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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Anmeldung Nr. 2017-062408 , eingereicht am 28. März 2017, deren Offenbarung hiermit ausdrücklich durch Bezugnahme in ihrer Gänze hierin einbezogen wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Härteprüfgerät und ein Programm.
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Stand der Technik
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Gemäß dem Stand der Technik misst ein herkömmliches Härteprüfgerät die Härte einer Probe in Abhängigkeit von Abmessungen einer Vertiefung, die durch Drücken eines Eindringkörpers gegen die Probe (Werkstück) mit einer vorgegebenen Prüfkraft erzeugt wird. Zum Beispiel misst ein Vickers-Härteprüfgerät die Länge von diagonalen Linien einer Vertiefung, die durch Drücken eines Eindringkörper mit der Form einer Pyramide mit quadratische Grundfläche in eine Oberfläche der Probe erzeugt wird, und berechnet die Härte in Abhängigkeit der gemessenen Länge der diagonalen Linien der Vertiefung.
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Bei dem oben erwähnten Härteprüfgerät wird ein Ort und eine Anordnung der Härteprüfung beim Beobachten der Oberfläche der Probe festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Prüfeinstellungsberatung und dergleichen in Bezug auf den Bereich, wo die Prüfung durchgeführt werden soll, als ein Mittel bekannt, um im Voraus zu überprüfen, ob die tatsächlich durchzuführende Prüfung ausgeführt wird. Damit die Prüfeinstellungsberatung funktioniert, werden zum Beispiel eine Größe, eine Tiefe und so weiter der auszubildenden Vertiefung auf Grundlage der Prüfkraft und geschätzten Härte der Probe berechnet (siehe
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-146793 ),
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Die oben erwähnte herkömmliche Technologie drückt ein Berechnungsergebnis jedoch nur als numerischen Wert aus und scheitert daran, bildlich wiederzugeben, wie das Abbild der Größe der Vertiefung in Bezug auf das tatsächlich beobachtete Bild aussieht. In anderen Worten, es ist schwierig den Bereich, wo die Prüfung durchgeführt wird nur mit dem Abbild des numerischen Werts zu vergleichen, und daher ergab sich eine Situation, in der sich die erzeugte Vertiefung über den Bereich hinaus erstreckt, in dem die Prüfung durchgeführt werden soll, wenn die Prüfung tatsächlich durchgeführt wird. Außerdem, wenn sich eine Vergrößerung des beobachteten Bildes zwischen der Prüfeinstellungsberatung und der tatsächlichen Prüfung unterscheidet, besteht eine Gefahr, dass eine fehlerhafte Abschätzung gemacht wird, weil das Bild der Größe der Vertiefung ebenfalls anders ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Härteprüfgerät und ein Programm bereit, die durch Vereinfachung des Bestimmens, ob die Prüfeinstellung angemessen ist, effizient arbeiten.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, der erdacht wurde, um die oben erwähnte Situation bewältigen, ist ein Härteprüfgerät zum Messen der Härte einer Probe durch Ausbilden einer Vertiefung durch Ausüben einer vorbestimmten Prüfkraft auf Probenoberfläche mit einem Eindringkörper, und durch Messen der Dimensionen der Vertiefung. Das Härteprüfgerät umfasst: eine Bilderfassungseinrichtung, die ist ein von einer Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenes Bild der Oberfläche der Probe erfasst; eine Anzeigeeinrichtung, die das von der Bilderfassungseinrichtung erfasste Bild der Oberfläche der Probe anzeigt; eine Einrichtung zum Definieren eines Prüfbereichs, die in Bezug auf das durch die Anzeigeeinrichtung angezeigte Bild der Oberfläche der Probe einen Prüfbereich definiert, wo die Härteprüfung durchgeführt werden soll; eine Einrichtung zum Erfassen von Prüfeinstellungen, die eine geschätzte Härte der Probe und der Prüfkraft erfasst, wenn die Härteprüfung durchgeführt wird; eine Schätzeinrichtung, die eine Größe der auf der Oberfläche der Probe auszubildenden Vertiefung auf Grundlage der durch die Einrichtung zum Erfassen von Prüfeinstellungen erfassten Prüfkraft und geschätzten Härte abschätzt; und eine Anzeigesteuereinrichtung, die eine Bildaufnahme der auszubildenden Vertiefung auf Grundlage der durch die Schätzeinrichtung abgeschätzte Größe der Vertiefung anzeigt, wobei die Bildaufnahme dem durch die Anzeigeeinrichtung angezeigten Bild der Oberfläche der Probe überlagert ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Härteprüfgerät eine Bildanpassungseinrichtung, die eine Größe der von der Anzeigesteuereinrichtung angezeigten Bildaufnahme anpasst und eine Prüfkraftanpassungseinrichtung, die die Prüfkraft in Abhängigkeit der durch die Bildanpassungseinrichtung angepasste Größe der Bildaufnahme anpasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung des Härteprüfgeräts zeigt die Anzeigesteuereinrichtung ferner zusätzliche Information an, um die Größe der Bildaufnahme auf dem durch die Anzeigeeinrichtung angezeigten Bild der Oberfläche der Probe anzugeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung des Härteprüfgeräts zeigt die Anzeigesteuereinrichtung die Bildaufnahme einer vorbestimmten Position außerhalb des durch die Einrichtung zum Definieren eines Prüfbereichs definierten Prüfbereichs überlagert an, wobei die vorbestimmte Position das durch die Anzeigeeinrichtung angezeigte Bild der Oberfläche der Probe ist. Ferner wird eine Einrichtung zum Anpassen einer Prüfposition bereitgestellt, die eine Anzeigeposition der durch die Anzeigesteuereinrichtung angezeigten Bildaufnahme an der vorbestimmten Position anpasst.