囲内において測定者が 1 0倍のルーペを介して計測した介在物数を同様に铸物試料片 5で割ることにより求めた値である。本発明によると、熟練者の肉眼による測定値と新自動計測法による測定値の間の相関性は高くなり、現場で迅速なアルミニウム合金溶湯品質チェックを行うことが可能となった。

ここに画素クラス夕一とは、隣り合う画素同士が連続している領域のことをいう。すなわち、画素を二次元的に見て、皮膜状介在物の断面のように細長い糸状のものであってもよいし、不規則な三角形、菱形、円形であってもよい。特異な場合として、画素クラス夕一中に画素の空白領域があっても、空白領域の周囲が画素に取り囲まれていて空白領域が外側のマトリックスと連続していない限り、この空白領域も含めて一体の画素クラス夕一として取り扱うこととする。ここでマトリックスとは、非金属介在物の存在しない破面領域のことであり、撮像される破面の領域中で、非金属介在物のみを除く領域のことを意味する。

第 1発明の 1つの望ましい実施形態においては、前記測定領域は

、前記破面の内側に複数設定され、その形状が矩形である。

この望ましい実施形態においては、前記規定範囲内の面積の測定領域は、矩形の破面の内側に前記破面の両端部に複数設定され、その形状が矩形であるため、引け巣の発生しやすい中央部を確実に回避しつつ、引け巣が存在する確率の比較的低い両端部の破面の画像を効率的に撮像することが可能となる。この結果、前記測定領域の面積をより大きく確保しつつ、所定数の铸物試料片の破面から酸化物や皮膜など非金属介在物数をより正確に測定することが可能となつた。

第 1発明の別の望ましい実施形態においては、前記測定領域の面積は、前記破面の面積の 1 / 2 とする。

この実施形態によると、前記測定領域の面積は、前記破面の面積の 1 / 2であるため、引け巣の発生しやすい中央部を確実に回避しつつ、引け巣が存在する'確率の比較的低い両端部の破面の画像を効率的に撮像することが可能となる。

第 1発明の別の望ましい実施形態においては、複数の前記破面を互いに長辺側で隣接させて略面一に並べ、それぞれの破面に前記規定範囲内の面積の測定領域を同時に設定する。

この実施形態によると、複数の前記铸物試料片の破面を略面一に並べているため、複数の破面において、前記測定領域を同時に設定することが可能となり、非金属介在物数の測定の正確度を確保しつつ、測定の効率化を図ることができる。旧 K -モールド法においては、 K -モールド（铸型）で採取された铸物試料をハンマーなどにて叩き割って数個の铸物試料片に破断するが、その際に平面度の高い破面が得られないという問題点もあった。この点について、新 K-モールド法では、 K-モールド（铸型）に独自の凸部を設けて、铸物試料の適切な箇所にノッチが入るように工夫がされているため、平面度の高い破面を有する铸物試料片が得られる。

第 1発明の別の望ましい実施形態においては、前記複数の破面をケースに嵌め込んで固定した状態で、前記測定領域を撮像する。

この実施形態によると、前記複数の破面をケースに嵌め込んで固定した状態で、前記測定領域を撮像するため、非金属介在物数の測定の正確度を確保しつつ、測定を効率化することができる。

第 1発明の別の望ましい実施形態においては、前記非金属介在物を 2値化抽出する閾値として、カラー濃淡 H、 S、 V量および画素数を使用する。

この実施形態によると、前記非金属介在物を 2値化抽出する閾値として、カラー濃淡 H、 S、 V量および画素数を使用する。铸物試料片の破面を C C Dカメラなどの撮像手段で撮像した後に画像を処理することで、色とサイズによる非金属介在物の識別が可能となり、測定者が肉眼で識別する非金属介在物数の測定に近い測定を行うことが可能となる。

H S Vとは、色空間を定義するモデルの一種である。コンビユー夕で絵を書く場合や、色見本として使われる。この H S Vでは、色を色相（hue) 、彩度（saturation value) , 明度（brightness val ue)によって表現する。

第 1発明の別の望ましい実施形態においては、前記非金属介在物を 2値化抽出する際に、マトリックスをカラー濃淡 H、 S、 V量にて抽出することにより、前記非金属介在物の前記画素クラスターを抽出する。

