JPH0625761B2 - Inspection device for non-metallic inclusions - Google Patents
Inspection device for non-metallic inclusionsInfo
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- JPH0625761B2 JPH0625761B2 JP63203391A JP20339188A JPH0625761B2 JP H0625761 B2 JPH0625761 B2 JP H0625761B2 JP 63203391 A JP63203391 A JP 63203391A JP 20339188 A JP20339188 A JP 20339188A JP H0625761 B2 JPH0625761 B2 JP H0625761B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像処理技術を適用した非金属介在物の検査
装置に関するものである。The present invention relates to a non-metallic inclusion inspection device to which an image processing technique is applied.
微小な非金属介在物は、鉄鋼での製造過程において鋼材
の中にわずかに混入する。鋼材の品質は、この非金属介
在物の組成，大きさ，個数等により大きく左右されるの
で、ユーザーに対する出荷検査として、JIS(JIS-G-055
5)およびASTM(ASTM-E45)で規定されている顕微鏡による
非金属介在物の検査を行う。この検査は、通常、光学顕
微鏡を用いて人が目視で行なうが、近年、画像処理技術
を適用した非金属介在物の検査装置が出現している。こ
の装置に関しては、金属（臨時増刊号，1980年３月発
行）にて、霧島・相川が紹介されている。Small non-metallic inclusions are slightly mixed in the steel material during the steel manufacturing process. Since the quality of steel materials is greatly influenced by the composition, size, number, etc. of these non-metallic inclusions, JIS (JIS-G-055
5) and the inspection of non-metallic inclusions by the microscope specified in ASTM (ASTM-E45). This inspection is usually performed visually by a person using an optical microscope, but in recent years, inspection devices for non-metallic inclusions to which image processing technology has been applied have appeared. Regarding this device, Kirishima and Aikawa are introduced in Metal (Temporary special edition, published in March 1980).
〔発明が解決しようとする問題点〕 従来技術としての非金属介在物の検査装置は、ASTM規格
で記載している非金属介在物の分類の全てを弁別できな
いという問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional non-metallic inclusion inspection device has a problem in that it cannot distinguish all of the classifications of non-metallic inclusions described in the ASTM standard.
ASTM格での非金属介在物の分類を第６図に示す。加工に
よって粘性変形したＡ系介在物およびＣ系介在物，加工
方向に集団をなして不連続的に粒状に並んでいるＢ系介
在物および粘性変形をしないで不規則に分散するＤ系介
在物がある。この４種類の介在物は、第６図に示すよう
に、各々の介在物の形状および各々の介在物間の距離が
わかれば分類できるので、従来技術の検査装置で自動的
に区分できる。しかし、同種類の介在物の場合、介在物
の形状が同じであっても、その組成により、硫化物のＡ
系，硅酸塩のＣ系に分類する必要がある。この分類は、
従来技術の検査装置では弁別する機能がない。Figure 6 shows the classification of non-metallic inclusions according to the ASTM rating. A-type inclusions and C-type inclusions that are viscously deformed by processing, B-type inclusions that are grouped in the processing direction in a discontinuous granular form, and D-type inclusions that are irregularly dispersed without viscous deformation There is. As shown in FIG. 6, these four kinds of inclusions can be classified by knowing the shape of each inclusion and the distance between each inclusion, so that they can be automatically classified by a conventional inspection device. However, in the case of inclusions of the same type, even if the shapes of inclusions are the same, A
It is necessary to classify the system into the C system of silicate. This classification is
The inspection device of the prior art has no discriminating function.
