JPH0282155A - 欠陥検出方法及び装置 - 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、被検査材から得た探傷信号により欠陥の検出
を行う方法及びその実施に使用する装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来から圧延ロールなどの被検査材の表面欠陥を探傷す
る際に、該被検査材に渦流探傷用の探触子等を走査させ
て得た探傷信号を画像化し、所定の画像処理を行い、欠
陥を検出することが知られている。

上述のような画像処理において、前記探傷信号のレベル
は、画像上の各画素の濃度レベルに変換され、濃淡画像
表示される。この後、該濃淡画像に２値化処理を施し、
２値画像を得、欠陥の検出が行われる。前記２値化処理
の方法としては予め用意された特定の濃度レベルを２値
化閾値として設定し、設定した２値化閾値により２値化
処理を行う固定２値化法が用いられている。

しかしながら該固定２値化法では探触子の感度等の探傷
条件及び被検査材に応じた２値化処理を行うことができ
ず、欠陥の誤検出が生じるという問題があった。第９図
は同−被検査材から得た濃淡画像の濃度レベルを横軸に
、画素数の頻度分布を縦軸に示したグラフであり、図中
の縦の実線は（ａｌの濃度レベルの中心線であり、破′
ｌｌＡｇは前記固定２値化法により閾値である。　（ａ
）を基準とすると、（ｂ）は探傷感度が変化して画素数
の頻度分布が広範囲に及んだ場合、（１１，）は基準レ
ベル（ゼロ点）が移動した場合である。探傷条件が変化
し、探傷感度または基準レベルのドリフトが生じた場合
、同−被検査材から得た濃淡画像の濃度レベルに対する
画素数の頻度分布であっても、上記第９図の（ａ）〜（
Ｃ）の如く変化が生じる。従って、固定２値化法により
（ａｌ〜（Ｃ１を同様に図中の破線ｇで２値化処理する
固定２値化法では、探傷条件の変化に応じた欠陥検出が
実施できず、欠陥の誤検出が生じる。

また、被検査材のロットあるいは材質が変化した場合も
前記固定２値化法では、被検査材により最適な閾値を自
動的に設定することができないという問題がある。

以上のような従来方法の問題点を解決するために例えば
特公昭６３−１９５４３号公報に開示されている方法で
は、前記濃淡画像全体の各画素の濃度レベルの平均及び
標準偏差を求め、これに基づき２値化閾値を決定し、２
値化処理を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、かかる２値化処理には以下の如き問題点があ
る。例えば圧延ロールは第１０図においてＡで示される
中央部分が圧延時に使用され、この圧延使用部Ａは部位
により様々な熱影響を受ける。

一方、Ｂで示される圧延ロールの両端部は、はとんど使
用されず、この圧延未使用部Ｂは熱影響をほとんど受け
ない。圧延ロールから得た探傷信号に混在する欠陥信号
及び背景ノイズはともに圧延時の熱影響を主因として生
じるため、圧延ロールから得た探傷信号のレベルは圧延
ロールの部位により異なり、第１１図の如く不均一な波
形となる。

第１１図におけるＡ及びＢは第１０図における圧延使用
部Ａ及び圧延未使用部Ｂと対応する。第１１図において
圧延使用部Ａの欠陥信号レベル及び背景ノイズレベルは
ともに高い値であり、圧延未使用部Ｂではともに低い値
である。また、圧延使用部Ａは部位により様々な熱影響
を受けているので、欠陥信号レベル及び背景ノイズレベ
ルが部位により異なる。第１１図の例では圧延使用部Ａ
の中央部分において欠陥信号レベル及び背景ノイズレベ
ルがやや低くなっている。

このため欠陥信号レベル及び背景ノイズレベルが部位に
より異なる圧延ロールの如き被検査材から得た探傷信号
を濃淡画像化した後、画面全体の各画素の濃度レベルの
平均及び標準偏差を求め、これに基づき２値化閾値を決
定すると、第１１図の破線で示される位置で２値化処理
され、圧延使用部Ａでは不要な背景ノイズまで抽出する
ことになり、逆に圧延未使用部Ｂでは必要な欠陥信号を
抽出できず、欠陥の誤検出が生しる。

また、探傷感度のドリフトあるいは前記探傷信号の基準
レベルのドリフト等の探傷条件に応じて更に高精度に欠
陥を検出するべく欠陥検出方法の研究、開発が望まれて
いる。

