JP3435224B2 - 非金属介在物の検査装置 - Google Patents
非金属介在物の検査装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像処理技術を用いて金
属材料中の非金属介在物の有無やその種類などを検査す
る非金属介在物の検査装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】金属材料中に非金属介在物があると、こ
の非金属介在物の量や種類によって金属材料の機械的諸
特性が変わるため、金属材料の品質管理を行なう上で、
これら非金属介在物の定量解析を行なうことが大変重要
になっている。 【０００３】このため、金属材料中に存在する非金属介
在物の検査方法として、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ）法と呼ばれる方法等、種々の方法が開発され
ている。 【０００４】この場合、このＡＳＴＭ法は、金属材料か
ら採取された試料の表面に表わ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
を決定するものであり、非金属介在物の形状や分布状態
により、図７に示す如く試料の表面に表われた非金属介
在物をＡ系、Ｂ系、Ｃ系、Ｄ系、ＴｉＢ系、ＴｉＤ系の
６種類に分類したり、これらＡ系、Ｂ系、Ｃ系、Ｄ系、
ＴｉＢ系、ＴｉＤ系を各々、Ｔｈｉｎ（薄型）と、Ｈｅ
ａｖｙ（厚型）とに分類したりすることで、金属材料の
品質を決定する。 【０００５】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なう
検査装置が開発されている。 【０００６】図８はこのような金属材料から切り出され
た試料中の非金属介在物の量や種類などを自動的に検査
する検査装置の一例を示す構成図である。 【０００７】この図に示す検査装置１０１は金属材料か
ら切り出された試料１０２がセットされるホルダ１０３
と、このホルダ１０３にセットされている試料１０２を
拡大する顕微鏡１０４と、この顕微鏡１０４の光軸と同
軸となるように、前記ホルダ１０３にセットされている
試料１０２を照明する照明光源１０５と、前記顕微鏡１
０４によって拡大された試料１０２の光学画像を電気信
号（画像信号）に変換するＩＴＶカメラ（工業用テレビ
カメラ）１０６と、このＩＴＶカメラ１０６によって得
られた前記試料１０２の画像信号を処理する画像処理装
置１０７と、この画像処理装置１０７を制御するホスト
コンピュータ装置１０８と、前記画像処理装置１０７に
よって得られた処理結果などを表示するモニタ装置１０
９とを備えている。 【０００８】そして、検査対象となる金属材料中に含ま
れている非金属介在物の検査を行なうために、前記金属
材料から所定の条件で切り出された試料１０２がホルダ
１０３にセットされたとき、照明光源１０５によって前
記試料１０２を照明しながら、顕微鏡１０４によって前
記試料１０２の光学画像を拡大するとともに、ＩＴＶカ
メラ１０６によって前記顕微鏡１０４で拡大された光学
画像を電気信号（画像信号）に変換して、画像処理装置
１０７でこれを処理し、処理結果をホストコンピュータ
装置１０８に供給して非金属介在物の形状や濃度などを
解析させるとともに、この解析結果や前記処理結果、試
料１０２の画像などをモニタ装置１０９上に画面表示す
る。 【０００９】この場合、前記画像処理装置１０７は前記
ＩＴＶカメラ１０６から出力される画像信号を各画素毎
に、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）して所定ビ
ット、例えば８ビットの画像データを作成するＡ／Ｄコ
ンバータ回路１１０と、このＡ／Ｄコンバータ回路１１
０から出力される画像データを取り込んで、一時記憶す
るフレームメモリ回路１１１と、このフレームメモリ回
路１１１に記憶されている画像データを取り込むととも
に、予め設定されているしきい値で、前記画像データを
２値化して、非金属介在物がある画素を明るくした２値
化画像を作成するＣＰＵ回路１１２とを備えており、前
記ＩＴＶカメラ１０６から出力される画像信号を各画素
毎に、Ａ／Ｄ変換して画像データを作成した後、予め設
定されているしきい値に基づき、前記画像データを２値
化して２値化画像を作成し、これを前記ホストコンピュ
ータ装置１０８に供給するとともに、モニタ装置１０９
に供給する。 【００１０】このようにこの検査装置１０１では、試料
１０２の光学画像を電気信号（画像信号）に変換した
後、この画像信号をＡ／Ｄ変換して画像データに変換
し、予め設定されているしきい値に基づき、これを２値
化処理して非金属介在物を検出するようにしているの
で、検査員等の目視によることなく、試料１０２中に含
まれている非金属介在物の量やその種類などを自動的
に、検出することができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
検査装置１０１では、しきい値によって試料１０２の画
像データを構成する各画素を金属部分の画素と、非金属
介在物部分の画素とに弁別するようにしているので、し
きい値の設定が非金属介在物の検出精度に直接、影響す
る。 【００１２】このため、このような検査装置１０１を使
用する場合、モニタ装置１０９上に、基準となる試料１
０２の２値化画像を表示させながら、検査員などがしき
い値を、試行錯誤で調整して、最も最適な２値化画像が
得られるしきい値を見つけ出すという作業を行なって、