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Programm, das einem Computer eines Härteprüfgeräts ermöglicht, das die Härte einer Probe misst, durch Ausbilden einer Vertiefung durch Ausüben einer vorbestimmten Prüfkraft auf Probenoberfläche mit einem Eindringkörper, und durch Messen der Dimensionen der Vertiefung, zu agieren als eine Bilderfassungseinrichtung, die ist ein von einer Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenes Bild der Oberfläche der Probe erfasst; eine Einrichtung zum Definieren eines Prüfbereichs, die einen Prüfbereich definiert, wo die Härteprüfung durchgeführt werden soll, in Bezug auf das durch die Anzeigeeinrichtung angezeigte Bild der Oberfläche der Probe; eine Einrichtung zum Erfassen von Prüfeinstellungen, die eine geschätzte Härte der Probe und der Prüfkraft erfasst, wenn die Härteprüfung durchgeführt wird; eine Schätzeinrichtung, die eine Größe der auf der Oberfläche der Probe auszubildenden Vertiefung auf Grundlage der durch die Einrichtung zum Erfassen von Prüfeinstellungen erfassten Prüfkraft und geschätzten Härte abschätzt; und eine Anzeigesteuereinrichtung, die eine Bildaufnahme der auszubildenden Vertiefung auf Grundlage der durch die Schätzvorrichtung abgeschätzte Größe der Vertiefung anzeigt, wobei die Bildaufnahme dem durch die Anzeigeeinrichtung angezeigten Bild der Oberfläche der Probe überlagert ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Härteprüfgerät und ein Programm bereit, die durch Vereinfachung eines Bestimmens, ob die Prüfeinstellung angemessen ist oder nicht, effizient arbeiten.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird ferner in der folgenden ausführlichen Beschreibung beschrieben, wobei Bezug auf die Vielzahl der Zeichnungen genommen wird, die beispielhafte nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung darstellen, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Teile bezeichnen, und wobei
- 1 ist eine Seitenansicht, die eine Gesamtkonfiguration eines Härteprüfgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 ist eine Seitenansicht, die eine Gesamtkonfiguration des Härteprüfgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Steuerstruktur des Härteprüfgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, das Vorgänge des Härteprüfgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 5 illustriert ein beispielhaftes Format, in dem ein Bild einer Oberfläche einer Probe überlagert mit einer Bildaufnahme einer auszubildenden Vertiefung angezeigt wird;
- 6 illustriert ein weiteres beispielhaftes Format, in dem das Bild der Oberfläche der Probe mit der Bildaufnahme der auszubildenden Vertiefung überlagert angezeigt wird;
- 7 illustriert ein beispielhaftes Format, bei dem die Größe der Bildaufnahme, die dem Bild der Oberfläche der Probe überlagert angezeigt wird, verringert ist;
- 8 illustriert ein beispielhaftes Format, bei dem die Abmessungen der Bildaufnahme auf dem Bild der Oberfläche der Probe angezeigt werden; und
- 9A und 9B illustrieren beispielhafte Formate, bei denen die Bildaufnahme einer vorbestimmten Position des Bildes der Oberfläche der Probe außerhalb eines Prüfbereichs überlagert angezeigt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die hierin gezeigten Einzelheiten sind beispielhaft und dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden mit der Absicht vorgelegt, eine als am nützlichsten erachtete und einfach zu verstehende Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu liefern. Es wird daher nicht versucht, die strukturellen Details der vorliegenden Erfindung detaillierter darzustellen als es für das grundsätzliche Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist. Die Beschreibung und die Zeichnungen verdeutlichen dem Fachmann, wie die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Beschreibung der Konfiguration
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Wie in 1 bis 3 dargestellt, umfasst ein Härteprüfgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Gerätehauptkörper 2, an dem verschiedene Komponenten angeordnet sind, einen Lastarm 3, der schwenkbar auf dem Gerätehauptkörper 2 gelagert ist, einen Armaktuator 4, der den Lastarm 3 mit einer Kraft (Prüfkraft) beaufschlagt und den Lastarm 3 betreibt, einen Revolver 8, der drehbar am Gerätehauptkörper 2 unter dem Lastarm 3 angeordnet ist, eine Eindringkörpersäule 6, die am Revolver 8 angebracht ist und an ihrer Spitze einen Eindringkörper 5 aufweist, eine Objektivlinse 7, die am Revolver 8 angebracht ist, einen Probentisch 9, der dem Revolver 8 gegenüberliegend angeordnet ist, und auf dem eine Probe S angeordnet ist, eine Bildaufnahmeeinrichtung 10 zum Aufnehmen eines Bildes einer in der auf dem Probentisch 9 angeordneten Probe S ausgebildeten Vertiefung, eine Bedieneinrichtung 15 zum Eingeben einer Prüfkraft und einer geschätzten Härte der Probe S, eine Anzeigeeinrichtung 16 zum Anzeigen des Bildes der auf der Oberfläche der Probe S auszubildenden Vertiefung und eine Steuerung 100. Bei dem Härteprüfgerät 1 steuert die Steuerung 100 die Vorgänge verschiedener Komponenten.
