JP2012078307A - 硬さ試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】硬さ試験機において、一度試験した試料に対して再試験を行う場合の作業性を向上させる。
【解決手段】硬さ試験機１００は、メイン画面とアシスト画面を表示可能なモニタ８と、試料の初回のくぼみ形成位置を設定する第１試験位置設定手段と、試料の再試験のくぼみ形成位置を設定する第２試験位置設定手段とを備え、第２試験位置設定手段は、初回試験時に取得した試料の表面画像と設定条件に基づいて、再くぼみ形成位置が試験に適するか否かを判断し、この再くぼみ形成位置が試験に適さないと判断された場合、再くぼみ形成位置の座標点と異なる座標点を再び再くぼみ形成位置として設定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、硬さ試験機に関する。

従来、試料の表面に所定の荷重を負荷した圧子を押し込んでくぼみを形成し、そのくぼみの対角長さと負荷した荷重から、試料の硬さを評価する硬さ試験機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような硬さ試験機では、例えば、複数の試料に対して同一試験を行う場合、先ず、最初の試料の試験時に、試料の所定位置に座標系を設定し、その座標系上の所定点で試験をする試験手順を記憶しておき、後続の試料に対しては、座標系を設定すると、記憶した試験手順を利用して最初の試料と同様の試験を繰り返すという試験方法が知られている。

ところで、硬さ試験においては、何らかの原因によって明らかにおかしい測定値等が得られた場合などに、一度試験した試料について再試験が行われることがある。
この再試験は、最初の試験時と同一の条件で実施するのが望ましいため、上記したような試験方法を用いて試験を行いたいという要望がある。

特開２００３−１６６９２３号公報

しかしながら、硬さ試験では試験時に試料にくぼみが形成されるので、再試験を行う場合に試料の同じ箇所では試験が行えない。このため、一度試験した試料について再試験を行う際に、記憶した試験手順をそのまま利用することができず、例えば、手動で前回のくぼみの形成された位置を避けるなどの作業が必要であり、作業性が悪いという問題があった。

本発明の課題は、硬さ試験機において、一度試験した試料に対して再試験を行う場合の作業性を向上させることである。

上記課題を解決するために、
請求項１に記載の発明は、
試料台に載置された試料の表面に、所定の荷重を負荷した圧子を押し込んでくぼみを形成する硬さ試験機において、
前記圧子によりくぼみを形成する試料の表面画像を表示するメイン画面と、ユーザを補助する補助画像を表示するアシスト画面とを表示可能な表示手段と、
前記試料に初回の試験を行う場合に、前記試料における試験位置を設定する第１試験位置設定手段と、
前記試料に再試験を行う場合に、前記試料における試験位置を設定する第２試験位置設定手段と、
を備え、
前記第１試験位置設定手段は、
前記メイン画面に前記試料の表面画像が表示された場合、当該試料の表面画像に基準座標を設定する第１座標設定手段と、
前記第１座標設定手段により基準座標が設定された後、くぼみ形成位置の座標点を設定するくぼみ形成位置設定手段と、
前記くぼみ形成位置設定手段により設定された座標点の設定条件を記憶する設定条件記憶手段と、
前記メイン画面に表示された前記試料の表面画像を記憶する画像記憶手段と、
を備え、
前記第２試験位置設定手段は、
前記アシスト画面に、前記画像記憶手段に記憶された前記試料の表面画像を前記補助画像として表示させる補助画像表示制御手段と、
ユーザにより再試験開始指示操作がなされた場合、前記補助画像に対して、前記設定条件記憶手段に記憶された設定条件に基づいて、前記くぼみ形成位置設定手段により設定された座標点と異なる座標点を再くぼみ形成位置として設定する再くぼみ形成位置設定手段と、
前記画像記憶手段に記憶された前記試料の表面画像の輝度値に基づいて、前記再くぼみ形成位置設定手段により設定された再くぼみ形成位置の座標点が硬さ試験に適するか否かを判断する判断手段と、
を備え、
前記再くぼみ形成位置設定手段は、
前記判断手段により、設定した再くぼみ形成位置の座標点が硬さ試験に適さないと判断された場合、再度、再くぼみ形成位置の座標点を設定することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記再くぼみ形成位置設定手段は、
ユーザにより再試験開始指示操作がなされた場合、前記設定条件記憶手段に記憶された設定条件に基づいて、前記くぼみ形成位置設定手段により設定された座標点の前記試料の縁部からの距離を算出する距離算出手段と、
前記試料において、当該試料の縁部からの距離が前記距離算出手段により算出した距離と等しく且つ前記くぼみ形成位置設定手段により設定された座標点と異なる座標点を、再くぼみ形成位置として選択する再くぼみ形成位置選択手段と、
を備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の硬さ試験機において、
前記くぼみ形成位置設定手段により、前記試料の縁部からの距離が等しい２点の座標点がくぼみ形成位置として設定されていた場合、
前記再くぼみ形成位置選択手段は、前記試料の縁部の形状に沿って前記２点を結ぶ線上で、当該２点の中間となる点の座標点を再くぼみ形成位置として選択することを特徴とする。

