(57)【要約】【課題】本発明は、金属顕微鏡の対物レンズの倍率を粗検査と精密検査の２段階で切換え、金属材料の試料面に対し、まず、粗検査における視野範囲を精密検査における視野範囲に相当するゾーン毎に分割して各ゾーンでの異物の有無を確認し、次に、異物有りと判定したゾーンを精密検査して該異物が非金属介在物かどうかの判定を行う非金属介在物の自動検査に関する。【解決手段】あらかじめ、前記の対物レンズの倍率の切換えで生じる粗検査での各ゾーンのゾーン範囲と、該ゾーン範囲に対応する精密検査での視野範囲の位置ずれ量を補正データとして補正データ格納部に格納しておき、異物有りと判定したゾーンを精密検査するに際し、前記の補正データに基づいて視野範囲の位置ずれ量を補正する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラを付設した金属顕微鏡の対物レンズの倍率を粗検査と精密検査の２段階で切換え、金属材料の試料面に対し、まず、粗検査における視野範囲を精密検査における視野範囲に相当するゾーン毎に分割して各ゾーンでの異物の有無を確認し、次に、異物有りと判定したゾーンを精密検査して該異物が非金属介在物かどうかの判定を行う非金属介在物の自動検査方法であって、
あらかじめ、前記の対物レンズの倍率の切換えで生じる粗検査での各ゾーンのゾーン範囲と、該ゾーン範囲に対応する精密検査での視野範囲との位置ずれ量を補正データとして補正データ格納部に格納しておき、
粗検査後に対物レンズの倍率を切換え、異物有りと判定したゾーンを精密検査するに際し、前記の補正データに基づいて精密検査での視野範囲の位置ずれ量を補正することを特徴とする非金属介在物の自動検査方法。
【請求項２】
金属材料の試料面を観察する金属顕微鏡と、
該金属顕微鏡の視野範囲を低倍率の粗検査と高倍率の精密検査の２段階に切換える対物レンズ倍率切換装置と、
前記金属顕微鏡の視野範囲内の画像を取り込むカメラと、
該カメラで取り込んだ画像を処理し、まず、粗検査における視野範囲を精密検査における視野範囲に相当するゾーン毎に分割して各ゾーンでの異物の有無を確認し、次に、異物有りと判定したゾーンを精密検査して該異物が非金属介在物かどうかの判定を行うメインプロセッサと、
前記試料面のスキャニングと位置合わせを行うオートステージ装置と、
前記の対物レンズの倍率の切換えで生じる粗検査での各ゾーンのゾーン範囲と精密検査での視野範囲の位置ずれ量を、あらかじめ補正データとして格納してなる補正データ格納部と、
該補正データに基づいて前記オートステージ装置を制御して前記の対物レンズの倍率切換え後の視野範囲の位置ずれ量を補正する機能を有する制御管理用パソコンと、
を有することを特徴とする非金属介在物の自動検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材など金属材料中の非金属介在物を自動検査するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材中に存在する非金属介在物は、鋼材の疲労強度など各種材料特性に大きな影響を与える。そのため、鋼材から鏡面研磨した試料を切り出し、オペレータが金属顕微鏡で観察して非金属介在物の有無、および、種類等の判定作業を行ってきた。
【０００３】
このような金属顕微鏡による非金属介在物の観察には、その種類の判別に高度な判断力が要求され、また、観察すべき視野範囲が広く根気も必要であり、オペレータにとって大きな精神的、肉体的負担となっていた。
そのため、金属顕微鏡を用いた非金属介在物の検査の自動化が検討されてきている。例えば、特開平１０−２７４６５０　号公報にその自動検査の一例が開示されている。
【０００４】
特開平１０−２７４６５０　号公報に開示された自動検査は、粗検査で被検査材料の検査範囲の全視野スキャニングを行い、ＣＣＤカメラによる顕微鏡像の撮像結果を画像処理して異物の有無を判定し、精密検査では、異物有りと判定した視野のみ選択スキャニングを行い、その異物が非金属介在物であるかどうかの判定を行うものであり、誤認識の確率を低減することで検査の信頼性を高め、人手による検査の置換えを実現することを目的とする。