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Der Lastarm 3 umfasst einen Hauptarmkörper 31 und eine Schwenkachse 32, die einen ersten Endabschnitt 31a des Hauptarmkörpers 31 im Gerätehauptkörper 2 trägt. Die andere Seite des Hauptarmkörpers 31 ist in einen ersten zweiten Endabschnitt 31b und einen zweiten zweiten Endabschnitt 31c aufgeteilt. Der erste zweite Endabschnitt 31b ist als flexible Tellerfeder ausgebildet. Auf der Seite der unteren Oberfläche des Hauptarmkörpers 31 ist eine Belastungsachse 33 zwischen der unteren Oberfläche des Hauptarmkörpers 31 und dem Gerätehauptkörper 2 angeordnet, wobei die Belastungsachse 33 durch eine Schraubenfeder 33a federnd gelagert wird. Zusätzlich ist ein Armverschiebungsdetektor 34 am Hauptarmkörper 31 angeordnet, wobei der Armverschiebungsdetektor 34 einen Öffnungsgrad zwischen dem ersten zweiten Endabschnitt 31b und dem zweiten zweiten Endabschnitt 31c detektiert, wenn der Lastarm 3 (Hauptarmkörper) betrieben wird.
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Der erste Endabschnitt 31a des Hauptarmkörpers 31 ist mittels der Schwenkachse 32 schwenkbar im Gerätehauptkörper 2 gelagert, und der Armaktuator 4 ist mit dem ersten zweiten Endabschnitt 31b verbunden, wobei der Armaktuator 4 die Prüfkraft erzeugt, welche den Lastarm 3 betreibt. Der Hauptarmkörper 31 führt zusammen mit einer Bewegung des Armaktuators 4 eine Drehung um die Schwenkachse 32 aus. In Verbindung mit der Drehung des Hauptarmkörpers 31 nach unten verschiebt der Hauptarmkörper 31 die Belastungsachse 33 nach unten, indem die Belastungsachse 33 zusammengedrückt wird. Die Belastungsachse 33 überträgt einen Antrieb und eine Betätigung des Hauptarmkörpers 31 (Lastarm 3) auf die Eindringkörpersäule 6 (siehe 1).
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Der Armverschiebungsdetektor 34 umfasst eine Skala mit Eichmarkierungen an festgelegten Intervallen und einen Lineargeber, der die Eichmarkierungen auf der Skala optisch ausliest. Der Armverschiebungsdetektor 34 detektiert den Öffnungsgrad (Betrag der Auslenkung der Feder) zwischen dem ersten zweiten Endabschnitt 31b und dem zweiten zweiten Endabschnitt 31c, wenn der Eindringkörper 5 über die Eindringkörpersäule 6 oder dergleichen in die Probe S gedrückt wird. Der Armverschiebungsdetektor 34 gibt in Abhängigkeit des detektierten Öffnungsgrads ein Armverschiebungssignal aus. Außerdem entspricht der Öffnungsgrad einer Presskraft (Prüfkraft), mit welcher der Eindringkörper 5 in die Probe S gedrückt wird, oder einer Last, die auf die Probe S wirkt.
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Der Armaktuator 4 umfasst einen Servomotor 41, einen Kugelgewindetrieb 43, einen zwischen einer Motorachse 41a des Servomotors 41 und einer Schraubenachse 43a des Kugelgewindetriebs 43 gespannten Zahnriemen 42 und eine durch den Kugelgewindetrieb 43 getragene Halterung 44. Der Armaktuator 4 ist durch Befestigen der Tellerfeder 44a der Halterung 44 mit dem ersten zweiten Endabschnitt 31b des Hauptarmkörpers 31 mit dem Lastarm 3 verbunden.
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Der Servomotor 41 wird in Abhängigkeit eines Antriebssteuersignals, das von der Steuerung 100 eingegeben wird, angetrieben. Die Motorachse 41a des Servomotors 41 wird durch einen Antrieb vom Servomotor 41 gedreht. Die Antriebskraft der Motorachse 41a wird auf die Schraubenachse 43a des Kugelgewindetriebs 43 über den Zahnriemen 42 übertragen und dreht den Kugelgewindetrieb 43. Die Halterung 44 wird gemäß eines Drehantriebs vom Kugelgewindetrieb 43 vertikal verschoben. Auf diese Weise verschiebt der Armaktuator 4 in Abhängigkeit des Antriebs vom Servomotor 41 die Halterung 44 nach oben und unten, überträgt den Antrieb (Antriebskraft) auf den ersten zweiten Endabschnitt 31b des Hauptarmkörpers 31, der mit der Halterung 44 verbunden ist, und dreht den Hauptarmkörper 31 (Lastarm 3). Ferner ist die Tellerfeder 44a dazu ausgelegt, sich zu verbiegen, wenn der Armaktuator 4 den Lastarm 3 betreibt.
