JP2017223444A - Hardness tester and hardness test method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、硬さ試験機及び硬さ試験方法に関する。 The present invention relates to a hardness tester and a hardness test method.
従来の硬さ試験では、カメラにより観察された画像を解析することで、試料(ワーク)に形成されたくぼみの自動読取やオートフォーカスを実施している。くぼみの自動読取やオートフォーカスを実施するには、くぼみの大きさに応じて最適な倍率の対物レンズを選択する必要がある。そこで、試料への圧子の侵入量を検出し、検出された侵入量に基づきくぼみの所定の特徴点間の距離を算出し、算出されたくぼみの所定の特徴点間の距離に基づいて複数の対物レンズの中から所定の対物レンズを選択する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional hardness test, an automatic reading or autofocusing of a dent formed on a sample (workpiece) is performed by analyzing an image observed by a camera. In order to perform the automatic reading of the dent and autofocus, it is necessary to select an objective lens having an optimum magnification according to the size of the dent. Therefore, the amount of indentation of the indenter into the sample is detected, the distance between the predetermined feature points of the depression is calculated based on the detected amount of penetration, and a plurality of distances are calculated based on the calculated distance between the predetermined feature points of the depression. A technique for selecting a predetermined objective lens from among objective lenses is disclosed (for example, see Patent Document 1).
ところで、試料の観察像には、研磨痕や空孔等、画像解析の妨げとなる情報が含まれることがあり、これらの情報により自動読取やオートフォーカスを実施できないことがある。そこで、上記の課題を回避すべく、取得した画像全体の中から画像解析するエリアを作業者が予め指定することにより、画像解析の妨げとなる情報を排除してより効率的な画像解析を可能とした技術が知られている。 By the way, the observation image of the sample may include information that hinders image analysis such as a polishing mark and a hole, and automatic reading and autofocus may not be performed by such information. Therefore, in order to avoid the above problems, the operator can pre-specify the area to analyze the image from the entire acquired image, so that more efficient image analysis is possible by eliminating information that hinders image analysis. This technology is known.
しかしながら、上記従来の画像解析エリアを予め指定する技術では、エリアの指定を硬さ試験の前に設定しておく必要があるうえ、指定可能なエリア数は現状1パターンであるため、一度に複数の硬さ試験を実施する場合、全ての硬さ試験に対応可能なように、最も大きなくぼみに合わせてエリアを指定する必要がある。例えば、図8(A)及び図8(B)に示すように、小さいくぼみK11に対しても大きいくぼみK12に対しても、大きいくぼみK2に合わせたエリアE10を設定する必要がある。本来、小さなくぼみについてはエリアを絞った解析が特に有効であるが、最も大きなくぼみに合わせてエリアを指定した場合、小さなくぼみに適したエリア指定を行うことができない。この場合、画像解析の妨げとなる情報を排除することが困難であるため、自動読取やオートフォーカスに係るエラーを回避することができないという課題がある。
一方、くぼみを形成した後に当該くぼみを観察してエリアを指定する技術も存在するが、くぼみを形成する毎にエリアを指定する必要があるため、作業者にとって手間であり、作業時間が増大するという課題がある。
However, in the conventional technique for designating the image analysis area in advance, it is necessary to set the designation of the area before the hardness test, and the number of areas that can be designated is one pattern at present. When the hardness test is performed, it is necessary to designate an area in accordance with the largest indentation so that all hardness tests can be handled. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, it is necessary to set an area E10 corresponding to the large depression K2 for both the small depression K11 and the large depression K12. Originally, analysis with a narrowed area is particularly effective for small indentations, but when an area is designated in accordance with the largest indentation, it is not possible to designate an area suitable for the small indentation. In this case, since it is difficult to eliminate information that hinders image analysis, there is a problem that errors related to automatic reading and autofocus cannot be avoided.
On the other hand, there is a technique for designating an area by observing the depression after forming the depression, but it is necessary for the area to be designated every time the depression is formed, which is troublesome for the operator and increases the work time. There is a problem.
本発明は、作業者の手間を省きつつ、画像解析に係るさまざまなエラーの発生を回避することが可能な硬さ試験機及び硬さ試験方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hardness tester and a hardness test method capable of avoiding various errors related to image analysis while saving labor of an operator.