【０００５】
例えば鉄鋼材料では、検査対象の清浄度が十分に高く、被検査面の研磨にも十分に注意が払われており、被検査面へのごみの付着やきずつきもほとんどなく、粗検査で異物有りと判定される視野ゾーンも限定的であり、異物として判定すべきはごく限られる。
ここで、粗検査では異物有無の判定のみを行うため、適用する画像処理も例えば２値化処理等のきわめて簡単な処理で十分であり、検査を高速に行うことを優先させる。
【０００６】
一方、精密検査では、検査する異物が非金属介在物かどうかの判定と、非金属介在物の種類の特定までが行われる。そのため、入力画像もカラー画像として画像情報を豊富にしておき、画像処理もニューロファジー推論処理等を応用したきわめて高度な技術が採用され、検査の信頼性を優先することが行われる。ただし、これらの処理はすでに画像処理技術として確立された技術であり、また、本発明とは直接関係しないことから、ここでは、その詳細を省力する。
【０００７】
また、本発明者も、例えば特開２００１−５６３３４号公報において非金属介在物の自動検査の一例を開示している。
特開２００１−５６３３４号公報に開示の自動検査は、粗検査と精密検査の２段階検査を行う非金属介在物の自動検査に関し、金属材の試料面の被検査範囲の全視野を粗検査する倍率に応じて分割してナンバリングするとともに、更に、精密検査の倍率に応じてゾーン分割して各ゾーンをナンバリングし、異物の有無の判定を行う粗検査において、異物有りの場合に、該当する粗分割視野のナンバーと、異物位置に対応するゾーンナンバーとを記憶し、その記憶情報に基づき、精密検査する視野のゾーンを選択できるように工夫したものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、顕微鏡の対物レンズを切換えて、低倍率での粗検査を行って異物有りと判定したゾーンについて高倍率の精密検査を行った場合、精密検査で当然検出すべき異物が未検出となり、検査異常となる場合が生じることが明らかとなった。
【０００９】
本発明は、このように、粗検査時には存在を確認しており、精密検査で当然検出すべき異物が未検出となってしまう問題を解決するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、低倍率での粗検査で確認した異物が、顕微鏡の対物レンズを切換えて高倍率とした場合に、ある一定のずれ量で精密検査の視野範囲から外れる場合があり、特に、当該異物が粗検査で分割したゾーンの境界近傍にある場合に、視野内から外れる場合があることを見出した。
【００１１】
そして、本発明者は、このずれが対物レンズを切換える際に発生するレンズの位置ずれによって生じる視野範囲のずれであることを明らかにし、また、そのずれ量が顕微鏡と対物レンズ倍率切換え装置の組合わせで決まる固有の値であることを見出し、本発明をするに至った。
すなわち、本発明は、カメラを付設した金属顕微鏡の対物レンズの倍率を粗検査と精密検査の２段階で切換え、金属材料の試料面に対し、まず、粗検査における視野範囲を精密検査における視野範囲に相当するゾーン毎に分割して各ゾーンでの異物の有無を確認し、次に、異物有りと判定したゾーンを精密検査して該異物が非金属介在物かどうかの判定を行う非金属介在物の自動検査方法であって、あらかじめ、前記の対物レンズの倍率の切換えで生じる粗検査での各ゾーンのゾーン範囲と、該ゾーン範囲に対応する精密検査での視野範囲との位置ずれ量を補正データとして補正データ格納部に格納しておき、粗検査後に対物レンズの倍率を切換え、異物有りと判定したゾーンを精密検査するに際し、前記の補正データに基づいて精密検査での視野範囲の位置ずれ量を補正することを特徴とする非金属介在物の自動検査方法によって上記課題を解決したのである。
【００１２】
