JPH03269242A - 金属材料検査方法及び金属材料検査装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、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。

（従来の技術） 金属材料中に存在する非金属介在物は金属材料の機械的
緒特性を左右するため、これらの定量解析を行うことは
金属祠料の品質管理を行ううえで大変重要である。

従来より、金属材料中に存在する非金属介在物の検査方
法として、Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　（ＡＩＩｌｅｒｉｃａｎ　
５ｏｃｉｅｔｙｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ）法と呼ばれる方法が知られている。これは、金
属材料から採取された試料の表面に表れる非金属介在物
を顕微鏡で観察し、その形状や分布状態により金属材料
の品質が決定されるものである。ＡＳＴＭ法では、非金
属介在物は形状や分布状態により第５図に示すようなＡ
系、Ｂ系、Ｃ系、Ｄ系、ＴｉＢ系、ＴｉＤ系の６種類に
分類される。さらに、各々はＴｈ１ｎ（薄型）とＨｅａ
ｖｙ　（原型）とに分類される。そして、分類された非
金属介在物の各々に対して、金属材料の品質が決定され
る。

ところで、検査者の肉眼による目視検査では、検査速度
や誤差の面で問題があるため、最近では金属材料の検査
を画像処理技術を用いて自動的に行う検査装置が開発さ
れている。

この検査装置の構成を第６図を用いて説明する。

金属材料から採取された試料１は、ホールダ２に収めら
れたうえて顕微鏡３のステージに固定される。ステージ
に固定された試料１は、照明光源４により顕微鏡３の光
軸と同軸で照明される。顕微鏡３により拡大された試料
１の画像は、顕微鏡３に取付けられたＩＴＶカメラ（Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　　；工業
用テレビカメラ）５によって映像信号に変換される。Ｉ
ＴＶカメラ５から出力された映像信号は、画像処理装置
６に入力され所定の画像処理が行われる。

この画像処理装置６は、Ａ／Ｄコンバータ７、フレーム
メモリ８、制御ＣＰＵ９から構成されており、入力され
た映像信号は、まず、Ａ／Ｄコンバータ７によって１画
面を構成する各画素ごとの濃度が例えば８ビツトのディ
ジタルの濃度情報に変換され、フレームメモリ８に順次
格納される。

次いで、フレームメモリ８に格納された濃度情報が、制
御ＣＰＵ９により所定の閾値で二値化される。なぜなら
ば、フレームメモリ８に格納された濃度情報には８ビツ
ト幅の濃淡があり、そのままでは非金属介在物の形状を
把握しにくい。そこで、画像の背景と非金属介在物の濃
度が概ね異なる点に着目し、濃度情報を適当な濃度を閾
値として二値化することで、非金属介在物の形状が明確
に抽出される。

そして、これらの濃度情報が制御ＣＰＵ９を介してホス
トｃＰＵ１０に送られて、非金属介在物の形状や濃度な
どの特徴から解析がなされる。

なお、１１は画像処理された試料１の画像を表示するモ
ニタである。

このような画像処理技術が用いられた非金属介在物の検
査装置による検査では、ＩＴＶカメラ５で撮像された画
像の品質によって検査精度が太きく左右される。

さらに言えば、画像の品質は試料面の明るさに左右され
ることから、試料面の明るさが所定のレベルに保たれて
いることか好ましい。

しかしながら、試料面を照明する照明光源４は、長時間
使用すると経時変化により次第に光量が低下するので、
正確な検査が行えなくなる場合かあった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の非金属介在物の検査装置では、
照明光源の経時変化などによる光量の変化によって、正
確な検査が行えない場合があるという問題があった。

本発明は、このような点に対処してなされたちので、試
料面の明るさが十分であるか否かを判定させることで正
確な検査が行えるようにした非金属介在物の検査装置を
提供するものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、非金属介在物を含む試料を拡大視する顕微鏡
と、この顕微鏡により拡大視された試料を映像信号に変
換する撮像手段と、前記映像信号を構成する各画素の濃
度を多値化する変換器と、この変換器により多値化され
た各画素の濃度情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手
段に記憶された濃度情報をもとに前記撮像手段により撮
像された試料の表面の明るさの平均レベルを算出する算
出手段と、前記算出手段により算出された明るさの平均
レベルが所定の範囲内であるか否か判定し、その結果を
報知する報知手段とを具備するものである。