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機において、
前記再くぼみ形成位置設定手段により再くぼみ形成位置を設定する自動モードと、ユーザが任意で再くぼみ形成位置を指定する手動モードと、を選択する選択手段を備え、
前記第２試験位置設定手段は、
前記選択手段により手動モードが選択された場合、前記メイン画面に表示された前記試料の表面画像に対する、ユーザによる再試験位置指定操作に応じて、再くぼみ形成位置を決定する再くぼみ形成位置決定手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、再試験を行う場合に、設定条件記憶手段に記憶された設定条件に基づいて、試料におけるくぼみ形成位置の座標点と異なる座標点が試料における再くぼみ形成位置として設定され、画像記憶手段に記憶された試料の表面画像の輝度値に基づいて、再くぼみ形成位置が試験に適するか否かが判断され、この再くぼみ形成位置が試験に適さないと判断された場合、再くぼみ形成位置の座標点と異なる座標点が再び再くぼみ形成位置として設定される。
このため、再試験に適した位置が自動で設定され再試験が実施されることとなり、
一度試験した試料に対して再試験を行う場合の作業性を向上させることができる。

本発明の硬さ試験機の全体構成示す模式図である。 図１の硬さ試験機における試験機本体を示す模式図である。 図１の硬さ試験機の要部の構成を示す模式図である。 図１の硬さ試験機の硬さ測定部を示す模式図である。 図１の硬さ試験機の制御構造を示すブロック図である。 試料に初回試験する際に、モニタに表示される表示画面の一例である。 試料に再試験する際に、モニタに表示される表示画面の一例である。 初回試験時のモニタのメイン画面に表示される画像の一例である。 再試験時のモニタのアシスト画面に表示される画像の一例である。 図１の硬さ試験機を用いた測定処理を説明するためのフローチャートである。 図１０における第１試験位置設定処理を示すフローチャートである。 図１０における第２試験位置設定処理を示すフローチャートである。

以下、図を参照して、本実施形態に係る硬さ試験機について詳細に説明する。
なお、以下では、硬さ試験機の左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。

本実施形態における硬さ試験機１００は、試料台２に載置される試料Ｓに対して、１乃至複数のくぼみを順番に形成することが可能な硬さ試験機である。
この硬さ試験機１００では、試料Ｓに対して一度目の試験（初回試験）を行う場合にくぼみ形成位置（試験位置）を設定する「第１試験位置設定処理」と、当該試料Ｓに対して再試験を行う場合に再くぼみ形成位置（再試験位置）を設定する「第２試験位置設定処理」とが実行可能である。
第１試験位置設定処理においては、試料Ｓの表面画像が撮影・記憶されるとともに、試料Ｓに対して設定したくぼみ形成位置の設定条件が記憶される。
また、第２試験位置設定処理においては、第１試験位置設定処理により記憶した試料Ｓの表面画像と設定条件を用いて、試料Ｓに対して再くぼみ形成位置が設定される。
これにより、硬さ試験機１００は、試料Ｓに対して、再試験を容易に行うことが可能となっている。

具体的に、硬さ試験機１００は、例えば、マイクロビッカース硬さ試験機であって、図１〜５に示すように、試験機本体１０と、制御部６と、操作部７と、モニタ８と、等を備えている。

試験機本体１０は、例えば、図２、３に示すように、試料Ｓの硬さ測定を行う硬さ測定部１と、試料Ｓを載置する試料台２と、試料台２を移動させるＸＹステージ３と、試料Ｓの表面に焦点を合わせるためのＡＦ（Ｚ）ステージ４と、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦ（Ｚ）ステージ４）を昇降する昇降機構部５と、等を備えている。

硬さ測定部１は、例えば、図４に示すように、試料Ｓの表面を照明する照明装置１１と、試料Ｓの表面を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１２と、圧子１４ａを備える圧子軸１４と対物レンズ１５を備え、回転することにより圧子軸１４と対物レンズ１５との切り替えが可能なターレット１６等により構成されている。

照明装置１１は、光を照射することにより試料Ｓの表面を照明するものであり、照明装置１１から照射される光は、レンズ１ａ、ハーフミラー１ｄ、ミラー１ｅ、対物レンズ１５を介して試料Ｓの表面に到達する。

ＣＣＤカメラ１２は、試料台２に載置された試料Ｓの表面画像を撮影する。
具体的に、ＣＣＤカメラ１２は、その試料Ｓの表面から対物レンズ１５、ミラー１ｅ、ハーフミラー１ｄ、ミラー１ｇ、及びレンズ１ｈを介して入力された反射光に基づき、当該試料Ｓの表面や圧子１４ａにより試料Ｓの表面に形成されるくぼみを撮像して、画像データを取得し、複数フレームの画像データを同時に蓄積、格納可能なフレームグラバ１７を介して、制御部６に出力する。

圧子軸１４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動される負荷機構部（図示省略）により、試料台２に載置された試料Ｓに向け移動され、先端部に備えた圧子１４ａを試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付ける。

対物レンズ１５は、それぞれ異なる倍率からなる集光レンズ１５ａ、１５ｂを備え、ターレット１６の下面に複数保持されており、ターレット１６の回転により試料Ｓの上方に配置されることで、照明装置１１から照射される光を一様に試料Ｓの表面に照射させる。

ターレット１６は、下面に圧子軸１４と複数の対物レンズ１５を取り付け、Ｚ軸方向の軸周りに回転することにより、当該圧子軸１４と複数の対物レンズ１５の中の、何れか一つを切り替えて試料Ｓの上方に配置可能なように構成されている。つまり、圧子軸１４を試料Ｓの上方に配置した状態で圧子軸を降下させることで試料Ｓの表面にくぼみを形成し、対物レンズ１５を試料Ｓの上方に配置することで、当該形成されたくぼみを観察することが可能となる。