また、本発明は、金属材料の試料面を観察する金属顕微鏡と、該金属顕微鏡の視野範囲を低倍率の粗検査と高倍率の精密検査の２段階に切換える対物レンズ倍率切換装置と、前記金属顕微鏡の視野範囲内の画像を取り込むカメラと、該カメラで取り込んだ画像を処理し、まず、粗検査における視野範囲を精密検査における視野範囲に相当するゾーン毎に分割して各ゾーンでの異物の有無を確認し、次に、異物有りと判定したゾーンを精密検査して該異物が非金属介在物かどうかの判定を行うメインプロセッサと、前記試料面のスキャニングと位置合わせを行うオートステージ装置と、前記の対物レンズの倍率の切換えで生じる粗検査での各ゾーンのゾーン範囲と精密検査での視野範囲の位置ずれ量を、あらかじめ補正データとして格納してなる補正データ格納部と、該補正データに基づいて前記オートステージ装置を制御して前記の対物レンズの倍率切換え後の視野範囲の位置ずれ量を補正する機能を有する制御管理用パソコンと、を有することを特徴とする非金属介在物の自動検査装置によって上記課題を解決したのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した自動検査システムのシステム構成図である。
図１に基づき、その詳細を説明する。
金属顕微鏡等の顕微鏡１０には、カラーＣＣＤカメラ１１が取り付けられており、その画像がメインプロセッサ１２に取り込まれる。
【００１４】
メインプロセッサ１２には、画像出力用の高精細度ディスプレイ１４と画像ハードコピー用のプリンタ１５が付設されている。
メインプロセッサ１２では、取り込んだ画像の処理が行われ、粗検査における異物判定、精密検査における非金属介在物判定の処理が行われる。なお、それらの判定処理は本発明と直接関係しないことから、その詳細については説明を省略する。
【００１５】
粗検査においては、メインプロセッサ１２で異物の判定処理が行われ、その処理の結果、異物が検出された時には、異物位置記憶部１３にその位置情報が粗検査での情報として記憶される。異物位置記憶部１３の機能の詳細については後述する。メインプロセッサ１２と異物位置記憶部１３は、制御管理用パソコン２０に接続されており、制御管理用パソコン２０では、メインプロセッサ１２での処理結果を取り込みつつ、自動検査の処理シーケンスが実行される。
【００１６】
制御管理用パソコン２０には、キーボード２１、制御管理用ディスプレイ２２、データプリンタ２３の入出力機器が接続されるとともに、顕微鏡１０を駆動制御するオートステージ装置２４とオートフォーカス装置２５が接続されている。
次に、上記のシステムを用いた自動検査の手順について詳細な説明を行うが、ここで、鏡面研磨した試料はすでにセットされているものとする。
【００１７】
まず、粗検査を行う。粗検査では、被検査材の試料面の被検査範囲の全視野についてスキャニングを実施する。
図２に示すように、被検査材試料面の全視野１を、粗検査の倍率で検査可能となる粗分割視野２に分割し、それぞれの粗分割視野２を順次スキャニングして全視野について異物の有無の判定を行う。スキャニングは、制御管理用パソコン２０で制御されたオートステージ装置２４の駆動によって自動的に行われる。また、焦点合わせは、制御管理用パソコン２０で同様に制御されているオートフォーカス装置２５で自動的に行われるのである。
【００１８】
ここで、粗検査では、異物の有無の判定のみを行い、その異物が非金属介在物であるかどうかの判定処理は実施しない。
粗分割視野２には、あらかじめナンバリングしておき、異物有りとの判定時には、そのナンバーを異物位置記憶部１３に視野Ｎｏ．　として記憶する。
また、本発明では、異物有りと判定した粗分割視野２を更にゾーン分割し、そのゾーンをナンバリングしておいて、異物のある位置に対応するゾーンのナンバーを異物位置記憶部１３にゾーンＮｏ．　として同時に記憶するのである。
【００１９】
ここで、ゾーンの分割数は、次工程での精密検査時の倍率と粗検査時の倍率の比に応じて決定する。例えば、粗検査を　１００倍の倍率で行い、精密検査を　４００倍の倍率で行うとすると、その倍率比が４であることから、粗分割視野２を図３に示すように、４×４＝１６の１６分割とし、ゾーンＮｏ．　を例えば（１）　〜（１６）とナンバリングするのである。なお、倍率比が整数倍とならない場合には、整数倍に切り上げてゾーニングを行う。
【００２０】
