JPH02228542A - 自動磁粉探傷装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動磁粉探傷装置、特ｉ：、検査対象物の画像
データを２値化することにより種々の画像解析を行い、
検査対象物の欠陥を判定する装置に間するものである。

［従来の技術］ 従来　金属加工物の儂械加工時に生じる割れ及び傷等の
欠陥の検査法　磁粉探傷装置で行われていた　しかし、
その欠陥の判定は人の目に依存していたため、欠陥の見
落としや評価の客観性の欠如等の問題があっＬ そこで、このような問題を解決するため１：、紫外線ラ
ンプ照明の下に現れる、検査対象物の表面に付着した磁
粉の蛍光模様を工業用テレビカメラを用いて撮影し、そ
の画像データを基に様々な解析を行う自動磁粉探傷装置
が種々考案されている。

そのような自動磁粉探傷装置では多くの場合、得られた
画像データを２値化して、割礼　傷等を抽出し、良否判
定を行う。詳しく説明すると、例え（戴 ■テレビカメラから出力されるアナログ信号より、画面
を微小領域に分割した画素毎の輝度を求め（デジタル化
）、各画素の輝度が所定の値（閾値）よりも高いか低い
か（明るいか暗いか）により、画素を２種に分ける（２
値化） ■２値化された画像のうち、欠陥に対応する部分を認識
し、その特徴を抽出する（例え（′１　面積を測定する
、最長径を測定する、長短径比をとる等）■抽出された
特徴から、検査対象物の良否を判定する 等の段階を踏んで行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 自動磁粉探傷装置において、判定の基礎となる２値化画
像陳　検査対象物に照射する紫外線ランプの光量や検査
対象物に付着した磁粉液の量及び濃度により大きく影響
される。すなわち、閾値を一定としておくと、同一検査
対象物であっても、それらの条件が変動すると、２値化
画イ象において欠陥に相当する部分の形状や面積が変化
し、検査毎に異なった判定結果が生じるという問題があ
る。

このうち、紫外線ランプの光量については、その照射量
を一定にするという考案がなされている（実願昭６３−
３９３４２号）が、磁粉液濃度・量の変動による影響に
ついては避は難く、画像処理の段階における対処が望ま
れていた 自動磁粉探傷装置で行われる２値化に関しては既に各種
方法が提案されていたが、それら従来の方法には各々問
題があつ旭　そこで、本願発明者は、先に、このような
課題を解決するために、輝度分布におけるピーク輝度を
基に閾値を定め、２値化を行う装置を発明した（特願昭
６３−２０７７２８号）。

この発明はテレビカメラから得られた画像をそのまま２
値化する場合には有効であるが、次のような場合には別
の２値化方法が考慮されなければならない。すなわち、
検出したい欠陥をはっきりと現わすために、テレビカメ
ラから得られた画像を輪郭強調処理する場合である。こ
の処理により、画面中の明るさの異なる部分の境界のみ
が抽出された画像が得ら札　この画像データの輝度分布
層そのような輪郭強調処理を行わない場合と異なり、多
くのピークが現れたものとなったり、輝度ゼロの点で最
大ピークが現れる場合があり得る。このような場合に（
表　前記発明とは別の閾値決定方法が必要となることか
ら、・本発明が成されたものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために成された本発明匝第１図にそ
の概念的構成を示すように、磁化させた検査対象物Ｗの
表面に磁粉液を付着させ、テレビカメラＣにより得られ
るその検査対象物表面の画像データを、輪郭強調処理し
た後、２値化して解析することにより検査対象物Ｗの探
傷を行う自動磁粉探傷装置において、次のような各手段
を備えることを特徴とするものである。

