JP2004286541A

JP2004286541A - 硬さ試験機

Info

Publication number: JP2004286541A
Application number: JP2003077878A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yamada; 貴幸山田; Mitsuru Oda; 充小田; Takashi Kawaguchi; 隆川口
Original assignee: Akashi Corp
Current assignee: Akashi Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】観察画面に切り換えた時に観察画面上に表示される圧痕の中心位置と観察画面上の中心位置とがズレている場合であっても、正確な硬さ試験を行うことを可能にする。
【解決手段】硬さ試験機（１００）に、試料台（４）をＸＹ方向に移動させる試料台駆動部（４Ａ）と、試料（Ｓ）に形成された圧痕（Ｘ）を撮像する撮像部（２）と、撮像部（２）により撮像された圧痕（Ｘ）を表示する表示部（７）と、表示部（７）の表示画面（７１）に表示された圧痕（Ｘ）の中心位置を表示画面（７１）の中心位置にほぼ一致させるように試料台駆動部（４Ａ）を制御する制御手段（６）と、を備えた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬さ試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、ビッカース硬さ試験機においては、試料台上に測定する試料を固定し、試料の上方から試料に正四角錐圧子を所定の力で押し付け、試料に矩形の圧痕を形成し、その圧痕の対角線の長さを計測する。そして、得られた対角線の長さからその圧痕の大きさを求め、その圧痕の大きさと圧痕を形成した力とから試料の硬さを算出する。
この圧痕の対角線の長さを求める方法としては、照明装置により圧痕を正面から照射してＣＣＤカメラで撮像し、ＣＣＤカメラから取り込んだ圧痕の画像を観察画面に表示し、観察画面に表示されるスケールを機械的に移動させて計測する方法などが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、照明装置により圧痕を正面から照射することができない場合には、圧痕の一部に影ができた状態で、ＣＣＤカメラが圧痕を撮像してしまうため、通常、観察画面上に表示される圧痕の中心位置が観察画面の中心位置に位置するように調整がなされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４１９８４号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、時間的要因により観察画面上に表示される圧痕の中心位置が観察画面の中心位置とズレてしまうことがある。
このような場合、撮像された圧痕は正確な形状で観察画面に表示されないため、圧痕の対角線の長さを正確に計測することができず、試料の正確な硬さを測定できないという問題があった。このような問題は、特に、自動的に硬さを試験する硬さ試験機において顕著に現れる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、観察画面に切り換えた時に観察画面上に表示される圧痕の中心位置と観察画面上の中心位置とがズレている場合であっても、正確な硬さ試験を行うことができる硬さ試験機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば、図１及び図２に示すように、試料台（例えば、試料台４）に載置された試料（例えば、試料Ｓ）の表面に圧子（例えば、圧子３１）により所定の試験力を負荷して圧痕（例えば、圧痕Ｘ）を形成させ、当該圧痕の所定の特徴点（例えば、頂点Ｔ１〜Ｔ４）間の距離を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機（例えば、硬さ試験機１００）であって、前記試料台をＸＹ方向に移動させる試料台駆動部（例えば、試料台駆動部４Ａ）と、前記試料に形成された圧痕を撮像する撮像部（例えば、撮像部２）と、前記撮像部により撮像された圧痕を表示する表示部（例えば、モニタ７）と、前記表示部の表示画面（例えば、表示画面７１）に表示された圧痕の中心位置を前記表示画面の中心位置にほぼ一致させるように前記試料台駆動部を制御する制御手段（例えば、制御部６）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、撮像部が試料台に載置された試料の圧痕を撮像すると、撮像された圧痕が表示部の表示画面に表示される。そして、制御手段が、表示部の表示画面上に表示された圧痕の中心位置を表示画面の中心位置にほぼ一致させるように試料台を制御して移動させる。
