JP2011163859A

JP2011163859A - Hardness testing method, and hardness tester

Info

Publication number: JP2011163859A
Application number: JP2010025412A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sawa; 健司澤
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: JP5466030B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hardness testing method which can acquire detailed material characteristics, and a hardness tester. <P>SOLUTION: The hardness testing method for forming a cavity by pushing an indenter to which a predetermined load is applied at the surface of the sample placed on a sample stand has a dimension measuring process for measuring the dimension of the cavity at each predetermined time interval with respect to one cavity (steps S11 and S12) and a change rate calculation process for calculating a rate of a change of a size of the cavity in terms of time using a cavity dimension measured by the dimension measuring process (step S13). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、硬さ試験方法及び硬さ試験機に関する。 The present invention relates to a hardness test method and a hardness tester.

従来、試料の表面に所定の荷重を負荷した圧子を押込んで形成されたくぼみに基づいて試料の硬さを評価するビッカース硬さ試験が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
このビッカース硬さ試験は金属材料の評価を対象としてきたが、最近ではセラミックスや樹脂材料等の様々な材質に適用されている。 Conventionally, a Vickers hardness test is known in which the hardness of a sample is evaluated based on a depression formed by pressing an indenter loaded with a predetermined load onto the surface of the sample (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .
This Vickers hardness test has been aimed at the evaluation of metal materials, but has recently been applied to various materials such as ceramics and resin materials.

ビッカース硬さ試験により形成されるくぼみは永久的に変化しないことが前提となっているが、材料によっては試験後に形成されるくぼみの寸法が時間とともに小さくなるように変化するものがある。
この挙動は、樹脂材料などに多くみられるものであって、材料特性を評価する上で重要な情報である。 Although it is assumed that the indentation formed by the Vickers hardness test does not change permanently, some materials change so that the size of the indentation formed after the test decreases with time.
This behavior is often seen in resin materials and the like, and is important information for evaluating material properties.

特開２００５−１５６４１３号公報JP 2005-156413 A 特開２００７−１８３１０８号公報JP 2007-183108 A

しかしながら、従来、ビッカース硬さ試験において、くぼみ寸法の時間依存性を評価することは行われていなかった。このため、詳細な材料特性を把握することができず、例えば材料開発の場面において、使用用途に対して必ずしも適した材料開発がなされない場合があった。 However, conventionally, in the Vickers hardness test, it has not been performed to evaluate the time dependency of the indentation size. For this reason, detailed material characteristics cannot be grasped. For example, in the field of material development, there is a case where material development suitable for the intended use is not necessarily performed.

本発明の課題は、より詳細な材料特性を把握することのできる硬さ試験方法及び硬さ試験機を提供することである。 The subject of this invention is providing the hardness test method and hardness tester which can grasp | ascertain a more detailed material characteristic.

前記課題を解決するために、
請求項１に記載の発明は、
試料台に載置した試料の表面に、所定の荷重を負荷した圧子を押込んでくぼみを形成する硬さ試験方法において、
１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎にくぼみ寸法を測定する寸法測定工程と、
前記寸法測定工程により測定したくぼみ寸法を用いて、くぼみの大きさの時間による変化率を算出する変化率算出工程と、
を有することを特徴とする。 In order to solve the above problem,
The invention described in claim 1
In the hardness test method in which a depression is formed by pushing an indenter loaded with a predetermined load on the surface of the sample placed on the sample stage.
A dimension measuring step for measuring the indentation dimension at predetermined time intervals for one indentation;
Using the indentation dimensions measured in the dimension measurement step, a change rate calculation step for calculating a change rate with time of the size of the indentation,
It is characterized by having.

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験方法において、
前記寸法測定工程は、
くぼみの映像を撮影する撮影部により、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎に所定回数撮影を行って画像データを取得する撮影工程と、
前記撮影工程により取得された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する寸法取得工程と、
を有することを特徴とする。 The invention described in claim 2 is the hardness test method according to claim 1,
The dimension measuring step includes
An imaging process for acquiring image data by performing imaging a predetermined number of times at a predetermined time interval with respect to one depression by an imaging unit that captures an image of the depression;
From each of the image data acquired by the imaging process, a dimension acquisition process for acquiring a recess dimension;
It is characterized by having.

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験方法において、
前記寸法測定工程は、
くぼみの映像を撮影する撮影部により、１つのくぼみに対して動画撮影を行って動画画像データを取得する動画撮影工程と、
前記動画撮影工程により取得された動画画像データから、所定の時間間隔毎の画像データを抽出する画像データ抽出工程と、
前記画像データ抽出工程により抽出された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する寸法取得工程と、
を有することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 3 is the hardness test method according to claim 1,
The dimension measuring step includes
A moving image shooting process for acquiring moving image image data by shooting a moving image with respect to one depression by a shooting unit for shooting the image of the depression;
An image data extraction step for extracting image data at predetermined time intervals from the moving image data acquired by the moving image capturing step;
From each of the image data extracted by the image data extraction step, a dimension acquisition step of acquiring a recess size;
It is characterized by having.

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の硬さ試験方法において、
前記試料台を、所定の温度で加熱した状態で硬さ試験を行うことを特徴とする。 Moreover, invention of Claim 4 is a hardness test method as described in any one of Claims 1-3,
A hardness test is performed in a state where the sample stage is heated at a predetermined temperature.

また、請求項５に記載の発明は、
試料台に載置した試料の表面に、所定の荷重を負荷した圧子を押込んでくぼみを形成する硬さ試験機において、
１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎にくぼみ寸法を測定する寸法測定手段と、
前記寸法測定手段により測定したくぼみ寸法を用いて、くぼみの大きさの時間による変化率を算出する変化率算出手段と、
を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 5
In a hardness tester that forms a recess by pushing an indenter loaded with a predetermined load on the surface of the sample placed on the sample stage,
Dimensional measuring means for measuring the indentation dimension at predetermined time intervals for one indentation;
Change rate calculation means for calculating the rate of change of the size of the dent with time using the dent dimensions measured by the dimension measurement means;
It is characterized by providing.

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の硬さ試験機において、
前記寸法測定手段は、
くぼみの映像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎に所定回数撮影を行って画像データを取得するよう制御する撮影制御手段と、
前記撮影手段により取得された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する寸法取得手段と、
を備えることを特徴とする。 The invention described in claim 6 is the hardness tester according to claim 5,
The dimension measuring means includes
Photographing means for photographing the image of the depression;
Shooting control means for controlling the shooting means to acquire image data by shooting a predetermined number of times at predetermined time intervals for one depression;
From each of the image data acquired by the photographing means, a dimension acquisition means for acquiring a recess dimension;
It is characterized by providing.

また、請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の硬さ試験機において、
前記寸法測定手段は、
くぼみの映像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が、１つのくぼみに対して動画撮影を行って動画画像データを取得するよう制御する動画撮影制御手段と、
前記撮影手段により取得された動画画像データから、所定の時間間隔毎の画像データを抽出する画像データ抽出手段と、
前記画像データ抽出手段により抽出された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する寸法取得手段と、
を備えることを特徴とする。 The invention described in claim 7 is the hardness tester according to claim 5,
The dimension measuring means includes
Photographing means for photographing the image of the depression;
Moving image shooting control means for controlling the shooting means to perform moving image shooting for one depression to acquire moving image data;
Image data extraction means for extracting image data at predetermined time intervals from the moving image data acquired by the photographing means;
From each of the image data extracted by the image data extraction means, a dimension acquisition means for acquiring a recess dimension;
It is characterized by providing.