本発明は、このような従来技術のもっている問題点を有
利に解決するものであって、 非金属介在物を拡大する金属顕微鏡と、 該金属顕微鏡より得られる画像を電気信号に変換するテ
レビカメラと、 該電気信号を画像の濃淡に対応して多値化した画像信号
に変換する変換器と、該画像信号を記憶するメモリとを
含む画像入出力装置と、 該画像信号から非金属介在物の長さ，幅および長さと幅
の比を計測する装置と、非金属介在物の内，軟質系介在
物と硬質系介在物とを複数レベルのスレッシュホールド
で二値化する装置と、水平および垂直方向の間隔が所定
値以下で非金属介在物が連続する数を計測する装置と、
を含む非金属介在物分類装置と、 を備えた事を特徴とする。The present invention advantageously solves the above problems of the prior art, and includes a metallographic microscope for enlarging non-metallic inclusions, and a television camera for converting an image obtained by the metallographic microscope into an electric signal. And an image input / output device including a converter for converting the electric signal into a multi-valued image signal corresponding to the density of an image, a memory for storing the image signal, and a non-metal inclusion from the image signal For measuring the length, width, and ratio of length to width, and a device for binarizing soft inclusions and hard inclusions among non-metallic inclusions with thresholds of multiple levels, and horizontal and A device for measuring the number of consecutive non-metallic inclusions with a vertical interval of a predetermined value or less,
And a non-metallic inclusion classifying device including.
以下、図面にもとづいて本発明の構成を示す。The structure of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は、本発明により非金属介在物の検査装置の構成
図である。金属顕微鏡１は、非金属介在物を拡大するも
のであって、光学顕微鏡，走査型電子顕微鏡等を用い
る。テレビカメラ２は、金属顕微鏡１より得られる画像
を電気信号に変換するものである。画像入出力装置３
は、画素としての電気信号を画像の濃淡に対応して多値
化した映像信号に変換する変換器４と該映像信号を記憶
するメモリ５とを含んでいる。多値化するレベルは、黒
レベルから白レベルまで256階調（８ビット相当）にす
ると、第２図に示すように、介在物の大きさ25μｍ×５
μｍ以下を除去すると、硫化物でのＡ系介在物と硅酸塩
でのＣ系介在物が分離して認識できる。このように多値
化するレベルは、同じ形状で、含有成分の異なる分類を
行う際に用い、256階調（８ビット）以上が望ましい。
非金属介在物分類装置６は画像入出力装置３での多値化
した画像信号より非金属介在物の長さ、幅および長さと
幅の比を計測する寸法計測装置７と濃度に対応する多値
化レベルの信号を弁別するスレッシュホールドを複数レ
ベル，硬質系介在物と軟質系介在物を二値化するスレッ
シホールドを複数レベルで検出する装置８から非金属介
在物の分類を行う。FIG. 1 is a block diagram of an inspection apparatus for non-metallic inclusions according to the present invention. The metallographic microscope 1 is for enlarging non-metallic inclusions, and uses an optical microscope, a scanning electron microscope, or the like. The television camera 2 converts an image obtained by the metallographic microscope 1 into an electric signal. Image input / output device 3
Includes a converter 4 for converting an electric signal as a pixel into a multi-valued video signal corresponding to the shade of an image, and a memory 5 for storing the video signal. If the level to be multivalued is 256 gradations (equivalent to 8 bits) from the black level to the white level, the size of the inclusions is 25 μm × 5 as shown in FIG.
When less than μm is removed, the A type inclusions in the sulfide and the C type inclusions in the silicate are separated and can be recognized. The level to be multi-valued in this way is the same shape and is used when differently classifying contained components, and it is desirable that the level is 256 gradations (8 bits) or more.
The non-metallic inclusion classification device 6 measures the length, width and length-to-width ratio of the non-metallic inclusions from the multi-valued image signal from the image input / output device 3 and the multi-value corresponding to the density. The non-metallic inclusions are classified from the device 8 which detects thresholds for discriminating the signal of the binarization level at a plurality of levels and thresholds for binarizing the hard inclusions and the soft inclusions at a plurality of levels.
本発明の一実施例である高級線材用非金属介在物検査装
置の構成を第３図に示す。FIG. 3 shows the configuration of a non-metallic inclusion inspection apparatus for high-grade wire rods, which is an embodiment of the present invention.