（作　用） 本発明では、記憶手段に記憶された濃度情報をもとに算
出される試料の表面の明るさの平均レベルが所定の範囲
内であるか否か判定し、その結果を報知する。

従って、試料の表面の明るさの管理が可能となるので、
検査精度を向上させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例の非金属介在物の検査装置
の構成を示す図である。

同図に示すように、この検査装置は、金属材料から採取
された試料１００を拡大視した映像信号を得るための光
学系２００と、光学系２００により得られた映像信号を
画像処理して非金属介在物の解析を行う処理系３００と
から構成されている。

また、光学系２００は、複数個の試料１００を収納する
ホールダ２１０、試料面を光学的に拡大する光学顕微鏡
２２０、光学顕微鏡２２０により拡大された試料面を撮
像して映像信号に変換するＩＴＶカメラ（Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉａｌ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　；工業用テレビカメ
ラ）２３０、試料面を顕微鏡２２０の光軸と同軸で照明
する照明光源２４０、顕微鏡２２０に備えられたオート
フォーカス機構の制御を行うオートフォーカスコントロ
ーラ２５０、ホルダ２１０の位置をＸ−Ｙ２方向に移動
させるＸＹステージ２６０、処理系３００からの指示に
基づいてＸ−Ｙステージ２６０の移動制御を行うＸ−Ｙ
ステージコントローラ２７０から構成されている。

なお、照明光源２４０には、光量調整の機能が設けられ
ており、試料１００を照明する光量の調節が可能とされ
ている。

また、処理系３００は、検査装置全体の制御と測定デー
タの処理を行う情報処理装置３１０、情報処理装置３１
０の指示に基づいてＩＴＶカメラ２３０から映像信号を
人力し検査に必要な画像処理を行う画像処理装置３２０
、ＩＴＶカメラ２３０で撮像された生画像の表示を行う
画像モニタ３３０、画像処理装置３２０で画像処理され
た画像の表示を行う画像モニタ３４０１画像処理装置３
２０て画像処理された画像のハードコピーを出力するビ
デオプリンター３５０、情報処理装置３１０で処理され
た測定データなどの印字を行うプリンター３６０から構
成されている。

なお、３１２は、情報処理装置３１０からの指示で所定
の表示を行うモニタデイスプレィである。

さらに、画像処理装置３２０の画像処理に関わる部分に
ついて詳細な構成を第２図に示す。

同図において、３２１は画像処理装置３２０全体の制御
を行う制御ＣＰＵである。

また、３２２はＩＴＶカメラ２３０から入力される映像
信号の濃度をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ
、３２３はＡ／Ｄコンバータ３２２により変換された濃
度情報を記憶するフレームメモリである。

さらに、３２４はフレームメモリ３２３に記憶されてい
る濃度情報からなる画像データの画像処理を行う画像処
理専用プロセッサ、３２５は画像処理専用プロセッサが
画像処理に用いる作業ＲＡＭである。

次に、光量点検の動作を第３図に示すフローチャートを
参照しつつ説明する。

ます、試料１００に検査の基準となる標準試料を用いた
画像をフレームメモリ３２３に取込まれる（ステップ３
０１）。これは、Ａ／Ｄコンバータ３２２に入力された
１画面分の映像信号を構成する例えば縦５１２画素×横
５１２画素の各画素の濃度か、Ａ／Ｄコンバータ３２２
により例えば８ビツト（０〜２５５）のディジタルの濃
度情報に変換され、この濃度情報がフレームメモリ３２
３に順次記憶されることで行われる。

次いで、１ライン分の水平射影を算出する（ステップ３
０２）。ここで、水平射影とは第４図に示すように、画
素ごとの濃度を水平方向（Ｘ方向）に１ライン分加算し
たもので、水平方向の明るさを知る指数である。ちなみ
にこの値は、最も明るいとき１３０５８０　（画素数５
１２×濃度２５５）となり、最も暗いとき０　（画素数
５１２×濃度０）となる。