（Ｍｌ）輪郭強調処理された画像データより、輝度毎の
画素数の分布曲線を求める輝度分布作成手段（Ｍ２）輝
度毎の画素数の分布曲線を微分する微分手比 （Ｍ３）微分された分布曲線から定められる閾値により
、上記輪郭強調処理された画イ象データを２値化する２
値化手既 ［作用］ 磁粉液の付着した検査対象物ＷはテレビカメラＣにより
撮影さ札　画素毎の輝度データにデジタル化された後、
輪郭強調手段ＢＯにより輪郭強調処理が行われる。輪郭
強調処理と（友　画像データに特別な演算を施すことに
より、画面中の背景、検査対象物Ｗ、欠陥等の明るさの
異なる部分の間の境界を明確にする処理である。輪郭強
調処理された画像データは輝度分布作成手段Ｍｌに送ら
札　画素毎の輝度信号が輝度により整理されて輝度毎の
頻度（画素数）分布が作成される。微分手段Ｍ２で１友
　輝度毎の画素数の分布のデータを輝度により微分（又
はデジタル信号では隣接頻度データの差分）演算を行い
、微分輝度分布を求める。２値化手段Ｍ３で１飄　この
微分輝度分布から、予め定められた規則に従って閾値（
輝度）を定め、その閾値により輪郭強調手段８０からの
画像データを２値化する。ここで規則と１表　背景、検
査対象物Ｗ、対象物Ｗ上の欠陥等の各々による輝度分布
を分別するものとして予め定められるものであり、例え
ば、後述する理由によれば、輝度の低い方から２番目の
極小点に当たる輝度の値を閾値とするというようなもの
である。

なお、以上の各手段は直接接続されてもよいし、適宜各
手段・装置の間に、中間データを一時的に記憶する手段
を入れてもよい。例えｆ？　　輪郭強調された画像デー
タは直接輝度分布作成手段Ｍｌに送られてもよいが、撮
影さ札　輪郭強調処理された画像データを一旦磁気テー
プ等に記録しておいて、別の機会に輝度分布作成手段Ｍ
ｌへ取り込んでもよい。

［実施例］ 本発明の実施例を第２図〜第６図により説明する。本実
施例の自動磁粉探傷装置は、第２図に示す通り、磁粉液
の付着した検査対象物２を照射する紫外線ランプ４、検
査対象物２を撮影するテレビカメラ６、テレビカメラ６
からの画像信号を入力して、後述の各種データ処理を行
う画像処理装置（ＩＰＵ）１０及びＩＰＵＩＯから出力
されるデータ処理前後の画像を映し出すビデオモニタ２
０とから成る。

Ｐ　Ｕ　１０はコンピュータであり、ＣＰＵＩＩ、ＲＯ
Ｍ　１２、ＲＡ　Ｍ　１３、ビデオＲＡ　Ｍ　＋４、Ａ
／Ｄ変換器１５及び外部入出力回路１６を備える。ＲＯ
Ｍ１２は以下に説明するような処理のプログラムや所定
の定数等を予め記憶しており、　ＲＡＭ１３は以下の処
理における演算途中のデータを一時的に°記憶する。

ビデオＲＡＭ１４はデジタル化された画像データを格納
しておくものである。なお、　ＩＰＵＩＯはこの他に、
画像データ等を記録するための外部記憶装置を備えてい
てもよい。

（１割れ等の欠陥１がある思われると検査対象物２は磁
化さ札　磁粉を含む蛍光液中に浸漬されてから引き上げ
られる。表面あるいは表面近傍に欠陥１がある場合には
、そこから磁束が漏れるため、磁粉液が他の部分よりも
多量に付着する。このような部分は、紫外線ランプ４の
照射により、他の部分よりも明るく現れる。

テレビカメラ６はそのような映像を撮影し、画像信号を
ＩＰＵＩＯに送る。　ＩＰＵＩＯで（戴　二の信号に対
して所定のデータ処理を行い、検査対象物２の欠陥の有
無及び度合を判定する。以下、　ＩＰＵＩＯにおいて行
われる処理を第３図のフローチャートに従って説明する
。

本ルーチンが開始すると、先ずステップ１００で、テレ
ビカメラ６からの画像信号を入力する。テレビカメラ６
から出力される画像信号はアナログ信号であるため、Ａ
／Ｄ変換器１５により所定の周期で量子化さ札　所定数
の画素に分割される。これにより、各画素のデジタル化
された輝度が得られる。この各画素の輝度データは一旦
ビデオＲＡＭ１４に記憶される。

このようにして得られたデジタル画像信号に対して、ス
テップ１１０では、ノイズ（信号ノイズ）除去のため、
平滑化処理を行う。これ（瓢　例えば、ある画素の輝度
の値に、上下左右斜めの周囲にある８画素の輝度の値を
加え、それを９で除してその画素の値とする、というデ
ータ処理により行える。これにより、　１画素単位で散
発的に現れる信号ノイズは、はぼ除去される。