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Der Probentisch 9 umfasst einen Probentisch 91, auf dem die Probe S angeordnet ist, und eine Hubvorrichtung 92, die an einer unteren Oberfläche des Probentischs 91 angeordnet ist. Die Hubvorrichtung 92 umfasst einen Schraubabschnitt 92a und erlaubt es dem Probentisch 91, in Bezug auf den Gerätehauptkörper 2 durch Drehung des Schraubabschnitts 92a, vertikal verschoben zu werden.
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Der Revolver 8 umfasst einen Hauptrevolverkörper 81 und eine Drehachse 82, die den Hauptrevolverkörper 81 drehbar im Gerätehauptkörper 2 lagert. Der Hauptrevolverkörper 81 umfasst die Eindringkörpersäule 6, die Objektivlinse 7 und den Eindringkörpersäulenverschiebungsdetektor 20, der einen Betrag der Verschiebung der Eindringkörpersäule 6 detektiert. Die Eindringkörpersäule 6 ist über einen Eindringkörpersäulenhalter 61 am Hauptrevolverkörper 8 angeordnet. Der Hauptrevolverkörper 81 kann durch eine Drehung um die Drehachse 82 zwischen einer Anordnung der Eindringkörpersäule 6 oder der Objektivlinse 7 umschalten.
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Der Eindringkörpersäulenhalter 61 umfasst ein vertikales Halteelement 61a und Tellerfedern 61b, die sich horizontal vom vertikalen Halteelement 61a erstrecken. Die Eindringkörpersäule 6 wird federnd durch die Tellerfedern 61b des Eindringkörpersäulenhalters 61 gelagert und ist vertikal an der Oberfläche zum Anordnen der Probe S auf dem Probentisch 91 angeordnet, insbesondere an der Oberfläche (obere Oberfläche) der auf dem Probentisch 91 angeordneten Probe. Der Eindringkörper 5 kann am unteren Ende der Eindringkörpersäule 6 ausgetauscht werden. Wenn zum Beispiel eine Vickers-Härteprüfung durchgeführt wird, verwendet die vorliegende Ausführungsform einen viereckigen pyramidenförmigen Eindringkörper (mit gegenüberliegenden Winkeln von 136 ± 0.5°) als Eindringkörper. Die vorliegende Ausführungsform verwendet den pyramidenförmigen Vickers-Eindringkörper als den Eindringkörper 5. Wie in 1 dargestellt dreht das Härteprüfgerät 1 den Revolver 8 (Hauptrevolverkörper 81) und wechselt die Eindringkörpersäule 6 ein, so dass diese an einer Position, die der Belastungsachse 33 entspricht, angeordnet ist, wodurch ermöglicht wird, dass die aufgewendete Kraft auf die Eindringkörpersäule 6 übertragen werden kann, wenn sich die Belastungsachse 33 zusammen mit der Drehung des Lastarms 3 nach unten bewegt. Entsprechend kann das Härteprüfgerät 1 den Eindringkörper 5 in die Probe S eindrücken.
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Die Objektivlinse 7 ist eine Linse, die an einem Mikroskop 11 der Bildaufnahmeeinrichtung 10 befestigt ist. Wie in 2 dargestellt dreht das Härteprüfgerät 1 den Revolver 8 (Hauptrevolverkörper 81) und wechselt die Objektivlinse 7 ein, so dass diese an einer Position, die der Bildaufnahmeeinrichtung 10 entspricht, angeordnet ist, wodurch ermöglicht wird, dass die Bildaufnahmeeinrichtung 10 das Bild der Probe S aufnimmt.
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Der Eindringkörpersäulenverschiebungsdetektor 20 umfasst eine Skala mit Eichmarkierungen an festgelegten Intervallen und einen Lineargeber, der die Eichmarkierungen auf der Skala optisch ausliest. Der Eindringkörpersäulenverschiebungsdetektor 20 detektiert einen Betrag der Verschiebung (d.h. einen Betrag Eindringens des ein die Probe S eingedrückten Eindringkörpers 5 und eine Tiefe der Vertiefung), wenn die Eindringkörpersäule 6 die Vertiefung in der Probe S erzeugt, und gibt dann in Abhängigkeit des detektierten Betrags der Verschiebung ein Verschiebungssignal der Eindringkörpersäule an die Steuerung 100 aus.
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Die Bildaufnahmeeinrichtung 10 umfasst das Mikroskop 11, eine am Mikroskop 11 befestigte CCD-Kamera 10a und eine Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) zum Beleuchten einer Beobachtungsposition der Probe S. Die Bildaufnahmeeinrichtung 10 nimmt das Bild der auf der Oberfläche der Probe S erzeugten Vertiefung auf. Die Bildaufnahmeeinrichtung 10 (CCD-Kamera 10a) gibt das aufgenommene Bild der Vertiefung an die Steuerung 100 aus.