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法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において、
前記くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測手段と、
前記押込み深さ計測手段により計測された押込み深さに基づいて、前記くぼみの大きさを予測する予測手段と、
前記予測手段により予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定手段と、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データのうち、前記エリア設定手段により設定されたエリアを画像解析する画像解析手段と、
を備えることを特徴とする。
The invention described in
In a hardness tester that measures the hardness of a sample by applying a predetermined test force to the surface of the sample with an indenter to form a recess and measuring the size of the recess,
An indentation depth measuring means for measuring an indentation depth of the indenter at the time of forming the depression;
Predicting means for predicting the size of the indentation based on the indentation depth measured by the indentation depth measuring means;
Area setting means for setting an area to be subjected to image analysis based on the size of the indent predicted by the prediction means;
Image acquisition means for acquiring image data of the surface of the sample imaged by the imaging means;
Of the image data of the surface of the sample acquired by the image acquisition means, image analysis means for image analysis of the area set by the area setting means,
It is characterized by providing.
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、
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記くぼみの寸法を計測するためのエリアを設定し、
前記画像解析手段は、前記くぼみの寸法を計測するためのエリアを画像解析して、前記くぼみの寸法を計測することを特徴とする。
The invention according to
The area setting means sets an area for measuring the size of the depression as an area to be subjected to the image analysis,
The image analysis means performs image analysis on an area for measuring the size of the recess and measures the size of the recess.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の硬さ試験機において、
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データに基づく画像に対するオートフォーカスを行うためのエリアを設定し、
前記画像解析手段は、前記オートフォーカスを行うためのエリアを画像解析して、前記オートフォーカスを行うことを特徴とする。
The invention according to
The area setting means sets an area for performing autofocus on an image based on image data of the surface of the sample acquired by the image acquisition means as the area to be subjected to the image analysis,
The image analysis means analyzes the area for performing the autofocus and performs the autofocus.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データに、前記エリア設定手段により設定されたエリアを反映した画像データを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする。
The invention according to
Storage means for storing image data reflecting the area set by the area setting means in the image data of the surface of the sample acquired by the image acquisition means.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記エリア設定手段は、前記試料の表面に複数のくぼみが形成された場合、前記予測手段により予測された各くぼみの大きさに基づいて、前記各くぼみに対し前記画像解析の対象とするエリアを各々設定することを特徴とする。
The invention according to
The area setting means, when a plurality of depressions are formed on the surface of the sample, based on the size of each depression predicted by the prediction means, an area to be subjected to the image analysis for each depression. It is characterized by setting each.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記エリア設定手段は、前記画像解析の対象とするエリアとして、前記予測手段により予測されたくぼみの大きさ及び前記くぼみの形状に合わせたエリアを設定することを特徴とする。
The invention according to
The area setting means sets the area according to the size of the dent predicted by the prediction means and the shape of the dent as the area to be subjected to the image analysis.
請求項7に記載の発明は、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法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の硬さ試験方法において、
前記くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測工程と、
前記押込み深さ計測工程で計測された押込み深さに基づいて、前記くぼみの大きさを予測する予測工程と、
前記予測工程で予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定工程と、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得された試料の表面の画像データのうち、前記エリア設定工程で設定されたエリアを画像解析する画像解析工程と、
を含む硬さ試験方法である。
The invention described in
In the hardness test method of a hardness tester that measures the hardness of a sample by applying a predetermined test force to the surface of the sample with an indenter to form a dent and measuring the size of the dent.
An indentation depth measuring step for measuring the indentation depth of the indenter at the time of forming the depression;
Based on the indentation depth measured in the indentation depth measurement step, a prediction step for predicting the size of the indentation,
An area setting step for setting an area to be subjected to image analysis based on the size of the indent predicted in the prediction step;
An image acquisition step of acquiring image data of the surface of the sample imaged by the imaging means;
Of the image data of the surface of the sample acquired in the image acquisition step, an image analysis step of performing image analysis on the area set in the area setting step,
Is a hardness test method.