次にステップ１２０で、欠陥部分を強調するため、輪郭
強調処理を行う。これは、例えば、次のような方法で行
うことができる。ある画素の上記周囲８画素のうち、左
側１列の３画素の値には−１（あるいは−１，−２，−
１等でもよい）、右側１列の３画素の値には＋１（ある
いは＋１．’＋２．＋１等）の重みをつけて加える。同
様に上側１列の３画素にマイナス、下側１列の３画素に
プラスの重みをつけて加える。

これらの値の和をその画素の値とするのである。

この演算を行う画素がほとんど輝度変化の無い領域の中
にある場合にはこの値はゼロとなるが、その画素が境界
部分にあるときに（上　正又は負の値として現れる。

このようにして輪郭強調された画像データに対して、ス
テップ１３０で、輝度毎に画素数をカウントし、輝度分
布を得る。この輝度分布の例を第４図（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）に示す。・第４図（Ａ）は欠陥の無い検査対象物
２の画像の輝度分布カーブ、（Ｂ）および（Ｃ）は欠陥
のある検査対象物２のカーブの例であるが、（８）の方
は磁粉液の濃度が高い場合、（Ｃ）の方は磁粉液の濃度
が低い場合のカーブを示す。これら輪郭強調処理された
後のカーブで（よ　いずれの場合でも、いくつかのピー
クと谷が現れることが特徴的である。

これらの輝度分布カーブは第５図のように分解すること
ができる。すなわち、全体の輝度分布は、Ｉ）検査対象
物２でない、バックグラウンドによるカーブ５０．１１
）検査対象物２全体によるカーブ５２、それに、目１）
検査対象物２上の欠陥１、あるいは欠陥ではないが磁粉
液が部分的に付着すること（磁粉付着ノイズ）によるカ
ーブ５４、の３つのカーブの重ね合わせとなる。従って
、この画像データを２値化する場合に（飄　第２と第３
のカーブ５２．５４の境界（谷間）５６を閾値とするこ
とが妥当である。なお、テレビカメラ６の視野の中でバ
ックグラウンドの占める部分が多い場合に（友　第５図
に示すよう１：、最も輝度の低い分布５０のピークが最
大ピークとなる。従って、最大ピークの輝度値を基に閾
値を決定することは、今の場合には、妥当ではない。

しかし、この谷間５６を検出すること（飄　実際上難し
い。例えば、第３のカーブ５４は欠陥１の有無あるいは
磁粉液の濃度により５４ａ（欠陥有り・磁粉液濃度低）
、５４ｂ（欠陥有り・磁粉液濃度低）　、５４ｃ（欠陥
無し）のように変化する。また、第２のカーブ５２も磁
粉液濃度の大小により、左右にシフトする。一方、第１
のカーブ５０はそれらの条件により変動しない。従って
、それらのカーブ５０．５２．５４の間の谷間５６．５
８も、条件によって、明確に現れる場合もあり、現れな
い場合も有り得る。第４図（＾）、（Ｃ）では第１の谷
間６０．６２が現れていない。従って、輪郭強調画像か
ら得られた輝度分布カーブからそのまま第２の谷間６５
，６６．６７のみを検出することは難しい。

そこで、欠陥］のみを正確に識別するために、本発明で
は以下の処理により閾値を定める。まず、ステップ１４
０で、輝度分布カーブ（第４図（Ａ）、　ＣＢ）、（Ｃ
））を次の式によって、微分・平滑化する。

ｙ（ｉ）＝ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋Ｉ） ｚ（ｉ）＝　（ｙ（ｉ−１）＋ｙ（ｉ）＋ｙ（ｉ＋１）
）／３ただし、ｘ（ｉ）は元の輝度分布カーブの各点の
（ｔｉＬｚ（ｉ）は微分・平滑化処理されたカーブの各
点の値である。第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の各カー
ブに対してこの演算を行った結果を第６図（Ａ）、（Ｂ
）、（Ｃ）に示す。

この微分・平滑化処理を行うことにより、元の輝度分布
カーブで第１あるいは第２の谷間６０．６１．６２．６
５．６６Ｊ６７が現れない場合でも、それらの位置に相
当する輝度値を検出することができ、欠陥１のみを正確
に現す２値化を行うことができるようになる。その理由
は、次の通りである。前記のような独立に滑らかな分布
を有するカーブが２つ重ね合わされるとき、たとえそれ
らの間に谷間が現れなくても、その代わりに変曲点が両
カーブの間に現れる。この変曲点（飄　元のカーブを微
分したカーブの極大又は極小点として現れることから、
微分カーブで極大又は極小点をとれ（戯　元のカーブの
変曲点を知ることできる。従って、第４図（＾）、（Ｂ
）、（Ｃ）の分布カーブの第２の谷間６５．６６．６７
に相当する輝度を求めようとすれ（ｆＳ　　第６図（Ａ
）、（Ｂ）、（Ｃ）の微分カーブの輝度の低い方から２
番目の極小点７５．７６．７７をとればよいことになる
。ステップ１５０ではこの２番目の極小点乃、７６．７
７の輝度を検出し、それを２値化の閾値Ｔｈとする。