試料台２は、その上面に試料Ｓを載置する。
ＸＹステージ３は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、試料台２を圧子１４ａの移動方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸，Ｙ軸方向）に移動させる。
ＡＦ（Ｚ）ステージ４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、ＣＣＤカメラ１２が撮像した画像データに基づき試料台２を微細に昇降させ、試料Ｓの表面に焦点を合わせる。
昇降機構部５は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦ（Ｚ）ステージ４）を上下方向に移動させることで、試料台２と対物レンズ１５との間の相対距離を変化させる。

操作部７は、キーボード７１、マウス７２等により構成されており、硬さ試験を行う際のユーザによる入力操作を実行させる。操作部７により所定の入力操作がなされると、その入力操作に応じた所定の操作信号が制御部６に出力される。

具体的に、操作部７は、例えば、選択手段として、再試験を自動モードで行うか手動モードで行うかを選択する場合に操作される。
ここで、自動モードとは、再くぼみ形成位置設定手段（後述）により、再試験時に再くぼみ形成位置を自動で設定するモードである。また、手動モードとは、再試験時に、ユーザが、任意で再くぼみ形成位置を指定するモードである。

また、操作部７は、モニタ８のメイン画面Ａ１（後述）に表示された試料Ｓの表面画像に対して、ユーザが「座標設定操作」「くぼみ形成位置設定操作」「画像呼び出し操作」「再試験開始指示操作」「再試験位置指定操作」などを行う場合に操作される。

ここで、座標設定操作とは、第１試験位置設定処理において、モニタ８のメイン画面Ａ１に表示された試料Ｓの表面画像に対して、くぼみ形成位置を決めるための基準座標を設定する位置をユーザが指定する操作である。
また、くぼみ形成位置設定操作とは、第１試験位置設定処理において、モニタ８のメイン画面Ａ１に表示された試料Ｓの表面画像に基準座標が設定された後、当該試料Ｓの表面画像に対して、くぼみ形成位置をユーザが指定する操作である。

また、画像呼び出し操作とは、第１試験位置設定処理により一度硬さ試験が行われた試料Ｓに対して再試験を行う場合、当該試料Ｓの初回試験時の表面画像を呼び出しをユーザが指示する操作である。
また、再試験開始指示操作とは、再試験の開始をユーザが指示する操作である。
また、再試験位置指定操作とは、手動モードで再試験を行う場合に、試料Ｓにおける再くぼみ形成位置をユーザが任意で指定する操作である。

なお、操作部７は、これ以外にも、当該硬さ試験機１００による硬さ試験を実施する際の各種の条件の設定を、ユーザが行う際に利用される。
ここで、各種の条件の設定とは、例えば、試験条件（試料Ｓの材質、圧子１４ａにより試料Ｓに負荷される試験力（Ｎ）、対物レンズ１５の倍率、等の値）や、試験開始点、行・列数、ピッチ等の設定である。

モニタ８は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置により構成されており、操作部７において入力された硬さ試験の設定条件、硬さ試験の結果、ＣＣＤカメラ１２が撮像した試料Ｓの表面画像や試料Ｓの表面に形成されるくぼみの画像等を表示する。
これにより、モニタ８は、表示手段として機能する。

ここで、モニタ８に表示される表示画面について図６、７を用いて説明する。

図６は、試料Ｓに対してくぼみを形成する際（第１試験位置設定処理を行う際）に、モニタ８に表示される表示画面Ｇ１の一例である。
この表示画面Ｇ１は、メイン画面Ａ１、ツールボックスＢ２、試験手順表示部Ｂ３等を備えている。
表示画面Ｇ１において、メイン画面Ａ１には、ＣＣＤカメラ１２により撮影された試料Ｓの表面画像が表示される。なお、ＣＣＤカメラ１２には高倍率のレンズが搭載されているため、メイン画面Ａ１には、試料Ｓの一部を捉えた拡大画像が表示されることとなる。
また、ツールボックスＢ２には、座標設定操作やくぼみ形成位置設定操作などの各種の操作を行うための各種ツールが一覧表示されている。
ユーザは、座標設定操作を行う場合、該当するツールを選択して、メイン画面Ａ１をクリックすることで、メイン画面Ａ１の任意の点を指定することができる。また、ユーザは、くぼみ形成位置設定操作を行う場合、該当するツールを選択して、メイン画面Ａ１をクリックすることで、メイン画面Ａ１の任意の点をくぼみ形成位置として指定することができる。
また、試験手順表示部Ｂ３には、初回試験時に試料Ｓに対して行われる試験手順が表示されている。

図７は、試料Ｓに対して再試験を行う際（第２試験位置設定処理を行う際）に、モニタ８に表示される表示画面Ｇ２の一例である。
この表示画面Ｇ２は、メイン画面Ａ１、アシスト画面Ａ２、試験手順表示部Ｂ３、試験結果表示欄Ｂ４、等を備えている。
表示画面Ｇ２において、メイン画面Ａ１には、再試験の対象となる試料（既にくぼみの形成された試料）Ｓの表面画像が、ＣＣＤカメラ１２により撮影されて表示される。
また、アシスト画面Ａ２には、当該試料Ｓの初回の試験時に撮像された表面画像が、補足画像として表示される。なお、アシスト画面Ａ２は、第２試験位置設定処理を行う際に、モニタ８に表示されて利用される画面であって、ユーザにより画像呼び出し操作がなされた場合、試料Ｓの初回の試験時に撮像された表面画像を表示するようになっている。
また、試験手順表示部Ｂ３には、試料Ｓへの初回の試験時のくぼみ形成により作成された試験手順が一覧表示されている。
また、試験結果表示欄Ｂ４には、試験力、くぼみの大きさ、硬さ等の、試験結果が表示されるようになっている。

