JPH0255948A - 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】 光匪辺旦力 ［産業上の利用分野コ 本発明は自動磁粉探傷装置、特に、検査対象物の画像デ
ータを２埴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関するものである。

［従来の技術］ 従来、金属加工物の機械加工時に生じる割れ及び僅等の
欠陥の検査は、磁粉探傷装置で行われでいた。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に欠ける等の問題があった。

そこで、このような問題を解決するために、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、割れ、偏等を抽出し、良否判
定を行う。詳しく説明すると、例えば、 ■テレビカメラから出力されるアナログ信号をフィルタ
にかけることにより、欠陥部分の強調やノイズの除去を
行う ■そのように事前処理された画像データより、画面を微
小領域に分別した画素毎の輝度を求め、各画素の輝度が
所定の（１Ｍ（閾（１ｍ）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、その特撮を抽出する（例えは、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
像は、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
画像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る。

自動磁粉探傷装置で行われる２　ｆｌｕ化に関しては次
のように各種方法が提案されているが、従来の方法には
各々問題があった。

■アナログ回路による浮動２値化 テレビカメラからのアナログ信号をバンドパスフィルタ
にかけ、輝度が急峻に変化する箇所を境界として２値化
する（例えば、上材等「鋳片熱間表面疵自動検査装置の
開発」鉄と鋼、第７０年（１９Ｂ４）第９号）。これは
走査線の方向と直交する欠陥に対しては有効であるが、
走査線と平行な欠陥に対しては検出が困難であるという
欠点がある。

■局所領域２値化 １画面内の局所領域毎に閾値を変え、それにより２値化
する（例えは、永田等「自動乾式磁粉探傷装置の開発」
第１回産業における画像センシング技術シンポジウム予
稿集、昭和６１年６月）。

１画面内に大小種々の欠陥がある場合には、局所領域の
設定により欠陥が消滅してしまったり、逆にノイズを増
大させる可能性がある。

■ヒストグラムの谷による２値化 画素毎の輝度による頻度ヒストグラムをとり、そのヒス
トグラムに現れる谷の部分を閾値として２値化する。欠
陥が微小である場合あるいは欠陥がない場合には、ヒス
トグラムの谷が現れず、２値化が不可能になるという問
題がある。

本発明は従来の自動磁粉探傷装置で解決が待たれていた
上記課題を解決するために成されたものである。

発明の構成 ［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は、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、テしビカメラ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）画像データより、画素毎の輝度信号を得る画素
分割手段、 （Ｍ２）画素毎の輝度信号より、輝度毎の画素数の分布
を求める輝度分布変換手段、 （Ｍ３）″Ｒ度毎の画素数の分布より、画素数が最大で
ある輝度（ピーク輝度）を求めるピーク検出手段、 （Ｍ４）ピーク輝度から定められる閾値により、画像デ
ータを２値化する２値化手段。

［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
撮影され、その画像データが画素分割手段Ｍ１に送られ
る。画素分割手段Ｍ１では送られてくる１画面分の画像
データを微少な画素毎に分割し、画素毎の輝度信号とす
る。輝度分布変換手段Ｍ２では、そのようにして得られ
た画素毎の輝度信号を、輝度により整理し、輝度毎の頻
度（画素数）分布を得る。ピーク検出手段Ｍ３では、輝
度毎の画素数の分布のデータより、画素数が最大である
輝度（ピーク輝度）を求める。２値化手段Ｍ４では、ピ
ーク輝度の値から、予め定められた規則に従い、閾値（
輝度）を定め、その閾値により画像データを２値化する
。ここで、規則とは、例えは、ピーク輝度の数倍の１直
を閾埴とするというようなものであり、予め実験等によ
り定めておくものである。

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。例えば、画像データはテレビカメラＣ
から直接画素分割手段Ｍ１に送られる場合の他、撮影さ
れた画像データを−Ｈ磁気テープ等に記録しておいて、
別の機会に画素分割手段Ｍ１へ取り込んでもよい。

［実施例コ 本発明の実施例を第２図〜第４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。

Ｉ　ＰＵ　１０はコンピュータであり、ＣＰＵＩＩ、Ｒ
ＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ビデオＲＡＭ１４＞Ａ／Ｄ変換
器１５及び外部入出力回路１６を備える。

ＲＯＭ１２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、Ｉ　Ｐ　Ｕ　１０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。

傷、割れ等の欠陥１がある思われると検査対象物２は磁
化され、磁粉を含む蛍光ン夜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（象信号
をＩＰ［Ｊｌｏに送る。ＩＰＵＩＯでは、この信号に対
して所定の処理を行い、検査対象物２の欠陥の有無及び
度合を判定する。以下、ＩＰＵｌｏ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、ＩＰ
ＵＩＯ及び周辺機器の籾量化を行う。そして、ステップ
１１０で、テしビカメラ６からの画像信号を人力する。

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、ＩＰＵｌｏではステップ１２０で、画像信
号をＡ／Ｄ変換器により所定の周間で量子化する。これ
により、テレビカメラ６で撮影された１画面が所定数の
画素に分割され、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、ステ・ンブ１３０で
−ＨビデオＲＡＭ１４に記憶される。