しきい値を設定していた。 【００１３】しかしながら、このようなしきい値設定方
法では、最適なしきい値を見つけ出すのが難しいのみな
らず、検査対象となる試料１０２を実際に検査したと
き、試料１０２中の各非金属介在物のうち、画素の明る
さでその種類を判定しているような非金属介在物、例え
ば図９、図１０に示す如くＡ系介在物やＣ系介在物につ
いて、検査員による目視検査の結果と、検査装置１０１
による検査の結果とがずれてしまうことがあった。 【００１４】本発明は上記の事情に鑑み、しきい値の設
定値を常に最適な値にして、試料画像中の非金属介在物
の画像と、金属の画像とを正確に識別することができ、
これよって非金属介在物の量と種類とを正確に検査する
ことができる非金属介在物の検査装置を提供することを
目的としている。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、撮影装置によって撮影対象となる試料を
撮影するとともに、画像処理装置によって前記撮影装置
で得られた画像信号を２値化して、この画像信号で示さ
れる前記試料の画像中にある非金属介在物の量またはそ
の種類の少なくともいずれか一方を検出する非金属介在
物の検査装置において、前記試料中にある非金属介在物
の幅方向及び長さ方向の大きさを画素単位で測定し、こ
の測定結果が前記非金属介在物の幅方向もしくは長さ方
向に占める画素が多くなれば、予め設定されている基準
しきい値を小さくなるよう調整し、測定結果が前記非金
属介在物の幅方向もしくは長さ方向に占める画素が少な
くなれば、予め設定されている基準しきい値を大きくな
るよう調整して、前記画像信号を２値化する際に使用さ
れる各非金属介在物を識別するためのしきい値を最適化
し、この最適化されたしきい値を用いて、前記画像信号
を２値化して前記非金属介在物の量、種類を検査するこ
とを特徴としている。 【００１６】 【作用】上記の構成において、撮影装置によって検査対
象となる試料を撮影するとともに、画像処理装置によっ
て前記撮影装置で得られた画像信号を２値化して、この
画像信号で示される前記試料の画像中にある非金属介在
物の量、その種類の少なくともいずれか一方を検出する
非金属介在物の検査装置において、前記試料中にある非
金属介在物の大きさを画素単位で測定し、この測定結果
に基づき、予め設定されている基準しきい値を調整し
て、前記画像信号を２値化する際に使用されるしきい値
を最適化し、この最適化されたしきい値を用いて、前記
画像信号を２値化して前記非金属介在物の量、種類を検
査することにより、しきい値の設定値を常に最適な値に
して、試料画像中の非金属介在物の画像と、金属の画像
とを正確に識別し、これよって非金属介在物の量と種類
とを正確に検査する。 【００１７】 【実施例】 《本発明による非金属介在物の検査装置のしきい値設定
方法》最初、本発明による非金属介在物の検査装置の詳
細な説明に先だって、本発明による非金属介在物の検査
装置のしきい値設定方法について説明する。 【００１８】まず、本発明による非金属介在物の検査装
置のように、ＩＴＶカメラによって得られた画像信号を
Ａ／Ｄ変換して、デジタル信号形式の画像データにした
後、これを処理する方法では、検査対象となる試料の被
検面を、画像を処理する際の最小分解単位である画素に
分解した後、各画素の濃度を処理していることになる。 【００１９】そして、各画素の濃度は各々、これらの各
画素の面積中にある金属や非金属介在物などの濃度を各
画素毎に、平均化した値になり、さらに金属部分の画素
濃度より、非金属介在物の画素濃度が高いことから、各
画素が非金属介在物の画像を含んでいても、各画素中に
ある非金属介在物の画像と金属画像との割合に応じてこ
れらの各画素の濃度が変化し、各画素のヒストグラムを
作成したとき、１画素の面積中に占める非金属介在物の
比率が小さくなるほど、この画素の濃度が低くなる。 【００２０】しかしながら、従来のしきい値設定方法で
は、しきい値を設定する際、基準となる試料画像を構成
する各画素のヒストグラムを作成し、このヒストグラム
に基づき、各画素を金属部分の画素と、非金属介在物の
画素とに分離するときのしきい値を求め、図３に示す如
く非金属介在物が占める画素の数がどのような値であっ
ても、ヒストグラムから求めたしきい値を固定的に使用
して、非金属介在物の識別を行なっていたので、非金属
介在物の幅が狭いときや、長さが短いとき、この非金属
介在物を検出するのに必要なしきい値が本来の値より、
小さな値になってしまう。 【００２１】そこで、このような点を考慮して、本発明
による非金属介在物の検査装置では、図４に示す如くヒ
ストグラムから得られたしきい値を基準とし、これを非
金属介在物の幅が狭くなる毎に、また長さが短くなる毎
に、しきい値を大きくすることにより、金属と非金属介
在物とを識別を正確に識別し得るようにするとともに、
各非金属介在物の種類、例えば白丸で示すＡ系介在物
と、黒丸で示すＣ系介在物とを正確に識別し得るように
した。 【００２２】そして、このしきい値設定原理に基づき、
非金属介在物が占める画素数に応じて、実際に、しきい
値を調整し、非金属介在物を含む試料、例えばＡ系介在
物やＣ系介在物を含む試料を検査したとき、図５、図６
に示す如く検査員による目視検査の結果と、検査装置に
よる検査の結果とを一致させることができた。 【００２３】《実施例の説明》以下、上述したしきい値
の設定原理を使用した本発明による非金属介在物の検査
装置を図面を参照しながら、詳細に説明する。 【００２４】図１は本発明による非金属介在物の検査装