この実施形態によると、まずマトリックスをカラー濃淡 H、 S、 V量によって 2値化抽出して、マトリックス以外の領域を非金属介在物の領域とするため、より安定して非金属介在物の領域（画素クラスター）を抽出することができる。この場合のマ卜リックスとは、前述したように、非金属介在物の存在しない破面領域のことであり、撮像される破面の領域中で、非金属介在物のみを除く領域のことを意味する。

非金属介在物を直接カラー濃淡 H、 S、 V量によって 2値化抽出すると、非金属介在物の色は不均一であり、多種類の色の集合体となっているため、非金属介在物に対応する画素クラスターを抽出することが困難となる。結果的に自動計測による非金属介在物数（K 値）は、測定者が肉眼で計測する非金属介在物数（K値）よりも小さい値となる。

具体的には、カラ一濃淡、 H (色相）： 4 0〜 1 0 5、 S (彩度 ) : 0〜 4 0、 V (明度）： 1 9 0〜 2 5 5の閾値によって、まずマトリックスのみを 2値化抽出して、それ以外の領域を非金属介在物の領域（画素クラスター）として抽出する。

第 1発明の別の望ましい実施形態においては、前記非金属介在物は、前記画素クラス夕一の画素数から前記画素クラス夕一の等価円直径を換算して、 1 0 0 以上の画素クラスターに対応する。

この実施形態によると、画像に取り込まれる 1 0 0 / m未満の非常に細かい引け巣をノイズとして除去することが可能となり、測定者が肉眼で識別する非金属介在物数の測定に更に近い測定ができる。旧計測法において、測定者が肉眼で認識できる非金属介在物の大きさ力およそ 1 0 0 z m程度であることから、新自動計測法においても、同様の基準を採用することで、デ一夕の整合性を確保できる。

次に、図 1 に第 2発明の铸物試料採取用铸型の一実施形態を示す。铸.型 1 0 0 (図 1 ( 3 ) ) は、凹溝 1 1 2を有する上型 1 1 0 ( 図 1 ( 1 ) ) と、湯口 1 2 2を備えた下型 1 2 0 (図 1 ( 2 ) ) とから構成され、上型 1 1 0 と下型 1 2 0 とを組み立てた状態で、湯流れ方向に伸びる略直方体のキヤビティ 1 0 2を有し（図 1 ( 3 ) ) 、上型 1 1 0の凹溝 1 1 2の底面 1 1 2 A (図 1 ( 1 ) ) には、湯流れ方向とは垂直な方向に伸びる逆 V字型凸部 1 1 4が等間隔に設けられている。

第 2発明の望ましい実施形態においては、上型 1 1 0の凹溝 1 1 2の底面 1 1 2 A (図 1 ( 1 ) ) に設けた逆 V字型凸部 1 1 4の形状は、図 1 ( 1 ) の線 I I — I I における縦断面を図 2 ( 1 ) に示したように、頂点における角度 αが 4 5 ° 〜 9 0 ° であり、高さ Η は、 0. 3〜： L . 0 mmである。

この実施形態によると、キヤビティ 1 0 2に铸物試料が凝固形成される。図 1 (4 ) に示すように、铸物試料 1 3 0の上面に形成される Vノッチ 1 3 2の形状、寸法が適切な範囲内に設定されることにより、铸物試料 1 3 0を Vノッチ 1 3 2で破断した铸物試料片 S 1〜 S 6は平坦で比較的広い面積の破面 Fを有することになる（図 2 ( 2 ) ：図 1 (.4 ) の線 III一 IIIにおける断面）。

そのために、上型 1 1 0の V字型凸部 1 1 4 (図 1 ( 1 ) ) の形状は、頂点における角度 α (図 2 ( 1 ) ) が 4 5 ° 〜 9 0 ° の範囲内であることが望ましい。角度 αが 4 5 ° 未満である場合には、 V ノッチ 1 3 2の効果は優れているものの、铸込まれた溶湯が凝固収縮によって、上型に凝着して外れなくなる、いわゆる "抱きつき" が起こり、型外しに時間が掛かり過ぎて作業効率が低下する。さらに上型 1 1 0の V字型凸部 1 1 4が破損し易くなるという欠点もある。角度 αが 9 0 ° を超えると、 Vノッチ 1 3 2の効果が低下し、割れ発生箇所が不安定になり易く、平坦な破面 Fを得ることが困難となる。