本発明は、上述したような従来方法の問題点を解決し、
欠陥探傷方法において得られる探傷信号により、精度よ
く欠陥検出を行う方法及びその実施に使用する装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る欠陥検出方法は、被検査材に探触子を走査
させ、該探触子から得た探傷信号により欠陥の検出を行
う欠陥検出方法において、前記探傷信号を前記探触子の
走査位置と関連づけて２次元に配列し、この配列により
得られる２次元探傷信号を適宜の大きさの領域で分割し
、分割した領域毎に前記２次元探傷信号のレベルの平均
及び標準偏差を求め、求めた平均及び標準偏差により２
値化閾値を算出し、ごの２値化閾値に基づいて前記２次
元探傷信号を２値化処理し欠陥を検出することを特徴と
する。

また、本発明に係る欠陥検出装置は、請求項１記載の欠
陥検出方法に基づいて欠陥を検出する欠陥検出装置にお
いて、前記２次元探傷体号を探傷条件または被検査材に
応じた適宜の大きさの領域で分割する手段と、その分割
された領域毎に前記２次元探傷信号のレベルの平均及び
標準偏差を算出する手段と前記平均及び標準偏差並びに
予め設定した欠陥評価関数により、前記領域毎の２値化
閾値を算出する手段とを備えることを特徴とする。

〔作用〕

被検査材に探触子を走査させて行う欠陥検出において得
られた探傷信号は、探触子の走査位置と関連づけて２次
元に配列される。この配列により得られる２次元探傷信
号は、予め設定されている探傷条件または被検査材に関
する情報を参照して、それに応じた適宜の大きさの領域
で分割され、分割された領域毎に前記２次元探傷信号の
レベルの平均及び標準偏差が求められる。前記平均及び
標準偏差により前記領域毎に２値化閾値が算出され、そ
れに基づき前記２次元探傷信号は２値化処理され欠陥が
検出される。

かかる欠陥検出方法は、前記領域で分割する手段及び前
記平均及び標準偏差を算出する手段及び前記平均及び標
準偏差並びに予め設定した欠陥評価関数により前記領域
毎の２値化閾値を算出する手段とを備える欠陥検出装置
により行われる。これにより探傷条件または被検査材に
応じて欠陥が検出され、欠陥の誤検出が減少し、高精度
な欠陥検出が実施される。

〔実施例〕

以下、本発明方法による欠陥検出を圧延ロールを被検査
材として実施した場合の例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明方法の実施に用いる装置の構成を示すブ
ロック図であり、第２図はその処理手順を示すフローチ
ャートである。第１図において、圧延ロールの被検査材
２上において渦流探傷用の探触子ｌは以下の如く走査を
行う。

即ち、前記探触子１は被検査材２の軸方向−側端から開
始し、他側端で終了する軸方向に平行な主走査を行う。

この主走査が終了すると被検査材２はその周方向へ一定
距離だけ回転すると共に前記探触子１は探傷を行わずに
主走査開始位置へもどる。これにより前記探触子１の位
置は被検査材２上の副走査方向へ一定距離だけ相対移動
し、再び前記主走査が行われる。

上述の如き探触子１の主走査及び被検査材２の回転は図
示しない駆動機構によって行われる。この駆動機構の制
御を行う走査駆動制御装置３は、探触子１の主走査を開
始及び終了させるための制御信号に同期するクロック信
号を発生させる。該クロック信号はＡ／Ｄ変換装置５へ
入力され、Ａ／Ｄ変換された後、マツピングメモリ６へ
入力される。

一方、前記探触子１の主走査により得られた探傷信号は
、探傷器４からΔ／Ｄ変換装置５へ入力され、Ａ／Ｄ変
換された後マツピングメモリ６へ人力される。このＡ／
Ｄ変換後の探傷信号のレベルは前記マツピングメモリ６
において前記Ａ／Ｄ変換後のクロック信号により、前記
被検査材２の主走査位置及び副走査位置に対応するアド
レスでマツピングされる。これにより前記主走査により
得られた探傷信号のレベルは、２次元探傷信号として第
３図と同様の形でマツピングメモリ６上に記憶される。

第３図は被検査材２の主走査位置（Ｘ軸）に対応する幅
だけ広げられた前記探傷信号を副走査位置くＹ軸）に対
応する一定の間隔で配列した２次元探傷信号を示す説明
図である。

前記マツピングメモリ６上の前記２次元探傷体号のレベ
ルは、そのレベルの高低に従って各画素の濃度レベルが
高低するような２次元濃淡画像の情報にＣＰ［Ｉ　７に
より変換され画像メモ１月１に入力される。またＣＰＵ
　７は分割情報ファイル９に予め入力されている探傷条
件または被検査材に応じた領域分割情報を読み出し、こ
れにより前記画像メモリ１１に人力された２次元濃淡画
像を適宜の大きさに領域分割する。