また、請求項８に記載の発明は、請求項５〜７の何れか一項に記載の硬さ試験機において、
前記試料台を加熱する加熱手段と、
前記試料台における試料近傍の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記加熱手段を制御して前記試料台の温度を制御する温度制御手段と、
を備えることを特徴とする。 Moreover, invention of Claim 8 is a hardness tester as described in any one of Claims 5-7,
Heating means for heating the sample stage;
A temperature sensor for detecting the temperature in the vicinity of the sample in the sample stage;
Temperature control means for controlling the temperature of the sample stage by controlling the heating means based on the temperature detected by the temperature sensor;
It is characterized by providing.

本発明によれば、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎にくぼみ寸法を測定し、測定したくぼみ寸法を用いて、くぼみの大きさの時間による変化率を算出することで、くぼみ寸法の経時変化（時間依存性）を評価することができる。
従って、くぼみ寸法の時間依存性を考慮した硬さの評価ができることとなり、試料のより詳細な材料特性を把握することができる。 According to the present invention, the indentation size is measured at a predetermined time interval for one indentation, and the indentation size is calculated by calculating the rate of change of the indentation size over time using the measured indentation size. A change with time (time dependency) can be evaluated.
Accordingly, the hardness can be evaluated in consideration of the time dependency of the indentation dimension, and more detailed material characteristics of the sample can be grasped.

本発明の硬さ試験機を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the hardness tester of this invention. 第１実施形態の硬さ試験機の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the hardness tester of 1st Embodiment. くぼみの変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change of a hollow. 時間に対するくぼみ面積の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the hollow area with respect to time. 第１実施形態の硬さ試験方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the hardness test method of 1st Embodiment. 第１実施形態の変形例の硬さ試験機の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the hardness tester of the modification of 1st Embodiment. ビッカース硬さと加熱温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Vickers hardness and heating temperature. 第２実施形態の硬さ試験機の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the hardness tester of 2nd Embodiment. 第２実施形態の硬さ試験方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the hardness test method of 2nd Embodiment.

以下、図を参照して、本発明に係る硬さ試験機及び硬さ試験方法について、詳細に説明する。 Hereinafter, a hardness tester and a hardness test method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

［第１実施形態］
本実施形態における硬さ試験機１００には、例えば、図１及び図２に示すように、制御部１０と、各構成部材が配設される硬さ試験機本体１と、が備えられており、この試験機本体１は、試料ＳをＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させるＸＹＺステージ２と、試料Ｓにくぼみを形成する圧子３を一端に有する荷重レバー４と、荷重レバー４に所定の荷重（試験力）を負荷する荷重負荷部５と、圧子３の変位量を検出する変位計６と、試料Ｓの表面に形成されたくぼみ等を撮影する撮影部７と、表示部８と、設定部９と、などを備えて構成される。 [First Embodiment]
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the hardness tester 100 according to the present embodiment includes a control unit 10 and a hardness tester main body 1 on which each component is disposed. The testing machine main body 1 includes an XYZ stage 2 that moves the sample S in the X, Y, and Z directions, a load lever 4 that has an indenter 3 that forms a recess in the sample S, and a predetermined load applied to the load lever 4. (Load) 5 for loading (test force), displacement meter 6 for detecting the amount of displacement of the indenter 3, a photographing unit 7 for photographing a depression formed on the surface of the sample S, a display unit 8, and a setting And the like.

ＸＹＺステージ２は、制御部１０から入力される制御信号に従って、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向（即ち、水平方向及び垂直方向）に移動するよう構成されており、試料Ｓは、ＸＹＺステージ２によって前後左右及び上下に移動されて、圧子３に対する位置が調整されるようになっている。
また、ＸＹＺステージ２は、試験測定中に上面に載置された試料Ｓがずれないように試料保持台（試料台）２ａにより試料Ｓを保持している。 The XYZ stage 2 is configured to move in the X, Y, and Z directions (that is, the horizontal direction and the vertical direction) in accordance with a control signal input from the control unit 10, and the sample S is moved back and forth by the XYZ stage 2. And the position with respect to the indenter 3 is adjusted by moving up and down.
Further, the XYZ stage 2 holds the sample S by a sample holding stand (sample stand) 2a so that the sample S placed on the upper surface during the test measurement does not shift.

圧子３は、例えば、ダイヤモンド製の、ビッカース用の四角錐圧子（対面角が１３６±０．５°）を使用することができる。かかる圧子３は、所定の荷重が負荷されて試料Ｓの表面に押込まれた際に、当該試料Ｓの表面に、図３に示すような、四角形状のくぼみ（圧痕）を形成する。 As the indenter 3, for example, a diamond Vickers quadrangular pyramid indenter (a facing angle is 136 ± 0.5 °) can be used. When the indenter 3 is pressed into the surface of the sample S under a predetermined load, a square recess (indentation) as shown in FIG. 3 is formed on the surface of the sample S.

荷重レバー４は、例えば、略棒状に形成されており、中央部付近が十字バネ４ａを介して台座上に固定されている。
荷重レバー４の一端には、試料保持台２ａ上に載置された試料Ｓの上方から試料Ｓに対して接離自在に設けられ、試料Ｓの表面に押し付けて試料Ｓの表面にくぼみを形成する圧子３が設けられている。
また、荷重レバー４の他端には、荷重負荷部５を構成するフォースコイル５ａが設けられている。 The load lever 4 is formed, for example, in a substantially bar shape, and the vicinity of the center is fixed on the pedestal via a cross spring 4a.
One end of the load lever 4 is provided so as to be able to contact with and separate from the sample S from above the sample S placed on the sample holding base 2a, and is pressed against the surface of the sample S to form a recess on the surface of the sample S. An indenter 3 is provided.
In addition, a force coil 5 a that constitutes the load load portion 5 is provided at the other end of the load lever 4.

荷重負荷部５は、例えば、フォースモータであり、荷重レバー４に取り付けられたフォースコイル５ａと、フォースコイル５ａに対向するように固定された固定磁石５ｂと、などを備えて構成される。
荷重負荷部５は、例えば、制御部１０から入力される制御信号に従って、固定磁石５ｂがギャップにつくる磁界と、ギャップの中に設置されたフォースコイル５ａに流れる電流と、の電磁誘導により発生する力を駆動力として用い、荷重レバー４を回動させる。これにより、荷重レバー４の圧子３側の端部は下方に傾き、圧子３は試料Ｓに押し込まれることになる。 The load load unit 5 is, for example, a force motor, and includes a force coil 5a attached to the load lever 4, a fixed magnet 5b fixed so as to face the force coil 5a, and the like.
The load load unit 5 is generated, for example, by electromagnetic induction of a magnetic field generated in the gap by the fixed magnet 5b and a current flowing in the force coil 5a installed in the gap in accordance with a control signal input from the control unit 10. The load lever 4 is rotated using the force as a driving force. Thereby, the end of the load lever 4 on the side of the indenter 3 is inclined downward, and the indenter 3 is pushed into the sample S.