V字型凸部 1 1 4の高さ H (図 2 ( 1 ) ) は、 0. 3〜 1. 0 m mであることが望ましい。高さ Hが 0. 3 mm未満の場合、 Vノッチ 1 3 2の効果が低下し、平坦な破面 Fを得ることが困難となる。高さ Hが 1. O mmを超える場合、 Vノッチ 1 3 2の効果は優れているが、破面 Fの面積が小さくなりすぎるため、測定上好ましくない。

第 2発明の別の望ましい実施形態においては、下型 1 2 0 (図 1 ( 2 ) ) は、铸型 1 0 0の湯口 1 2 2を構成するために傾斜角度 ;6 が 4 5 ° 〜 6 0 ° の傾斜台 1 2 4を備える。 - この実施形態によると、下型 1 2 0は、湯口に傾斜角度 ) 3 = 4 5 ° 〜 6 0 ° の傾斜台 1 2 4を備えるため、採取された溶湯を湯口 1 2 2 に注ぎ込む際に溶湯の流れに適切な勢いがつき、キヤビティ 1 0 2の先端部 1 0 2 Tまで溶湯が充填され、形状の整った铸物試料 1 3 0 (図 1 ( 4 ) .) を得ることができる。

傾斜台 1 2 4の傾斜角度が 4 5 ° 未満であると、溶湯の流れに勢いがつかず、傾斜台 1 2 4での溶湯の温度低下も大きくなるため、キヤビティ 1 0 2の先端部 1 0 2 Tまで溶湯が充填されない虞がある。傾斜台 1 2 4の傾斜角度 i8が 6 0 ° を超えると、溶湯の流れに勢いがつきすぎて、注湯時に皮膜を巻き込む虞があり好ましくない。、

第 2発明の別の望ましい実施形態においては、上型 1 1 0または下型 1 2 0は、キヤビティ先端部 1 0 2 Tにガス抜き溝（図示せず ) を有する。

この実施形態によると、上型 1 1 0または下型 1 2 0は、キヤビティ先端部 1 0 2 Tにガス抜き溝を有するため、キヤビティ 1 0 2 内の空気や溶湯が凝固する際に発生する水素ガスを効率的にキヤビティ 1 0 2から除去しつつ、溶湯をキヤビティ先端 1 0 2 Tまで充填させることができる。なお、上型 1 1 0は下型 1 2 0 との着脱用に取手（図示せず）を備えていることが望ましい。

また、一般に上型 1 1 0 と下型 1 2 0にはそれぞれ 1 1 6 XZ 1 1 6 Yと 1 2 6 X/ 1 2 6 Yにピンとピン穴のような位置合わせ用の嵌め合い手段を備えていて、铸型 1 3 0'の組み立てを迅速かつ正確に行なえるようになつている。実施例

く試料の作製〉

AD C 1 2合金地金を 2 0 0 k g用の溶解兼保持炉で溶解した。保持炉の溶湯は強撹拌を加えることで、溶湯表面の皮膜が溶湯中に巻き込まれ、皮膜数は増加し、さらに溶湯が撹拌されることで、溶解炉の底に沈殿していた A 1₂0₃ , MgO, スピネル等酸化物粒子が溶湯中に舞い上がることにより、清浄度は低下する。一方、鎮静保持時間を長く取ることで、溶湯中の酸化物や皮膜などの非金属介在物は浮上，沈降により分離するため、清浄度は高くなる傾向にある。このように撹拌、鎮静作用を利用して、適宜、酸化物や皮膜などの非金属介在物数（濃度）をある程度調節することができる。

保持炉内の溶湯から柄杓にて約 2 0 0 gの溶湯を採取し図 1 ( 3 ) に示すような铸鉄製の K-モールド 1 0 0に適宜铸込んだ。なお、予め K-モールド 1 0 0の内面には、窒化硼素（B N) を含む離型材をスプレーなどによって薄く塗布する。さらに铸型 1 0 0を 1

5 0で程度に予熱することで、. 離型材の溶媒や水分を蒸発させて乾燥させることが望ましい。

図 1 ( 1 ) に示しように、 K -モールド（铸型） 1 0 0の上型 1

1 0の凹溝 1 1 2の底部 1 1 2 Aには、湯流れ方向とは垂直な方向に伸びる逆 V字型凸部 1 1 4を等間隔に設けている。図示はしていないが、上型には下型との着脱用に取手が設けてある。