本発明によれば、作業者の手間を省きつつ、画像解析に係るさまざまなエラーの発生を回避することができる。 According to the present invention, it is possible to avoid the occurrence of various errors related to image analysis while saving the labor of an operator.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1.構成の説明]
本実施形態に係る硬さ試験機1は、図1〜図3に示すように、各構成部材が配設される試験機本体2と、試験機本体2に回動自在に支持される荷重アーム3と、荷重アーム3に作用力(試験力)を付与し荷重アームを作動させるアーム作動部4と、荷重アーム3の下方の試験機本体2に回転自在に備えられたターレット8と、ターレット8に取り付けられ、先端部に圧子5を備える圧子軸6と、ターレット8に取り付けられた対物レンズ7と、ターレット8に対向配置され、試料Sが載置される試料台9と、試料台9上の試料Sに形成されたくぼみを撮像する撮像部10と、制御部100と、操作部110と、表示部120と、等を備えて構成されている。なお、硬さ試験機1では、図3に示す制御部100により、各部の動作制御が行われる。
[1. Description of configuration]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
荷重アーム3は、アーム本体31と、アーム本体31の一端部31aを試験機本体2に軸支する回動軸32と、を備えて構成されている。
アーム本体31の他端側は、第1の他端部31bと第2の他端部31cとの二股に分岐している。第1の他端部31bは、可撓性を有する板ばね状に形成されている。
アーム本体31の下面側には、アーム本体31の下面と試験機本体2との間にコイルばね33aにより弾性支持される荷重軸33が備えられている。
また、アーム本体31には、荷重アーム3(アーム本体31)が作動した際の、第1の他端部31bと第2の他端部31cとの開き量を検出するアーム変位検出部34が備えられている。
The
The other end side of the arm
On the lower surface side of the arm
The
アーム本体31は、一端部31aが回動軸32により試験機本体2に回動自在に軸支されるとともに、第1の他端部31bに荷重アーム3を作動させる試験力としての作用力を発生させるアーム作動部4が接続されている。そして、アーム本体31は、そのアーム作動部4の動作に伴い、回動軸32を中心とした回動を行う。アーム本体31は、この下方への回動に伴い、荷重軸33を下方へと押圧し移動させる。そして、荷重軸33は、アーム本体31(荷重アーム3)の駆動、動作を圧子軸6に伝達する(図1参照)。
The arm
アーム変位検出部34は、例えば、所定の間隔の目盛が刻まれたスケールと、スケールの目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダと、を備えて構成されている。アーム変位検出部34は、圧子軸6等を介して圧子5を試料Sに押し込む際の第1の他端部31bと第2の他端部31cとの開き量(ばね変位量)を検出し、検出した開き量に基づくアーム変位信号を制御部100に出力する。なお、この開き量は、圧子5が試料Sを押し込む押圧力(試験力)又は試料Sに加わる荷重に対応するようになっている。
The arm
アーム作動部4は、サーボモータ41と、ボールネジ43と、サーボモータ41のモータ軸41aとボールネジ43のネジ軸43aとに掛け渡されるタイミングベルト42と、ボールネジ43に保持される固定治具44と、等を備えて構成されている。なお、アーム作動部4は、固定治具44の板ばね44aがアーム本体31の第1の他端部31bに固定されることにより荷重アーム3に接続されている。
The
サーボモータ41は、制御部100から入力された駆動制御信号に基づいて駆動する。サーボモータ41のモータ軸41aは、サーボモータ41の駆動により回転する。モータ軸41aの駆動力は、タイミングベルト42を介してボールネジ43のネジ軸43aに伝達され、ボールネジ43を回転させる。固定治具44は、ボールネジ43の回転駆動により上下に移動する。
このように、アーム作動部4は、サーボモータ41の駆動に基づいて固定治具44を上下動させ、固定治具44と接続しているアーム本体31の第1の他端部31bにその駆動(駆動力)を伝達させて、アーム本体31(荷重アーム3)を回動させる。なお、板ばね44aは、アーム作動部4が荷重アーム3を動作させる際、撓むようになっている。
The
As described above, the
試料台9は、試料Sが載置される試料ステージ91と、試料ステージ91の下面に設けられたステージ昇降部92と、等を備えて構成されている。
ステージ昇降部92は、ねじ部92aを備え、ねじ部92aを回転させることにより、試料ステージ91を試験機本体2に対して上下に移動可能としている。
The
The