変位計６は、例えば、静電容量式変位センサであり、荷重レバー４の圧子３側の端部に設けられた可動極板６ａと、可動極板６ａと対向するように固定された固定極板６ｂと、などを備えて構成される。
変位計６は、例えば、可動極板６ａと固定極板６ｂとの間の静電容量の変化を検出することによって、圧子３が試料Ｓにくぼみを形成する際に移動した変位量（圧子３を試料Ｓに押し込んだ際の押込み深さ）を検出する。そして、変位計６は、検出した変位量のデータを制御部１０に出力する。
なお、変位計６として、静電容量式変位センサを例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、光学式変位センサやうず電流式変位センサであっても良い。 The displacement meter 6 is, for example, a capacitance type displacement sensor, and a movable pole plate 6a provided at an end of the load lever 4 on the side of the indenter 3 and a fixed pole fixed so as to face the movable pole plate 6a. And a plate 6b.
The displacement meter 6 detects, for example, the amount of displacement (indenter 3) moved when the indenter 3 forms a recess in the sample S by detecting a change in capacitance between the movable electrode plate 6a and the fixed electrode plate 6b. ) Is pushed into the sample S). Then, the displacement meter 6 outputs the detected displacement amount data to the control unit 10.
In addition, although the capacitive displacement sensor was illustrated as the displacement meter 6, it is not limited to this, For example, an optical displacement sensor and an eddy current displacement sensor may be sufficient.

撮影部７は、例えば、デジタルカメラ等を備え、撮影手段として、制御部１０から入力される制御信号に従って、例えば、圧子３により試料Ｓの表面に形成されたくぼみの映像等を撮影する。
具体的に、撮影部７は、試料Ｓの表面に形成された１つのくぼみに対して、所定の時間間隔にて所定回数撮影を行う。そして、撮影部７は、撮影した画像データを制御部１０に出力する。 The imaging unit 7 includes, for example, a digital camera and the like as an imaging unit, for example, according to a control signal input from the control unit 10, for example, images of a dent formed on the surface of the sample S by the indenter 3.
Specifically, the photographing unit 7 performs photographing a predetermined number of times at a predetermined time interval with respect to one recess formed on the surface of the sample S. Then, the photographing unit 7 outputs the photographed image data to the control unit 10.

表示部８は、例えば液晶表示パネルであって、制御部１０から入力される制御信号に従って、撮影部７により撮影された試料Ｓの表面画像や、各種試験結果等の表示処理を行う。 The display unit 8 is, for example, a liquid crystal display panel, and performs display processing of the surface image of the sample S photographed by the photographing unit 7 and various test results in accordance with a control signal input from the control unit 10.

設定部９は、例えば、キーボードなどの操作キー群であって、ユーザにより操作されると、その操作に伴う操作信号を制御部１０に出力する。なお、設定部９は、マウスやタッチパネルなどのポインティングデバイスやリモートコントローラなど、その他の操作装置を備えるようにしてもよい。
この設定部９は、ユーザが試料Ｓの硬さ試験を行う指示入力を行う際、圧子３に負荷する試験力すなわち荷重を設定する際、などに操作される。
また、設定部９は、１つのくぼみに対する撮影枚数や、個々の撮影の間の時間間隔を設定する際、などに操作される。 The setting unit 9 is a group of operation keys such as a keyboard, for example, and outputs an operation signal associated with the operation to the control unit 10 when operated by the user. The setting unit 9 may include other operation devices such as a pointing device such as a mouse and a touch panel, and a remote controller.
The setting unit 9 is operated when the user inputs an instruction to perform a hardness test of the sample S, when setting a test force to be applied to the indenter 3, that is, a load.
The setting unit 9 is operated to set the number of images to be taken for one indentation and the time interval between individual images.

制御部１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１と、ＲＡＭ(Random Access Memory)１２と、記憶部１３と、等を備えて構成され、システムバスなどを介して、ＸＹＺステージ２と、荷重負荷部５と、変位計６と、撮影部７と、表示部８と、設定部９と、等と接続されている。 The control unit 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a RAM (Random Access Memory) 12, a storage unit 13, and the like. The control unit 10 includes an XYZ stage 2 and a load loading unit via a system bus or the like. 5, a displacement meter 6, a photographing unit 7, a display unit 8, a setting unit 9, and the like.

ＣＰＵ１１は、例えば、記憶部１３に記憶されている硬さ試験機用の各種処理プログラムに従って、各種制御処理を行う。 For example, the CPU 11 performs various control processes according to various processing programs for the hardness tester stored in the storage unit 13.

ＲＡＭ１２は、例えば、ＣＰＵ１１によって実行される処理プログラムなどを展開するためのプログラム格納領域や、入力データや処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域などを備えている。 The RAM 12 includes, for example, a program storage area for developing a processing program executed by the CPU 11 and a data storage area for storing input data and a processing result generated when the processing program is executed.

記憶部１３は、例えば、硬さ試験機１００で実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ１１によって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部１３に記憶されている。 The storage unit 13 is arithmetically processed by the CPU 11, for example, a system program that can be executed by the hardness tester 100, various processing programs that can be executed by the system program, data that is used when these various processing programs are executed, Data of various processing results is stored. The program is stored in the storage unit 13 in the form of a computer readable program code.

具体的には、記憶部１３には、例えば、撮影制御プログラム１３１と、画像データ記憶部１３２と、寸法取得プログラム１３３と、変化率算出プログラム１３４と、等が格納されている。 Specifically, the storage unit 13 stores, for example, a shooting control program 131, an image data storage unit 132, a dimension acquisition program 133, a change rate calculation program 134, and the like.

撮影制御プログラム１３１は、例えば、撮影部７が、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎に所定回数撮影を行って画像データを取得するよう制御する機能を、ＣＰＵ１１に実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ１１は、撮影制御プログラム１３１を実行することによって、押込み試験後、撮影部７により、予め設定された時間間隔（例えば、１０秒毎）で、予め設定された回数（例えば、６回）１つのくぼみを撮影する。なお、撮影の時間間隔及び撮影回数は、設定部９を用いてユーザが任意で設定しておく。
図３は、撮影部７により撮影されるくぼみの映像を示す模式図であって、押込み試験後、１０秒毎に６回、１つのくぼみを撮影した際に撮影されるくぼみ映像の一例である。図３では、くぼみの外形（対角線の長さ）が時間の経過に伴って、徐々に小さくなっていく例を示している。
ＣＰＵ１１は、かかる撮影制御プログラム１３１を実行することによって、撮影制御手段として機能する。 The imaging control program 131 is a program that causes the CPU 11 to realize a function of controlling the imaging unit 7 to acquire image data by performing imaging a predetermined number of times at predetermined time intervals for one depression.
Specifically, the CPU 11 executes the shooting control program 131 to perform a preset number of times (for example, every 10 seconds) by the shooting unit 7 after the indentation test. (6 times) Take a picture of one depression. Note that the user can arbitrarily set the shooting time interval and the number of times of shooting using the setting unit 9.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an image of a dent photographed by the photographing unit 7, and is an example of a dent picture photographed when one depression is photographed six times every 10 seconds after the indentation test. . FIG. 3 shows an example in which the outer shape of the indentation (the length of the diagonal line) gradually decreases with the passage of time.
The CPU 11 functions as shooting control means by executing the shooting control program 131.