図 2 ( 1 ) に、図 1 ( 1 ) の線 I I 一 I I における縦断面の部分拡大図を示す。 V字型凸部 1 1 4の形状は、頂点における角度ひが 6 0 ° であり、高さ Hは、 0. 6 mmであった。溶湯を铸込んだ後、取手付き上型の取手を手で引っ張ることによって、上型を取り外し、キヤビティ内で凝固した Vノッチ付きの铸物試料を取り出した

K-モールド（铸型） 1 0 0の下型 1 2 0は、湯口 1 2 2に傾斜角度 jS = 5 0 ° の傾斜台 1 2 4を備えて.いた。この傾斜台 1 2 4によって、注湯時の皮膜巻き込みの発生も抑えつつ、採取された溶湯を湯口 .1 2 2に注ぎ込む際に溶湯の流れに適切な勢いがつき、キヤビティ 1 0 2の先端部 1 0 2 Tまで溶湯が充填され、形状の整った铸物試料 1 3 0を得ることができる。

さらに上型 1 1 0は、キヤビティ先端部 1 0 2 Tにガス抜き溝（図示せず）を 2本備えている。このガス抜き溝によって、キヤビティ 1 0 2内に充満していた空気や溶湯が凝固する際に発生する水素ガスを効率的にキヤビティ 1 0 2から除去しつつ、溶湯をキヤビティ先端 1 0 2 Tまで容易に充填させることができる。

铸物試料 1 3 0を 5箇所の Vノッチ 1 3 2に沿ってハンマーにて叩いて破断させ、 6個の铸物試料片 S 1〜 S 6 とする。内訳は、铸物試料 1 3 0の押湯 R側の試料片 S 1 (破面 1つ：押湯 Rは切り捨てて他の試料片と同様の形状に調整）、先端 1 0 2 T側の試料片 S 6 (破面 1つ）、これらの中間の試料片 S 2〜 S 5 (計 4個、各破面 2つ）であり、合計破面数 = 1 + 4 X 2 + 1 = 1 0破面となる。適切な形状、寸法の Vノッチ 1 3 2によって、铸物試料を割って平坦な破面 Fを得ることができる。これら 6つの铸物試料片 S 1〜 S 6のうち 5つを、互いに铸肌が接するように長辺側で重ねて束ね 5 破面を略面一に並べ、ケースに嵌め込んで固定した。ここで束ねる 5つの銬物試料片は、押湯側試料片 S 1 の 1個（破面は 1破面のみ ) と中間の試料片 S 2〜 S 5の 4個（各 2破面あるうち一方の破面を使用）で第 1組（ 5破面）とする。そして、先端側試料片 S 6の 1個（破面は 1 破面のみ）と中間の試料片 S 2〜 S 6の 4個（各試料 2破面のうち第 1組とは反対側の破面を使用）で第 2組（ 5破面 ) とする。第 1組と第 2組とで合計 1 0破面を測定する。

<破面の測定 >

測定には、前述した本出願人の先願である特許文献 2 に開示した測定装置を用いる。，

図 3 に示すように、測定装置 3 0 0 は、破断面 Fを有するアルミ二ゥムのサンプル S を破断面 Fを上向きにして配置するテーブル T と、このテーブル Tの上方に位置し断面がほぼ半円形で下向きの凹形反射面 2 を有する反射ドーム Dと、反射ドーム Dの凹形反射面 2 の内側縁に沿って配置された発光ダイオード（光源） 4 と、反射ド —ム Dの頂部付近に明けた開口部 6の上方に配置した C C Dカメラ (撮像手段） 1 0 とを含む。

反射ドーム Dは、テーブル Tから立設する支柱 8 に図示しない金具を介して昇降可能に取り付けられ、反射ドーム Dの上方には C C Dカメラ 1 0がカメラ支柱 8 に昇降可能に取り付けられている。反射ドーム D .は、断面ほぼ半円形の外周面 3およびこれと相似形で下向きに開口する凹形反射面 2 を有する。凹形反射面 2は、所定の曲率でカーブした鏡面である。この凹形反射面 2の内周縁に沿って取り付けたリング 5 には、上向き且つ内外 2列で突出する多数の発光ダイオード 4がリング状に配置されている。発光ダイオード 4は、例えば赤色光を発光する。また、反射ドーム Dの頂部付近には、平面形状が四角形（正方形または長方形）あるいは円形の開口部 6が開設されている。開口部 6の上方には、 C C Dカメラ 1 0が位置し、その光学レンズを内蔵する入光筒 1 2は、開口部 6を介して、テーブル Tの表面上に配置したアルミニウムのサンプル Sの破断面 Fに指向している。

