JPH084615Y2 - 非金属介在物の検査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、画像処理技術を用いた非金属介在物の検査
装置に関する。

（従来の技術） 金属材料中に存在する非金属介在物は金属材料の機械
的諸特性を左右するため、これらの定量解析を行うこと
は金属材料の品質管理を行ううえで大変重要である。

従来より、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 Mat
erials）法と呼ばれる方法が知られている。これは、金
属材料から採取された試料の表面に表れる非金属介在物
を顕微鏡で観察し、その形状や分布状態により金属材料
に品質が決定されるものである。

ASTM法では、非金属介在物は形状や分布状態により第
６図に示すようなＡ系、Ｂ系、Ｃ系、Ｄ系と、さらにＢ
系およびＤ系の画像濃淡によって区別されるTiB系、TiD
系の６種類に分類される。さらに、これら、６種類の各
々はThin（薄型）とHeavy（厚型）とに分類される。そ
して、分類された非金属介在物の各々に対して、金属材
料の品質が決定される。

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う検査装置が開発
されている。

この検査装置の構成を第４図を用いて説明する。

金属材料から採取された試料１は、ホールダ２に収め
られたうえで顕微鏡３のステージ４に固定される。ステ
ージ４上に固定された試料１は、照明光源５により顕微
鏡３の光軸と同軸で照明される。

顕微鏡３により拡大された試料１の画像は、顕微鏡３
に取付けられたITVカメラ（Industrial Television;工
業用テレビカメラ）６によって映像信号に変換される。
ITVカメラ６から出力された画像信号は、画像処理装置
７に入力され所定の画像処理が行われる。

この画像処理装置７は、A/Dコンバータ８、フレーム
メモリ９、制御CPU10から構成されており、入力された
映像信号は、まず、A/Dコンバータ８によって一つの画
面を構成する各画素ごとの濃度が例えば８ビットのディ
ジタルの濃度情報に変換され、フレームメモリ９に順次
格納される。

ここで、ステージ４上における試料１とホールダ２と
の様子を拡大して第５図に示す。

第５図（ａ）において、所定形状の試料片に切断され
た試料11は、黒色樹脂12と一体化されて一つの円柱形状
の検査片13とされている。

検査片13は、４コ収納型のホールダ14内に収納され、
このホールダ14が、第５図（ｂ）に示すようにステージ
15上に載置される。

ステージ15表面はＸ−Ｙ座標で位置が規定され、検査
しようとする位置をＸ−Ｙ座標で指示することにより、
指示されたステージ位置が顕微鏡の下にくるようステー
ジが移動する。

つまり、ホールダ14がステージ15上に載置された後、
顕微鏡がこのＸ−Ｙ座標軸に沿って走査するようステー
ジ15が移動し、ホールダ14に収納されてステージ15上に
載置された試料11の一端部から他端部まですべての検査
片が観察される。

このような画像処理技術が用いられた非金属介在物の
検査装置による検査では、試料を確実にくまなく観察す
ることが重要である。

ところが、ホールダをステージ上に載置する際、検査
者がその都度載置するため、ステージのどの位置に載置
されるかが決定せず、あらかじめ入力された検査開始位
置に適切に載置されなかったり、規定されたＸ−Ｙ座標
軸からずれて曲がった状態でホールダが載置される場合
がある。

すると、顕微鏡の視野が試料に対して非常に微小であ
るため、ホールダの位置確認に不要な時間を要し、検査
が迅速に行なわれないという問題が生じる。

さらに、顕微鏡の走査方向と試料の向きが一致しない
ために、顕微鏡の視野に試料が正確に入らないという問
題が生じ、正しい検査結果が得られないという事態が招
く。

このため、ステージ上の規定された位置に正しくホー
ルダが載置されたかという位置確認が重要となってい
る。

（考案が解決しようとする課題） 上述したように、従来の非金属介在物の検査装置で
は、規定されたステージ上の所定位置にホールダが適切
に載置されたかを確認することが困難で、検査開始まで
に不要な時間を要するという問題があり、ステージ上に
おけるホールダの速やかな位置確認が望まれている。