第４図は上述の領域分割の例を示す説明図である。前記
２次元濃淡画像を前記分割情報ファイル９の領域分割情
報に基づきＸ軸方向に１，２．・・・β・・・ｎとｎ等
分し、Ｙ軸方向に１．２．・・・ｋ、・・・ｍと等分し
て領域分割を行う。

各領域の大きさはａ画素×ｂ画素であり、各画素の濃度
レベルｇを ｇｌｊ（ｋｌ　Ｉｌ）　　　　　ｉ＝１．　２．・・・
ｂｊ＝１．２．・・・ａ で表すものとする。また、各画素の濃度レベルの平均ｐ
（ｋ、ｊ７）及び標準偏差σ（ｋ、　　ｆ）は演算プロ
セッサ８において分割された領域（ｋ、１）毎に下記式
に基づき算出される。

本発明方法においては前記領域毎の濃度レベルの平均ｐ
（ｋ、７り及び標準偏差σ（ｋ、Ｊ）を基に前記領域毎
に２値化閾値を求めてそれを用いて２値化処理を行う。

ところで、前記領域毎の濃度レベルの平均Ｐ（ｋ、ｌ）
は探傷信号の基準レベルを標準偏差σ（ｋ、Ａ）は探傷
信号のバラツキ度合を示しているが、この探傷信号には
被検査材の表面性状に基づく背景ノイズ及び欠陥信号が
含有されている。濃度レベルの平均及び標準偏差をもと
に２値化閾値を求める場合、背景ノイズが同等であって
も欠陥信号レベルの大小あるいは欠陥信号の多少により
、２値化閾値が変化するため、適確な２値化処理が行え
ず、欠陥の誤検出が生じる場合がある。それゆえ、欠陥
信号による影響をおさえ、欠陥信号と背景ノイズとをよ
り適確に弁別するために当該領域に隣接する８つの領域
の濃度レベルの平均及び標準偏差を平均してその値を当
該領域の濃度レベルの平均ｐ’（ｋ、ｆ）及び標準偏差
σ’（ｋ、Ｉｌ）とする下記の近傍演算を演算プロセッ
サ８において行い、該濃度レベルの平均ｐ’（ｋ、ｌ）
及び標準偏差σ’（ｋ、ｆｆ）を基に前記領域毎の２値
化閾値を求め、それを用いて２値化処理し、より適確な
欠陥検出を行う。

（但しσ（ｋ、！りは除く） （但しｐ（ｋ、ｌ）　　は除く） また、当該領域の主走査方向または副走査方向の領域に
着目した欠陥検出を行う場合、あるいは隣接する領域が
８未満である場合などは、その必要に応じて下記のよう
な近傍演算を行うこともできる。例えば当該領域に対し
て副走査方向に隣接する２つの領域のσ’（ｋ、　ｘ）
　、　　ｐ　’（ｋ、　ｌ）は、（但しσ（ｋｌりは除
く） （但しｐ（ｋ、ｊりは除く） であり、当該領域に対して主走査方向に隣接する２つの
領域のσ’（ｋ、　ｌ　、　　ｐ　’（ｋ、　１）は、
（但しσ（ｋ、　　ｇ）は除く） （但しｐ（ｋ、ｇ　は除く） である。

一方、Ｎ（σ）関数テーブル１０には、被検査材に応じ
た欠陥評価関数Ｎ（σ）が設定されている。

例えば前記圧延ロールの如き被検査材においては、濃度
レベルのバラツキ度合（標準偏差）の大きい部位には欠
陥が多く存在し、標準偏差と欠陥存在確率とに相関関係
がある。このような場合、欠陥評価関数Ｎ（σ’（ｋ、
ｆｆ））は第５図の如きσ’（ｋ、りの関数として設定
される。また、標準偏差の大きさと欠陥存在確率とがあ
まり密接な関係を持たない場合、欠陥評価関数Ｎ（σ’
（ｋ、ｌ））は第６図の如き適宜の定数として設定され
る。