画像データ記憶部１３２は、撮影部７の撮影により取得されたくぼみの画像データを格納する。
具体的には、画像データ記憶部１３２には、画像データが、どのくぼみに対して何番目に撮影されたものであるか識別可能となるように、識別可能なファイル名が付与されて格納されている。 The image data storage unit 132 stores the image data of the indentation acquired by the photographing of the photographing unit 7.
Specifically, in the image data storage unit 132, an identifiable file name is assigned and stored so that it is possible to identify the image data taken for which depression. ing.

寸法取得プログラム１３３は、例えば、撮影部７により取得された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する機能を、ＣＰＵ１１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ１１は、くぼみの画像データを多値階調にデジタル化し、このくぼみの多値デジタル画像に対し最適なしきい値を検出し、このしきい値を用いて２値画像を求め、その２値画像に対して２次元のノイズ除去処理を行なって傷や汚れの影響を選択的に低下させる。
そして、ＣＰＵ１１は、くぼみ４辺の画面内の概略位置を検出し、この概略位置よりくぼみ境界点を検出して、この境界点を４本の多次曲線に回帰し、これら４本の多次曲線の交点をくぼみ頂点と推定し、それら４つの頂点の座標上の位置から互いに交差する２本の対角線長さ（くぼみ寸法）を取得する。
ＣＰＵ１１は、画像データ記憶部１３２に格納された１つのくぼみの画像データの各々について、上記処理を行って、画像データ毎にくぼみ寸法を算出する。
ＣＰＵ１１は、かかる寸法取得プログラム１３３を実行することによって、寸法取得手段として機能する。 The dimension acquisition program 133 is a program that causes the CPU 11 to realize a function of acquiring a recess dimension from each of the image data acquired by the photographing unit 7, for example.
Specifically, the CPU 11 digitizes the image data of the depression to multi-value gradation, detects an optimum threshold value for the multi-value digital image of the depression, obtains a binary image using this threshold value, A two-dimensional noise removal process is performed on the binary image to selectively reduce the influence of scratches and dirt.
Then, the CPU 11 detects the approximate positions of the four sides of the indentation in the screen, detects the indentation boundary point from the approximate position, returns the boundary point to four multi-order curves, and the four multi-order curves. The intersection of the curves is estimated as the indentation vertex, and two diagonal lengths (indentation dimensions) intersecting each other are obtained from the coordinate positions of these four vertices.
The CPU 11 performs the above-described processing on each of the image data of one depression stored in the image data storage unit 132, and calculates the depression size for each image data.
The CPU 11 functions as a dimension acquisition unit by executing the dimension acquisition program 133.

なお、本実施形態においては、撮影部７と、ＣＰＵ１１と、撮影制御プログラム１３１と、寸法取得プログラム１３３と、等により、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎にくぼみ寸法を測定する寸法測定手段が構成されることとなる。 In the present embodiment, the dimension measurement for measuring the indentation dimension for each indentation with respect to one indentation by the imaging unit 7, the CPU 11, the imaging control program 131, the dimension acquisition program 133, and the like. Means will be constructed.

変化率算出プログラム１３４は、前記寸法測定手段により測定したくぼみ寸法を用いて、くぼみの大きさの時間による変化率を算出する機能を、ＣＰＵ１１に実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ１１は、寸法取得プログラム１３３の実行によって得られたくぼみ寸法（互いに交差する２本の対角線長さ）を演算して、くぼみ面積（くぼみの大きさ）（Ａ）を算出する。
そして、ＣＰＵ１１は、算出したくぼみ面積（Ａ）及び押込み試験終了時点からの経過時間（ｔ）を用いて、くぼみの大きさの時間による変化率（ΔＡ／Δｔ）を算出する。
図４は、くぼみ面積と経過時間の関係を示した一例であり、縦軸がくぼみ面積、横軸が経過時間である。
ＣＰＵ１１は、かかる変化率算出プログラム１３４を実行することによって、変化率算出手段として機能する。 The change rate calculation program 134 is a program that causes the CPU 11 to realize a function of calculating the change rate of the size of the dent with time using the dent size measured by the dimension measuring means.
Specifically, the CPU 11 calculates the indentation area (the size of the indentation) (A) by calculating the indentation dimension (the length of two diagonal lines intersecting each other) obtained by the execution of the dimension acquisition program 133. .
Then, the CPU 11 calculates the rate of change (ΔA / Δt) of the size of the indentation by using the calculated indentation area (A) and the elapsed time (t) from the end of the indentation test.
FIG. 4 is an example showing the relationship between the depression area and the elapsed time, where the vertical axis represents the depression area and the horizontal axis represents the elapsed time.
The CPU 11 functions as a change rate calculation unit by executing the change rate calculation program 134.

次に、硬さ試験機１００による硬さ試験方法について図５を用いて説明する。 Next, a hardness test method using the hardness tester 100 will be described with reference to FIG.

まず、ユーザが試料Ｓの硬さ試験を行う指示を行うと（図５：ＳＴＡＲＴ）、ステップＳ１１（寸法測定工程、撮影工程）において、ＣＰＵ１１は、押込み試験後、予め設定された所定時間が経過したか否かを判断し、所定時間が経過していない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、かかるステップＳ１１の処理を繰り返す。
一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、続くステップＳ１２（寸法測定工程、撮影工程）において、ＣＰＵ１１は、撮影部７により、くぼみの映像の撮影を行って画像データを取得する。なお、取得された画像データは画像データ記憶部１３２に格納される。
次いで、ステップＳ１３（寸法測定工程、撮影工程）において、ＣＰＵ１１は、予め設定された所定回数の撮影が終わっているか、即ち、予め設定された全撮影が終了しているか否かを判断し、終了していない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、前記したステップＳ１１に戻って、以降の処理を繰り返す。
一方、全測定が終了していると判断した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、続くステップＳ１４（寸法測定工程、寸法取得工程）において、ＣＰＵ１１は、画像データ記憶部１３２に格納された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する。
次いで、ステップＳ１５（変化率算出工程）において、ＣＰＵ１１は、寸法測定工程により測定したくぼみ寸法を用いてくぼみ面積を算出し、くぼみの大きさの時間による変化率を算出して、本処理を終了する（図５：ＥＮＤ）。 First, when the user gives an instruction to perform a hardness test of the sample S (FIG. 5: START), in step S11 (dimension measurement process, imaging process), the CPU 11 passes a predetermined time after the indentation test. If the predetermined time has not elapsed (step S11: NO), the process of step S11 is repeated.
On the other hand, when the predetermined time has elapsed (step S11: YES), in the subsequent step S12 (dimension measurement process, imaging process), the CPU 11 captures the image of the depression by the imaging unit 7 and acquires image data. The acquired image data is stored in the image data storage unit 132.
Next, in step S13 (dimension measurement process, shooting process), the CPU 11 determines whether or not a predetermined number of shootings have been completed, that is, whether or not all the preset shootings have been completed. If not (step S13: NO), the process returns to the above-described step S11 and the subsequent processing is repeated.
On the other hand, when it is determined that all measurements have been completed (step S13: YES), in the subsequent step S14 (dimension measurement process, dimension acquisition process), the CPU 11 stores each of the image data stored in the image data storage unit 132. To get the indentation dimensions.
Next, in step S15 (change rate calculation step), the CPU 11 calculates the recess area using the recess dimensions measured in the dimension measurement step, calculates the change rate of the size of the recess over time, and ends this processing. (FIG. 5: END).