本考案はこのような課題を解決するためになされたも
ので、ステージとこのステージ上に載置される試料を収
納したホールダとの位置精度を向上させ、すばやく位置
確認を行うことができる非金属介在物の検査装置を提供
することを目的とする。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 本考案の非金属介在物の検査装置は、非金属介在物を
含む試料をホールダに収納し、このホールダを座標軸に
よって規定されたステージに載置して顕微鏡により拡大
視し、前記非金属介在物の解析を行う非金属介在物の検
査装置において、前記ホールダは該ホールダの所定部位
に位置確認用の目印が形成され、前記ステージをあらか
じめ入力された目印の座標位置に移動させた時、前記顕
微鏡の視野に前記目印が所定の面積割合で入ったかを検
出する目印検出手段を備えたことを特徴としている。

（作用） 本考案では、検査試料を収容したホールダの所定部位
に位置確認用の目印が形成され、この目印を検出する目
印検出手段を備えているため、検査装置のステージをあ
らかじめ入力された目印の座標位置に移動させた時、顕
微鏡の視野に目印が入ったかどうかを確認することによ
って、ホールダの位置確認を速やかに行うことができ
る。

従って、迅速に検査を行うことができる。

（実施例） 次に、本考案の実施例について図面を用いて説明す
る。

第１図は、本考案の一実施例の非金属介在物の検査装
置の構成を示す図である。

同図に示すように、この検査装置は、金属材料から採
取された試料100を拡大視した映像信号を得るための光
学系200と、光学系200により得られた映像信号を画像処
理して非金属介在物の解析を行う処理系300とから構成
されている。

また、光学系200は、複数個の試料100を収納するホー
ルダ210、試料面を光学的に拡大する光学顕微鏡220、光
学顕微鏡220により拡大された試料面を撮像して映像信
号に変換するITVカメラ（Industrial Television;工業
用テレビカメラ）230、試料面を顕微鏡220の光軸と同軸
で照明する照明光源240、顕微鏡220に備えられたオート
フォーカス機構の制御を行うオートフォーカスコントロ
ーラ250、ホールダ210の位置をＸ−Y2方向に移動させる
Ｘ−Ｙステージ260、処理系300からの指示に基づいてＸ
−Ｙステージ260の移動制御を行うＸ−Ｙステージコン
トローラ270から構成されている。

また、処理系300は、検査装置全体の制御と測定デー
タの処理を行う情報処理装置310、情報処理装置310の指
示に基づいてITVカメラ230から映像信号を入力し検査に
必要な画像処理を行う画像処理装置320、ITVカメラ230
で撮像された生画像の表示を行う画像モニタ330、画像
処理装置320で画像処理された画像の表示を行う画像モ
ニタ340、画像処理装置320で画像処理された画像のハー
ドコピーを出力するビデオプリンター350、情報処理装
置310で処理された測定データなどの印字を行うプリン
ター360から構成されている。

さらに、ホールダ210に関わる部分について詳細な構
成を第２図に示す。

同図において、ホールダ210は、上蓋211と下箱212と
からなり、上蓋211には、試料窓213が、４箇所に形成さ
れ、４つの試料片を収納するようになっている。

各試料片は、先に第５図（ａ）で説明した検査片のよ
うに、黒色樹脂に固定されてホールダ210に収納されて
いる。

そして、試料と黒色樹脂とが一体になった検査片の試
料部分が、ホールダ210の試料窓213から覗くように配置
され、試料窓213のコーナー近傍部位、すなわち黒色樹
脂に対応する部位に、直径1mmの目印穴214が形成されて
いる。

これによって、ホールダ210のステンレスによる銀色
と、目印穴214の内部に現れる樹脂の黒色とによって、
はっきりした明暗のコントラストが生じる。

従って、ホールダ210の目印穴214とを、画像視野がた
とえば0.88mm×0.6mmである顕微鏡で観察した場合に、
直径1mmの目印穴214の存在が直ちに確認される。