制御部６は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２、記憶部６３等を備えて構成され、記憶部６３に記憶された所定のプログラムが実行されることにより、所定の硬さ試験を行うための動作制御等を行う機能を有する。

ＣＰＵ６１は、記憶部６３に格納された処理プログラム等を読み出して、ＲＡＭ６２に展開して実行することにより、硬さ試験機１００全体の制御を行う。

ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ６２内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をデータ格納領域に格納する。

記憶部６３は、例えば、プログラムやデータ等を記憶する記録媒体（図示省略）を有しており、この記録媒体は、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部６３は、ＣＰＵ６１が硬さ試験機１００全体を制御する機能を実現させるための各種データ、各種処理プログラム、これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。

より具体的には、記憶部６３は、例えば、メイン画像表示制御プログラム６３ａ、第１座標設定プログラム６３ｂ、くぼみ形成位置設定プログラム６３ｃ、設定条件記憶部６３ｄ、画像記憶部６３ｅ、補助画像表示制御プログラム６３ｆ、距離算出プログラム６３ｇ、再くぼみ形成位置選択プログラム６３ｈ、判断プログラム６３ｉ、再くぼみ形成位置決定プログラム６３ｊ、くぼみ形成プログラム６３ｋ、等を格納している。

メイン画像表示制御プログラム６３ａは、ＣＣＤカメラ１２により撮影された試料Ｓの表面画像をメイン画面Ａ１に表示させる機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
ここで、ＣＰＵ６１は、試料Ｓに対して初回試験を行う場合（第１試験位置設定処理を行う場合）、モニタ８に表示画面Ｇ１を表示させている。
そして、ＣＰＵ６１は、試料Ｓの撮影がなされると、メイン画面Ａ１に試料Ｓの表面画像を表示させる。なお、このとき、ＣＰＵ６１は、当該試料Ｓの表面画像を当初画像として画像記憶部６３ｅに記録させる。
また、ＣＰＵ６１は、試料Ｓに対して再試験を行う場合（第２試験位置設定処理を行う場合）、モニタ８に表示画面Ｇ２を表示させている。
そして、ＣＰＵ６１は、再試験を行う試料Ｓの撮影がなされると、メイン画面Ａ１に当該再試験を行う試料Ｓの表面画像を表示させる。
ＣＰＵ６１は、かかるメイン画像表示制御プログラム６３ａを実行することで、メイン画像表示制御手段として機能する。

第１座標設定プログラム６３ｂは、メイン画面Ａ１に試料Ｓの表面画像が表示された場合、試料Ｓの表面画像に基準座標を設定する機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
なお、ここでは、図８に示すように、円弧形状の試料Ｓに対して、等ピッチで法線を設定し、この法線上に複数箇所（ここでは３箇所）ずつ、くぼみを形成する場合を例示して説明する。

先ず、メイン画面Ａ１に試料Ｓの表面画像が表示されると、図８（ａ）に示すように、ＣＰＵ６１は、ＣＣＤカメラ１２を使用し、自律倣い機能を用いて、試料Ｓの縁部の輪郭を取得する。
次に、図８（ｂ）に示すように、ユーザが座標設定操作として、ツールボックスＢ２の所定のツールを用いて、表示画像における試料Ｓの縁部の任意の位置をクリックすると、ＣＰＵ６１は、クリックされた位置から法線方向に沿った基準線Ｌ１を設定する。
また、ここで、ＣＰＵ６１は、クリックされた位置を基準点Ｐ０（０，０）として、基準線Ｌ１上に法線方向に沿ったＸ軸を設定し、試料Ｓの縁部の形状に沿ったＹ軸を設定することで、基準座標を設定する。
次に、図８（ｃ）に示すように、ＣＰＵ６１は、クリックされた位置（基準点Ｐ０）から、試料Ｓの縁部に沿って予め設定されたピッチずつ、予め設定された数だけ、法線方向に沿った基準線を設定する。図８（ｃ）は、２つの基準線Ｌ２、Ｌ３が設定された例である。
なお、このとき、ＣＰＵ６１は、上記メイン画像表示制御プログラム６３ａにより、試料Ｓの表面画像に、基準点Ｐ０や基準線Ｌ１〜Ｌ３や、基準座標を重ねて表示させ、この画像を画像記憶部６３ｅに記録させる。

なお、本実施形態においては、ユーザが座標設定操作を行うと、これに応じて、基準点Ｐ０、基準線Ｌ１〜Ｌ３、及び基準座標が設定される構成を例示して説明しているが、ＣＰＵ６１が、試料Ｓの縁部の輪郭を取得した後、予め設定された条件に従って、自動でこれらを設定する構成とすることもできる。