(1)画像入力系 エアー背圧方式による自動焦点調整機構とステップモー
タにより駆動されるオートステージ機構をもった金属顕
微鏡１に高解像度ＴＶカメラ２を取り付けてある。(1) Image input system A high resolution TV camera 2 is attached to a metallographic microscope 1 having an automatic back focus pressure type automatic focus adjustment mechanism and an auto stage mechanism driven by a step motor.
このため、作業者は、被検査物９上のスタート点を決定
すれば自動点にサンプルが走査されていく。Therefore, if the operator determines the start point on the inspection object 9, the sample is scanned to the automatic point.
ＴＶカメラ２を使用して、画像を画像入出力装置３に入
力する際、撮像管を厳選することは当然であるが、ＴＶ
系の垂直同期周波数をハード的な制約のため15Ｈｚとす
ることにより、映像信号の帯域幅を狭くし、走査線は15
00本、ノンインターレス方式を採用している。When the image is input to the image input / output device 3 using the TV camera 2, it is natural that the image pickup tube is carefully selected.
By setting the vertical synchronization frequency of the system to 15 Hz due to hardware restrictions, the bandwidth of the video signal is narrowed, and the scanning line is 15
00, non-interlace system is adopted.
被検査物９の形状は5.5mm×11mmの長方形状であり、被
検査物内の非金属介在物の大きさは数μｍから数十μｍ
のオーダーである。測定精度を標準偏差で0.5μｍ以内
として、画像処理する視野をテレビカメラの１画面当た
り、1428×1428画素で、１被検査物当り242画面とす
る。さらに多値化処理するために１画素当り８ビット処
理を行う。The inspection object 9 has a rectangular shape of 5.5 mm × 11 mm, and the size of the non-metallic inclusions in the inspection object is several μm to several tens μm.
Is the order. The measurement accuracy is within 0.5 μm in standard deviation, and the field of view for image processing is 1428 × 1428 pixels per screen of the TV camera, and 242 screens per inspected object. Further, 8-bit processing is performed for each pixel in order to perform multi-valued processing.
第３図における画像入力系として、オートステージ，オ
ードフォーカス機構１０，オートフォーカスコントロー
ラ１１およびオートステージコントローラ１２は、画像
の焦点を合せる自動焦点機能を有する。エアー源・エア
ー清浄器１３は、被検査物９のゴミ等をクリーニングす
るものである。防振台１４は、本装置に何らかの振動が
あっても画像にぶれが生じないようにするものである。As an image input system in FIG. 3, an auto stage, an auto focus mechanism 10, an auto focus controller 11 and an auto stage controller 12 have an auto focus function for focusing an image. The air source / air purifier 13 cleans dust and the like on the inspection object 9. The anti-vibration table 14 prevents the image from being shaken even if the apparatus has some vibration.
(2)画像解析系 画像入出力装置３において、ＴＶカメラの信号は、ここ
で入力され変換器４で1440×1440×８ビットのデジタル
信号に変換され、メモリ５に入れられる。非金属介在物
分類装置６に、画像入出力装置３に記憶された画像デー
タが転送され、装置６が介在物とバックグラウンドの信
号の大きさにより介在物の抽出を行う。(2) Image analysis system In the image input / output device 3, the TV camera signal is input here, converted by the converter 4 into a 1440 × 1440 × 8 bit digital signal, and stored in the memory 5. The image data stored in the image input / output device 3 is transferred to the non-metallic inclusion classifying device 6, and the device 6 extracts inclusions according to the magnitudes of the signals of the inclusions and the background.
画像データをヒストグラム処理で第４図に示すように走
査線方向にｎ分割して、各セクタ毎の縦ヒストグラムを
取る。縦ヒストグラムより、各セクタ毎の介在物の存在
場所を抽出し（第４図のA1,A2,A3,A4)、続いて、上記各
セクタの縦ヒストグラムを全セクタについてＯＲ（論理
和：オア）処理する（第４図のＢ）。The image data is divided into n in the scanning line direction by histogram processing as shown in FIG. 4, and a vertical histogram is obtained for each sector. From the vertical histogram, the locations of inclusions in each sector are extracted (A1, A2, A3, A4 in FIG. 4), and then the vertical histogram of each sector is ORed (logical sum: OR) for all sectors. Process (B in FIG. 4).