図 4に示すように、ケース 2 0 0内に上記第 1組のように銬物試料片 5個（例えば S 1〜 S 5 ) を嵌めこんでネジ 2 0 2でケース 2 0 0に固定してサンプル Sとし、測定破面側を上に向けて、図 4に示す測定装置 3 0 0の反射ドーム Dの下に固定し、上部に備えられた C C Dカメラ 1 0によって、 5個の破面 Fを同時に撮像した。次に、ケース 2 0 0内に上記第 2組のように铸物試料片 5個（本実施例では S 2〜 S 6 ) を嵌め込んでネジ 2 0 2でケース 2 0 0に固定し別のサンプル Sとし、測定破面側を上に向けて、図 4の測定装置 3 0 0の反射ドーム Dの下に固定し、上部に備えられた C C D カメラ 1 0によって、 5個の破面 Fを同時に撮像した。すなわち、 1回の撮像で、 5破面の ®像が取り込まれ、第 1組と第 2組の铸物試料片では合計 1 0破面が存在するため、 C C Dカメラによる撮像は 2回必要となる。

上記 C C Dカメラ 1 0で撮像する際、モードが 2種類用意ざれており、一方のモードは破面全面が撮像される場合（比較例：従来の自動計測法）であり、他方のモードは撮像前に破面の端部エッジを検出し、各破面の両端部に適切な測定領域を自動的に設定することができる場合（実施例：本発明の自動計測法）である。後者の場合、図 4に示すように 1破面 F (断面積： 3 6 mmX 5. 4 mm= 1 9 4. 4 mm² ) の両端部にそれぞれ 1箇所、計 2箇所の測定領域 M (総断面積： 1 2. 1 5 mmX 4 mmX 2箇所 = 9 7：. 2 mm ² ) を設けており、この場合 C C Dカメラ 1 0 による撮像 1 回当たりの全測定領域の面積は、 5破面の合計面積（ 9 7 2 mm² ) の 1 / 2の面積（ 4 8 6 mm² ) となるように設定されている。 6個の铸物試料片 S 1〜 S 6は、前述のように合計で 1 0破面を有するため、 2回の C C Dカメラ撮像が必要となり、 1 0破面の合計面積（ 1 9 4 4 mm² ) の 1 2の面積（ 9 7 2 mm² ) が全測定領域となる。

次に 2回の C C Dカメラ撮像によって得られた画像をカラー濃淡 H、 S、 V量および画素数（n ) を使用することで 2値化する。本発明者は、多数の破面画像における非金属介在物像の色を解析する' ことで、非金属介在物像と破面マトリックスとを色で区別するためのカラー濃淡 H、 S、 V量の閾値を見出した。具体的には、前述したように.力ラー濃淡、 H (色調）： 4 0〜 1 0 5、 S (彩度）： 0 〜 4 0、 V (明度）： 1 9 0〜 2 5 5の閾値によって、まずマトリックスのみを 2値化抽出して、それ以外の領域を非金属介在物の領域（画素クラス夕一）として抽出する。その後、全測定領域（ 9 7 2 mm² ) において画素クラス夕一中の画素数が 1 0画素以上（等価円直径に換算して 1 0 0 以上）の画素クラスターの数を算出した。

旧計測法において、熟練者が非金属介在物数を計測する際、 1 0 破面に存在する 0. 1 mm以上のサイズの画素クラスターを計測していた。そこで、本発明においても前記カラー濃淡 H、 S、 V量の . 閾値によって 2値化抽出された画素クラスターのうち、更に等価円直径（D) が 1 0 0 m以上の画素クラスターを抽出することにより、旧計測法による計測値との整合性を確保した。同時に、微細な画素クラス夕一を除去することにより、破面にできる微小な影をノィズとして除去することができた。