ＣＰＵ６１は、かかる第１座標設定プログラム６３ｂを実行することで、第１座標設定手段として機能する。

くぼみ形成位置設定プログラム６３ｃは、第１座標設定プログラム６３ｂの実行により基準座標が設定された後、くぼみ形成位置の座標点を設定する機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
ユーザは、メイン画面Ａ１の試料Ｓの表面画像に対して基準座標が設定されると、図８（ｄ）に示すように、くぼみ形成位置設定操作として、ツールボックスＢ２の所定のツールを用いて、基準線Ｌ１上の任意の位置をクリックする。図８（ｄ）は、ユーザにより、くぼみ形成位置設定操作として、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が指定された例である。
すると、ＣＰＵ６１は、基準座標を用いてクリックされた位置の座標点を算出し、この座標点をくぼみ形成位置として設定する。
次に、ＣＰＵ６１は、基準線Ｌ２、Ｌ３上において、基準線Ｌ１に設定されたくぼみ形成位置と、試料Ｓの縁部からの距離が等しい位置の座標点を算出し、くぼみ形成位置の座標点として設定する。図８（ｄ）では、くぼみ形成位置設定操作に準じて、ＣＰＵ６１が、基準線Ｌ２、Ｌ３上にそれぞれ、Ｐ４〜Ｐ６と、Ｐ７〜９と、を設定した例である。
かかるくぼみ形成位置設定プログラム６３ｃの実行によりくぼみ形成位置の座標点が設定されると、ＣＰＵ６１は、くぼみ形成プログラム６３ｋ（後述）を実行して試料Ｓにくぼみを形成する。

なお、本実施形態においては、ユーザのくぼみ形成位置設定操作に応じて、くぼみ形成位置の座標点が設定される構成を例示しているが、ＣＰＵ６１が、Ｘ軸とＹ軸を設定した後、予め設定された条件に従って、自動でくぼみ形成位置の座標点を設定する構成とすることもできる。

ＣＰＵ６１は、かかるくぼみ形成位置設定プログラム６３ｃを実行することで、くぼみ形成位置設定手段として機能する。

設定条件記憶部６３ｄは、設定条件記憶手段として、くぼみ形成位置設定プログラム６３ｃにより設定された座標点の設定条件を記憶する。
設定条件とは、どのような形状に対して、どのようにくぼみを形成するかを示す条件である。例えば、ここでは、自律倣い機能により取得した円弧形状の試料Ｓの縁部に対して、等ピッチで並んだ３つの法線（３つの基準線Ｌ１〜Ｌ３）上に、それぞれ３つのくぼみ（Ｐ１〜３、Ｐ４〜Ｐ６、Ｐ７〜９）を形成するように設定条件が記憶される。

画像記憶部６３ｅは、画像記憶手段として、メイン画面Ａ１に表示される各種の画像を記憶する。
具体的に、画像記憶部６３ｅは、試料Ｓの表面画像（当初画像）を記憶する。
また、画像記憶部６３ｅは、試料Ｓの当初画像に、座標設定操作がなされた位置や設定された基準座標が重ねて表示された画像を記憶する。
また、画像記憶部６３ｅは、初回試験によりくぼみの形成された試料Ｓの表面画像を記憶する。

補助画像表示制御プログラム６３ｆは、アシスト画面Ａ２に画像記憶部６３ｅに記憶された試料Ｓの表面画像を補助画像として表示させる機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
具体的に、試料Ｓに対して再試験を行う場合（第２試験位置設定処理を行う場合）、ユーザが画像呼び出し操作を実行すると、ＣＰＵ６１は、かかる操作に応じて、画像記憶部６３ｅに記憶された初回試験の試料Ｓの表面画像を、補助画像としてアシスト画面Ａ２に表示させる。
このとき、補助画像としては、試料Ｓの当初画像に、基準点Ｐ０、基準線Ｌ１〜Ｌ３、及びＸ軸とＹ軸（基準座標）などが重ねて表示された画像を表示させることが好ましい。
ＣＰＵ６１は、かかる補助画像表示制御プログラム６３ｆを実行することで、補助画像表示制御手段として機能する。

距離算出プログラム６３ｇは、ユーザにより再試験開始指示操作がなされた場合、設定条件記憶部６３ｄに記憶された設定条件に基づいて、くぼみ形成位置設定プログラム６３ｃの実行により設定された座標点の、試料Ｓの縁部からの距離を算出する機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
具体的に、アシスト画面Ａ２に補助画像を表示させた状態で、ユーザが再試験開始指示操作を行うと、ＣＰＵ６１は、設定条件記憶部６３ｄに記憶された座標点の設定条件を参照し、試料Ｓの縁部から、各くぼみまでの距離（深度）を算出する。
なお、本実施形態では、図９（ａ）に示すように、Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７の深度は同一である。また、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８の深度は同一であり、Ｐ３、Ｐ６、Ｐ９の深度は同一である。
ＣＰＵ６１は、かかる距離算出プログラム６３ｇを実行することで、距離算出手段として機能する。

再くぼみ形成位置選択プログラム６３ｈは、試料Ｓにおいて、当該試料Ｓの縁部からの距離が、前記距離算出プログラム６３ｇの実行により算出した距離と等しく、且つくぼみ形成位置設定プログラム６３ｃの実行により設定された座標点と異なる座標点を、再くぼみ形成位置として選択する機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、図９（ａ）のように、試料Ｓの縁部からの距離が等しい２点以上の座標点がくぼみ形成位置として設定されていた場合、ＣＰＵ６１は、試料Ｓの縁部の形状に沿って隣り合う２点を結ぶ線（図９（ａ）〜（ｃ）における仮想線Ｋ１〜Ｋ３）上で、当該２点の中間となる点の座標点を、再くぼみ形成位置として選択する。
例えば、図９（ｂ）に示すように、２点Ｐ１とＰ４との中間点Ｐ１１や、２点Ｐ４とＰ７との中間点Ｐ１４などが、再くぼみ形成位置として選択される。
また、図９（ｃ）に示すように、Ｐ２とＰ５との中間点Ｐ１２、Ｐ３とＰ６との中間点Ｐ１３、Ｐ５とＰ８の中間点Ｐ１５、Ｐ６とＰ９の中間点Ｐ１６などが、再くぼみ形成位置として選択される。
このように、初回試験時に形成したくぼみの影響を最も受けない位置が、再くぼみ形成位置として選択される。