以上のように、本実施形態における硬さ試験機１００及び硬さ試験方法によれば、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎にくぼみ寸法を測定し、測定したくぼみ寸法を用いて、くぼみの大きさの時間による変化率を算出することで、くぼみ寸法の経時変化（時間依存性）を評価することができる。
従って、刻一刻と変化していくくぼみ寸法の時間依存性を考慮した硬さの評価ができることとなり、試料が塑性的な性質を有しているのか、或いは弾性性質と塑性性質の両方の特性を有しているのか等の、試料の詳細な材料特性を把握することができる。
このため、例えば材料開発において、使用用途に対してより適した材料の開発行うための評価手法として活用することが可能となる。 As described above, according to the hardness tester 100 and the hardness test method in the present embodiment, the indentation size is measured at predetermined time intervals for one indentation, and the indentation is measured using the measured indentation size. By calculating the rate of change of the size of each with time, it is possible to evaluate the change over time (time dependency) of the indentation dimensions.
Therefore, it is possible to evaluate the hardness considering the time dependence of the indentation size that changes from moment to moment, and whether the sample has plastic properties, or the properties of both elastic properties and plastic properties. It is possible to grasp the detailed material characteristics of the sample, such as whether or not it has.
Therefore, for example, in material development, it can be used as an evaluation method for developing a material more suitable for the intended use.

また、本実施形態における硬さ試験機１００及び硬さ試験方法によれば、くぼみの映像を撮影する撮影部７により、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎に所定回数撮影を行って画像データを取得し、取得された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する構成となっている。
よって、１つのくぼみを所定の時間間隔毎に自動で撮影して、くぼみ寸法を自動で測定できるため、測定作業を容易にすることができる。 In addition, according to the hardness tester 100 and the hardness test method in the present embodiment, the imaging unit 7 that captures an image of a dent performs imaging a predetermined number of times at predetermined time intervals for one dent. Data is acquired, and a recess dimension is acquired from each of the acquired image data.
Therefore, since one recess can be automatically photographed at predetermined time intervals and the recess size can be automatically measured, the measurement operation can be facilitated.

なお、上記実施形態においては、撮影部７と、ＣＰＵ１１と、撮影制御プログラム１３１と、寸法取得プログラム１３３と、等により、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎にくぼみ寸法を測定する寸法測定手段が構成されることとして説明したが、この寸法測定手段は、ユーザによる手動操作であっても良い。
この場合、ユーザは、所定時間間隔毎に肉眼によりくぼみの対角線長さを計測することにより、くぼみ寸法を測定すればよい。 In the above-described embodiment, the dimension measurement for measuring the indentation dimension for each indentation with respect to one indentation by the imaging unit 7, the CPU 11, the imaging control program 131, the dimension acquisition program 133, and the like. Although it has been described that the means is configured, the dimension measuring means may be manually operated by the user.
In this case, the user may measure the indentation size by measuring the diagonal length of the indentation with the naked eye at predetermined time intervals.

（変形例）
次に、第１実施形態の変形例について図６を参照して説明する。
変形例の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、変形例の硬さ試験機１００ａは、試料保持台２ａを、所定の温度で加熱した状態で硬さ試験を行うことが可能な構成となっている。 (Modification)
Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
Although the basic configuration of the modification is the same as that of the first embodiment, the hardness tester 100a of the modification can perform a hardness test in a state where the sample holder 2a is heated at a predetermined temperature. It has a configuration.

具体的に、硬さ試験機１００ａのＸＹＺステージ２には、試料保持台２ａを加熱する加熱部（加熱手段）２ｂと、試料保持台２ａにおける試料Ｓ近傍の温度を検出する温度センサ２ｃと、等が備えられている。
加熱部２ｂは、例えば、ヒーター等を備え、制御部１０ａから入力される制御信号に従って、試料保持台２ａを加熱する。
温度センサ２ｃは、例えば、制御部１０ａから入力される制御信号に従って、試料保持台２ａに載置された試料Ｓの近傍の温度を検出し、この検出した温度に関するデータを制御部１０ａに出力する。 Specifically, the XYZ stage 2 of the hardness tester 100a includes a heating unit (heating means) 2b for heating the sample holder 2a, a temperature sensor 2c for detecting the temperature in the vicinity of the sample S on the sample holder 2a, Etc. are provided.
The heating unit 2b includes, for example, a heater or the like, and heats the sample holder 2a according to a control signal input from the control unit 10a.
For example, the temperature sensor 2c detects the temperature in the vicinity of the sample S placed on the sample holder 2a in accordance with a control signal input from the control unit 10a, and outputs data relating to the detected temperature to the control unit 10a. .

また、硬さ試験機１００ａの制御部１０ａは、ＣＰＵ１１ａ、ＲＡＭ１２ａ、記憶部１３ａ、等を備えて構成されており、記憶部１３ａには、第１実施形態と同様の撮影制御プログラム１３１、画像データ記憶部１３２、寸法取得プログラム１３３、変化率算出プログラム１３４の他、温度制御プログラム１３５が格納されている。 The control unit 10a of the hardness tester 100a includes a CPU 11a, a RAM 12a, a storage unit 13a, and the like. The storage unit 13a includes an imaging control program 131 and image data similar to those in the first embodiment. In addition to the storage unit 132, the dimension acquisition program 133, and the change rate calculation program 134, a temperature control program 135 is stored.

この温度制御プログラム１３５は、例えば、温度センサ２ｃの検出温度に基づいて加熱部２ｂを制御して試料保持台２ａの温度を制御する機能を、ＣＰＵ１１ａに実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ１１ａは、温度センサ２ｃに所定の制御信号を入力することによって、試料Ｓ近傍の温度を検出させて、当該検出した温度に関するデータを出力させるとともに、この検出した温度に関するデータに基づいて、加熱部２ｂに所定の制御信号を入力することによって、試料保持台２ａを加熱させる。
ＣＰＵ１１ａは、かかる温度制御プログラム１３１を実行することによって、温度制御手段として機能する。 The temperature control program 135 is a program for causing the CPU 11a to realize a function of controlling the temperature of the sample holder 2a by controlling the heating unit 2b based on the temperature detected by the temperature sensor 2c, for example.
Specifically, the CPU 11a detects a temperature in the vicinity of the sample S by inputting a predetermined control signal to the temperature sensor 2c, and outputs data related to the detected temperature. Based on this, the sample holder 2a is heated by inputting a predetermined control signal to the heating unit 2b.
The CPU 11a functions as temperature control means by executing the temperature control program 131.