この後、全水平ラインの水平射影が算出されたかが確認
され（ステップ３０３　）　、全水平ラインについて水
平射影か算出されている場合、水平射影の平均値が算出
される（ステップ３０４）。なお、算出されていない場
合、次のラインの水平射影の算出が行われる（ステップ
３０２）。

さらに、同様にして、全垂直ラインの垂直射影が算出さ
れ、さらに垂直射影の平均値が算出され０ る（ステップ３０５．３０６．３０７　）。

このようにして算出された水平射影の平均値と垂直射影
の平均値をそれぞれ予め設定されている標準値（例えば
５００００　）と比較し、所定の許容値の範囲（例えば
±５０００）内に収まっているか否かを調べる（ステッ
プ３０８）。この結果、いずれがの・１４均値が標弗値
−５０００以下であった場合、モニタデイスプレィ３１
２上にそれぞれの標準値と測定値ならびに光量不足であ
る由の表示が行われる（ステップ３０９）。また、いず
れの平均値も許容範囲内であった場合、モニタデイスプ
レィ３１２上に光量は許容範囲内である由の表示が行わ
れる（ステップ３１Ｏ）。さらに、いずれかの平均値が
標準値＋５０００以上である場合、モニタデイスプレィ
３１２上にそれぞれの標準値と測定値ならびに光量過多
であることの表示が行われる（ステップ３１１）。

そして、これらの表示に応じて、検査者は照明光源２４
０の光量調整を行って、光量が許容範囲内となるように
調節する。例えば、光量不足てあ１す る場合には、照明光源２４０の光量調整を操作して照明
光源２４０のランプを明るくし、光量が許容範囲内とな
るように調節する。調節によって所定の光量を得ること
ができない場合には、電球に寿命がきたものとして、電
球の交換を行う。また、光量過多である場合には、ラン
プを暗くし、光量が許容範囲内となるように調節する。

従って、検査を行う前に光量の点検を行うようにすれば
、照明光源２４０の光量が検査精度に及ぼす影響を小さ
く押さえることが可能となる。

なお、上述の実施例では、試料の明るさレベルを表すも
のとして、水平射影と垂直射影という指数を用いたが、
他の指数を用いても良い。とまた、１画面を構成する画
素数や濃度の分解能などは本実施例に限定されるもので
はなく、他の値であって構わない。

［発明の効果］ 本発明では、記憶手段に記憶された濃度情報をもとに算
出される試料の表面の明るさの平均レベルが所定の範囲
内であるか否か判定し、その結果２ を報知する。

従って、試料の表面の明るさの管理が可能となるので、
光量が検査精度に及ぼす影響を小さく押さえることが可
能となり、検査精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の非金属介在物の検査装置の構
成を示すブロック図、第２図はこの検査装置の画像処理
装置で行われる画像処理に係わる部分の構成を示すブロ
ック図、第３図はこの画像処理装置の光量点検の動作を
示すフローチャート、第４図は水平射影および垂直射影
を説明する図、第５図はＡＳＴＭ法による非金属介在物
の分類図、第６図は従来例の非金属介在物の検査装置の
構成を示すブロック図である。 １００・・・試料、２２０・・・光学顕微鏡、２３０・
・・ＩＴＶカメラ、２４０・・・照明光源、２６０・・
・ＸＹステージ、３１０・・情報処理装置、３１２・・
・モニタデイスプレィ、３２０・・画像処理装置、３２
１・・・制御ＣＰＵ、３２２・・・Ａ／Ｄコンバータ、
３３ ２３・・・フレームメモリ、３２４・・・画像処理専用
プロセッサ、３２５−作業ＲＡＭ、３３０．３４０・・
・画像モニタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非金属介在物を含む試料を拡大視する顕微鏡と、 この顕微鏡により拡大視された試料を映像信号に変換す
   る撮像手段と、 前記映像信号を構成する各画素の濃度を多値化する変換
   器と、 この変換器により多値化された各画素の濃度情報を記憶
   する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された濃度情報をもとに前記撮像手
   段により撮像された試料の表面の明るさの平均レベルを
   算出する算出手段と、 前記算出手段により算出された明るさの平均レベルが所
   定の範囲内であるか否か判定し、その結果を報知する報
   知手段と を具備することを特徴とする非金属介在物の検査装置。