また、再くぼみ形成位置選択プログラム６３ｈは、判断プログラム６３ｉ（後述）の実行により、設定した再くぼみ形成位置の座標点が硬さ試験に適さないと判断された場合、再度、再くぼみ形成位置の座標点を設定する機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
例えば、ＣＰＵ６１は、２点Ｐ１とＰ４との中間点Ｐ１１の座標点が硬さ試験に適さないと判断された場合、仮想線Ｋ１上で、２点Ｐ１とＰ４の間のＰ１１を除いた位置を再び再くぼみ形成位置として設定する。

ＣＰＵ６１は、かかる再くぼみ形成位置選択プログラム６３ｈを実行することで、再くぼみ形成位置選択手段として機能する。

判断プログラム６３ｉは、画像記憶部６３ｅに記憶された試料Ｓの表面画像の輝度値に基づいて、距離算出プログラム６３ｇ及び再くぼみ形成位置選択プログラム６３ｈの実行により設定された再くぼみ形成位置の座標点が硬さ試験に適するか否かを判断する機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ６１は、上記再くぼみ形成位置選択プログラム６３ｈの実行によって再くぼみ形成位置が選択されると、画像記憶部６３ｅに記憶された初回試験の試料Ｓの表面画像を用いて、当該再くぼみ形成位置の輝度値を算出し、算出した輝度値が所定値を満たない場合、その再くぼみ形成位置が硬さ試験に適さないと判断する。
なお、この判断プログラム６３ｉの実行により硬さ試験に適すると判断された場合、ＣＰＵ６１は、くぼみ形成プログラム６３ｋ（後述）を実行して試料Ｓの再くぼみ形成位置にくぼみを形成する。
ＣＰＵ６１は、かかる判断プログラム６３ｉを実行することで、判断手段として機能する。

再くぼみ形成位置決定プログラム６３ｊは、手動モードが選択された場合、メイン画面Ａ１に表示された試料Ｓの表面画像に対する、ユーザによる再試験位置指定操作に応じて、再くぼみ形成位置を決定する機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
具体的に、再試験に際して、ユーザにより手動モードが選択されている場合、ＣＰＵ６１は、上記距離算出プログラム６３ｇ等を実行せずに、メイン画面Ａ１に対するユーザによる再試験位置指定操作を待って、当該再試験位置指定操作がなされると、これに応じて指定された位置を再くぼみ形成位置として決定する。
ＣＰＵ６１は、かかる再くぼみ形成位置決定プログラム６３ｊを実行することで、再くぼみ形成位置決定手段として機能する。

くぼみ形成プログラム６３ｋは、試料Ｓに圧子１４ａによりくぼみを形成する機能を、ＣＰＵ６１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ６１は、上記くぼみ形成位置設定プログラム６３ｃの実行によりくぼみ形成位置の座標点が設定された場合、初回試験時の試料Ｓに対して、くぼみを形成する。なお、このとき、ＣＰＵ６１は、くぼみの形成された試料Ｓの表面画像を、画像記憶部６３ｅに記録させる。
また、ＣＰＵ６１は、上記判断プログラム６３ｉの実行により硬さ試験に適すると判断された場合、及び上記再くぼみ形成位置決定プログラム６３ｊの実行により手動モードでくぼみ形成位置が決定された場合、再試験時の試料Ｓに対して、くぼみを形成する。
ＣＰＵ６１は、かかるくぼみ形成プログラム６３ｋを実行することで、くぼみ形成手段として機能する。

なお、上記した第１座標設定プログラム６３ｂ、くぼみ形成位置設定プログラム６３ｃ、設定条件記憶部６３ｄ、画像記憶部６３ｅ等により、試料Ｓに初回試験を行う場合に、試料Ｓにおけるくぼみ形成位置を設定する第１試験位置設定手段が構成されている。
また、上記した距離算出プログラム６３ｇ、再くぼみ形成位置選択プログラム６３ｈ等により、ユーザにより再試験開始指示操作がなされた場合、アシスト画面Ａ２に表示された補助画像に対して、設定条件記憶部６３ｄに記憶された設定条件に基づいて、くぼみ形成位置設定プログラム６３ｃの実行により設定された座標点と異なる座標点を、再くぼみ形成位置として設定する、再くぼみ形成位置設定手段が構成されている。
また、補助画像表示制御プログラム６３ｆ、再くぼみ形成位置設定手段、判断プログラム６３ｉ、等により、試料Ｓに再試験を行う場合に、試料Ｓにおけるくぼみ形成位置を設定する第２試験位置設定手段が構成されている。

次に、硬さ試験機１００における測定処理について、図１０〜１２のフローチャートを用いて説明する。
硬さ試験機１００における測定処理は、図１０に示すように、初回試験時に試料Ｓに対してくぼみ形成位置を設定する第１試験位置設定処理（ステップＳ１０）と、再試験時に試料Ｓに対して再くぼみ形成位置を設定する第２試験位置設定処理（ステップＳ２０）と、を有している。