ここで、図７に、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＰ（polypropylene）、ＰＩ（polyimide）に対するビッカース硬さと温度の関係を示す。図７においては、縦軸がビッカース硬さ、横軸が加熱温度である。
図７から、ＰＥＴ、ＰＰについては、温度が高くなるとビッカース硬さが小さくなり、ＰＩについては、温度に因らずほぼ一定のビッカース硬さであることがわかる。
また、ＰＥＴとＰＰを比較すると、ＰＰは温度が上昇するにつれてほぼ一定の割合で硬さが減少しているのに対し、ＰＥＴは８０℃付近から急激に柔らかくなることがわかる。この現象は、ＰＰのガラス転移温度は−１３℃付近であって、試験温度範囲が全域に亘ってガラス転移温度以上であるのに対し、ＰＥＴのガラス転移温度は８７℃付近であって、試験温度範囲がガラス転移温度をまたがる為、ガラス転移温度以下と以上で大きく性質が異なることによると考えられる。即ち、ビッカース硬さと温度の関係から、ガラス転移点が推定できることとなる。
また、図示は省略するが、くぼみの形状はガラス転移温度を境に大きく変化するため、くぼみ像を観察するだけでもその材料がどのような状態であるか推定することができる。
このように、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＩなどの樹脂材料は、温度によって異なる挙動を示すため、試料を加熱した状態でくぼみ寸法の時間依存性を評価することは特に有効であるといえる。 FIG. 7 shows the relationship between Vickers hardness and temperature for PET (Polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), and PI (polyimide). In FIG. 7, the vertical axis represents the Vickers hardness and the horizontal axis represents the heating temperature.
From FIG. 7, it can be seen that for PET and PP, the Vickers hardness decreases as the temperature increases, and for PI, the Vickers hardness is almost constant regardless of the temperature.
Further, comparing PET and PP, it can be seen that PP decreases in hardness at a substantially constant rate as the temperature rises, whereas PET softens rapidly from around 80 ° C. This phenomenon is that the glass transition temperature of PP is around −13 ° C. and the test temperature range is over the glass transition temperature over the entire area, whereas the glass transition temperature of PET is around 87 ° C. Since the temperature range spans the glass transition temperature, it is considered that the property is greatly different between the glass transition temperature and below. That is, the glass transition point can be estimated from the relationship between Vickers hardness and temperature.
Although illustration is omitted, since the shape of the dent greatly changes with the glass transition temperature as a boundary, it is possible to estimate the state of the material just by observing the dent image.
Thus, since resin materials such as PET, PP, and PI show different behavior depending on temperature, it can be said that it is particularly effective to evaluate the time dependency of the indentation size in a state where the sample is heated.

以上のように、本変形例における硬さ試験機１００ａ及び硬さ試験方法によれば、試料保持台２ａを、所定の温度で加熱した状態で硬さ試験を行うことのできる構成となっている。よって、異なる温度条件におけるくぼみ寸法の時間依存性を評価することができ、試料のより詳細な材料特性を取得することができる。 As described above, according to the hardness tester 100a and the hardness test method in the present modification, the hardness test can be performed in a state where the sample holder 2a is heated at a predetermined temperature. . Therefore, the time dependency of the indentation dimensions under different temperature conditions can be evaluated, and more detailed material characteristics of the sample can be acquired.

なお、ＸＹＺステージ２に、加熱部の他に冷却部も設け、この冷却部と加熱部により温度制御を行う構成としても良い。 In addition, it is good also as a structure which provides a cooling part in the XYZ stage 2 in addition to a heating part, and controls temperature by this cooling part and a heating part.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、同じ箇所には第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment. In addition, the same code | symbol as 1st Embodiment is attached | subjected to the same location, and description is abbreviate | omitted.

本実施形態の硬さ試験機２００は、図８に示すように、制御部２０を備えている。
制御部２０は、ＣＰＵ２１と、ＲＡＭ２２と、記憶部２３と、等を備えて構成され、システムバスなどを介して、ＸＹＺステージ２と、荷重負荷部５と、変位計６と、撮影部７と、表示部８と、設定部９と、等と接続されている。 As shown in FIG. 8, the hardness tester 200 of the present embodiment includes a control unit 20.
The control unit 20 includes a CPU 21, a RAM 22, a storage unit 23, and the like. The XYZ stage 2, the load load unit 5, the displacement meter 6, and the imaging unit 7 are connected via a system bus or the like. , The display unit 8, the setting unit 9, and the like.

ＣＰＵ２１は、例えば、記憶部２３に記憶されている硬さ試験機用の各種処理プログラムに従って、各種制御処理を行う。 For example, the CPU 21 performs various control processes according to various processing programs for the hardness tester stored in the storage unit 23.

ＲＡＭ３２は、例えば、ＣＰＵ２１によって実行される処理プログラムなどを展開するためのプログラム格納領域や、入力データや処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域などを備えている。 The RAM 32 includes, for example, a program storage area for developing a processing program executed by the CPU 21 and a data storage area for storing input data and a processing result generated when the processing program is executed.

記憶部２３は、例えば、硬さ試験機２００で実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ２１によって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部２３に記憶されている。 The storage unit 23 is, for example, a system program that can be executed by the hardness tester 200, various processing programs that can be executed by the system program, data used when executing these various processing programs, and arithmetic processing by the CPU 21. Data of various processing results is stored. The program is stored in the storage unit 23 in the form of a computer readable program code.

具体的には、記憶部２３には、例えば、動画撮影制御プログラム２３１、画像データ記憶部２３２、画像データ抽出プログラム２３３、寸法取得プログラム２３４、変化率算出プログラム１３４、等が格納されている。 Specifically, the storage unit 23 stores, for example, a moving image shooting control program 231, an image data storage unit 232, an image data extraction program 233, a dimension acquisition program 234, a change rate calculation program 134, and the like.

動画撮影制御プログラム２３１は、例えば、撮影部７が、１つのくぼみに対して動画撮影を行って動画画像データを取得するよう制御する機能を、ＣＰＵ２１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ２１は、設定部９を介してユーザにより動画モードでの撮影が設定された場合、撮影部７により、所定時間の間、１つのくぼみの動画撮影を行って動画画像データを取得し、画像データ記憶部２３２に格納する。
ＣＰＵ１１は、かかる動画撮影制御プログラム２３１を実行することによって、動画撮影制御手段として機能する。 For example, the moving image shooting control program 231 is a program that causes the CPU 21 to realize a function of controlling the shooting unit 7 to perform moving image shooting with respect to one depression to acquire moving image data.
Specifically, when shooting in the moving image mode is set by the user via the setting unit 9, the CPU 21 acquires moving image image data by shooting a single recess for a predetermined time by the shooting unit 7. And stored in the image data storage unit 232.
The CPU 11 functions as a moving image shooting control unit by executing the moving image shooting control program 231.

画像データ記憶部２３２は、撮影部７により取得されたくぼみの動画画像データを格納する。 The image data storage unit 232 stores the moving image data of the depression acquired by the photographing unit 7.

画像データ抽出プログラム２３３は、例えば、撮影部７により取得された動画画像データから、所定の時間間隔毎の画像データを抽出する機能を、ＣＰＵ２１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ１１は、画像データ記憶部２３２に格納された動画画像データから、例えば、撮影開始時刻から１０秒後、２０秒後、３０秒後、４０秒後、５０秒後、６０秒後、の６枚の画像データを抽出する。
ＣＰＵ１１は、かかる画像データ抽出プログラム２３３を実行することによって、画像データ抽出手段として機能する。 The image data extraction program 233 is a program that causes the CPU 21 to realize a function of extracting image data at predetermined time intervals from moving image image data acquired by the photographing unit 7, for example.
Specifically, the CPU 11 uses, for example, 10 seconds, 20 seconds, 30 seconds, 40 seconds, 50 seconds, and 60 seconds after the shooting start time from the moving image data stored in the image data storage unit 232. , 6 pieces of image data are extracted.
The CPU 11 functions as an image data extraction unit by executing the image data extraction program 233.