よって、表示部の表示画面上に表示される圧痕の中心位置が表示画面の中心位置とズレている場合であっても、制御手段が試料台を制御して表示部の表示画面上に表示される圧痕の中心位置を表示画面の中心位置に移動させるので、正確な硬さ試験を行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、例えば、図１及び図２に示すように、前記制御手段は、前記表示画面の中心座標を算出する表示画面中心座標算出手段（例えば、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３）と、前記表示画面に表示された圧痕の中心座標を算出する圧痕中心座標算出手段（例えば、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３）と、前記表示画面の中心座標と前記圧痕の中心座標との座標差を算出する座標差算出手段（例えば、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３）と、前記座標差算出手段により算出された座標差がほぼゼロとなるように前記試料台駆動部に駆動信号を出力する駆動信号出力手段（例えば、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３）と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、表示画面中心座標算出手段が表示画面の中心座標を算出し、圧痕中心座標算出手段が表示画面に表示された圧痕の中心座標を算出する。そして、座標差算出手段が表示画面の中心座標と圧痕の中心座標との座標差を算出し、駆動信号出力手段が座標差算出手段により算出された座標差がほぼゼロとなるように試料台駆動部に駆動信号を出力する。
よって、表示画面の中心座標と圧痕の中心座標とを求めるだけで試料台の位置修正を行うことができるので、試料台の位置修正の自動化を図ることができ、より使い勝手に優れた硬さ試験機とすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、例えば、図１及び図２に示すように、前記制御手段は、前記駆動信号により駆動した前記試料台駆動部によって試料台が移動した後の圧痕の中心座標と表示画面の中心座標との座標差がゼロになったか否かを判断する判断手段（例えば、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３）を有し、前記駆動信号出力手段を、前記判断手段によって座標差がゼロになっていないと判断された場合に、再度、前記座標差算出手段により算出された座標差がゼロとなるように前記試料台駆動部に駆動信号を出力するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、判断手段が駆動信号により駆動した試料台駆動部によって試料台が移動した後の圧痕の中心座標と表示画面の中心座標との座標差がゼロになったか否かを判断し、判断手段によって座標差がゼロになっていないと判断された場合に、再度、座標差算出手段により算出された座標差がゼロとなるように駆動信号出力手段が試料台駆動部に駆動信号を出力する。
よって、座標差がゼロになるまで試料台の位置修正を行うことができるので、表示画面の中心に圧痕の中心を一致させた状態で硬さ試験を行うこととなり、請求項１又は２に比べてより正確な硬さ試験を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態における硬さ試験機１００について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、硬さ試験機として、ビッカース硬さ試験機を例に説明する。
図１に示すように、硬さ試験機１００は、試験機本体１と、この試験機本体１の上側に取り付けられ、試料Ｓに形成された圧痕Ｘを観察し、撮像する撮像部２と、この撮像部２の下部に設けられ、回転することにより圧子３１と対物レンズ３２との切換が可能なターレット３と、試験機本体１の下部に上下移動可能に取り付けられ、ターレット３と対向配置された試料台４と、この試料台４の下側に設けられ、当該硬さ試験機１００の動作指示を行う操作パネル５等を備えている。
撮像部２は、顕微鏡部２１と、顕微鏡部２１に取り付けられたＣＣＤカメラ２２と、試料Ｓの観察位置を照らす照明装置２３と、対物レンズ３２等を備えている。
【００１３】
また、硬さ試験機１００は、試験機本体１の外部に制御手段として機能する制御部６と、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）により構成され、撮像部２により撮像された圧痕Ｘ等を表示する表示部としてのモニタ７と、ユーザが各種条件等の設定や操作を行う入力部となるキーボード８、マウス９等を備えている。
【００１４】
図２に示すように、制御部６は、硬さ試験機１００を統括制御し、各種処理および判断等を行うものであり、圧子３１を駆動させる圧子駆動部３１Ａや試料台４を駆動させる試料台駆動部４Ａ等とバスＢを介して接続されている。
【００１５】
制御部６は、各種演算処理を行うＣＰＵ６１と、各種処理におけるワークメモリとして使用されるＲＡＭ６２と、制御、判断等各種処理用の各種プログラムや、各種硬さ試験に関するデータ等が記憶、格納されたＲＯＭ６３と、を備えている。
ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３内に格納されたプログラムを読み出してＲＡＭ６２内に展開し、当該プログラムに基づいて各部への指示やデータの送信等を行うものであり、例えば、モニタ７の表示画面７１の中心座標を算出する表示画面中心座標算出手段として機能するとともに、モニタ７の表示画面７１に表示された圧痕Ｘの中心座標を算出する圧痕中心座標算出手段として機能する。また、ＣＰＵ６１は、モニタ７の表示画面７１の中心座標と圧痕Ｘの中心座標との座標差を算出する座標差算出手段として機能するとともに、算出された座標差がほぼゼロとなるように試料台駆動部４Ａに駆動信号を送信する送信手段として機能する。
【００１６】
ＲＯＭ６３は、例えば、モニタ７の表示画面７１の中心座標を算出する機能を実現させる表示画面中心座標算出プログラム、モニタ７の表示画面７１に表示された圧痕Ｘの中心座標を算出する圧痕中心座標算出プログラム、算出されたモニタ７の表示画面７１の中心座標と圧痕Ｘの中心座標との座標差を算出する座票差算出プログラム、算出された座標差がほぼゼロとなるように試料台駆動部４Ａに駆動信号を送信する送信プログラム等を有する。
【００１７】
次に、上記硬さ試験機１００により行う硬さ試験方法について、図３、図４を用いて説明する。
まず、ユーザが試料台４に硬さ試験の対象となる試料Ｓを載置し、固定する（ステップＳ１）。次いで、ユーザは、キーボード８又はマウス９から硬さ試験の指示を行い、ＣＰＵ６１が圧子駆動部３１Ａを駆動することにより、圧子３１が下降し、試料Ｓに圧痕Ｘを形成する（ステップＳ２）。なお、硬さ試験機１００は、ビッカース硬さ試験機であるため、図４（ａ）に示すように、圧痕Ｘは菱形状に形成される。
次いで、撮像部２が試料Ｓに形成された圧痕Ｘを撮像し（ステップＳ３）、制御部６がその圧痕Ｘをモニタ７の表示画面７１に表示する（ステップＳ４）。
【００１８】
次いで、制御部６は、モニタ７の表示画面７１の中心座標を算出する（ステップＳ５）。なお、図４（ｂ）に示すように、このモニタ７の表示画面７１の中心座標を（ａ，ｂ）としておく。
次いで、制御部６は、図４（ａ）に示すように、モニタ７の表示画面７１に表示された圧痕Ｘの特徴点、換言すれば、菱形の頂点Ｔ１〜Ｔ４及びその座標を抽出する（ステップＳ６）。
【００１９】
次いで、制御部６は、圧痕Ｘの各頂点Ｔ１〜Ｔ４の座標から圧痕Ｘの中心座標を算出する（ステップＳ７）。ここで、圧痕Ｘの中心座標の算出方法について説明すると、図４（ａ）のように頂点Ｔ１〜Ｔ４が定まっていた場合、圧痕Ｘの中心のＸ座標は、（Ｔ１のＸ座標＋Ｔ２のＸ座標）／２で算出される。一方、圧痕Ｘの中心のＹ座標は、（Ｔ３のＹ座標＋Ｔ４のＹ座標）／２で算出される。よって、圧痕Ｘの中心座標は、（（Ｔ１のＸ座標＋Ｔ２のＸ座標）／２，（Ｔ３のＹ座標＋Ｔ４のＹ座標）／２））ということになる。なお、図４（ｂ）に示すように、この圧痕Ｘの中心座標を（ｃ，ｄ）としておく。
【００２０】
次いで、制御部６は、モニタ７の表示画面７１の中心座標（ａ，ｂ）と圧痕の中心座標（ｃ，ｄ）とから座標差を算出する（ステップＳ８）。この座標差は、（ａ−ｃ，ｂ−ｄ）となる。
次いで、制御部６は、ステップＳ８で算出した座標差がゼロか否かを判断する（ステップＳ９）。ここで、制御部６が、座標差がゼロであると判断した場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、モニタ７の表示画面７１の中心座標と圧痕Ｘの中心座標とが一致していることとなるため、処理を終了する。一方、制御部６が、座標差がゼロではないと判断した場合（ステップＳ９；ＮＯ）、制御部６は、算出された座標差（ａ−ｃ，ｂ−ｄ）が（０，０）になるように、換言すれば、Ｘ軸方向にａ−ｄ、Ｙ軸方向にｂ−ｄ移動させるように試料台駆動部４Ａに駆動信号を送信し（ステップＳ１０）、試料台４を駆動信号に基づいて移動させる。試料台４の移動後、再度、ステップＳ６に戻り、座標差がゼロになるまで上記処理を繰り返す。これらの処理を繰り返すことにより、図４（ｃ）に示すように、モニタ７の表示画面７１の中心に圧痕Ｘの中心を移動させることができる。
【００２１】
本実施の形態の硬さ試験機１００によれば、撮像部２が試料台４に載置された試料Ｓの圧痕Ｘを撮像すると、撮像された圧痕Ｘがモニタ７の表示画面７１に表示される。そして、制御部６が、モニタ７の表示画面７１に表示された圧痕Ｘの中心位置をモニタ７の表示画面７１の中心位置にほぼ一致させるように試料台駆動部４Ａを制御して移動させる。
よって、試料Ｓが本来位置すべき場所に位置していない場合であっても、制御部６が試料台駆動部４Ａを制御して試料Ｓを正しい位置に移動させるので、正確な硬さ試験を行うことができる。
【００２２】
また、ＣＰＵ６１は、表示画面中心座標算出プログラムを実行することにより、モニタ７の表示画面７１の中心座標を算出する。更に、ＣＰＵ６１は、圧痕中心座標算出プログラムを実行することにより、モニタ７の表示画面７１に表示された圧痕Ｘの中心座標を算出する。そして、ＣＰＵ６１は、座標差算出プログラムを実行することにより、モニタ７の表示画面７１の中心座標と圧痕Ｘの中心座標との座標差を算出する。更に、ＣＰＵ６１は、座標差算出プログラムを実行することにより、算出された座標差がほぼゼロとなるように試料台駆動部４Ａに駆動信号を送信する。
よって、モニタ７の表示画面７１の中心座標と圧痕Ｘの中心座標とを求めるだけで試料台４の位置修正を行うことができるので、試料台４の位置修正の自動化を図ることができ、より使い勝手に優れた硬さ試験機１００とすることができる。
【００２３】