ターレット8は、ターレット本体81と、ターレット本体81を試験機本体2に回転自在に軸支する回転軸82と、等を備えて構成されている。
ターレット本体81には、圧子軸6と、対物レンズ7と、圧子軸6の変位量を検出する圧子軸変位検出部20と、が備えられている。なお、圧子軸6は、圧子軸保持部61を介してターレット本体81に備えられている。
ターレット本体81は、回転軸82を中心として回転することにより、圧子軸6や対物レンズ7の配置を切り替えることができる。
The
The
The
圧子軸保持部61は、縦保持部材61aと、縦保持部材61aから横方向に延出する板ばね61b、61bと、を備えて構成されている。圧子軸6は、圧子軸保持部61の板ばね61b、61bに弾性支持され、試料ステージ91の試料Sの載置面、特に、試料ステージ91に載置された試料の表面(上面)に対して垂直に備えられている。
圧子軸6の下端部には、圧子5が交換可能に備えられている。例えば、ビッカース硬さ試験を実施する場合には、圧子5として、ビッカース用の四角錐圧子(対面角が136±0.5°)を使用する。本実施形態では、圧子5としてビッカース用の四角錐圧子が使用されている。
硬さ試験機1は、図1に示すように、ターレット8(ターレット本体81)を回転させ、圧子軸6を荷重軸33に対応する配置に切り替えることにより、荷重アーム3の回動に伴い荷重軸33が下方へ移動する動作の作用力を、圧子軸6に伝達することができる。これにより、硬さ試験機1は、圧子5を試料Sに押し当てて押し込むことが可能となる。
The indenter
An
As shown in FIG. 1, the
対物レンズ7は、撮像部10の顕微鏡部11に付随するレンズ部である。硬さ試験機1は、図2に示すように、ターレット8(ターレット本体81)を回転させ、対物レンズ7を撮像部10に対応する配置に切り替えることで、撮像部10による試料Sの撮像が可能となる。
The
圧子軸変位検出部20は、例えば、所定の間隔の目盛が刻まれたスケールと、スケールの目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダと、を備えて構成されている。圧子軸変位検出部20は、圧子軸6が試料Sにくぼみを形成する際に移動した変位量(即ち、試料Sに圧子5が押し込まれた侵入量、くぼみの深さ)を検出し、検出した変位量に基づく圧子軸変位信号を制御部100に出力する。
The indenter shaft
撮像部(撮像手段)10は、顕微鏡部11と、顕微鏡部11に取り付けられたCCDカメラ10aと、試料Sの観察位置を照らす照明装置(図示省略)と、等を備えて構成され、試料Sの表面に形成されたくぼみの撮像を行う。そして、撮像部10(CCDカメラ10a)は、撮像したくぼみの画像データを制御部100に出力する。
The imaging unit (imaging means) 10 includes a
制御部100は、図3に示すように、CPU101と、RAM102と、記憶部103と、を備えて構成され、記憶部103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。
As shown in FIG. 3, the
CPU101は、記憶部103に格納された処理プログラム等を読み出して、RAM102に展開して実行することにより、硬さ試験機1全体の制御を行う。
RAM102は、CPU101により実行された処理プログラム等を、RAM102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(記憶手段)103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103は、CPU101が硬さ試験機1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。
The
The
The storage unit (storage means) 103 has, for example, a recording medium (not shown) that stores programs, data, and the like, and this recording medium is configured by a semiconductor memory or the like. In addition, the
例えば、CPU101は、アーム変位検出部34から入力されたアーム変位信号と予め設定された設定アーム変位データとの比較を行う。そして、CPU101は、所定の試験力(荷重)で圧子5を試料Sに作用させるように荷重アーム3を回動させるため、アーム作動部4(サーボモータ41)の駆動を制御する駆動制御信号をサーボモータ41に出力する。
For example, the
また、CPU101は、ステージ昇降部92を制御して試料台9(試料ステージ91)を上下方向に移動させ、試料ステージ91と対物レンズ7との間の相対距離を変化させることで、試料ステージ91に載置された試料Sの表面に焦点を合わせるオートフォーカス機能を実現する。
In addition, the
また、CPU101は、撮像部10から入力されたくぼみの画像データに所定の画像処理を施すなどして解析し、くぼみの大きさ(寸法)を自動計測し、所定の特徴点間の距離の検出を行う。