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Die Bedieneinrichtung 15 umfasst ein Zeigegerät wie beispielsweise eine Tastatur und eine Maus und empfängt eine Bedieneingabe eines Benutzers (Anwender), wenn eine Härteprüfung durchgeführt wird. Beispielsweise empfängt die Bedieneinrichtung 15 die Bedieneingabe der Prüfkraft und der durch den Benutzer geschätzten Härte der Probe S. Wenn eine vorab festgelegte durch den Benutzer ausgeführte Bedieneingabe empfangen wird, erzeugt die Bedieneinrichtung 15 ein vorgegebenes Betriebssignal, das der Bedieneingabe entspricht, und gibt das vorgegebene Betriebssignal an die Steuerung 100 aus.
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Die Anzeigeeinrichtung (Anzeige) 16 kann als Anzeigegerät wie beispielsweise ein LCD („Liquid Crystal Display“, Flüssigkristallanzeige) ausgeführt sein. Die Anzeigeeinrichtung 16 zeigt Härteprüfungseinstellungen, die in die Bedieneinrichtung 15 eingegeben werden, Ergebnisse der Härteprüfung, ein Bild der Oberfläche der Probe S und das Bild der auf der Oberfläche der Probe S erzeugten Vertiefung, das durch die CCD-Kamera 10a aufgenommen wird, usw. an.
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Wie in 3 gezeigt umfasst die Steuerung 100 eine CPU, ein RAM und ein ROM. Die Steuerung 100 hat die Funktion, eine Betriebssteuerung und dergleichen durchzuführen, um eine festgelegte Härteprüfung durch Ausführen eines festgelegten im ROM gespeicherten Programms durchzuführen.
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Beispielsweise vergleicht die Steuerung 100 das Armverschiebungssignal, das durch den Armverschiebungsdetektor 34 eingegeben wird, mit einem im Voraus definierten Armverschiebungsdatensatz. Die Steuerung 100 gibt an den Servomotor 41 das Antriebssteuersignal aus, um den Antrieb des Armaktuators 4 (Servomotor 41) zu steuern, um den Lastarm 3 zu drehen, so dass der Eindringkörper 5 mit der festgelegten Prüfkraft (Last) auf der Probe S aktiv wird.
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Zusätzlich verschiebt die Steuerung 100 den Probentisch 9 (Probentisch 91) vertikal, indem die Hubvorrichtung 92 gesteuert wird, und ändert einen relativen Abstand zwischen dem Probentisch 91 und der Objektivlinse 7, wodurch eine Autofokussierungsfunktion ermöglicht wird, die auf die Oberfläche der auf dem Probentisch 91 angeordneten Probe S fokussiert.
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Ferner analysiert die Steuerung 100 durch Ausführen einer vorbestimmten Bildverarbeitung des Bildes der Vertiefung, das durch die Bildaufnahmeeinrichtung 10 eingegeben wird, führt eine automatische Messung einer Größe (Abmessung) der Vertiefung durch und bestimmt den Abstand zwischen Positionen festgelegter Merkmale. Ferner berechnet die Steuerung 100 die Härte der Probe S in Abhängigkeit des Abstands zwischen den Positionen der festgelegten Merkmale der detektierten Vertiefung. Insbesondere misst die Steuerung 100 die Härte der Probe S anhand der Größe (Abstand zwischen Positionen festgelegter Merkmale) der durch das Eindrücken des Eindringkörpers 5 in die Probe S erzeugten Vertiefung. Beispielsweise wird die Härte der Probe S auf Grundlage der Vickers-Härteprüfung berechnet.
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Funktionsbeschreibung
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Im Folgenden wird die Funktion des Härteprüfgeräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der 4 beschrieben. Beispielsweise beginnt der Prozess, wenn die Steuerung 100 eine Auswahl eines vorläufigen Informationsanzeigemodus durch den Anwender über die Bedieneinrichtung 15 detektiert. In diesem Beispiel ist der vorläufige Informationsanzeigemodus ein Modus, in dem eine Anzeigefunktion realisiert wird, wenn die Härteprüfung durchgeführt wird, indem die Bildaufnahme der auszubildenden Vertiefung auf der Prüfposition des Bildes der Oberfläche der Probe S überlagert wird.
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Zunächst erhält die Steuerung 100 das durch die Bildaufnahmeeinrichtung 10 aufgenommene Bild der Oberfläche der Probe (Schritt S101). In anderen Worten, die Steuerung 100 dient als Bilderfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung. Insbesondere dreht die Steuerung 100 den Revolver 8 und wechselt die Objektivlinse 7 ein, so dass diese an einer Position der Härteprüfung angeordnet ist, um die Beobachtung der Prüfung (Beobachtung der Vertiefung) durchzuführen, wobei dies eine der Bildaufnahmeeinrichtung 10 entsprechende Position ist (siehe 2). Dann nimmt die Bildaufnahmeeinrichtung 10 die Oberfläche der auf dem Probentisch 91 angeordneten Probe S auf und gibt das aufgenommene Bild der Oberfläche der Probe S an die Steuerung 100 aus. Die Steuerung 100 erhält dann das durch die Bildaufnahmeeinrichtung 10 eingegebene Bild der Oberfläche der Probe. Die Bildaufnahmeeinrichtung 10 zeigt das erhaltene Bild der Oberfläche der Probe S in der Anzeigeeinrichtung 16 an.