次にエリア(イ),(ロ),(ハ)順に横ヒストグラムを作成する
（第４図のC1,C2,C3)。得られた縦ヒストグラム(A1,A2,
A3,A4)と横ヒストグラム(C1,C2,C3)との整合をとり、介
在物にラベリング(1),(2),(3),(4)を付け、各介在物毎
の長さ，幅および座標の読込みを行う。Next, a horizontal histogram is created in the order of areas (a), (b) and (c) (C1, C2, C3 in FIG. 4). The resulting vertical histogram (A1, A2,
A3, A4) and the horizontal histograms (C1, C2, C3) are matched, the inclusions are labeled (1), (2), (3), (4), the length of each inclusion, Read width and coordinates.
また、抽出された介在物は、その信号の大きさにより第
５図に示す処理フローで分類される。非金属介在物の種
類は、Ａ系，Ｂ系，Ｃ系，Ｄ系の４種類である。In addition, the extracted inclusions are classified according to the magnitude of the signal in the processing flow shown in FIG. There are four types of non-metallic inclusions: A type, B type, C type and D type.
非金属介在物を示す画像データは、まず最初に多値化
（８ビット２５６階調）処理され、非金属介在物の濃度
が計測される。次に、２値化処理された後、縦方向およ
び横方向のヒストグラム処理により、非金属介在物の長
さ，幅の計測を行う。非金属介在物の長さと幅の比が所
定値Ｋ１以上であれば、Ｂ，Ｄ系介在物、所定値Ｋ１以
下であればＡ，Ｃ系の介在物に分類する。また、Ｂ，Ｄ
系介在物について、介在物間の距離を測定し配列チェッ
クを行い、各々の介在物間の距離（Ｘ，Ｙ）が所定値以
下でｎ個以上連続している場合はＢ系介在物に、それ以
外をＤ系介在物に分類を行う。Image data showing non-metal inclusions is first multi-valued (8-bit 256 gradations) and the concentration of non-metal inclusions is measured. Next, after being binarized, the length and width of the non-metallic inclusions are measured by histogram processing in the vertical and horizontal directions. If the ratio of the length to the width of the non-metallic inclusion is a predetermined value K 1 or more, it is classified as a B, D type inclusion, and if it is less than the predetermined value K 1 , it is classified as an A, C type inclusion. Also, B, D
For the systematic inclusions, the distance between the inclusions is measured and the arrangement is checked. If the distance (X, Y) between the inclusions is less than or equal to a predetermined value and n or more are continuous, the B type inclusions are Others are classified as D type inclusions.
Ａ，Ｃ系の介在物は、濃度が所定値以上であればＡ系介
在物に、所定値以下であれば、Ｃ系介在物と分類を行
う。A and C type inclusions are classified as A type inclusions when the concentration is a predetermined value or more, and C type inclusions when the concentration is less than the predetermined value.
このように非金属介在物分類装置での測定結果はホスト
コンピュータ１５へ伝送される。In this way, the measurement result of the non-metal inclusion classifying device is transmitted to the host computer 15.
本発明により、非金属介在物の検査装置は同一形状で含
有成分の異なる非金属介在物の弁別が可能となりさら
に、従来の問題点であった、人による測定誤差が解消さ
れ、鋼材の品質保証としての信頼性の向上が可能とな
る。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the inspection device for non-metallic inclusions can discriminate non-metallic inclusions having the same shape but different contained components. Furthermore, the conventional problem of human error in measurement is eliminated, and the quality of steel products is guaranteed. It is possible to improve the reliability.