置の一実施例を示す構成図である。 【００２５】この図に示す非金属介在物の検査装置１は
画像入力機構２と、処理機構３とを備えており、画像入
力機構２によって試料４を撮影して画像信号を生成する
とともに、処理機構３によって前記画像信号を処理し
て、非金属介在物を検出するのに必要な基準しきい値を
決めた後、各非金属介在物の幅および長さと、その濃度
とを画素単位で測定し、この非金属介在物の幅および長
さに対応して、前記基準しきい値を最適なしきい値にし
て、前記試料４中にある非金属介在物の量と、その種類
とを検査し、この検査結果を画面表示したり、プリント
アウトしたりする。 【００２６】前記画像入力機構２は金属材料から切り出
された試料４がセットされるホルダ５と、このホルダ５
にセットされている試料４を拡大する顕微鏡６と、この
顕微鏡６の光軸と同軸となるように、前記ホルダ５にセ
ットされている試料４を照明する照明光源７と、前記ホ
ルダ５を保持しながら、これをＸ方向、Ｙ方向に移動さ
せて、試料４の検査対象領域を前記顕微鏡６の視野内に
入れるＸ−Ｙステージ８と、前記処理機構３から出力さ
れるステージ制御指令に基づき、前記Ｘ−Ｙステージ８
の動作を制御するＸ−Ｙステージコントローラ装置９
と、前記処理機構３から出力されるフォーカス制御指令
に基づいて前記顕微鏡６のフォーカスや倍率などを調整
して、前記試料４の表面に焦点を合わせるオートフォー
カスコントローラ装置１０と、前記顕微鏡６によって拡
大された試料４の光学画像を電気信号（画像信号）に変
換するＩＴＶカメラ１１とを備えている。 【００２７】そして、検査対象となる金属材料中に含ま
れている非金属介在物の検査を行なうために、前記金属
材料から所定の条件で切り出された試料４がホルダ５に
セットされたとき、照明光源７によって前記試料４を照
明しながら、前記処理機構３から出力されるステージ制
御指令、フォーカス制御指令に基づき、Ｘ−Ｙステージ
８を動作させて顕微鏡６の視野内に試料４の検査対象領
域を配置させ、この状態で顕微鏡６により、前記検査対
象領域の表面に焦点を合わせて、これを拡大するととも
に、ＩＴＶカメラ１１によって前記顕微鏡６で拡大され
た光学画像を電気信号（画像信号）に変換して、これを
処理機構３に供給する。 【００２８】処理機構３は検査装置１全体の制御や測定
データの処理を行なう情報処理装置１２と、この情報処
理装置１２で処理された測定データなどを取り込んで、
これを印字するプリンタ装置２３と、前記情報処理装置
１２の指示に基づいて前記ＩＴＶカメラ１１から出力さ
れる画像信号を取り込んで必要な画像処理を行なう画像
処理装置１３と、この画像処理装置１３から出力される
画像信号（前記ＩＴＶカメラ１１で得られた生の画像信
号）を取り込んで、これを画面表示する画像モニタ装置
１４と、前記画像処理装置１３から出力される、画像処
理された画像信号を取り込んで、これを画面表示する画
像モニタ装置１５と、前記画像処理装置１３から出力さ
れる、画面信号を取り込んで、これをハードコピーする
ビデオプリンタ装置１６とを備えている。 【００２９】そして、前記画像入力機構２のＸ−Ｙステ
ージコントローラ装置９、オートフォーカスコントロー
ラ装置１０を制御して、前記ＩＴＶカメラ１１に試料４
の検査対象領域を撮影させ、これによって得られた画像
信号を取り込むとともに、この画像信号を処理して、非
金属介在物を検出するのに必要な基準しきい値を決めた
後、各非金属介在物の幅および長さと、その濃度とを画
素単位で測定し、この非金属介在物の幅および長さに対
応して、前記基準しきい値を最適なしきい値にして、前
記試料４中にある非金属介在物の量と、その種類とを検
査して、この検査結果を画面表示したり、プリントアウ
トしたりする。 【００３０】この場合、前記画像処理装置１３は図２に
示す如く前記ＩＴＶカメラ１１から出力される画像信号
をＡ／Ｄ変換して画像データに変換するＡ／Ｄコンバー
タ回路１７と、このＡ／Ｄコンバータ回路１７から出力
される画像データを取り込んで記憶するフレームメモリ
回路１８と、このフレームメモリ回路１８に記憶されて
いる画像データを画像処理する画像処理専用プロセッサ
回路１９と、この画像処理専用プロセッサ回路１９の動
作および前記Ａ／Ｄコンバータ回路１７などを制御する
制御ＣＰＵ回路２０と、この制御ＣＰＵ回路２０などの
作業エリアなどとして使用される作業ＲＡＭ回路２１
と、前記制御ＣＰＵ回路２０と前記情報処理装置１２な
どとの間のデータ授受をサポートするインタフェース回
路２２とを備えている。 【００３１】そして、前記情報処理装置１２からの指示
に基づいて、前記ＩＴＶカメラ１１から出力される画像
信号を取り込むとともに、前記モニタ装置１４に供給し
て、画面表示させる処理、前記画像信号をＡ／Ｄ変換し
て画像データに変換した後、画像処理して、ヒストグラ
ムを作成して、これを情報処理装置１２に供給する処
理、前記画像データに基づき、非金属介在物の形状（幅
と長さ）を測定し、これを前記情報処理装置１２に供給
する処理、前記情報処理装置１２から出力されるしきい
値に基づき、前記画像データを２値化して、非金属介在
物がある画素を明るくした２値化画像を作成する処理、
前記２値化画像を前記モニタ装置１５に供給して、画面
表示させる処理、および前記２値化画像を前記ビデオプ
リンタ装置１６に供給してハードコピーさせる処理など
を行なう。 【００３２】この際、前記情報処理装置１２は前記画像
処理装置１３から出力される、基準となる試料４のヒス