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Als nächstes (Schritt S102) definiert die Steuerung 100 in Bezug auf das in der Anzeigeeinrichtung 16 angezeigte Bild der Oberfläche der Probe S einen Bereich, in dem die Härteprüfung durchgeführt wird (Prüfbereich). Insbesondere dient die Steuerung 100 als Einrichtung zum Definieren eines Prüfbereichs der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise definiert die Steuerung 100 den Prüfbereich gemäß der vom Anwender durch die Bedieneinrichtung 15 vorbestimmten eingestellten Funktion. Zu diesem Zeitpunkt wird neben dem Prüfbereich auch die Prüfposition bestimmt.
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Als nächstes erhält die Steuerung 100 die geschätzte Härte der Probe S und die Prüfkraft, wenn die Härteprüfung durchgeführt wird (Schritt S103). Insbesondere dient die Steuerung 100 als Einrichtung zum Erfassen von Prüfeinstellungen der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise erhält die Steuerung 100 die geschätzte Härte der Probe S und die Prüfkraft vom Anwender eingegeben durch die Bedieneinrichtung 15.
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Als nächstes schätzt die Steuerung 100 in Abhängigkeit der in Schritt S103 erhaltenen geschätzten Härte und Prüfkraft die Größe der auf der Oberfläche der Probe S auszubildenden Vertiefung (Schritt S104). Insbesondere dient die Steuerung 100 als Schätzeinrichtung der vorliegenden Erfindung.
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Dann zeigt die Steuerung 100 die Bildaufnahme der Vertiefung an, die auf Grundlage der in Schritt S104 abgeschätzte Größe der Vertiefung erzeugt wird, wobei die Bildaufnahme auf der Prüfposition des Bildes der Oberfläche der Probe S überlagert angezeigt wird. Daher dient die Steuerung 100 als Anzeigesteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung. 5 beziehungsweise 6 illustrieren ein beispielhaftes Format, in dem ein Bild G1 der Oberfläche der Probe S überlagert mit einer Bildaufnahme G2 der auszubildenden Vertiefung angezeigt wird. In 5 wird die Bildaufnahme G2 der auszubildenden Vertiefung an einen in Schritt S102 definierten Prüfbereich E1 angepasst. In diesem Fall kann der Anwender festlegen, dass die Prüfung mit der eingegebenen Prüfeinstellung (Prüfkraft und geschätzte Härte) durchgeführt werden kann. Andererseits zeigt 6, dass die Bildaufnahme G2 der auszubildenden Vertiefung außerhalb des in Schritt S102 definierten Prüfbereichs E1 liegt. In diesem Fall kann der Anwender festlegen, dass die Prüfung mit der eingegebenen Prüfeinstellung (Prüfkraft und geschätzte Härte) nicht durchgeführt werden kann. Mit den oben beschriebenen Vorgängen kann der Anwender festlegen, ob die Prüfung mit der eingegebenen Prüfeinstellung durchgeführt werden kann.
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Wenn die Prüfung mit der eingegebenen Prüfeinstellung durchgeführt werden kann, wird die Härte der Probe S in Abhängigkeit der Abmessungen der Vertiefung gemessen, nachdem die Vertiefung auf der Oberfläche der Probe S auf Grundlage der eingegebenen Prüfeinstellung erzeugt wird. Andererseits, wenn die Prüfung mit der eingegebenen Prüfeinstellung nicht durchgeführt werden kann, wird die Prüfeinstellung gemäß den Eingaben des Anwenders verändert und die Vorgänge werden wiederholt, bis die Bildaufnahme G2 der auszubildenden in den Prüfbereich E1 passt.