Ｎ（σ）関数テーブル１０に設定された欠陥評価関数Ｎ
（σ’（ｋ、ｊり）は、ＣＰＵ　７により被検査材に応
じて上述の如く選定され、演算プロセッサ８において算
出された前記分割領域毎の平均ｐ’（ｋ、ｊ’）及び標
準偏差σ’（ｋ、ｌ）とともに前記分割領域毎の２値化
閾値α（ｋｌ、）を算出する際に用いられる。２値化閾
値α（ｋ、Ａ）を算出する式は、探傷器の出力によって
異なる。探傷器４の出力レベルが第７図の如く正もしく
は負のいずれか片側にのみ存在する場合は下記（１１式
を、第８図の如く正負両側に存在する場合は下記（２）
式を用いる。

α（ｋ、　　ｌ）　＝ｐ　’（ｋ、ｌ）　＋Ｎ　（σ’
（ｋ、　１））Ｘσ’（ｋ、Ｎ）・・・ｆｌｌ α（ｋ、　　ｌ＞　＝ｐ　’（ｋ、１）±Ｎ（σ’（ｋ
、　ｌ）　）　Ｘσ’（ｋ、Ｊ）・・・（２） 算出された領域毎の２値化閾値α（ｋ、　　ｌ）に基づ
いて前記２次元探傷信号を前記領域毎に２値化処理し、
２値画像を得る。該２値画像は表示ＣｌｌＴ１２に表示
され、これにより欠陥検出を実施すると探傷感度及び被
検査材等の探傷条件に応じた高精度な欠陥検出が実施で
きる。

なお、上述の実施例においては、探傷信号のレベルを濃
度レベルに変換して欠陥検出を行ったが必ずしも濃度レ
ベルに変換する必要はな（、変換を行わずに本発明を適
用することもできる。また、本発明により算出された平
均及び標準偏差について行った近傍演算は必要に応じて
適宜行われるべきものであり、近傍演算を行わずに本発
明を実施しても高精度に欠陥が検出できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明においては、探傷信号を探傷
条件または被検査材に応じた適宜の大きさに領域分割し
、分割した各領域毎に２値化処理を施して欠陥を検出す
るので、従来法に比べて欠陥検出の精度が向上する。

また、本発明装置には探傷条件または被検査材に関する
情報が予め設定されており、探傷時の条件の変化に応じ
た適切な探傷信号の処理が自動的に行える。欠陥検出の
自動化は省力化による製品のコストダウン、製品の均質
性の確保、製品歩留りの向上等多くの利点をもたらす。

また、本発明における条件の変化に応じた適切な探傷信
号の処理により欠陥信号と背景ノイズとが適確に弁別さ
れ、欠陥の誤検出が減少し、高精度な欠陥検出が実施で
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成を示すブロック図、第２図は
その処理手順を示すフローチャー１・、第３図は本発明
の２次元探傷信号を示す説明図、第４図は本発明の実施
例における領域分割の説明図、第５図及び第６図は本発
明の欠陥評価関数Ｎ（σ’（ｋ、ｆｆ））の例を示す線
図、第７図及び第８図は探傷器の出力の例を示すグラフ
、第９図は濃度レベルに対する画素数の頻度分布を示す
グラフ、第１０図は圧延ロールの性状を示す略図、第１
１図は圧延ロールを探傷した結果を示す波形図である。 ■・・・探触子　８・・・演算プロセッサ　９・・・分
割情報ファイル　１０・・・Ｎ（σ）関数テーブル特　
許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　
　河　　野　　登　　人品 図 第 図 ｍ−ｄＸＹ′１−−− 第 ル 防 竿 凹 第 図 算 聞 第 魂 １度しベル １度しベル （ｂ） 濃度レベル （Ｃ） 図 ツ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査材に深触子を走査させ、該探触子から得た探
   傷信号により欠陥の検出を行う欠陥検出方法において、
   前記探傷信号を前記探触子の走査位置と関連づけて２次
   元に配列し、この配列により得られる２次元探傷信号を
   適宜の大きさの領域で分割し、分割した領域毎に前記２
   次元探傷信号のレベルの平均及び標準偏差を求め、求め
   た平均及び標準偏差により２値化閾値を算出し、この２
   値化閾値に基づいて前記２次元探傷信号を２値化処理し
   欠陥を検出することを特徴とする欠陥検出方法。 ２、請求項１記載の欠陥検出方法に基づいて欠陥を検出
   する欠陥検出装置において、 前記２次元探傷信号を探傷条件または被検査材に応じた
   適宜の大きさの領域で分割する手段と、その分割された
   領域毎に前記２次元探傷信号のレベルの平均及び標準偏
   差を算出する手段と前記平均及び標準偏差並びに予め設
   定した欠陥評価関数により、前記領域毎の２値化閾値を
   算出する手段とを備えることを特徴とする欠陥検出装置
   。