図１１は、第１試験位置設定処理を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１１において、ＣＰＵ６１は、ＣＣＤカメラ１２により試料Ｓの表面画像を撮影する。
次いで、ステップＳ１２において、ＣＰＵ６１は、試料Ｓの表面画像をモニタ８のメイン画面Ａ１に表示する。なお、当該試料Ｓの表面画像（当初画像）は画像記憶部６３ｅに記録される。
次いで、ステップＳ１３において、ユーザは、試料Ｓの表面画像に対して座標設定操作を行う。なお、当該試料Ｓの表面画像には、座標設定操作がなされた位置が重ねて表示され、この画像は画像記憶部６３ｅに記録される。
次いで、ステップＳ１４において、ＣＰＵ６１は、試料Ｓの表面画像に基準座標を設定する。なお、当該試料Ｓの表面画像には、設定された基準座標が重ねて表示され、この画像は画像記憶部６３ｅに記録される。
次いで、ステップＳ１５において、ユーザは、試料Ｓの表面画像に対してくぼみ形成位置設定操作を行う。
次いで、ステップＳ１６において、ＣＰＵ６１は、設定した基準座標を用いてくぼみ形成位置の座標点を設定する。
次いで、ステップＳ１７において、ＣＰＵ６１は、設定された座標点にくぼみを形成する。なお、くぼみの形成された表面画像は、画像記憶部６３ｅに記録される。

図１２は、第２試験位置設定処理を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ２１において、ＣＰＵ６１は、再試験を行う試料Ｓの表面画像をモニタ８のメイン画面Ａ１に表示する。
次いで、ステップＳ２２において、ＣＰＵ６１は、ユーザによる画像呼び出し操作に応じて、初回試験時の試料Ｓの表面画像をモニタ８のアシスト画面Ａ２に表示する。
次いで、ステップＳ２３において、ユーザは、再試験開始指示操作を行う。
次いで、ステップＳ２４において、ＣＰＵ６１は、再くぼみ形成位置の設定を自動モードで行うか否かを判断し、自動モードで行うと判断した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、続くステップＳ２５において、設定条件記憶部６３ｄに記憶された設定条件に基づいて、再くぼみ形成位置を設定する。
次いで、ステップＳ２６において、ＣＰＵ６１は、設定された再くぼみ形成位置が硬さ試験に適するか否かを判断し、適すると判断した場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、後述のステップＳ２９に移行する。
一方、設定された再くぼみ形成位置が硬さ試験に適さないと判断した場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、続くステップＳ２７において、ＣＰＵ６１は、再くぼみ形成位置の再設定を行って、上記ステップＳ２６に戻って以降の処理を繰り返す。
また、上記ステップＳ２４において、再くぼみ形成位置の設定を自動モードで行わないと判断した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、続くステップＳ２８において、ＣＰＵ６１は、ユーザの再試験位置指定操作により再くぼみ形成位置を決定する。
次いで、ステップＳ２９において、ＣＰＵ６１は、くぼみを形成する。なお、くぼみの形成された表面画像は、画像記憶部６３ｅに記録される。

以上のように、本実施形態の硬さ試験機１００によれば、ＣＰＵ６１は、再試験を行う場合に、設定条件記憶部６３ｄに記憶された設定条件に基づいて、試料Ｓにおけるくぼみ形成位置の座標点と異なる座標点が試料Ｓにおける再くぼみ形成位置として設定し、画像記憶部６３ｅに記憶された試料Ｓの表面画像の輝度値に基づいて、再くぼみ形成位置が試験に適するか否かを判断し、この再くぼみ形成位置が試験に適さないと判断した場合、再くぼみ形成位置の座標点と異なる座標点を、再度、再くぼみ形成位置として設定する。
このため、再くぼみ形成位置に適した位置が自動で設定され再試験が実施されることとなり、一度試験した試料Ｓに対して再試験を行う場合の作業性を向上させることができ。

また、本実施形態の硬さ試験機１００によれば、ユーザにより再試験開始指示操作がなされた場合、設定条件記憶部６３ｄに記憶された設定条件に基づいて、初回試験においてくぼみ形成位置として設定された座標点の試料Ｓの縁部からの距離が算出され、当該試料Ｓの縁部からの距離が算出した距離と等しく且つ初回試験により設定された座標点と異なる座標点が、再びくぼみ形成位置として選択される。
このため、試料Ｓの縁部からの距離は変わらずに、初回試験と異なる点で再試験が行えるため、再試験した場合でも、試料Ｓの縁部からの距離（深度）による硬さ分布評価を好適に実行することができる。

また、本実施形態の硬さ試験機１００によれば、試料Ｓの縁部からの距離が等しい２点の座標点がくぼみ形成位置として設定されていた場合、試料Ｓの縁部の形状に沿って当該２点を結ぶ線上で、２点の中間となる点の座標点が再びくぼみ形成位置として選択される。
このため、初回試験時の影響を最も受けない位置が再びくぼみ形成位置として選択される。

また、本実施形態の硬さ試験機１００によれば、自動モードと手動モードとが切り替え可能であって、手動モードにて試料Ｓに再試験を行う場合には、メイン画面Ａ１に表示された試料Ｓの表面画像に対して、ユーザにより再試験位置指定操作があった場合、当該操作に応じて、再くぼみ形成位置が決定される。
このため、試料Ｓに因って自動及び手動の切替が可能であって、手動の場合にはユーザが目視して任意の再くぼみ形成位置を指定することができるため、試料Ｓに応じた好適な方法を選択でき、操作性を良好にすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、再試験において、アシスト画面Ａ２に表示された試料Ｓの表面画像に、距離算出プログラム６３ｇの実行により算出した仮想線Ｋ１〜３を、重ねて表示させることも可能である。
このようにした場合、手動モードにおいて、ユーザの操作性をより良好にすることができる。