また、制御部６は、駆動信号により駆動した試料台駆動部４Ａによって試料台４が移動した後の圧痕Ｘの中心座標と表示画面７１の中心座標との座標差がゼロになったか否かを判断し、制御部６によって座標差がゼロになっていないと判断した場合に、再度、制御部６により算出された座標差がゼロとなるように制御部６が試料台駆動部４Ａに駆動信号を出力する。
よって、座標差がゼロになるまで試料台４の位置修正を行うことができるので、表示画面７１の中心に圧痕Ｘの中心を一致させた状態で硬さ試験を行うこととなり、より正確な硬さ試験を行うことができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、硬さ試験機１００は、ビッカース硬さ試験機に限らず、ブリネル硬さ試験機やヌープ硬さ試験機等にも適用可能である。その他、発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、撮像部が試料台に載置された試料の圧痕を撮像すると、撮像された圧痕が表示部の表示画面に表示される。そして、制御手段が、表示部の表示画面上に表示された圧痕の中心位置を表示画面の中心位置にほぼ一致させるように試料台を制御して移動させる。
よって、表示部の表示画面上に表示される圧痕の中心位置が表示画面の中心位置とズレている場合であっても、制御手段が試料台を制御して表示部の表示画面上に表示される圧痕の中心位置を表示画面の中心位置に移動させるので、正確な硬さ試験を行うことができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、表示画面中心座標算出手段が表示画面の中心座標を算出し、圧痕中心座標算出手段が表示画面に表示された圧痕の中心座標を算出する。そして、座標差算出手段が表示画面の中心座標と圧痕の中心座標との座標差を算出し、駆動信号出力手段が座標差算出手段により算出された座標差がほぼゼロとなるように試料台駆動部に駆動信号を出力する。
よって、表示画面の中心座標と圧痕の中心座標とを求めるだけで試料台の位置修正を行うことができるので、試料台の位置修正の自動化を図ることができ、より使い勝手に優れた硬さ試験機とすることができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、判断手段が駆動信号により駆動した試料台駆動部によって試料台が移動した後の圧痕の中心座標と表示画面の中心座標との座標差がゼロになったか否かを判断し、判断手段によって座標差がゼロになっていないと判断された場合に、再度、座標差算出手段により算出された座標差がゼロとなるように駆動信号出力手段が試料台駆動部に駆動信号を出力する。
よって、座標差がゼロになるまで試料台の位置修正を行うことができるので、表示画面の中心に圧痕の中心を一致させた状態で硬さ試験を行うこととなり、請求項１又は２に比べてより正確な硬さ試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における硬さ試験機の斜視図である。
【図２】硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図３】硬さ試験機による硬さ試験方法を説明するフローチャートである。
【図４】硬さ試験機による硬さ試験方法を説明する図である。
【符号の説明】
２撮像部
３１圧子
４試料台
４Ａ試料台駆動部
６制御部（制御手段）
６１ＣＰＵ
６２ＲＡＭ
６３ＲＯＭ
７モニタ（表示部）
７１表示画面
１００硬さ試験機
Ｓ試料
Ｘ圧痕

Claims

試料台に載置された試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷して圧痕を形成させ、当該圧痕の所定の特徴点間の距離を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機であって、
前記試料台をＸＹ方向に移動させる試料台駆動部と、
前記試料に形成された圧痕を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された圧痕を表示する表示部と、
前記表示部の表示画面に表示された圧痕の中心位置を前記表示画面の中心位置にほぼ一致させるように前記試料台駆動部を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。
前記制御手段は、
前記表示画面の中心座標を算出する表示画面中心座標算出手段と、
前記表示画面に表示された圧痕の中心座標を算出する圧痕中心座標算出手段と、
前記表示画面の中心座標と前記圧痕の中心座標との座標差を算出する座標差算出手段と、
前記座標差算出手段により算出された座標差がほぼゼロとなるように前記試料台駆動部に駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。
前記制御手段は、前記駆動信号により駆動した前記試料台駆動部によって試料台が移動した後の圧痕の中心座標と表示画面の中心座標との座標差がゼロになったか否かを判断する判断手段を有し、
前記駆動信号出力手段を、前記判断手段によって座標差がゼロになっていないと判断された場合に、再度、前記座標差算出手段により算出された座標差がゼロとなるように前記試料台駆動部に駆動信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の硬さ試験機。