また、CPU101は、検出したくぼみの所定の特徴点間の距離に基づいて、試料Sの硬さを算出する。即ち、CPU101は、試料Sに圧子5が押し込まれて形成されたくぼみの大きさ(所定の特徴点間の距離)から試料Sの硬さを測定する、例えば、ビッカース硬さ試験に基づいて、試料Sの硬さを算出する。
Further, the
Further, the
操作部110は、キーボード、マウス等のポインティングデバイスなどを備え、硬さ試験を行う際の作業者(オペレータ)による入力操作を受け付ける。そして、操作部110は、作業者による所定の入力操作を受け付けると、その入力操作に応じた所定の操作信号を生成して、制御部100へと出力する。
The
表示部120は、例えば、LCDなどの表示装置により構成されている。表示部120は、操作部110において入力された硬さ試験の設定条件、硬さ試験の結果及びCCDカメラ10aが撮像した試料Sの表面や試料Sの表面に形成されるくぼみの画像等を表示する。
The
[2.動作の説明]
次に、本実施形態に係る硬さ試験機1の動作について、図4のフローチャートを参照して説明する。
まず、制御部100のCPU101は、圧子5により、試料Sの表面にくぼみを形成させる(ステップS101)。
具体的には、まず、CPU101は、ターレット8を回転させ、圧子軸6の配置を、硬さ試験におけるくぼみ形成のための配置、即ち、荷重軸33に対応する配置に切り替える(図1参照)。次いで、CPU101は、試料Sが載置された試料台9の試料ステージ91を所定の高さ、位置に調整する。次いで、CPU101は、アーム作動部4を駆動させ、荷重アーム3を下方へと回動させる。荷重軸33は、荷重アーム3の下方への回動に伴いアーム本体31により押圧されて下方へと移動するとともに、当接する圧子軸6を下方へと移動させる。そして、圧子軸6は、先端に取り付けられた圧子5を試料Sに押し込み、くぼみを形成させる。
[2. Explanation of operation]
Next, operation | movement of the
First, the
Specifically, first, the
次に、CPU101は、ステップS101で圧子5を試料Sに押し付けた際に圧子軸変位検出部20により検出された圧子軸6の変位量に基づいて、圧子5が試料Sに押し込まれて侵入した深さ(押込み深さ)を計測する(ステップS102)。即ち、CPU101は、本発明の押込み深さ計測手段として機能する。
Next, the
次に、CPU101は、ステップS102で計測された押込み深さに基づいて、試料Sの表面に形成されたくぼみの大きさを予測する(ステップS103)。即ち、CPU101は、本発明の予測手段として機能する。なお、圧子5の押込み深さからくぼみの大きさを予測する方法としては、従来公知の技術を適宜用いることができる。
Next, the
次に、CPU101は、ステップS103で予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象となるエリアを設定する(ステップS104)。即ち、CPU101は、本発明のエリア設定手段として機能する。例えば、図5(A)及び図5(B)に示すように、小さいくぼみK1には小さいエリアE1を、大きいくぼみK2には大きいエリアE2を、それぞれ設定する。
本実施形態では、画像解析の対象となるエリアとして、くぼみが形成された試料Sの表面の画像に対するオートフォーカス用のエリアと、試料Sに形成されたくぼみの自動読取用のエリア(くぼみの寸法を計測するためのエリア)と、が設定される。なお、試料Sに形成されたくぼみに基づいてオートフォーカスを行う場合、オートフォーカス用のエリアを自動読取用のエリアと同一のエリアとするようにしてもよい。ステップS104の処理により、実際のくぼみの大きさを測定する前に、解析エリアを設定することが可能となる。
Next, the
In the present embodiment, as an area to be subjected to image analysis, an autofocus area for the image of the surface of the sample S on which the depression is formed, and an area for automatically reading the depression formed on the sample S (the size of the depression). Are set). When autofocus is performed based on the recess formed in the sample S, the autofocus area may be the same area as the automatic reading area. The processing in step S104 makes it possible to set the analysis area before measuring the actual size of the indentation.