上記で説明したように、全視野の異物判定を行い、異物有りと判定した粗分割視野の視野Ｎｏ．　と、その視野内での異物があるゾーンＮｏ．　を異物位置記憶部１３に記憶していくのである。
このようにして、被検査材試料面の全視野について、異物の確認された粗分割視野の視野Ｎｏ．　とその視野内での異物がある位置のゾーンＮｏ．　を特定した後、精密検査において、その特定したゾーンのみの検査を行う。そして、その異物が非金属介在物であるかどうか、また、非金属介在物である場合には、その種類を判定する。
【００２１】
ところで、例えば、図４（ａ）に例示するように、　１００倍とした粗分割視野２内のゾーン（１）の境界部近傍に異物４が存在する場合、図４（ｂ）に示すようにその異物４が　４００倍に拡大した精密検査での実際の視野３ｂの視野範囲から外れてしまい、未検出となる場合が発生する。これは、粗検査のゾーン（１）に対応した精密検査視野３ａとの間にずれが生じることに起因しており、そのずれは、　１００倍から　４００倍への倍率拡大時の対物レンズの切換えに起因している。この対物レンズの切換えに起因する視野のずれ量は、装置に固有の値であり、あらかじめ補正量として調査しておくことができる。
【００２２】
本発明においては、このずれ量に対応した補正量を補正データ格納部３１に格納しておき、対物レンズ倍率切換装置３０からの切換え信号をトリガとして、オートステージ装置２４を制御する制御管理用パソコン２０に出力し、所要の補正を行うようにした。ただし、ずれ量が既知である場合は、制御管理用パソコン２０で所要の補正を行うことは極めて容易であり、その補正についての説明は省略する。そして、本発明による補正で、図４（ｂ）に示す視野のずれを解消できるようになり、ゾーンの境界近傍にある異物が未検出となる問題をすべて解消することができた。
【００２３】
【実施例】
本発明の非金属介在物の自動検査を、軸受鋼圧延材に適用して実施した。
対象となる軸受鋼圧延材から試料をサンプリングし、圧延方向に平行な面を切り出し鏡面研磨して試料を作成し、その試料の試料面の自動検査を行った。
顕微鏡倍率は、粗検査時に　１００倍、精密検査時に　４００倍とした。非金属介在物の判定は、“ＡＳＴＭ　　Ｅ４５−９７”　に規定される方法を採用した。
【００２４】
異物有無の判定時に、異物有りと判定された視野Ｎｏ．　とその異物のある位置のゾーンＮｏ．　を取り込んで、そのゾーンの精密検査処理を行う従来法と、更に、対物レンズの倍率切換えに伴うずれ量の補正を実施して精密検査処理を行う本発明法について、それぞれ１０００視野の測定を行い、検査ミスの発生状況の比較を行った。
【００２５】
その結果、従来法では精密検査時に５例の異物未検出が発生したが、本発明法では精密検査時の異物未検出を皆無とすることができ、検査の信頼性を大幅に向上できることを確認した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によって、非金属介在物の自動検査の信頼性を大幅に向上することができ、非金属介在物の自動検査の検査の信頼性を大きく向上できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する自動検査システムのシステム構成図である。
【図２】金属材料試料面の全視野を粗分割視野に分割した状態の説明図である。
【図３】粗検査の分割視野を更にゾーン分割した状態の説明図である。
【図４】粗検査のゾーン分割した視野範囲（ａ）、および、その分割したゾーンに対応した精密検査の視野範囲とそのずれの状態（ｂ）を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　　　（被検査材試料面の）全視野
２　　　　粗分割視野
３　　　　ゾーン
３ａ　　粗検査のゾーン１に対応した精密検査視野
３ｂ　　精密検査での実際の視野
４　　異物
【図１】
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【図２】
2004061418.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004061418.tif 000006