トグラムに基づき、最適しきい値を決定するときの基準
しきい値を計算して、これを記憶し、以後、前記画像処
理装置１３から検査対象となる実際の試料４の画像処理
して得られる非金属介在物の形状情報が供給される毎
に、この形状情報に基づき、非金属介在物が占有してい
る幅方向の画素数、長さ方向の画素数に応じて、図３に
示す如く、前記非金属介在物が幅方向または長さ方向に
占める画素が多くなるほど、値が小さくなるように前記
基準しきい値を調整して最適しきい値を計算し、これを
前記画像処理装置１３に供給して、検査対象となる実際
の試料の画像データを２値化させ、この２値化画像デー
タに基づき、前記試料４の表面上に出ている非金属介在
物の量とその種類とを識別させる。 【００３３】《実施例の効果》このようにこの実施例に
おいては、画像入力機構２によって試料４を撮影して画
像信号を生成するとともに、処理機構３によって前記画
像信号を処理して、非金属介在物を検出するのに必要な
基準しきい値を決めた後、各非金属介在物の幅および長
さと、その濃度とを画素単位で測定し、この非金属介在
物の幅および長さに対応して、前記基準しきい値を最適
なしきい値にして、前記試料４中にある非金属介在物の
量と、その種類とを検査するようにしたので、しきい値
の設定値を常に最適な値にして、試料画像中の非金属介
在物の画像と、金属の画像とを正確に識別することがで
き、これよって非金属介在物の量と種類とを正確に検査
することができる。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、し
きい値の設定値を常に最適な値にして、試料画像中の非
金属介在物の画像と、金属の画像とを正確に識別するこ
とができ、これよって非金属介在物の量と種類とを正確
に検査することができる。
属材料中の非金属介在物の有無やその種類などを検査す
る非金属介在物の検査装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】金属材料中に非金属介在物があると、こ
の非金属介在物の量や種類によって金属材料の機械的諸
特性が変わるため、金属材料の品質管理を行なう上で、
これら非金属介在物の定量解析を行なうことが大変重要
になっている。 【０００３】このため、金属材料中に存在する非金属介
在物の検査方法として、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ）法と呼ばれる方法等、種々の方法が開発され
ている。 【０００４】この場合、このＡＳＴＭ法は、金属材料か
ら採取された試料の表面に表わ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
を決定するものであり、非金属介在物の形状や分布状態
により、図７に示す如く試料の表面に表われた非金属介
在物をＡ系、Ｂ系、Ｃ系、Ｄ系、ＴｉＢ系、ＴｉＤ系の
６種類に分類したり、これらＡ系、Ｂ系、Ｃ系、Ｄ系、
ＴｉＢ系、ＴｉＤ系を各々、Ｔｈｉｎ（薄型）と、Ｈｅ
ａｖｙ（厚型）とに分類したりすることで、金属材料の
品質を決定する。 【０００５】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なう
検査装置が開発されている。 【０００６】図８はこのような金属材料から切り出され
た試料中の非金属介在物の量や種類などを自動的に検査
する検査装置の一例を示す構成図である。 【０００７】この図に示す検査装置１０１は金属材料か
ら切り出された試料１０２がセットされるホルダ１０３
と、このホルダ１０３にセットされている試料１０２を
拡大する顕微鏡１０４と、この顕微鏡１０４の光軸と同
軸となるように、前記ホルダ１０３にセットされている
試料１０２を照明する照明光源１０５と、前記顕微鏡１
０４によって拡大された試料１０２の光学画像を電気信
号（画像信号）に変換するＩＴＶカメラ（工業用テレビ
カメラ）１０６と、このＩＴＶカメラ１０６によって得
られた前記試料１０２の画像信号を処理する画像処理装
置１０７と、この画像処理装置１０７を制御するホスト
コンピュータ装置１０８と、前記画像処理装置１０７に
よって得られた処理結果などを表示するモニタ装置１０
９とを備えている。 【０００８】そして、検査対象となる金属材料中に含ま
れている非金属介在物の検査を行なうために、前記金属
材料から所定の条件で切り出された試料１０２がホルダ
１０３にセットされたとき、照明光源１０５によって前
記試料１０２を照明しながら、顕微鏡１０４によって前
記試料１０２の光学画像を拡大するとともに、ＩＴＶカ
メラ１０６によって前記顕微鏡１０４で拡大された光学
画像を電気信号（画像信号）に変換して、画像処理装置
１０７でこれを処理し、処理結果をホストコンピュータ
装置１０８に供給して非金属介在物の形状や濃度などを
解析させるとともに、この解析結果や前記処理結果、試
料１０２の画像などをモニタ装置１０９上に画面表示す
る。 【０００９】この場合、前記画像処理装置１０７は前記
ＩＴＶカメラ１０６から出力される画像信号を各画素毎
に、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）して所定ビ
ット、例えば８ビットの画像データを作成するＡ／Ｄコ
ンバータ回路１１０と、このＡ／Ｄコンバータ回路１１
０から出力される画像データを取り込んで、一時記憶す
るフレームメモリ回路１１１と、このフレームメモリ回
路１１１に記憶されている画像データを取り込むととも