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Wirkung
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Wie oben beschrieben umfasst das Härteprüfgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Bilderfassungseinrichtung (Steuerung 100), die das Bild der Oberfläche der Probe S erfasst, das durch die Bildaufnahmeeinrichtung (Bildaufnahmeeinrichtung 10) aufgenommen wird, die Anzeige (Anzeigeeinrichtung 16), die das von der Bilderfassungseinrichtung erfasste Bild der Oberfläche der Probe S anzeigt, die Einrichtung zum Definieren eines Prüfbereichs (Steuerung 100), die in Bezug auf das durch die Anzeige angezeigte Bild der Oberfläche der Probe S der Prüfbereich definiert, wo die Härteprüfung durchgeführt werden soll, die Einrichtung zum Erfassen von Prüfeinstellungen (Steuerung 100), die die geschätzte Härte der Probe S und die Prüfkraft erfasst, wenn die Härteprüfung durchgeführt wird, die Schätzeinrichtung (Steuerung 100), die in Abhängigkeit der Prüfkraft und der durch die Einrichtung zum Erfassen von Prüfeinstellungen erfassten geschätzten Härte die Größe der Vertiefung auf der Oberfläche der Probe S abschätzt, und die Anzeigesteuereinrichtung (Steuerung 100), die die Bildaufnahme der Vertiefung anzeigt, die auf Grundlage der durch die Schätzvorrichtung abgeschätzte Größe der Vertiefung erzeugt wird, wobei die Bildaufnahme dem durch die Anzeige angezeigten Bild der Oberfläche der Probe S überlagert ist. Daher kann bei dem Härteprüfgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Größe der auszubildenden Vertiefung als visuelles Bild angezeigt werden, so dass vor dem Durchführen der Härteprüfung auf einfache Weise bestimmt werden kann, ob die Prüfeinstellung geeignet ist (in anderen Worten, ob die Härteprüfung durchgeführt werden kann). Somit können Fehler vermieden werden, bevor die Härteprüfung durchgeführt wird, wodurch es beispielsweise möglich ist, für Nachprüfungen benötigte Zeit einzusparen und die Betriebseffizienz zu erhöhen. Insbesondere gibt es einen Fall, in dem das Durchführen der Nachprüfung bei einem Fehler schwierig ist, wie zum Beispiel dann, wenn eine Vertiefung in einem kleinen Bereich erzeugt wird. Aber selbst in so einem Fall kann der Fehler im Voraus vermieden werden und die Härteprüfung kann mit größerer Zuverlässigkeit durchgeführt werden. Darüber hinaus, wenn bestimmt wird, ob die Prüfeinstellung geeignet ist oder nicht, kann die Größe der auszubildenden Vertiefung gemäß der Vergrößerung der Objektivlinse 7 während der Beobachtung geändert werden. Daher kann beispielsweise eine fehlerhafte Berechnung verhindert werden, bei der das durch die Objektivlinse 7 zehnfach vergrößerte Bild der Vertiefung fälschlicher Weise auf das durch die Objektivlinse 7 zwanzigfach vergrößerte beobachtete Bild angewendet wird, so dass die oben genannte Bestimmung besser durchgeführt werden kann.
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Obenstehend wird eine konkrete Beschreibung auf Grundlage der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und kann ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, modifiziert werden.
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Modifizierung
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Beispielsweise wird in der oben beschriebenen Ausführungsform der Eingabevorgang der Prüfeinstellung wiederholt, wenn es nicht möglich ist die Prüfung mit der eingegebenen Prüfeinstellung durchzuführen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Bildaufnahme G2 der Vertiefung, die sich über den Prüfbereich E1 hinaus erstreckt, mittels eines Ziehvorgangs mit einer Maus und dergleichen kleiner gemacht werden. Wie in 7 dargestellt kann, wenn ein Verkleinerungsvorgang durchgeführt wird, so dass ein verkleinertes Bild G3 an den Prüfbereich E1 angepasst wird, die Prüfkraft so angepasst werden, dass sie einen Betrag aufweist, welcher der Prüfkraft des verkleinerten Bildes G3 entspricht (in anderen Worten, die Prüfkraft zum Ausbilden der Vertiefung mit der Größe des verkleinerten Bildes G3). Andererseits, wenn die Bildaufnahme G2 der Vertiefung zu klein ist, kann das Bild durch einen Ziehvorgang mit der Maus und dergleichen vergrößert werden. Wenn ein Vergrößerungsvorgang durchgeführt wird, kann die Prüfkraft so angepasst werden, dass sie einen Betrag aufweist, welcher der Prüfkraft des vergrößerten Bildes entspricht (in anderen Worten, die Prüfkraft zum Ausbilden der Vertiefung mit der Größe des vergrößerten Bildes). Insbesondere empfängt die Steuerung 100 den Vorgang zum Anpassen der Größe (Verkleinerung/Vergrößerung) der angezeigten Bildaufnahme G2 und dient als Bildanpassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung zum Anpassen der Größe der Bildaufnahme G2. Zusätzlich dient die Steuerung 100 als Prüfkraftanpassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung, die die Prüfkraft anhand der Größe der angepassten Bildaufnahme G2 anpasst.
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Wie oben beschrieben umfasst das Härteprüfgerät die Bildanpassungseinrichtung (Steuerung 100), welche die Größe der von der Anzeigesteuereinrichtung angezeigten Bildaufnahme G2 anpasst und die Prüfkraftanpassungseinrichtung (Steuerung 100), welche die Prüfkraft anhand der Größe der angepassten Bildaufnahme G2 anpasst, wodurch der Anwender die Vertiefung problemlos mit einer gewünschten Größe erzeugen kann, und wodurch die Arbeitseffizienz weiter verbessert werden kann.
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Des Weiteren kann als weitere Methode zum Anpassen der Größe der angezeigten Bildaufnahme G2, wenn die einstellbare Prüfkraft im Bild G1 der Oberfläche der Probe S angezeigt wird und der Anwender die gewünschte Prüfkraft mit der Maus auswählt, die Größe der Bildaufnahme G2 so angepasst werden, dass die der Prüfkraft entsprechende Größe erhalten wird.
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Ferner kann zusätzliche Information zum Verdeutlichen (Vergleichen) der Größe der angezeigten Bildaufnahme G2 im Bild G1 der Oberfläche der Probe S angezeigt werden. In diesem Beispiel sind Abmessung der Bildaufnahme G2, Maßstab, Bilder von Tabak und Münzen und dergleichen als zusätzliche Information enthalten. Als ein Beispiel der zusätzlichen Information illustriert 8 ein Format, in dem die Abmessungen (eine Seitenlänge ist 20µm) der Bildaufnahme G2 im Bild G1 der Oberfläche der Probe S anzeigt werden.