また、上記実施形態では、円弧形状の試料Ｓに、等ピッチの複数の法線上に複数のくぼみを形成し、隣り合う法線の間に再試験でくぼみを形成する場合を例示して説明したが、
試料Ｓの形状はこれに限定されず、また、くぼみの形成位置や数もこれに限定されない。
例えば、試料Ｓの縁部の形状が直線状の場合にも本発明は適用可能である。
また、形成されるくぼみの数が１つの場合には、予め設定された所定距離を離して、再くぼみ形成位置が設定されることとすれば良い。また、ＸＹ軸の設定の仕方も上記実施形態に限定されない。

１００ 硬さ試験機
２ 試料台
６ 制御部
６１ ＣＰＵ
６３ 記憶部
６３ａ メイン画像表示制御プログラム
６３ｂ 第１座標設定プログラム（第１座標設定手段、第１試験位置設定手段）
６３ｃ くぼみ形成位置設定プログラム（くぼみ形成位置設定手段、第１試験位置設定手段）
６３ｄ 設定条件記憶部（設定条件記憶手段、第１試験位置設定手段）
６３ｅ 画像記憶部（画像記憶手段、第１試験位置設定手段）
６３ｆ 補助画像表示制御プログラム（補助画像表示制御手段、第２試験位置設定手段）
６３ｇ 距離算出プログラム（距離算出手段、再くぼみ形成位置設定手段、第２試験位置設定手段）
６３ｈ 再くぼみ形成位置選択プログラム（再くぼみ形成位置選択手段、再くぼみ形成位置設定手段、第２試験位置設定手段）
６３ｉ 判断プログラム（判断手段、第２試験位置設定手段）
６３ｊ 再試験位置決定プログラム（再試験位置決定手段、第２試験位置設定手段）
６３ｋ くぼみ形成プログラム
７ 操作部（選択手段）
８ モニタ（表示手段）
Ａ１ メイン画面
Ａ２ アシスト画面
１４ａ 圧子

Claims (4)

1. 試料台に載置された試料の表面に、所定の荷重を負荷した圧子を押し込んでくぼみを形成する硬さ試験機において、
   前記圧子によりくぼみを形成する試料の表面画像を表示するメイン画面と、ユーザを補助する補助画像を表示するアシスト画面とを表示可能な表示手段と、
   前記試料に初回の試験を行う場合に、前記試料における試験位置を設定する第１試験位置設定手段と、
   前記試料に再試験を行う場合に、前記試料における試験位置を設定する第２試験位置設定手段と、
   を備え、
   前記第１試験位置設定手段は、
   前記メイン画面に前記試料の表面画像が表示された場合、当該試料の表面画像に基準座標を設定する第１座標設定手段と、
   前記第１座標設定手段により基準座標が設定された後、くぼみ形成位置の座標点を設定するくぼみ形成位置設定手段と、
   前記くぼみ形成位置設定手段により設定された座標点の設定条件を記憶する設定条件記憶手段と、
   前記メイン画面に表示された前記試料の表面画像を記憶する画像記憶手段と、
   を備え、
   前記第２試験位置設定手段は、
   前記アシスト画面に、前記画像記憶手段に記憶された前記試料の表面画像を前記補助画像として表示させる補助画像表示制御手段と、
   ユーザにより再試験開始指示操作がなされた場合、前記補助画像に対して、前記設定条件記憶手段に記憶された設定条件に基づいて、前記くぼみ形成位置設定手段により設定された座標点と異なる座標点を再くぼみ形成位置として設定する再くぼみ形成位置設定手段と、
   前記画像記憶手段に記憶された前記試料の表面画像の輝度値に基づいて、前記再くぼみ形成位置設定手段により設定された再くぼみ形成位置の座標点が硬さ試験に適するか否かを判断する判断手段と、
   を備え、
   前記再くぼみ形成位置設定手段は、
   前記判断手段により、設定した再くぼみ形成位置の座標点が硬さ試験に適さないと判断された場合、再度、再くぼみ形成位置の座標点を設定することを特徴とする硬さ試験機。
2. 前記再くぼみ形成位置設定手段は、
   ユーザにより再試験開始指示操作がなされた場合、前記設定条件記憶手段に記憶された設定条件に基づいて、前記くぼみ形成位置設定手段により設定された座標点の前記試料の縁部からの距離を算出する距離算出手段と、
   前記試料において、当該試料の縁部からの距離が前記距離算出手段により算出した距離と等しく且つ前記くぼみ形成位置設定手段により設定された座標点と異なる座標点を、再くぼみ形成位置として選択する再くぼみ形成位置選択手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。
3. 前記くぼみ形成位置設定手段により、前記試料の縁部からの距離が等しい２点の座標点がくぼみ形成位置として設定されていた場合、
   前記再くぼみ形成位置選択手段は、前記試料の縁部の形状に沿って前記２点を結ぶ線上で、当該２点の中間となる点の座標点を再くぼみ形成位置として選択することを特徴とする請求項２に記載の硬さ試験機。
4. 前記再くぼみ形成位置設定手段により再くぼみ形成位置を設定する自動モードと、ユーザが任意で再くぼみ形成位置を指定する手動モードと、を選択する選択手段を備え、
   前記第２試験位置設定手段は、
   前記選択手段により手動モードが選択された場合、前記メイン画面に表示された前記試料の表面画像に対する、ユーザによる再試験位置指定操作に応じて、再くぼみ形成位置を決定する再くぼみ形成位置決定手段を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の硬さ試験機。

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