に、予め設定されているしきい値で、前記画像データを
２値化して、非金属介在物がある画素を明るくした２値
化画像を作成するＣＰＵ回路１１２とを備えており、前
記ＩＴＶカメラ１０６から出力される画像信号を各画素
毎に、Ａ／Ｄ変換して画像データを作成した後、予め設
定されているしきい値に基づき、前記画像データを２値
化して２値化画像を作成し、これを前記ホストコンピュ
ータ装置１０８に供給するとともに、モニタ装置１０９
に供給する。 【００１０】このようにこの検査装置１０１では、試料
１０２の光学画像を電気信号（画像信号）に変換した
後、この画像信号をＡ／Ｄ変換して画像データに変換
し、予め設定されているしきい値に基づき、これを２値
化処理して非金属介在物を検出するようにしているの
で、検査員等の目視によることなく、試料１０２中に含
まれている非金属介在物の量やその種類などを自動的
に、検出することができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
検査装置１０１では、しきい値によって試料１０２の画
像データを構成する各画素を金属部分の画素と、非金属
介在物部分の画素とに弁別するようにしているので、し
きい値の設定が非金属介在物の検出精度に直接、影響す
る。 【００１２】このため、このような検査装置１０１を使
用する場合、モニタ装置１０９上に、基準となる試料１
０２の２値化画像を表示させながら、検査員などがしき
い値を、試行錯誤で調整して、最も最適な２値化画像が
得られるしきい値を見つけ出すという作業を行なって、
しきい値を設定していた。 【００１３】しかしながら、このようなしきい値設定方
法では、最適なしきい値を見つけ出すのが難しいのみな
らず、検査対象となる試料１０２を実際に検査したと
き、試料１０２中の各非金属介在物のうち、画素の明る
さでその種類を判定しているような非金属介在物、例え
ば図９、図１０に示す如くＡ系介在物やＣ系介在物につ
いて、検査員による目視検査の結果と、検査装置１０１
による検査の結果とがずれてしまうことがあった。 【００１４】本発明は上記の事情に鑑み、しきい値の設
定値を常に最適な値にして、試料画像中の非金属介在物
の画像と、金属の画像とを正確に識別することができ、
これよって非金属介在物の量と種類とを正確に検査する
ことができる非金属介在物の検査装置を提供することを
目的としている。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、撮影装置によって撮影対象となる試料を
撮影するとともに、画像処理装置によって前記撮影装置
で得られた画像信号を２値化して、この画像信号で示さ
れる前記試料の画像中にある非金属介在物の量またはそ
の種類の少なくともいずれか一方を検出する非金属介在
物の検査装置において、前記試料中にある非金属介在物
の幅方向及び長さ方向の大きさを画素単位で測定し、こ
の測定結果が前記非金属介在物の幅方向もしくは長さ方
向に占める画素が多くなれば、予め設定されている基準
しきい値を小さくなるよう調整し、測定結果が前記非金
属介在物の幅方向もしくは長さ方向に占める画素が少な
くなれば、予め設定されている基準しきい値を大きくな
るよう調整して、前記画像信号を２値化する際に使用さ
れる各非金属介在物を識別するためのしきい値を最適化
し、この最適化されたしきい値を用いて、前記画像信号
を２値化して前記非金属介在物の量、種類を検査するこ
とを特徴としている。 【００１６】 【作用】上記の構成において、撮影装置によって検査対
象となる試料を撮影するとともに、画像処理装置によっ
て前記撮影装置で得られた画像信号を２値化して、この
画像信号で示される前記試料の画像中にある非金属介在
物の量、その種類の少なくともいずれか一方を検出する
非金属介在物の検査装置において、前記試料中にある非
金属介在物の大きさを画素単位で測定し、この測定結果
に基づき、予め設定されている基準しきい値を調整し
て、前記画像信号を２値化する際に使用されるしきい値
を最適化し、この最適化されたしきい値を用いて、前記
画像信号を２値化して前記非金属介在物の量、種類を検
査することにより、しきい値の設定値を常に最適な値に
して、試料画像中の非金属介在物の画像と、金属の画像
とを正確に識別し、これよって非金属介在物の量と種類
とを正確に検査する。 【００１７】 【実施例】 《本発明による非金属介在物の検査装置のしきい値設定
方法》最初、本発明による非金属介在物の検査装置の詳
細な説明に先だって、本発明による非金属介在物の検査
装置のしきい値設定方法について説明する。 【００１８】まず、本発明による非金属介在物の検査装
置のように、ＩＴＶカメラによって得られた画像信号を
Ａ／Ｄ変換して、デジタル信号形式の画像データにした
後、これを処理する方法では、検査対象となる試料の被
検面を、画像を処理する際の最小分解単位である画素に
分解した後、各画素の濃度を処理していることになる。 【００１９】そして、各画素の濃度は各々、これらの各
画素の面積中にある金属や非金属介在物などの濃度を各
画素毎に、平均化した値になり、さらに金属部分の画素
濃度より、非金属介在物の画素濃度が高いことから、各
画素が非金属介在物の画像を含んでいても、各画素中に
ある非金属介在物の画像と金属画像との割合に応じてこ
れらの各画素の濃度が変化し、各画素のヒストグラムを
作成したとき、１画素の面積中に占める非金属介在物の
比率が小さくなるほど、この画素の濃度が低くなる。 【００２０】しかしながら、従来のしきい値設定方法で