寸法取得プログラム２３４は、例えば、画像データ抽出プログラム２３３の実行により抽出された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する機能を、ＣＰＵ２１に実現させるプログラムである。
この寸法取得プログラム２３４は、第１実施形態における寸法取得プログラム１３３と同様の処理を実行するためのプログラムである。
即ち、ＣＰＵ２１は、寸法取得プログラム２３４を実行することによって、画像データ抽出プログラム２３３の実行により抽出された画像データ毎にくぼみ寸法を算出する。
ＣＰＵ２１は、かかる寸法取得プログラム２３４を実行することによって、寸法取得手段として機能する。 The dimension acquisition program 234 is a program that causes the CPU 21 to realize a function of acquiring a recess dimension from each of image data extracted by executing the image data extraction program 233, for example.
The dimension acquisition program 234 is a program for executing the same processing as the dimension acquisition program 133 in the first embodiment.
That is, the CPU 21 calculates the indentation size for each image data extracted by the execution of the image data extraction program 233 by executing the size acquisition program 234.
The CPU 21 functions as a dimension acquisition unit by executing the dimension acquisition program 234.

なお、本実施形態においては、撮影部７と、ＣＰＵ２１と、動画撮影制御プログラム２３１と、画像データ抽出プログラム２３３と、寸法取得プログラム２３４と、等により、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎にくぼみ寸法を測定する寸法測定手段が構成されることとなる。 In the present embodiment, the photographing unit 7, the CPU 21, the moving image photographing control program 231, the image data extraction program 233, the dimension acquisition program 234, and the like are used for each depression at predetermined time intervals. A dimension measuring means for measuring the indentation dimension is configured.

次に、硬さ試験機２００による硬さ試験方法について図９を用いて説明する。 Next, a hardness test method using the hardness tester 200 will be described with reference to FIG.

まず、ユーザが試料Ｓの硬さ試験を行う指示を行うと（図９：ＳＴＡＲＴ）、ステップＳ２１（寸法測定工程、動画撮影工程）において、ＣＰＵ２１は、撮影部７により、１つのくぼみに対して動画撮影を行って動画画像データを取得する。なお、取得された動画画像データは画像データ記憶部２３２に格納される。
次に、ステップＳ２２（寸法測定工程、画像データ抽出工程）において、ＣＰＵ２１は、画像データ記憶部２３２に格納された動画画像データから、所定の時間間隔毎の画像データを抽出する。
次に、ステップＳ２３（寸法測定工程、寸法取得工程）において、ＣＰＵ２１は、抽出された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する。
次に、ステップＳ２４（変化率算出工程）において、ＣＰＵ２１は、寸法測定工程により測定したくぼみ寸法を用いてくぼみ面積を算出し、くぼみの大きさの時間による変化率を算出して、本処理を終了する（図９：ＥＮＤ）。 First, when the user gives an instruction to perform a hardness test on the sample S (FIG. 9: START), in step S21 (dimension measurement process, moving image shooting process), the CPU 21 causes the shooting unit 7 to perform one depression. Movie recording is performed to acquire movie image data. The acquired moving image data is stored in the image data storage unit 232.
Next, in step S <b> 22 (dimension measurement process, image data extraction process), the CPU 21 extracts image data for each predetermined time interval from the moving image data stored in the image data storage unit 232.
Next, in step S23 (dimension measurement process, dimension acquisition process), the CPU 21 acquires the indentation dimension from each of the extracted image data.
Next, in step S24 (change rate calculation step), the CPU 21 calculates the recess area using the recess dimensions measured in the dimension measurement step, calculates the change rate of the size of the recess over time, and performs this process. The process ends (FIG. 9: END).

以上のように、本実施形態における硬さ試験機２００及び硬さ試験方法によれば、１つのくぼみに対して所定の時間間隔毎にくぼみ寸法を測定し、測定したくぼみ寸法を用いて、くぼみの大きさの時間による変化率を算出することで、くぼみ寸法の経時変化（時間依存性）を評価することができる。
従って、刻一刻と変化していくくぼみ寸法の時間依存性を考慮した硬さの評価ができることとなり、試料が塑性的な性質を有しているのか、或いは弾性性質と塑性性質の両方の特性を有しているのか等の、試料の詳細な材料特性を把握することができる。
このため、例えば材料開発において、使用用途に対してより適した材料を開発行うための評価手法として活用することが可能となる。 As described above, according to the hardness tester 200 and the hardness test method in the present embodiment, the indentation size is measured at predetermined time intervals for one indentation, and the indentation is measured using the measured indentation size. By calculating the rate of change of the size of each with time, it is possible to evaluate the change over time (time dependency) of the indentation dimensions.
Therefore, it is possible to evaluate the hardness considering the time dependence of the indentation size that changes from moment to moment, and whether the sample has plastic properties, or the properties of both elastic properties and plastic properties. It is possible to grasp the detailed material characteristics of the sample, such as whether or not it has.
Therefore, for example, in material development, it can be used as an evaluation method for developing a material more suitable for the intended use.

また、本実施形態における硬さ試験機２００及び硬さ試験方法によれば、くぼみの映像を撮影する撮影部７により、１つのくぼみに対して動画撮影を行って動画画像データを取得し、取得された動画画像データから所定の時間間隔毎の画像データを抽出し、この抽出された画像データの各々から、くぼみ寸法を取得する構成となっている。
よって、１つのくぼみを自動で動画撮影して、くぼみ寸法を自動で測定できるため、測定作業を容易にすることができる。
また、取得された動画画像データから画像データを抽出する所定の時間間隔を任意に設定できるので、例えば、くぼみ寸法の変化が予測できない材料でも、再度試験を行う必要がなく何度も任意の箇所の画像データを抽出できるので、より詳細な材料特性を把握することができる。 In addition, according to the hardness tester 200 and the hardness test method in the present embodiment, the imaging unit 7 that captures the image of the dent performs moving image shooting for one dent to acquire moving image data. Image data for each predetermined time interval is extracted from the extracted moving image data, and the indentation size is acquired from each of the extracted image data.
Therefore, since one indentation can be automatically captured as a moving image and the indentation dimension can be automatically measured, the measurement operation can be facilitated.
In addition, since a predetermined time interval for extracting image data from the acquired moving image data can be arbitrarily set, for example, even in a material in which a change in the indentation size cannot be predicted, it is not necessary to perform a test again and again at any place. Since the image data can be extracted, more detailed material characteristics can be grasped.

なお、第２実施形態の硬さ試験機２００に、第１実施形態の変形例で説明した加熱部２ｂ、温度センサ２ｃ、温度制御プログラム１３５、等を付加する構成としても良いのは勿論である。 Needless to say, the hardness tester 200 according to the second embodiment may include the heating unit 2b, the temperature sensor 2c, the temperature control program 135, and the like described in the modification of the first embodiment. .