なお、ステップ１２０で量子化する前に、ステップ１１
０で人力したアナログ信号に、前述のように、ノイズ除
去や欠陥強調のための前処理を行ってもよい。

次のステップ１４０では、輝度毎に画素数を力ウントシ
、輝度分布を得る。この輝度分布の一例を第４図（ａ）
〜（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５０の例であり、輝度の低い
方のピーク５２は、検査対象物２でない、それ以外の部
分（バックグラウンド）によるものである。輝度の高い
方にあるピーク５４は、゛検査対象物２の表面からの蛍
光によるものである。同一の磁粉液量・濃度で、検査対
象物２の表面に欠陥１が存在する場合には、欠陥１の部
分は磁粉液が多く付着して明るくなるため、輝度分布は
第４図（ｂ）のカーブ６０ように、ある輝度Ｂｄ以上の
高輝度画素の数が多くなる（図中、斜線部分６Ｇ）。一
方、磁粉）夜の濃度が（ａ）、　（ｂ）の場合よりも高
くなったとき（あるいは、検査対象物２に付着する磁粉
）夜の量が多い場合）は、第４図（Ｃ）のカーブ７０に
示すように、検査対象物２以外のバックグラウンドの部
分のピーク６２．７２の位置は変わらないが、検査対象
物２の表面全体が明るくなるため、それに対応するピー
クが高輝度側に移動する（６４→７４）とともに、それ
より右の高輝度側の頻度（画素数）が増加する。そして
、当然、欠陥ｌに相当する画素の輝度も高くなるため、
上記境界の輝度も高輝度側に移動する（Ｂｄ−＋Ｂｃｌ
’）。

このようにして得られた輝度毎の画素数の分布から、農
大画素数となる輝度（ピーク輝度）をステップ１５０で
算出する。第４図（ｂ）では６４、（Ｃ）では７４の位
置の輝度の値Ｂｐ、　　Ｂｐ’である。

そして、ステ・ンプ１６０では、ピーク輝度値Ｂｐから
閾値Ｔｈを次式により算出する。

Ｔｈ＝に−Ｂｐ ここで、ｋは定数であり、例えは数倍というように一定
に決めておいてもよいし、検査対象物２の種類等に応じ
て、予め実験等で定めることにしてもよい。いずれにせ
よ、Ｔ　ｈは第４図（ｂ）、（Ｃ）の境界１直Ｂｄ、　
　Ｂｄ’に相当するような１直となるように定められる
。

次のステップ１７０では、ステップ１３０でビデオＲＡ
Ｍ１４に記憶された各画素の輝度データを閾ｆＭ　’Ｉ
’　１１と比較することにより、２値化する。例えは、
ある画素の輝度Ｂが、Ｂ＜Ｔｈ’″Ｃあれはその画素に
は１直０が与えられ、Ｂ≧Ｔｈであれはその画素には傾
１が与えられる。このようにして２（直化された画像デ
ータもビデオＲＡＭ１４の別の領域に記憶される。

ステップ１８０では、２値化された検査対象物２の画像
から、特徴抽出を行う。特徴抽出は、検査の目的に応じ
て晶連な方法が選はれるが、−例を挙げれは、次のよう
な手＋１１ｉＩで行われる。

まず、２値化画像データから、高輝度に相当する値１の
画素が連続している群（島）を識別し、各群に対して番
号付けを行う（ラベリング）。そして、ラベリングされ
た各群の面積を求める。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１９０では、そのように抽出された画像の特撮
に応じて、検査対象物２の良否を判定する。例えは、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ＲＡＭ
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（Ｄ　Ｔ　ｈを、その画像
データの輝度分布のピーク輝度Ｂｐに基づいて決定する
。従って、例えは検査対象物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。又、画像全体で判断す
るため、アナログ回路による浮動２値化のように走査の
方向により欠陥の検出が困難となることもなく、一画面
全体を一律に２値化するため、局所２値化のように欠陥
を消滅させたりノイズを増大させることもない。更に、
輝度分布の谷が現れない場合でも、２値化は可能である
。

発明の効果 本発明に係る自動磁粉探傷装置では、画像データの２値
化に際して、閾値を輝度分布のピーク削１度に応じて決
定する。従って、検査対象物に照射する紫外線の光量や
検査対象物に付着する磁粉ン夜の量・）農産等により、
２（ｌｕ化された画像データにおける欠陥部分の形状・
面積等が変化することが少なく、安定した検査結果が得
られる。又、従来の種々の２値化方法のような欠点もな
く、常に２値化が行え、かつ、欠陥をありのままに捉え
る２値化画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念的構成図、第２図は本発明の実施
例である自動磁扮探偏装置の構成図、第３図は実施例の
画像処理装置で行われる処理のフローチャート、第４図
（ａ）〜（ｃ）は各種検査対象物の画１象データの輝度
分布の例である。 １・・−欠陥、　　　　　　　　２、Ｗ・・・検査対象
物、４・・・紫外線ランプ　　　　６、Ｃ・・・テレビ
カメラ、１０・・・画１象処理装置、　　　２０・・・
ビデオモニタ代理人　　弁理士　　定立　勉　（仙２名
）第１図 面像データ ２値化画録 （Ｃ） ＢρＢｐ− ｄ ｄ− 輝 度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　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、 該画像データより、画素毎の輝度信号を得る画素分割手
   段と、 画素毎の輝度信号より、輝度毎の画素数の分布を求める
   輝度分布変換手段と、 輝度毎の画素数の分布より、画素数が最大である輝度を
   求めるピーク検出手段と、 該最大画素数輝度から定められる閾値により、該画像デ
   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。