次に、この実施例のホールダ210を用いてステージ260
上での位置確認を行う動作を第３図に示すフローチャー
トを参照しつつ説明する。

まず、顕微鏡220がＸ−Ｙステージ260の原点位置にセ
ットされる（ステップ201）。

次いで、顕微鏡220が、Ｘ−Ｙ座標で規定されあらか
じめ登録された目印穴214の位置にセットされるようＸ
−Ｙステージ260を移動させる（ステップ202）。

移動した位置の画像を、A/Dコンバータ322に入力され
た１画面分の映像信号を構成する例えば縦512画素×横5
12画素の各画素のデジタル濃度情報に変換して、フレー
ムメモリ323に順次記憶させて取込む（ステップ203）。

そして、フレームメモリ323に記憶された濃度情報か
ら、明暗によって二値化する（ステップ204）。

二値化された情報に基づいて、全画素中に占める明部
または暗部の割合を集計する（ステップ205）。

ここでは、明部はステンレスによるホールダ部分であ
り、暗部は樹脂によって色付いた目印穴部分を示してい
る。

続いて、上記集計の結果から、目印穴を意味する暗部
が、全画素中において50％以上の面積を占めるかどうか
を判断する（ステップ206）。

ここで、暗部が全画素中において50％以上の面積を占
めると判断された場合、ホールダはステージ上に正しく
載置されたと確認され、位置確認の表示が出される（ス
テップ207）。

一方、ステップ206において、全画素中において暗部
が占める面積割合が50％未満であると判断された場合、
ステージ上のホールダ載置位置が適切でなく、位置修正
の表示が出される（ステージ208）。

このような位置確認の表示に従って正しくホールダを
ステージ上に載置した後、所定の指令によってステージ
を所望の検査開始位置に移動されることができる。

このように、目印穴の形成によって、画像視野の明暗
のコントラストを利用した容易な方法でホールダの位置
確認を行うことができ、検査者はより短時間でホールダ
を正しい位置に載置することができるため、検査の迅速
化が図られる。

また、この実施例では目印穴を一つ形成した例につい
て述べたが、ホールダの一辺に沿って二つ以上の目印穴
を形成すれば、ステージを軸方向に移動させて、目印穴
検査の判断を形成した目印穴の数だけ繰返すことによ
り、ホールダの平行状態を確認することができる。

さらに、目印として穴を形成するだけでなく、ホール
ダ上に着色マーキングを施すなど、顕微鏡の画像視野の
大きさに合せて、効果的に大きさの目印を形成してもよ
い。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案では、検査試料を収納す
るホールダの所定部位に位置確認用の目印が形成され、
この目印の座標位置をあらかじめ入力しておき、ステー
ジをこの入力された目印の座標位置に移動させた時、顕
微鏡の視野に目印が入ったかどうかを目印検出手段によ
って検出している。

このため、ホールダの位置確認が容易となり、検査の
迅速化が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による一実施例の非金属介在物の検査装
置の構成を示すブロック図、第２図は第１図に示した検
査装置におけるホールダを示す図、第３図は第１図に示
した検査装置における位置確認の処理動作を示すフロー
チャート、第４図は従来の検査装置を説明するための
図、第５図はステージ上における試料とホールダの様子
を拡大して示す図、第６図は非金属介在物の分類を示す
図である。 100…試料、200…光学系、210…ホールダ、211…上蓋、
212…下箱、213…試料窓、214…目印穴、220…顕微鏡、
260…ステージ、300…処理系、310…情報処理装置、320
…画像処理装置、330、340…画像モニタ、350…ビデオ
プリンタ、360…印字プリンタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】非金属介在物を含む試料をホールダに収納
   し、このホールダを座標軸によって規定されたステージ
   に載置して顕微鏡により拡大視し、前記非金属介在物の
   解析を行う非金属介在物の検査装置において、 前記ホールダは該ホールダの所定部位に位置確認用の目
   印が形成され、 前記ステージをあらかじめ入力された目印の座標位置に
   移動させた時、前記顕微鏡の視野に前記目印が所定の面
   積割合で入ったかを検出する目印検出手段を備えたこと
   を特徴とする非金属介在物の検査装置。