は、しきい値を設定する際、基準となる試料画像を構成
する各画素のヒストグラムを作成し、このヒストグラム
に基づき、各画素を金属部分の画素と、非金属介在物の
画素とに分離するときのしきい値を求め、図３に示す如
く非金属介在物が占める画素の数がどのような値であっ
ても、ヒストグラムから求めたしきい値を固定的に使用
して、非金属介在物の識別を行なっていたので、非金属
介在物の幅が狭いときや、長さが短いとき、この非金属
介在物を検出するのに必要なしきい値が本来の値より、
小さな値になってしまう。 【００２１】そこで、このような点を考慮して、本発明
による非金属介在物の検査装置では、図４に示す如くヒ
ストグラムから得られたしきい値を基準とし、これを非
金属介在物の幅が狭くなる毎に、また長さが短くなる毎
に、しきい値を大きくすることにより、金属と非金属介
在物とを識別を正確に識別し得るようにするとともに、
各非金属介在物の種類、例えば白丸で示すＡ系介在物
と、黒丸で示すＣ系介在物とを正確に識別し得るように
した。 【００２２】そして、このしきい値設定原理に基づき、
非金属介在物が占める画素数に応じて、実際に、しきい
値を調整し、非金属介在物を含む試料、例えばＡ系介在
物やＣ系介在物を含む試料を検査したとき、図５、図６
に示す如く検査員による目視検査の結果と、検査装置に
よる検査の結果とを一致させることができた。 【００２３】《実施例の説明》以下、上述したしきい値
の設定原理を使用した本発明による非金属介在物の検査
装置を図面を参照しながら、詳細に説明する。 【００２４】図１は本発明による非金属介在物の検査装
置の一実施例を示す構成図である。 【００２５】この図に示す非金属介在物の検査装置１は
画像入力機構２と、処理機構３とを備えており、画像入
力機構２によって試料４を撮影して画像信号を生成する
とともに、処理機構３によって前記画像信号を処理し
て、非金属介在物を検出するのに必要な基準しきい値を
決めた後、各非金属介在物の幅および長さと、その濃度
とを画素単位で測定し、この非金属介在物の幅および長
さに対応して、前記基準しきい値を最適なしきい値にし
て、前記試料４中にある非金属介在物の量と、その種類
とを検査し、この検査結果を画面表示したり、プリント
アウトしたりする。 【００２６】前記画像入力機構２は金属材料から切り出
された試料４がセットされるホルダ５と、このホルダ５
にセットされている試料４を拡大する顕微鏡６と、この
顕微鏡６の光軸と同軸となるように、前記ホルダ５にセ
ットされている試料４を照明する照明光源７と、前記ホ
ルダ５を保持しながら、これをＸ方向、Ｙ方向に移動さ
せて、試料４の検査対象領域を前記顕微鏡６の視野内に
入れるＸ−Ｙステージ８と、前記処理機構３から出力さ
れるステージ制御指令に基づき、前記Ｘ−Ｙステージ８
の動作を制御するＸ−Ｙステージコントローラ装置９
と、前記処理機構３から出力されるフォーカス制御指令
に基づいて前記顕微鏡６のフォーカスや倍率などを調整
して、前記試料４の表面に焦点を合わせるオートフォー
カスコントローラ装置１０と、前記顕微鏡６によって拡
大された試料４の光学画像を電気信号（画像信号）に変
換するＩＴＶカメラ１１とを備えている。 【００２７】そして、検査対象となる金属材料中に含ま
れている非金属介在物の検査を行なうために、前記金属
材料から所定の条件で切り出された試料４がホルダ５に
セットされたとき、照明光源７によって前記試料４を照
明しながら、前記処理機構３から出力されるステージ制
御指令、フォーカス制御指令に基づき、Ｘ−Ｙステージ
８を動作させて顕微鏡６の視野内に試料４の検査対象領
域を配置させ、この状態で顕微鏡６により、前記検査対
象領域の表面に焦点を合わせて、これを拡大するととも
に、ＩＴＶカメラ１１によって前記顕微鏡６で拡大され
た光学画像を電気信号（画像信号）に変換して、これを
処理機構３に供給する。 【００２８】処理機構３は検査装置１全体の制御や測定
データの処理を行なう情報処理装置１２と、この情報処
理装置１２で処理された測定データなどを取り込んで、
これを印字するプリンタ装置２３と、前記情報処理装置
１２の指示に基づいて前記ＩＴＶカメラ１１から出力さ
れる画像信号を取り込んで必要な画像処理を行なう画像
処理装置１３と、この画像処理装置１３から出力される
画像信号（前記ＩＴＶカメラ１１で得られた生の画像信
号）を取り込んで、これを画面表示する画像モニタ装置
１４と、前記画像処理装置１３から出力される、画像処
理された画像信号を取り込んで、これを画面表示する画
像モニタ装置１５と、前記画像処理装置１３から出力さ
れる、画面信号を取り込んで、これをハードコピーする
ビデオプリンタ装置１６とを備えている。 【００２９】そして、前記画像入力機構２のＸ−Ｙステ
ージコントローラ装置９、オートフォーカスコントロー
ラ装置１０を制御して、前記ＩＴＶカメラ１１に試料４
の検査対象領域を撮影させ、これによって得られた画像
信号を取り込むとともに、この画像信号を処理して、非
金属介在物を検出するのに必要な基準しきい値を決めた
後、各非金属介在物の幅および長さと、その濃度とを画
素単位で測定し、この非金属介在物の幅および長さに対
応して、前記基準しきい値を最適なしきい値にして、前
記試料４中にある非金属介在物の量と、その種類とを検
査して、この検査結果を画面表示したり、プリントアウ
トしたりする。 【００３０】この場合、前記画像処理装置１３は図２に
示す如く前記ＩＴＶカメラ１１から出力される画像信号
をＡ／Ｄ変換して画像データに変換するＡ／Ｄコンバー