次に、CPU101は、撮像部10により撮像された試料Sの表面の画像データを取得する(ステップS105)。即ち、CPU101は、本発明の画像取得手段として機能する。
具体的には、まず、CPU101は、ターレット8を回転させ、対物レンズ7の配置を、硬さ試験におけるくぼみ観察のための配置、即ち、撮像部10に対応する配置に切り替える(図2参照)。次いで、CPU101は、撮像部10により、試料Sに形成されたくぼみを撮像させる。次いで、CPU101は、撮像部10から出力された試料Sの表面の画像データを取得する。
Next, the
Specifically, first, the
次に、CPU101は、ステップS105で取得された画像データに基づいて、オートフォーカスを行う(ステップS106)。具体的には、CPU101は、ステップS105で取得された画像データのうち、ステップS104で設定されたオートフォーカス用のエリアを画像解析し、解析結果に基づいてステージ昇降部92を昇降させることで、オートフォーカスを行う。即ち、CPU101は、本発明の画像解析手段として機能する。ステップS105の処理により、試料S表面のごみ等の画像解析の妨げとなる情報を排除してオートフォーカスを行うことができるので、エラーの発生を回避することができる。
Next, the
次に、CPU101は、ステップS106でオートフォーカスが行われた画像データに基づいて、試料Sの表面に形成されたくぼみの寸法を計測する(ステップS107)。具体的には、CPU101は、ステップS106でオートフォーカスが行われた画像データのうち、ステップS104で設定されたくぼみの自動読取用のエリアを解析して、圧子5により形成された略四角形のくぼみの対角線の長さを計測する。
Next, the
次に、CPU101は、ステップS107で計測されたくぼみの寸法に基づいて、試料Sの硬さを算出する(ステップS108)。具体的には、CPU101は、ステップS107で計測されたくぼみの対角線の長さに基づいて、試料Sの硬さを算出する。そして、CPU101は、算出した結果(測定値)を表示部120に表示させる。
Next, the
[3.効果]
以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機1は、くぼみ形成時の圧子5の押込み深さを計測する押込み深さ計測手段(CPU101)と、押込み深さ計測手段により計測された押込み深さに基づいて、くぼみの大きさを予測する予測手段(CPU101)と、予測手段により予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定手段(CPU101)と、撮像手段(撮像部10)により撮像された試料Sの表面の画像データを取得する画像取得手段(CPU101)と、画像取得手段により取得された試料Sの表面の画像データのうち、エリア設定手段により設定されたエリアを画像解析する画像解析手段(CPU101)と、を備える。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機1によれば、くぼみの大きさを予測したうえでくぼみの大きさに合わせた適切なエリアを自動的に設定することができるので、作業者の手間を省きつつ、画像解析に係るさまざまなエラーの発生を回避することができる。
[3. effect]
As described above, the
Therefore, according to the
また、本実施形態に係る硬さ試験機1によれば、エリア設定手段は、画像解析の対象とするエリアとして、くぼみの寸法を計測するためのエリアを設定する。また、画像解析手段は、くぼみの寸法を計測するためのエリアを画像解析して、くぼみの寸法を計測する。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機1によれば、くぼみの寸法の計測に最適なエリアを設定することができるので、くぼみの読取精度を向上させることができ、試料Sの硬さに関し良好な測定値を得ることができる。
Further, according to the
Therefore, according to the
また、本実施形態に係る硬さ試験機1によれば、エリア設定手段は、画像解析の対象とするエリアとして、画像取得手段により取得された試料Sの表面の画像データに基づく画像に対するオートフォーカスを行うためのエリアを設定する。また、画像解析手段は、オートフォーカスを行うためのエリアを画像解析して、オートフォーカスを行う。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機1によれば、オートフォーカスの実行に最適なエリアを設定することができるので、くぼみの読取精度を向上させることができ、試料Sの硬さに関し良好な測定値を得ることができる。
Further, according to the
Therefore, according to the
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 As mentioned above, although concretely demonstrated based on embodiment which concerns on this invention, this invention is not limited to the said embodiment, It can change in the range which does not deviate from the summary.
