JPH083470B2 - 金属粒の異物検査方法 - Google Patents

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） 精錬された金属は、合金用素材たる製品として出荷さ
れるが、この出荷前に異物混入の有無を検査する、いわ
ゆる品質管理検査が行われる。

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が所望寸法（通常１〜10
0mm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じたチタン等混入異物や不良品
の除去が行われる。

（発明が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、反射光による三原色の波長の総量の差
（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（色判別装置）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
する光学三原色個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。

確かに理論的に三つの波長の相対比を求めることが可
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、各センサ間に対応性のバラツキがあ
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
を解消する技術が開発された。

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が、例えば金
属粒が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
有した無彩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、精錬されたスポンジチタン等の金
属は、純粋な均質物であり、略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
があれば、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の代入して三以上
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 （R/G）/T （R/B）/T （G/B）/T Ｒ…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〜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、被検査物のロットに
よっては、三式四式の使用で十分な場合があるが、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
ることができないゆえである。

さらに「統計学的手法」とは、基準値の作成に際し、
正常品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
偏差値の二倍又は三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、 のいずれを用いてもよい。実際は後者の方が正確である
が、処理回路が２乗回路となって応答が遅くなる。

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〜式について実際に試
験を行なってみた。

R/G R/B G/B Ｔ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ RGR＝（R/G）/T RBR＝（R/B）/T GBR＝（G/B）/T RGB＝（Ｒ＋Ｇ）/2B RBG＝（Ｒ＋Ｂ）/2G GBR＝（Ｇ＋Ｂ）/2R LRGB＝|R/B−RGB|＋|G/B−RGB| LRBG＝|R/G−RBG|＋|B/G−RBG| LGBR＝|G/R−GBR|＋|B/R−GBR| DRG＝（Ｒ＋Ｇ）/2−Ｂ 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。本発明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が済んでいる正常品を約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
の平均値と標準偏差値から例えば、 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、前記判定式を正常品50個に適用し、横軸は
正常品No.を、また縦軸は電気信号量（出力）の数値を
示したもので、該グラフによれば、3S内の範囲で99.7％
が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
気信号量の数値を示している。この図において、上側の
破線より上の部分が異物として設定されることとなる。

この第３図から明らかなように、判定式によって
も、良品が不良品として検出されることがあり、逆に第
４図に示すように、異物が正常品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
〜式のうち使用可能性について試験を行なった。

〜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、異物の品番を表らわ
し、異物によっては表裏の色彩が異なるため、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〜式は正常品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、正常品を異物としてしまっては意味がないからで
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（したがって約50の試験No.を有する。）正
常品のうちの該当試験No.で、最下欄は正常品を異物と
して判定した個数、右端欄は正常品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
判定式それぞれが固有の範囲において異物を設定して行
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が可能となる。

（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（斜視図）、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1a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１の中途一側には、被検査物Ａの流れ幅を細
条になすための整流板２が配され、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
配置した理由は、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に投射するのが好ましい。

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１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１〜10mm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、センサプロープ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
ができることになる。

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〜
が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１及び電磁
フィーダ1a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演算装置９、及び表示器10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
三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
異物検出ができ、従来懸案とされていた金属粒の異物検
査の自動化・省力化が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図は式を適用した
場合の試験結果のグラフ、第４図は異物に式を適用し
た場合の試験結果のグラフを示す。 Ａ……被検査物、１……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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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〜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： R/G R/B G/B Ｔ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ （R/G）/T （R/B）/T （G/B）/T Ｒ…赤の波長の総量 Ｇ…緑の波長の総量 Ｂ…青の波長の総量