ここに画素クラス夕一とは、隣り合う画素同士が連続している領域のことをいう。画素そのものが画面の縦、横或いは斜めに一直線に並んでいる場合であっても 1 つの画率クラス夕一と認識する。すなわち、画素を二次元的に見て、皮膜状介在物の断面ように細長い糸状のものであってもよいし、不規則な三角形、菱形、円形であつてもよい。特異な場合として、画素クラス夕一中に画素の空白領域があっても、空白領域の周囲が画素に取り囲まれていて空白領域が外側のマトリックスと連続していない限り、この空白領域も含めて一体の画素クラスタ一として取り扱うこととする。ここでマ卜リツクスどは、非金属介在物の存在じない破面領域のことであり、撮像される破面の領域中で、非金属介在物のみを除く領域のことを意味する。ここで、 n ： 1 つの画素クラス夕一中の画素数、 s ：ー画素当たりの実面積、 D ： 1 つの画素クラスタ一の等価円直径は下記の関係にある。

n X s = π ( D / 2 ) ²

Sは一画素当たりの破面における実面積であるが、これは C C D カメラの撮像に使用されるレンズ倍率と C C D素子の素子数によつて決まる値である。

さらに熟練者によって、 5つの铸物試料片の 1 0破面全領域における非金属介在物の個数が計測された。熟練者は 1 0倍の拡大鏡（ルーペ）を使用して、 1 0破面の全領域を観察しながら引け巣を排除しつつ、 0 . 1 m m以上のサイズの非金属介在物数（K _{1 Q}値）を計測した。

く測定結果〉

〔実施例：本発明法による自動計測結果〕表 1

表 1 に旧計測法による非金属介在物数測定結果および画像処理装置による破面両端部（ 1 0破面全面積の 1 Z 2 ) の非金属介在物数測定結果を示す。この表において、試料 No. 1から試料 No. 45まで 4 5試料のデータが表示されている。

旧計測法では熟練者が 1 0倍のルーペを用いて、それぞれの铸物試料（錶物片を 5片束ねた試料）について 1 0破面全面積を観察してサイズ 1 0 0 / m以上の酸化物、皮膜などの非金属介在物数（K _{1 0}値）を計測した。

本発明による新規な自動計測法では画像処理装置を用いて、それぞれの錶物試料について測定領域を破面両端部に絞り、铸物試料片 5個の片側 5破面について、その 1 Z 2面積の画像を C C Dカメラで取り込み、撮像された.画像をカラー濃淡処理し、所定の H、 S 、 V値によってマトリックスを 2値化抽出することにより、非金属介在物の領域（画素クラスター）を抽出し、等価円直径 1 0 0 m以上の画素クラス夕一の数を計測した。この操作を铸物試料片の裏表分 2回繰り返して、合計 1 0破面の非金属介在物数を計測した。計測領域は 1 0破面の全破面面積の 1 / 2であるため、この計測数（カウント数）を 2倍した値についても表 1 に記載している。

図 5 に熟練者計測数と画像処理装置による計測数（カウント数 1 倍）との相関図を示す。さらに図 6 に熟練者計測数と画像処理装置による計測数（カウント数 2倍）との相関図を示す。図 5、図 6から、熟練者が 1 0倍のルーペで全破面を観察することによる非金属介在物数の計測値（K _{1 Q}値）と、画像処理装置を用いた本発明の新自動計測法による計測値との間に、強い正の相関性の存在することが判明した。このことは、熟練者の場合、破面中央部に発生し易い微細な巣を瞬時に排除することが可能であり、画像処理装置を用いた新自動計測法において、微細な巣の発生が少ない破面両端部の領域のみの画像を撮像して、所定の閾値で 2値化し画素クラス夕一数を計測するため、その計測値は微細な巣の影響を受け難いことを示している。

〔比較例：従来法による自動計測結果〕

表 2

表 2 に旧計測法による非金属介在物数測定結果および画像処理装置による全破面（ 1 0破面全面積）の非金属介在物数測定結果を示す。この表において、試料 No. 1から試料 No. 25まで 2 5試料のデー夕が表示されている。

実施例の場合と同じく、旧計測法では熟練者が 1 0倍のルーペを用いて、それぞれの铸物試料（铸物片を 5片束ねた試料）について 1 0破面全面積を観察してサイズ 1 0 0 / m以上の酸化物、皮膜などの非金属介在物数を計測した。

従来の自動計測法では画像処理装置を用いて、それぞれの铸物試料片（一破面全域）についてエッジを検出して、矩形の測定領域を設定し、その領域の画像を C C Dカメラで取り込み、撮像された画像をカラー濃淡処理し、所定の H、 S 、 V値によって 2値化して、等価円直径 1 0 0 x m以上の画素クラス夕一の数を計測する。この操作を 1 0回繰り返すことにより、 1 0破面全域の非金属介在物数の計測を行った。撮像された破面面積は、全破面面積であるため、この計測数（カウント数）について表 2 に記載している。