例えば、実施形態で行われる動作に加え、図4のステップS105で取得された試料Sの表面の画像データに、ステップS104で設定されたエリアを反映した画像データを、記憶部103に記憶させる処理を行うようにしてもよい。
これにより、ステップS105で取得された試料Sの表面の画像データのうち、実際に画像解析が行われたエリアを作業者が目で見て判別することができるので、測定に係るエラーが発生した際に、エラー内容を分析することができる。
For example, in addition to the operations performed in the embodiment, the
As a result, among the image data of the surface of the sample S acquired in step S105, the operator can visually determine the area where the image analysis was actually performed, so that an error related to measurement occurred. The error content can be analyzed.
また、上記実施形態では、試料Sにくぼみが1つ形成される場合を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、試料Sにくぼみが複数形成される場合であっても、本発明を適用することは可能である。
例えば、試料Sに形成される複数のくぼみに対し、くぼみ毎に実施形態の動作(図4参照)を行うようにしてもよい。また、試料Sに形成される複数のくぼみに対し、ステップS101のくぼみ形成処理のみまとめて行うようにし、押込み深さの計測(ステップS102)から硬さの算出(ステップS108)までの処理についてはくぼみ毎に行うようにしてもよい。
Moreover, although the said embodiment illustrated and demonstrated the case where one hollow was formed in the sample S, it is not limited to this. That is, even when a plurality of indentations are formed in the sample S, the present invention can be applied.
For example, the operation of the embodiment (see FIG. 4) may be performed for each recess formed in the sample S. For the plurality of depressions formed in the sample S, only the depression formation process in step S101 is performed collectively, and the processes from the indentation depth measurement (step S102) to the hardness calculation (step S108) are described. You may make it carry out for every hollow.
また、試料Sに形成される複数のくぼみに対し、まず、くぼみ形成(ステップS101)からくぼみの大きさの予測(ステップS103)までの処理についてはまとめて行うようにし、さらに、ステップS103で予測された各くぼみの大きさに基づいて、各くぼみに対し画像解析の対象とするエリアを各々設定するようにしてもよい。例えば、図6に示す例では、各くぼみK31〜K33に対し、エリアE31〜E33を各々設定している。
これにより、以降の試料Sの表面の画像データの取得(ステップS105)から硬さの算出(ステップS108)までの処理もまとめて行うことが可能となる。従って、試験時間を大幅に短縮することができる。
Further, for a plurality of indentations formed in the sample S, first, the processes from the indentation formation (step S101) to the indentation size prediction (step S103) are performed together, and further predicted in step S103. Based on the size of each indentation, an area for image analysis may be set for each indentation. For example, in the example shown in FIG. 6, areas E31 to E33 are set for the recesses K31 to K33, respectively.
Thereby, it is possible to collectively perform subsequent processing from acquisition of image data on the surface of the sample S (step S105) to calculation of hardness (step S108). Therefore, the test time can be greatly shortened.
また、上記実施形態では、平面視ひし形形状に形成されたくぼみに対し、画像解析の対象とするエリアとして、略正方形状のエリアを設定するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、画像解析の対象とするエリアとして、ステップS103で予測されたくぼみの大きさと予め圧子5の形状から推測可能なくぼみの形状とに合わせたエリアを設定するようにしてもよい。例えば、図7に示すように、平面視ひし形形状に形成されたくぼみK4に対しては、平面視ひし形形状のエリアE4を設定するようにしてもよい。
これにより、画像解析の妨げとなる情報をより確実に排除することができるので、エラーの発生をより確実に回避することができる。
In the above-described embodiment, a substantially square area is set as an area to be subjected to image analysis for the depression formed in a rhombus shape in plan view. However, the present invention is not limited to this. . For example, as the area to be subjected to image analysis, an area may be set in accordance with the size of the indent predicted in step S103 and the shape of the indent that cannot be estimated from the shape of the
As a result, information that hinders image analysis can be more reliably eliminated, and the occurrence of errors can be avoided more reliably.