タ回路１７と、このＡ／Ｄコンバータ回路１７から出力
される画像データを取り込んで記憶するフレームメモリ
回路１８と、このフレームメモリ回路１８に記憶されて
いる画像データを画像処理する画像処理専用プロセッサ
回路１９と、この画像処理専用プロセッサ回路１９の動
作および前記Ａ／Ｄコンバータ回路１７などを制御する
制御ＣＰＵ回路２０と、この制御ＣＰＵ回路２０などの
作業エリアなどとして使用される作業ＲＡＭ回路２１
と、前記制御ＣＰＵ回路２０と前記情報処理装置１２な
どとの間のデータ授受をサポートするインタフェース回
路２２とを備えている。 【００３１】そして、前記情報処理装置１２からの指示
に基づいて、前記ＩＴＶカメラ１１から出力される画像
信号を取り込むとともに、前記モニタ装置１４に供給し
て、画面表示させる処理、前記画像信号をＡ／Ｄ変換し
て画像データに変換した後、画像処理して、ヒストグラ
ムを作成して、これを情報処理装置１２に供給する処
理、前記画像データに基づき、非金属介在物の形状（幅
と長さ）を測定し、これを前記情報処理装置１２に供給
する処理、前記情報処理装置１２から出力されるしきい
値に基づき、前記画像データを２値化して、非金属介在
物がある画素を明るくした２値化画像を作成する処理、
前記２値化画像を前記モニタ装置１５に供給して、画面
表示させる処理、および前記２値化画像を前記ビデオプ
リンタ装置１６に供給してハードコピーさせる処理など
を行なう。 【００３２】この際、前記情報処理装置１２は前記画像
処理装置１３から出力される、基準となる試料４のヒス
トグラムに基づき、最適しきい値を決定するときの基準
しきい値を計算して、これを記憶し、以後、前記画像処
理装置１３から検査対象となる実際の試料４の画像処理
して得られる非金属介在物の形状情報が供給される毎
に、この形状情報に基づき、非金属介在物が占有してい
る幅方向の画素数、長さ方向の画素数に応じて、図３に
示す如く、前記非金属介在物が幅方向または長さ方向に
占める画素が多くなるほど、値が小さくなるように前記
基準しきい値を調整して最適しきい値を計算し、これを
前記画像処理装置１３に供給して、検査対象となる実際
の試料の画像データを２値化させ、この２値化画像デー
タに基づき、前記試料４の表面上に出ている非金属介在
物の量とその種類とを識別させる。 【００３３】《実施例の効果》このようにこの実施例に
おいては、画像入力機構２によって試料４を撮影して画
像信号を生成するとともに、処理機構３によって前記画
像信号を処理して、非金属介在物を検出するのに必要な
基準しきい値を決めた後、各非金属介在物の幅および長
さと、その濃度とを画素単位で測定し、この非金属介在
物の幅および長さに対応して、前記基準しきい値を最適
なしきい値にして、前記試料４中にある非金属介在物の
量と、その種類とを検査するようにしたので、しきい値
の設定値を常に最適な値にして、試料画像中の非金属介
在物の画像と、金属の画像とを正確に識別することがで
き、これよって非金属介在物の量と種類とを正確に検査
することができる。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、し
きい値の設定値を常に最適な値にして、試料画像中の非
金属介在物の画像と、金属の画像とを正確に識別するこ
とができ、これよって非金属介在物の量と種類とを正確
に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による非金属介在物の検査装置の一実施
例を示す構成図である。 【図２】図１に示す画像処理装置の詳細な構成例を示す
ブロック図である。 【図３】従来の検査装置で使用されるしきい値の一例を
示す図である。 【図４】本発明による非金属介在物の検査装置で使用さ
れるしきい値の一例を示す図である。 【図５】しきい値を調整したときにおけるＡ系介在物の
評価と目視による評価の関係例を示す図である。 【図６】しきい値を調整したときにおけるＣ系介在物の
評価と目視による評価の関係例を示す図である。 【図７】金属中に含まれている非金属介在物の種類と、
その判定方法とを説明するための図である。 【図８】金属材料から切り出された試料中の非金属介在
物の量や種類などを自動的に検査する、従来の検査装置
の一例を示す構成図である。 【図９】図８に示す検査装置によるＡ系介在物の評価と
目視による評価の関係例を示す図である。 【図１０】図８に示す検査装置によるＣ系介在物の評価
と目視による評価の関係例を示す図である。 【符号の説明】 １ 非金属介在物の検査装置 ２ 画像入力機構 ３ 処理機構 ４ 試料 ５ ホルダ ６ 顕微鏡 ７ 照明光源 ８ Ｘ−Ｙステージ ９ Ｘ−Ｙステージコントローラ装置 １０ オートフォーカスコントローラ装置 １１ ＩＴＶカメラ（撮影装置） １２ 情報処理装置 １３ 画像処理装置 １４ 画像モニタ装置 １５ 画像モニタ装置 １６ ビデオプリンタ装置 １７ Ａ／Ｄコンバータ回路 １８ フレームメモリ回路 １９ 画像処理専用プロセッサ回路 ２０ 制御ＣＰＵ回路 ２１ 作業ＲＡＭ回路 ２２ インタフェース回路 ２３ プリンタ装置
例を示す構成図である。 【図２】図１に示す画像処理装置の詳細な構成例を示す
ブロック図である。 【図３】従来の検査装置で使用されるしきい値の一例を
示す図である。 【図４】本発明による非金属介在物の検査装置で使用さ
れるしきい値の一例を示す図である。 【図５】しきい値を調整したときにおけるＡ系介在物の
評価と目視による評価の関係例を示す図である。 【図６】しきい値を調整したときにおけるＣ系介在物の