図 7 に熟練者計測数と画像処理装置による計測数（カウント数 1 倍）との相関図を示す。図 7から、熟練者が 1 0倍のルーペで全破面を観察することによる非金属介在物数の計測値（K _{1 Q}値）と、画像処理装置を用いた従来の自動計測法による計測値との間に、相関性は認められないか、あるいは非常に弱い相関性の存在することが判明した。このことは、熟練者の場合、破面中央部に発生し易い微細な巣を瞬時に排除することが可能であり、画像処理装置を用いた従来の自動計測法において、全破面領域の画像を撮像して、所定の閾値で 2値化し画素クラス夕一数を計測するため、その計測値は破面中央部に発生し易い微細な巣の影響を受けていることを示している。産業上の利用可能性

本発明によれば、従来の自動計測法における引け巣の影響を排除して、熟練者による測定値と高い相関性を確保して介在物数を自動計測する方法およびそれに用いる铸物試料採取用铸型が提供される

Claims

1 . アルミニウム合金からなる铸物試料片の矩形の破面を C C D カメラなどの撮像手段で撮像して、前記撮像手段により撮像された画像をカラー濃淡処理し、所定の閾値によって 2値化して、所定サィズ以上の画素クラスターの数を計測する非金属介在物数の測定方請

法であって、前記撮像前に前記矩形の破面の短辺側の端部エッジを検出し、前記破面の両端部に該破面の面積の 1 4 〜 2 3の.面積の測定領域を自動的に設定することを特徴とする非金属介在物数の測定方法。

2 . 前記測定領域は、前記破面の内側に囲複数設定され、その形状が矩形であることを特徴とする請求項 1 に記載の非金属介在物数の測定方法。

3 . 前記測定領域の面積は、前記破面の面積の 1 Z 2 とすることを特徴とする請求項 1 または請求項 2 に記載の非金属介在物数の測定方法。

4 . 複数の前記破面を互いに長辺側で隣接させて略面一に並べ、それぞれの破面に前記測定領域を同時に設定することを特徴とする請求項 1 から請求項 3のうちいずれか 1項に記載の非金属介在物数の測定方法。

5 . 前記複数の破面をケースに嵌め込んで固定した状態で、前記測定領域を撮像することを特徴とする請求項 4に記載の非金属介在物数の測定方法。

6 . 前記非金属介在物を 2値化抽出する閾値として、カラー濃淡 H、 S 、 V量および画素数を使用することを特徴とする請求項 1から請求項 5のうちいずれか 1項に記載の非金属介在物数の測定方法

7 . 前記非金属介在物を 2値化抽出する際に、マトリックスを力ラー濃淡 H、 S、 V量にて抽出することにより、前記非金属介在物の前記画素クラスターを抽出することを特徴とする請求項 6 に記載の非金属介在物数の測定方法。

8 . 前記非金属介在物は、前記画素クラスターの画素数から前記画素クラス夕一の等価円直径を換算して、 1 0 0 ； m以上の画素クラスターに対応することを特徴とする請求項 6 または請求項 7 に記載の非金属介在物数の測定方法。

9 . アルミニウム合金の溶湯品質を検査するための铸物試料採取用铸型であって、凹溝を有する上型と、湯口付き下型とから構成され、前記上型と前記下型とを組み立てた状態で、湯流れ方向に伸びる略直方体のキヤビティを有し、前記上型の凹溝の底面には、湯流. れ方向とは垂直な方向に伸びる逆 V字型凸部を等間隔に設けたことを特徴とする铸物試料採取用铸型。

1 0 . 前記 V字型凸部の形状は、頂点における角度が 4 5 ° 〜 9 0 ° の範囲内にあり、且つ前記 V字型凸部の高さは、 0 . 3 〜 1 .

0 m mであることを特徴とする請求項 9 に記載の铸物試料採取用铸型。

1 1 . 前記湯口付き下型は、湯口に傾斜角度 4 5 ° 〜 6 0 ° の傾斜台を備えることを特徴とする請求項 9 または請求項 1 0 【こ記載の铸物試料採取用铸型。

1 2' . 前記取手付き上型または前記湯口付き下型は、キヤビティ先端部にガス抜き溝を有することを特徴とする請求項 9から請求項 1 1 のうちいずれか 1項に記載の铸物試料採取用铸型。