また、上記実施形態では、硬さ試験機1として、圧子5の平面形状が矩形状に形成されたビッカース硬さ試験機を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、試料Sの表面に圧子5により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料Sの硬さを測定するものであれば、いかなる硬さ試験機であってもよい。例えば、ダイヤモンド長四角錘による圧子を備え、ビッカース硬さ試験機同様に圧子の平面形状が矩形状に形成されるヌープ硬さ試験機であってもよいし、圧子の形状が球形状に形成されたブリネル硬さ試験機であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the Vickers hardness tester in which the planar shape of the
その他、硬さ試験機を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the detailed configuration of each device constituting the hardness tester and the detailed operation of each device can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 硬さ試験機
2 試験機本体
3 荷重アーム
4 アーム作動部
5 圧子
6 圧子軸
7 対物レンズ
8 ターレット
9 試料台
10 撮像部(撮像手段)
20 圧子軸変位検出部
100 制御部
101 CPU(押込み深さ計測手段、予測手段、エリア設定手段、画像取得手段、画像解析手段)
102 RAM
103 記憶部(記憶手段)
110 操作部
120 表示部
S 試料
DESCRIPTION OF
20 Indenter shaft
102 RAM
103 memory | storage part (memory | storage means)
110
Claims (7)
前記くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測手段と、
前記押込み深さ計測手段により計測された押込み深さに基づいて、前記くぼみの大きさを予測する予測手段と、
前記予測手段により予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定手段と、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された試料の表面の画像データのうち、前記エリア設定手段により設定されたエリアを画像解析する画像解析手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。 In a hardness tester that measures the hardness of a sample by applying a predetermined test force to the surface of the sample with an indenter to form a recess and measuring the size of the recess,
An indentation depth measuring means for measuring an indentation depth of the indenter at the time of forming the depression;
Predicting means for predicting the size of the indentation based on the indentation depth measured by the indentation depth measuring means;
Area setting means for setting an area to be subjected to image analysis based on the size of the indent predicted by the prediction means;
Image acquisition means for acquiring image data of the surface of the sample imaged by the imaging means;
Of the image data of the surface of the sample acquired by the image acquisition means, image analysis means for image analysis of the area set by the area setting means,
A hardness tester comprising:
前記画像解析手段は、前記くぼみの寸法を計測するためのエリアを画像解析して、前記くぼみの寸法を計測することを特徴とする請求項1に記載の硬さ試験機。 The area setting means sets an area for measuring the size of the depression as an area to be subjected to the image analysis,
The hardness tester according to claim 1, wherein the image analysis unit performs image analysis on an area for measuring the size of the indentation and measures the size of the indentation.
前記画像解析手段は、前記オートフォーカスを行うためのエリアを画像解析して、前記オートフォーカスを行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の硬さ試験機。 The area setting means sets an area for performing autofocus on an image based on image data of the surface of the sample acquired by the image acquisition means as the area to be subjected to the image analysis,
The hardness tester according to claim 1, wherein the image analysis unit performs image analysis by performing image analysis on an area for performing the autofocus.
前記くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測する押込み深さ計測工程と、
前記押込み深さ計測工程で計測された押込み深さに基づいて、前記くぼみの大きさを予測する予測工程と、
前記予測工程で予測されたくぼみの大きさに基づいて、画像解析の対象とするエリアを設定するエリア設定工程と、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像データを取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得された試料の表面の画像データのうち、前記エリア設定工程で設定されたエリアを画像解析する画像解析工程と、
を含む硬さ試験方法。 In the hardness test method of a hardness tester that measures the hardness of a sample by applying a predetermined test force to the surface of the sample with an indenter to form a dent and measuring the size of the dent.
An indentation depth measuring step for measuring the indentation depth of the indenter at the time of forming the depression;
Based on the indentation depth measured in the indentation depth measurement step, a prediction step for predicting the size of the indentation,
An area setting step for setting an area to be subjected to image analysis based on the size of the indent predicted in the prediction step;
An image acquisition step of acquiring image data of the surface of the sample imaged by the imaging means;
Of the image data of the surface of the sample acquired in the image acquisition step, an image analysis step of performing image analysis on the area set in the area setting step,
Hardness test method including
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