評価と目視による評価の関係例を示す図である。 【図７】金属中に含まれている非金属介在物の種類と、
その判定方法とを説明するための図である。 【図８】金属材料から切り出された試料中の非金属介在
物の量や種類などを自動的に検査する、従来の検査装置
の一例を示す構成図である。 【図９】図８に示す検査装置によるＡ系介在物の評価と
目視による評価の関係例を示す図である。 【図１０】図８に示す検査装置によるＣ系介在物の評価
と目視による評価の関係例を示す図である。 【符号の説明】 １ 非金属介在物の検査装置 ２ 画像入力機構 ３ 処理機構 ４ 試料 ５ ホルダ ６ 顕微鏡 ７ 照明光源 ８ Ｘ−Ｙステージ ９ Ｘ−Ｙステージコントローラ装置 １０ オートフォーカスコントローラ装置 １１ ＩＴＶカメラ（撮影装置） １２ 情報処理装置 １３ 画像処理装置 １４ 画像モニタ装置 １５ 画像モニタ装置 １６ ビデオプリンタ装置 １７ Ａ／Ｄコンバータ回路 １８ フレームメモリ回路 １９ 画像処理専用プロセッサ回路 ２０ 制御ＣＰＵ回路 ２１ 作業ＲＡＭ回路 ２２ インタフェース回路 ２３ プリンタ装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 浜田 務
兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式
会社神戸製鋼所 神戸製鉄所内
(72)発明者 松下 智
神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝
エンジニアリング株式会社内
(56)参考文献 特開 昭55−94147（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−52251（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 21/84 - 21/958
G01N 33/00 - 33/46
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 撮影装置によって撮影対象となる試料を
撮影するとともに、画像処理装置によって前記撮影装置
で得られた画像信号を２値化して、この画像信号で示さ
れる前記試料の画像中にある非金属介在物の量またはそ
の種類の少なくともいずれか一方を検出する非金属介在
物の検査装置において、 前記試料中にある非金属介在物の幅方向及び長さ方向の
大きさを画素単位で測定し、この測定結果が前記非金属
介在物の幅方向もしくは長さ方向に占める画素が多くな
れば、予め設定されている基準しきい値を小さくなるよ
う調整し、測定結果が前記非金属介在物の幅方向もしく
は長さ方向に占める画素が少なくなれば、予め設定され
ている基準しきい値を大きくなるよう調整して、前記画
像信号を２値化する際に使用される各非金属介在物を識
別するためのしきい値を最適化し、この最適化されたし
きい値を用いて、前記画像信号を２値化して前記非金属
介在物の量、種類を検査する、 ことを特徴とする非金属介在物の検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22627994A JP3435224B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 非金属介在物の検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22627994A JP3435224B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 非金属介在物の検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894538A JPH0894538A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3435224B2 true JP3435224B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=16842727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22627994A Expired - Lifetime JP3435224B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 非金属介在物の検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3435224B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5053672B2 (ja) * | 2007-03-23 | 2012-10-17 | 東芝ソリューション株式会社 | 介在物判別装置、介在物判別方法、介在物判別プログラム |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP22627994A patent/JP3435224B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0894538A (ja) | 1996-04-12 |
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