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Wie oben beschrieben zeigt die Steuerung 100 ferner die zusätzliche Information an, um die Größe der Bildaufnahme G2 in dem durch die Anzeige angezeigten Bild G1 der Oberfläche der Probe darzustellen, so dass sich der Anwender die Größe der Vertiefung leichter vorstellen kann und richtig bestimmen kann, ob die Prüfeinstellung geeignet ist.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Bildaufnahme G2 der auszubildenden Vertiefung auf der Prüfposition des Bildes G1 der Oberfläche der Probe überlagert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann wie in 9A und 9B statt der Prüfposition die Bildaufnahme G2 einer festgelegten Position außerhalb des Prüfbereichs E1 (siehe 9A) überlagert angezeigt werden, und die Bildaufnahme G2 wird durch Ziehen oder dergleichen vom Anwender manuell an eine gewünschte Prüfposition innerhalb des Prüfbereichs E1 bewegt. In diesem Fall kann wie in 9A und 9B dargestellt eine Vielzahl von Bildaufnahmen G2 für die jeweils einstellbare Prüfkraft (drei Bilder in 9A und 9B) angezeigt werden (siehe 9A) und der Anwender kann die Bildaufnahme G2 mit der gewünschten Größe bewegen (siehe 9B). Insbesondere empfängt die Steuerung 100 den Vorgang die Anzeigeposition der Bildaufnahme G2, die an der gewünschten Prüfposition innerhalb des Prüfbereichs E1 angezeigt wird, anzupassen (bewegen), und dient somit als Einrichtung zum Anpassen einer Prüfposition der vorliegenden Erfindung, die die Anzeigeposition der Bildaufnahme G2 anpasst.
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Wie oben beschrieben umfasst die Steuerung 100 eine Konfiguration zum Anzeigen der Bildaufnahme G2 überlagert auf der festgelegten Position außerhalb des Prüfbereichs E1, der durch die Einrichtung zum Definieren eines Prüfbereichs im durch die Anzeige angezeigten Bild G1 der Oberfläche der Probe S definiert wird, und die Einrichtung zum Anpassen einer Prüfposition (Steuerung 100), welche die Anzeigeposition der durch die Anzeigesteuereinrichtung angezeigten Bildaufnahme an der festgelegten Position anpasst. Hierdurch kann der Anwender die Prüfposition wie gewünscht festlegen, während er die Größe der Vertiefung visuell bestätigen kann und die gewünschte Härteprüfung auf einfache Art und Weise durchführen kann.
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Außerdem wird in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Vickers-Härteprüfgerät, das den Eindringkörper 5 mit einer flachen quadratischen Form umfasst, beispielhaft für das Härteprüfgerät 1 beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung auf jedes beliebige Härteprüfgerät zum Messen der Härte der Probe S durch Ausbilden einer Vertiefung auf der Oberfläche der Probe durch Ausüben einer festgelegten Prüfkraft mit dem Eindringkörper 5 und durch Messen der Abmessung der Vertiefung angewendet werden. Beispielsweise umfasst das Härteprüfgerät einen quadratischen pyramidenförmigen Diamant-Eindringkörper und kann ein Knoop-Härteprüfgerät sein, das den Eindringkörper mit der quadratischen flachen Form umfasst, oder es kann ein Brinell-Härteprüfgerät sein, das, ähnlich wie das Vickers-Härteprüfgerät, den kugelförmigen Eindringkörper umfasst.
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Ferner kann jeder in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Aspekt als ein Verfahren, ein Programm oder ähnliches verstanden werden. Hinsichtlich der Kategorie des Verfahrens und des Programms ist es beispielsweise möglich, den Begriff „Mittel“ oder „Einrichtung“ durch „Verfahren“ oder „Schritt“ zu ersetzen. Die Reihenfolge der Abläufe und Verfahrensschritte ist nicht auf die explizit in der vorliegenden Anmeldung beschriebene beschränkt. Die Reihenfolge kann verändert werden und einige Abläufe können wie benötigt einzeln oder gleichzeitig durchgeführt werden.
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Zusätzlich können innerhalb eines Geltungsbereichs, der nicht vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abweicht, geeignete Modifizierungen an detaillierten Strukturen und Vorgängen einer jeden Komponente gemacht werden, die das Härteprüfgerät konfigurieren.
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Es wird angemerkt, dass die obenstehenden Beispiele lediglich für den Zweck der Beschreibung dienen und in keiner Weise als Beschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind. Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Begriffe, die hierin verwendet wurden, lediglich beschreibend und erklärend gemeint sind, und keine beschränkende Wirkung haben. Änderungen können innerhalb des Schutzbereichs der angefügten Ansprüche, wie eingereicht oder in geänderter Fassung, gemacht werden, ohne dass vom Geltungsbereich oder Geist der vorliegenden Erfindung und ihrer Aspekte abgewichen wird. Obwohl die vorliegende Erfindung hier unter Bezugnahme auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Einzelheiten beschränkt; vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktionell äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, die innerhalb des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche liegen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Modifizierungen können möglich sein, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017062408 [0001]
- JP 2000146793 [0004]