次のステップ１６０では、ステップ１００でビデオＲＡ
Ｍ１４に記憶された各画素の輝度データを閾値Ｔｈと比
較することにより、　２値化する。例えば、ある画素の
輝度Ｂが、Ｂ＜Ｔｈであればその画素には値Ｏが与えら
ｉＢ≧Ｔｈであればその画素には値１が与えられる。こ
のようにして２値化された画像データもビデオＲＡ　Ｍ
　１４の別の領域に記憶される。

ステップ１７０で（友　２値化された検査対象物２の画
像から、特徴抽出を行う。特徴抽出１表　検査の目的に
応じて最適な方法が選ばれる。

例えば、輪郭強調画像の２値化データから、各欠陥１に
対応する島に番号付けを行う（ラベリング）。そして、
ラベリングされた各島の面積を求める。これは、画素数
によって求められる。これらの中の最大面積を特徴とし
て抽出するのである。

ここで、面積以外に、最大長さや長短比等を特徴として
もよい。

ステップ１８０で１上　そのように抽出された画像の特
徴に応じて、検査対象物２の良否を判定する。

例え（戯　最大面積が所定値以上の検査対象物２を不良
とする等である。以上で本ルーチンを終了する。なお、
ビデオＲＡ　Ｍ　１４に記憶された原画像データや２値
化された画像データは、適宜ビデオモニタ２０に映し出
される。

以上説明した通り、本実施例では、取り込んだ画像デー
タの２値化に際して、その閾値Ｔｈを、その輝度分布の
微分カーブの２番目の極小点の輝度値に基づいて決定す
る。この点は第５図のカーブ５２と５４との境界点５６
に相当し、それよりも輝度の高い画素のみを取り出すこ
とにより、欠陥］のみを正確に抽出した２値化が行える
。従って、例えば検査対象物２に付着する磁粉液の量や
濃度が増加して全体の明るさが増加しても、それに応じ
て閾値も増加するため、２値化画像の欠陥に相当する部
分の形状や面積はほとんど変化せず、検査結果（判定）
にはほとんど影響を及ぼさない。

［発明の効果］ 本発明では、輪郭強調された画像データの輝度分布カー
ブに対して微分処理を行い、その微分カーブに基づいて
２値化のための閾値を定める。従って、輪郭強調された
輝度分布カーブでは判別し難い欠陥と検査対象物表面と
の境界の輝度閾値も明確に判定できるようになり、欠陥
のみを抽出した正確な２値化画像を得ることができる。

このため、磁粉液の濃度や光源からの光量の大小等に左
右されず、しかも、欠陥の輪郭が明確に現れた画像を得
ることができ、検査対象物の自動判定が常二正確に行え
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための概念的構成医第２図は
本発明の実施例である自動磁粉探傷装置の構成を示すブ
ロック医　第３図はその探傷装置で行われる処理のフロ
ーチャート、第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は輪郭強調
画像の輝度分布を示すグラフ、第５図は輝度分布カーブ
を分解した説明医　第６図（Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）
は各々第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のカーブを微分・
平滑処理したカーブを示すグラフである。 第１図 １・・・欠肱　　　　　　　　２・・・検査対象気４・
・・光；凰　　　　　　　　６・・・テレビカメラ、ｌ
Ｏ・・・画像処理装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 磁化させた検査対象物の表面に磁粉液を付着させ、テレ
   ビカメラにより得られるその検査対象物表面の画像デー
   タを、輪郭強調処理した後、２値化して解析することに
   より、検査対象物の探傷を行う自動磁粉探傷装置におい
   て、 輪郭強調処理された画像データより、輝度毎の画素数の
   分布曲線を求める輝度分布作成手段と、輝度毎の画素数
   の分布曲線を微分する微分手段と、 微分された分布曲線から定められる閾値により、上記輪
   郭強調処理された画像データを２値化する２値化手段と を備えることを特徴とする自動磁粉探傷装置。