第１図は、本発明装置の構成を示すブロック図である。 第２図は、本発明による輝度レベルによってＣ系介在物
とＡ系介在物を分類したヒストグラムを示すグラフであ
る。 第３図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。 第４図は、本発明のヒストグラム処理による非金属介在
物の形状測定例を示す正面図である。 第５図は、本発明の装置による非金属介在物の分類過程
を示すフローチャートである。 第６図は、非金属介在物の形状を示す平面図である。 １：金属顕微鏡 ２：テレビカメラ ３：画像入出力装置 ４：電気信号を多値化処理変換器 ５：メモリ ６：非金属介在物分類装置 ７：寸法計測装置 ８：濃度に対応する多値化レベルの信号を複数レベルの
スレッシュホールドで弁別し、硬質介在物と軟質介在物
を複数レベルのスレッシュホールドで二値化する装置 ９：被検査物 10：オートステージ，オートフォーカス機構 11：オートフォーカスコントローラ 12：オートステージコントローラ 13：エアー源・エアー清浄器 14：防振台 15：ホストコンピュータFIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the device of the present invention. FIG. 2 is a graph showing a histogram in which C-based inclusions and A-based inclusions are classified according to the brightness level according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a front view showing an example of measuring the shape of a non-metallic inclusion by the histogram processing of the present invention. FIG. 5 is a flowchart showing a classification process of non-metallic inclusions by the apparatus of the present invention. FIG. 6 is a plan view showing the shape of non-metallic inclusions. 1: Metallurgical microscope 2: Television camera 3: Image input / output device 4: Multi-value conversion converter for electric signals 5: Memory 6: Non-metallic inclusion classification device 7: Dimension measuring device 8: Multi-value conversion corresponding to density A device that discriminates level signals with multiple-level thresholds and binarizes hard inclusions and soft inclusions with multiple-level thresholds 9: Inspected object 10: Auto stage, auto focus mechanism 11: Auto focus controller 12: Auto Stage Controller 13: Air Source / Air Purifier 14: Vibration Isolator 15: Host Computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−45797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−40165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−143769（ＪＰ，Ａ) 特公 昭40−26400（ＪＰ，Ｂ１) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A-47-45797 (JP, A) JP-A-59-40165 (JP, A) JP-A-60-143769 (JP, A) JP-B-40- 26400 (JP, B1)
Claims (1)
レビカメラと、 該電気信号を画像の濃淡に対応して多値化した画像信号
に変換する変換器と、該画像信号を記憶するメモリとを
含む画像入出力装置と、 該画像信号から非金属介在物の長さ，幅および長さと幅
の比を計測する装置と、非金属介在物の内，軟質系介在
物と硬質系介在物とを複数レベルのスレッシュホールド
で二値化する装置と、水平および垂直方向の間隔が所定
値以下で非金属介在物が連続する数を計測する装置と、
を含む非金属介在物分類装置と、 を備えた事を特徴とする非金属介在物の検査装置。1. A metallographic microscope for enlarging non-metallic inclusions, a television camera for converting an image obtained by the metallographic microscope into an electric signal, and an image signal obtained by converting the electric signal into a multi-valued image corresponding to the density of the image. An image input / output device including a converter for converting the image signal into a memory, a memory for storing the image signal, a device for measuring the length, width and ratio of length to width of the non-metal inclusion from the image signal, Among the inclusions, a device that binarizes soft inclusions and hard inclusions with multiple levels of thresholds, and measures the number of consecutive non-metallic inclusions with a horizontal and vertical spacing below a specified value. Device to
An inspection device for non-metallic inclusions, comprising: a non-metallic inclusion classification device including.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63203391A JPH0625761B2 (en) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | Inspection device for non-metallic inclusions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63203391A JPH0625761B2 (en) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | Inspection device for non-metallic inclusions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0252251A JPH0252251A (en) | 1990-02-21 |
| JPH0625761B2 true JPH0625761B2 (en) | 1994-04-06 |
Family
ID=16473267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63203391A Expired - Lifetime JPH0625761B2 (en) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | Inspection device for non-metallic inclusions |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0625761B2 (en) |
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1988
- 1988-08-16 JP JP63203391A patent/JPH0625761B2/en not_active Expired - Lifetime
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