また、本発明は、上記した実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記第１実施形態、第２実施形態においては、くぼみ面積を算出し、これを用いて時間による変化率を求めることとして説明しているが、くぼみ面積の代わりにビッカース硬さを用いて変化率を求めることとしても良い。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof.
For example, in the first embodiment and the second embodiment described above, the indentation area is calculated and used to calculate the rate of change with time. However, the Vickers hardness is used instead of the indentation area. It is also possible to obtain the rate of change.

また、上記第１実施形態、第２実施形態においては、圧子３として四角錐状の圧子を例示して説明したが、硬さの相似則が得られる錐形状を有するものであれば圧子の形状はこれに限定されず、例えば、バーコビッチ用の三角錐圧子（圧子軸と面のなす角が６５．０３°、または６５．２７°）、円錐圧子（頂角が１２０±０．３５°等）、及びヌープ用の菱形錐（対菱角が１７２°３０’、１３０°）等を使用することができる。なお、硬さの相似則を成立させるためには、それぞれの錐形状は、先端を球面形状に仕上げず、実用限度において、できるだけ鋭く尖らせることが好ましい。 Moreover, in the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment, although the quadrangle pyramid shaped indenter was illustrated and demonstrated as the indenter 3, if it has a cone shape from which the similarity law of hardness is obtained, the shape of an indenter Is not limited to this, but, for example, a triangular pyramid indenter for Berkovich (the angle between the indenter axis and the surface is 65.03 ° or 65.27 °), a conical indenter (the apex angle is 120 ± 0.35 °, etc.) , And a Knoop rhombus cone (diamond angle is 172 ° 30 ′, 130 °) or the like can be used. In order to establish the similarity law of hardness, it is preferable that each cone shape is sharpened as much as possible within the practical limit without finishing the tip into a spherical shape.

また、硬さ試験機の構成は、一方の端部に圧子軸を有し、もう一方の端部に電磁力を発生させるフォースコイルを有する荷重レバーを備えて構成される硬さ試験機等であっても良い。 In addition, the hardness tester is composed of a hardness tester having a load lever having a force coil that has an indenter shaft at one end and generates electromagnetic force at the other end. There may be.

また、上記第１及び第２実施形態は、それぞれ、くぼみの映像を静止画で撮影する場合と、動画で撮影する場合とを例示した実施形態であるが、静止画及び動画の両方が撮影可能であって、ユーザが任意で撮影モードを選択する構成であってもよい。 Moreover, although the said 1st and 2nd embodiment is an embodiment which illustrated the case where the image | video of a hollow is each image | photographed with a still image and the case where it image | photographs with a moving image, both a still image and a moving image are imageable. In this case, the user may arbitrarily select a shooting mode.

１００、１００ａ硬さ試験機
１試験機本体
２ＸＹＺステージ
２ａ試料保持台（試料台）
２ｂ加熱部（加熱手段）
２ｃ温度センサ
３圧子
７撮影部（撮影手段、寸法測定手段）
１０、１０ａ制御部
１１、１１ａＣＰＵ（寸法測定手段）
１３記憶部
１３１撮影制御プログラム（撮影制御手段、寸法測定手段）
１３３寸法取得プログラム（寸法取得手段、寸法測定手段）
１３４変化率算出プログラム（変化率算出手段）
１３５温度制御プログラム（温度制御手段）
Ｓ試料
２００硬さ試験機
７撮影部（撮影手段、寸法測定手段）
２０制御部
２１ＣＰＵ（寸法測定手段）
２３記憶部
２３１動画撮影制御プログラム（動画撮影制御手段、寸法測定手段）
２３３画像データ抽出プログラム（画像データ抽出手段、寸法測定手段）
２３４寸法取得プログラム（寸法取得手段、寸法測定手段） 100, 100a Hardness tester 1 Tester body 2 XYZ stage 2a Sample holder (sample stand)
2b Heating part (heating means)
2c Temperature sensor 3 Indenter 7 Imaging unit (imaging means, dimension measurement means)
10, 10a Control unit 11, 11a CPU (dimension measuring means)
13 Memory 131 Shooting control program (shooting control means, dimension measuring means)
133 Dimension acquisition program (dimension acquisition means, dimension measurement means)
134 Change rate calculation program (change rate calculation means)
135 Temperature control program (temperature control means)
S Sample 200 Hardness tester 7 Imaging unit (imaging means, dimension measurement means)
20 control unit 21 CPU (dimension measuring means)
23 storage unit 231 moving image shooting control program (moving image shooting control means, dimension measurement means)
233 Image data extraction program (image data extraction means, dimension measurement means)
234 Dimension acquisition program (Dimension acquisition means, dimension measurement means)

Claims

In the hardness test method in which a depression is formed by pushing an indenter loaded with a predetermined load on the surface of the sample placed on the sample stage.
A dimension measuring step for measuring the indentation dimension at predetermined time intervals for one indentation;
Using the indentation dimensions measured in the dimension measurement step, a change rate calculation step for calculating a change rate with time of the size of the indentation,
A hardness test method characterized by comprising:

The dimension measuring step includes
An imaging process for acquiring image data by performing imaging a predetermined number of times at a predetermined time interval with respect to one depression by an imaging unit that captures an image of the depression;
From each of the image data acquired by the imaging process, a dimension acquisition process for acquiring a recess dimension;
The hardness test method according to claim 1, wherein:

The dimension measuring step includes
A moving image shooting process for acquiring moving image image data by shooting a moving image with respect to one depression by a shooting unit for shooting the image of the depression;
An image data extraction step for extracting image data at predetermined time intervals from the moving image data acquired by the moving image capturing step;
From each of the image data extracted by the image data extraction step, a dimension acquisition step of acquiring a recess size;
The hardness test method according to claim 1, wherein:

The hardness test method according to claim 1, wherein a hardness test is performed in a state where the sample stage is heated at a predetermined temperature.

In a hardness tester that forms a recess by pushing an indenter loaded with a predetermined load on the surface of the sample placed on the sample stage,
Dimensional measuring means for measuring the indentation dimension at predetermined time intervals for one indentation;
Change rate calculation means for calculating the rate of change of the size of the dent with time using the dent dimensions measured by the dimension measurement means;
A hardness tester comprising:

The dimension measuring means includes
Photographing means for photographing the image of the depression;
Shooting control means for controlling the shooting means to acquire image data by shooting a predetermined number of times at predetermined time intervals for one depression;
From each of the image data acquired by the photographing means, a dimension acquisition means for acquiring a recess dimension;
The hardness tester according to claim 5, comprising:

The dimension measuring means includes
Photographing means for photographing the image of the depression;
Moving image shooting control means for controlling the shooting means to perform moving image shooting for one depression to acquire moving image data;
Image data extraction means for extracting image data at predetermined time intervals from the moving image data acquired by the photographing means;
From each of the image data extracted by the image data extraction means, a dimension acquisition means for acquiring a recess dimension;
The hardness tester according to claim 5, comprising:

Heating means for heating the sample stage;
A temperature sensor for detecting the temperature in the vicinity of the sample in the sample stage;
Temperature control means for controlling the temperature of the sample stage by controlling the heating means based on the temperature detected by the temperature sensor;
The hardness tester according to any one of claims 5 to 7, comprising: