JP2018146465A - Hardness testing machine and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hardness testing machine which eliminates the trouble of adjustment work required when an indenter is replaced, and furthermore can perform accurate measurement without causing no measurement error due to an inclination of a dent, and to provide a program.SOLUTION: A hardness testing machine 100 for measuring the hardness of a sample S by measuring the dimensions of a dent formed in the sample S comprises: imaging control means (CPU 61) acquiring image data of the surface of the sample S; extraction means (CPU 61) extracting the vertex coordinates of the dent on the basis of the image data; calculation means (CPU 61) calculating the angle of inclination and center coordinates of the dent with respect to a baseline on the basis of the vertex coordinates; and display control means (CPU 61) correcting image data or data of a measurement line L...... such that the measurement line L...... and a line segment whose length is measured by the measurement line L...... are orthogonal to each other to display an image which is based on the image data and to display the measurement line L...... on display means (monitor 8).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、硬さ試験機及びプログラムに関する。   The present invention relates to a hardness tester and a program.

従来、ビッカース硬さ試験法、ヌープ硬さ試験法など、平面形状が多角形の圧子を試料の表面に押し付け、試料表面に生じるくぼみの対角線の長さから硬さを測定する押し込み式の硬さ試験法がよく知られており、金属材料の機械的性質の評価に多く用いられている
(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
Conventionally, indentation-type hardness, such as the Vickers hardness test method and Knoop hardness test method, that presses a polygonal indenter against the sample surface and measures the hardness from the length of the diagonal line of the indentation that occurs on the sample surface Test methods are well known and are often used to evaluate mechanical properties of metal materials (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開平8−122238号公報JP-A-8-122238 特開平10−123038号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-123038

硬さ試験機による硬さ試験の際には、撮像手段によって撮像されたくぼみを作業者が読み取ることとなるが、この際には、例えば、モニタ上に、平行関係を保ちつつ近接離間可能な一対の計測ラインを、直交する2方向に沿って夫々表示し、当該計測ラインを動かして対角線の長さを計測する。
この際には、くぼみの対角線長さの計測は、例えば、図6(b)に示したように、計測ラインの各々をくぼみの頂点の各々に重なるように配置した上で、平行に引かれた計測ラインの間隔を計測することによって行われる。
In the case of a hardness test by a hardness tester, the operator reads the indentation imaged by the imaging means. In this case, for example, on the monitor, it is possible to approach and separate while maintaining a parallel relationship. A pair of measurement lines are displayed along two orthogonal directions, and the length of the diagonal line is measured by moving the measurement lines.
In this case, for example, as shown in FIG. 6B, the measurement of the diagonal length of the indentation is performed in parallel with the measurement lines arranged so as to overlap the apexes of the indentation. This is done by measuring the interval of the measured lines.

したがって、試験用の圧子は、当該圧子によって形成されるくぼみの対角線が、モニタ上において、当該モニタの縦方向又は横方向と平行となり、当該対角線の長さを計測する計測ラインと直交するように取り付けられる必要があるが、硬さ試験機に圧子を取り付ける際に、一度でこのように圧子を取り付けることは困難であり、回転方向の傾きが発生してしまう可能性が高い。そして、このような傾きが発生した場合、傾きを矯正するためには、一度くぼみづけ作業を行った上で、撮像された画像のくぼみ形状を確認しながら、圧子を回転させて調整する必要がある。   Therefore, the test indenter is such that the diagonal line of the indent formed by the indenter is parallel to the vertical or horizontal direction of the monitor on the monitor and orthogonal to the measurement line for measuring the length of the diagonal line. Although it is necessary to attach the indenter to the hardness tester, it is difficult to attach the indenter in this way at once, and there is a high possibility that a tilt in the rotation direction will occur. And when such an inclination occurs, in order to correct the inclination, it is necessary to adjust by rotating the indenter while confirming the indentation shape of the captured image after performing the indentation work once. is there.

しかし、圧子の交換の度に調整作業を行うことは非常に手間が掛かる。また、手作業による完全な調整は困難であり、完全に調整しきれずに僅かでも傾きが残った場合には、実際の対角線長さよりも対角線長さを短く読み取ってしまうこととなり、この場合、硬さ値は本来の値よりも大きく算出されてしまう。   However, it is very troublesome to perform the adjustment work every time the indenter is replaced. In addition, complete manual adjustment is difficult, and if the tilt remains even if it cannot be completely adjusted, the diagonal length will be read shorter than the actual diagonal length. The value is calculated to be larger than the original value.

本発明は、圧子交換時の調整作業の手間を省きつつ、くぼみの傾きによる計測誤差を生じさせない正確な測定を行うことを可能とした硬さ試験機及びプログラム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 program capable of performing an accurate measurement without causing a measurement error due to a tilt of a dent while omitting the adjustment work at the time of exchanging the indenter.

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前記試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
撮像手段を制御してくぼみが形成された試料の表面を撮像させ、当該試料の表面の画像データを取得する撮像制御手段と、
前記撮像制御手段により取得された前記画像データに基づいて、前記試料の表面に形成されたくぼみの頂点座標を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された前記頂点座標に基づいて、基準線に対する前記くぼみの傾き角及び前記くぼみの中心座標を算出する算出手段と、
前記算出手段よって算出された前記傾き角に基づいて、前記画像データによる画像と共に表示される計測ラインと、当該計測ラインが長さを計測する線分と、が直交するように前記画像データ又は前記計測ラインのデータを補正して前記画像データによる画像と前記計測ラインとを表示手段に表示する表示制御手段と、
を備えることを特徴とする。
The invention described in claim 1 has been made to achieve the above object,
In a hardness tester for measuring the hardness of the 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,
Imaging control means for controlling the imaging means to image the surface of the sample on which the dent is formed, and acquiring image data of the surface of the sample;
Based on the image data acquired by the imaging control means, extraction means for extracting the vertex coordinates of the depression formed on the surface of the sample;
Based on the vertex coordinates extracted by the extracting means, calculating means for calculating the inclination angle of the depression and the center coordinates of the depression with respect to a reference line;
Based on the tilt angle calculated by the calculating means, the measurement data displayed together with the image based on the image data and the image data or the line so that a line segment measuring the length of the measurement line is orthogonal to each other. Display control means for correcting the data of the measurement line and displaying the image based on the image data and the measurement line on a display 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、
前記表示制御手段は、前記算出手段によって算出された前記傾き角に基づいて、前記中心座標を中心として画像データによる画像を回転させることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the hardness tester according to claim 1,
The display control unit rotates an image based on image data around the center coordinate based on the tilt angle calculated by the calculation unit.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の硬さ試験機において、
前記表示制御手段は、前記算出手段によって算出された前記傾き角に基づいて、前記中心座標を中心として前記計測ラインを回転させることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the hardness tester according to claim 1,
The display control unit rotates the measurement line around the center coordinate based on the tilt angle calculated by the calculation unit.

請求項4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前記試料の硬さを測定する硬さ試験機のコンピュータを、
撮像手段を制御してくぼみが形成された試料の表面を撮像させ、当該試料の表面の画像データを取得する撮像制御手段、
前記撮像制御手段により取得された前記画像データに基づいて、前記試料の表面に形成されたくぼみの頂点座標を抽出する抽出手段、
前記抽出手段によって抽出された前記頂点座標に基づいて、基準線に対する前記くぼみの傾き角及び前記くぼみの中心座標を算出する算出手段、
前記算出手段よって算出された前記傾き角に基づいて、前記画像データによる画像と共に表示される計測ラインと、当該計測ラインが長さを計測する線分と、が直交するように前記画像データ又は前記計測ラインのデータを補正して前記画像データによる画像と前記計測ラインとを表示手段に表示する表示制御手段、
として機能させるプログラムである。
The invention according to claim 4
A hardness tester computer that measures the hardness of the 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.
Imaging control means for controlling the imaging means to image the surface of the sample on which the dent is formed, and acquiring image data of the surface of the sample;
Extraction means for extracting the vertex coordinates of the depression formed on the surface of the sample based on the image data acquired by the imaging control means;
Based on the vertex coordinates extracted by the extraction means, calculation means for calculating the inclination angle of the depression and the center coordinates of the depression with respect to a reference line;
Based on the tilt angle calculated by the calculating means, the measurement data displayed together with the image based on the image data and the image data or the line so that a line segment measuring the length of the measurement line is orthogonal to each other. Display control means for correcting the data of the measurement line and displaying the image based on the image data and the measurement line on a display means;
It is a program that functions as

本発明によれば、圧子交換時の調整作業の手間を省きつつ、くぼみの傾きによる計測誤差を生じさせない正確な測定を行うことを可能とした硬さ試験機及びプログラムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a hardness tester and a program capable of performing an accurate measurement without causing a measurement error due to the inclination of the dent while omitting the adjustment work at the time of exchanging the indenter.

実施形態に係る硬さ試験機の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the whole hardness testing machine composition concerning an embodiment. 実施形態に係る硬さ試験機の試験機本体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the testing machine main body of the hardness testing machine which concerns on embodiment. 実施形態に係る硬さ試験機の硬さ測定部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the hardness measurement part of the hardness tester which concerns on embodiment. 実施形態に係る硬さ試験機の制御構造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 which concerns on embodiment. 実施形態に係る硬さ試験機のくぼみ形成後の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement after the hollow formation of the hardness tester which concerns on embodiment. (a)は、実施形態に係る硬さ試験機がビッカース硬さ試験機である場合の傾き角等の一例を示す図である。(b)は、実施形態に係る硬さ試験機がビッカース硬さ試験機である場合のモニタ上における対角線長さの測定の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of an inclination angle etc. in case the hardness tester which concerns on embodiment is a Vickers hardness tester. (B) is a figure which shows an example of the measurement of the diagonal length on a monitor in case the hardness tester which concerns on embodiment is a Vickers hardness tester. (a)は、実施形態に係る硬さ試験機がヌープ硬さ試験機である場合の傾き角等の一例を示す図である。(b)は、実施形態に係る硬さ試験機がヌープ硬さ試験機である場合のモニタ上における対角線長さの測定の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of an inclination angle etc. in case the hardness tester which concerns on embodiment is a Knoop hardness tester. (B) is a figure which shows an example of the measurement of the diagonal length on a monitor in case the hardness tester which concerns on embodiment is a Knoop hardness tester. (a)は、実施形態に係る硬さ試験機がマルテンス硬さ試験機である場合の傾き角等の一例を示す図である。(b)は、実施形態に係る硬さ試験機がマルテンス硬さ試験機である場合のモニタ上における正三角形の一辺の長さの測定の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of an inclination angle etc. in case the hardness tester which concerns on embodiment is a Martens hardness tester. (B) is a figure which shows an example of the measurement of the length of one side of the equilateral triangle on a monitor in case the hardness tester which concerns on embodiment is a Martens hardness tester. 変形例に係る硬さ試験機における、計測ラインの表示角度等の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display angle of a measurement line, etc. in the hardness tester which concerns on a modification.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、図1におけるX方向を左右方向とし、Y方向を前後方向とし、Z方向を上下方向とする。また、X−Y面を水平面とする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the X direction in FIG. 1 is the left-right direction, the Y direction is the front-rear direction, and the Z direction is the up-down direction. The XY plane is a horizontal plane.

(構成の説明)
硬さ試験機100は、例えば、圧子14a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であり、図1及び図2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、を備えている。
(Description of configuration)
The hardness tester 100 is, for example, a Vickers hardness tester in which the planar shape of the indenter 14a is formed in a rectangular shape, and as shown in FIGS. 1 and 2, the tester main body 10, the control unit 6, An operation unit 7 and a monitor 8 are provided.

試験機本体10は、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ステージ4と、試料台2(XYステージ3、AFステージ4)を昇降する昇降機構部5と、を備えている。   The testing machine main body 10 is focused on the hardness measuring unit 1 that measures the hardness of the sample S, the sample stage 2 on which the sample S is placed, the XY stage 3 that moves the sample stage 2, and the surface of the sample S. An AF stage 4 for alignment and an elevating mechanism unit 5 for elevating and lowering the sample stage 2 (XY stage 3 and AF stage 4) are provided.

硬さ測定部1は、図3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カメラ12と、圧子14aを備える圧子軸14と、対物レンズ15と、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と、を備えている。   As shown in FIG. 3, the hardness measurement unit 1 includes an illumination device 11 that illuminates the surface of the sample S, a CCD camera 12 that images the surface of the sample S, an indenter shaft 14 including an indenter 14 a, and an objective lens 15. And a turret 16 capable of switching between the indenter shaft 14 and the objective lens 15 by rotating.

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。   The illumination device 11 illuminates the surface of the sample S by irradiating light, and the light emitted from the illumination device 11 passes through the lens 1a, the half mirror 1d, the mirror 1e, and the objective lens 15, and the sample S. To reach the surface.

CCDカメラ12は、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。
これにより、CCDカメラ12は、撮像手段として機能する。
Based on the reflected light input from the surface of the sample S through the objective lens 15, the mirror 1e, the half mirror 1d, the mirror 1g, and the lens 1h, the CCD camera 12 uses the surface of the sample S and the indenter 14a to Image data is acquired by imaging a depression formed on the surface, and the image data of a plurality of frames is output to the control unit 6 via a frame grabber 17 that can be stored and stored simultaneously.
Thereby, the CCD camera 12 functions as an imaging unit.

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。   The indenter shaft 14 is moved toward the sample S placed on the sample stage 2 by a load mechanism unit (not shown) driven in accordance with a control signal output from the control unit 6, and an indenter 14 a provided at the distal end portion. Is pressed against the surface of the sample S with a predetermined test force.

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であり、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。   The objective lens 15 is a condensing lens having different magnifications, and is held by a plurality of lower surfaces of the turret 16. The objective lens 15 is irradiated from the illumination device 11 by being arranged above the sample S by the rotation of the turret 16. The surface of the sample S is irradiated with light uniformly.

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軸方向を中心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の上方に配置することで試料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。   The turret 16 is provided with an indenter shaft 14 and a plurality of objective lenses 15 on the lower surface, and rotates around the Z-axis direction to switch any one of the indenter shaft 14 and the plurality of objective lenses 15. It is configured so that it can be placed above S. That is, it is possible to form a depression on the surface of the sample S by disposing the indenter shaft 14 above the sample S, and to observe the formed depression by disposing the objective lens 15 above the sample S. It becomes.

試料台2は、上面に載置される試料Sを試料固定部2aで固定する。
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。
The sample stage 2 fixes the sample S placed on the upper surface by the sample fixing part 2a.
The XY stage 3 is driven by a drive mechanism unit (not shown) that is driven in accordance with a control signal output from the control unit 6, and moves the sample stage 2 in a direction (X-axis) perpendicular to the moving direction (Z-axis direction) of the indenter 14 a. , Y axis direction).
The AF stage 4 is driven in accordance with a control signal output from the control unit 6, and finely raises and lowers the sample stage 2 based on image data captured by the CCD camera 12 to focus on the surface of the sample S.
The lifting mechanism unit 5 is driven according to a control signal output from the control unit 6, and moves the sample table 2 (XY stage 3, AF stage 4) in the vertical direction so that the sample table 2 and the objective lens 15 are moved. Change the relative distance between.

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。そして、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。   The operation unit 7 includes a keyboard 71, a mouse 72, and the like, and causes an input operation by the user when performing a hardness test. When a predetermined input operation is performed by the operation unit 7, a predetermined operation signal corresponding to the input operation is output to the control unit 6.

モニタ8は、例えば、LCD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。
The monitor 8 is composed of a display device such as an LCD, for example, and the hardness test setting conditions input from the operation unit 7 and the result of the hardness test, the surface of the sample S imaged by the CCD camera 12 and the sample S. An image of a dent formed on the surface of the screen is displayed.
Thereby, the monitor 8 functions as a display means.

制御部6は、図4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。   As shown in FIG. 4, the control unit 6 includes a CPU (Central Processing Unit) 61, a RAM (Random Access Memory) 62, a storage unit 63, and the like, and a predetermined program stored in the storage unit 63 is executed. Thus, it has a function of performing operation control for performing a predetermined hardness test.

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。   The CPU 61 reads the processing program stored in the storage unit 63, develops it in the RAM 62, and executes it, thereby controlling the entire hardness tester 100.

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。   The RAM 62 develops the processing program executed by the CPU 61 in the program storage area in the RAM 62, and stores the input data and the processing result generated when the processing program is executed in the data storage area.

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、XYステージ制御プログラム、自動合焦プログラム、くぼみ形成プログラム、撮像制御プログラム、抽出プログラム、算出プログラム、表示制御プログラムを格納している。   The storage unit 63 includes, 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 storage unit 63 stores various data, various processing programs, data processed by executing these programs, and the like for realizing the function of the CPU 61 controlling the entire hardness tester 100. More specifically, the storage unit 63 stores, for example, an XY stage control program, an automatic focusing program, a dent formation program, an imaging control program, an extraction program, a calculation program, and a display control program.

(動作の説明)
次に、本実施形態に係る硬さ試験機100の動作について説明する。
まず、CPU61は、記憶部63内に格納されたXYステージ制御プログラムを実行することにより、試料Sの表面の所定領域がCCDカメラ12の真下に位置するようにXYステージ3を移動させる。
次に、CPU61は、記憶部63内に格納された自動合焦プログラムを実行することにより、硬さ測定部1のCCDカメラ12によって得られる画像データに基づいて、AFステージ4を昇降させ、試料Sの表面に対する自動合焦を行う。
そして、CPU61は、記憶部63内に格納されたくぼみ形成プログラムを実行することにより、圧子14aを所定の試験力で試料Sの表面に押し付けてくぼみを形成する。
(Description of operation)
Next, the operation of the hardness tester 100 according to this embodiment will be described.
First, the CPU 61 executes the XY stage control program stored in the storage unit 63 to move the XY stage 3 so that a predetermined area on the surface of the sample S is located directly below the CCD camera 12.
Next, the CPU 61 moves the AF stage 4 up and down based on the image data obtained by the CCD camera 12 of the hardness measurement unit 1 by executing an automatic focusing program stored in the storage unit 63, and the sample Automatic focusing on the surface of S.
Then, the CPU 61 executes the dent formation program stored in the storage unit 63 to press the indenter 14a against the surface of the sample S with a predetermined test force to form a dent.

次に、本実施形態に係る硬さ試験機100のくぼみ形成後の動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。この処理は、CPU61が記憶部63に格納されている各種プログラムを実行することにより実現される。   Next, the operation | movement after hollow formation of the hardness tester 100 which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to the flowchart of FIG. This process is realized by the CPU 61 executing various programs stored in the storage unit 63.

まず、CPU61は、記憶部63内に格納された撮像制御プログラムを実行することにより、CCDカメラ12を制御して試料Sの表面を撮像させ、試料Sの表面の画像データを取得する(ステップS1:撮像制御工程)。すなわち、CPU61は、本発明における撮像制御手段として機能する。   First, the CPU 61 executes the imaging control program stored in the storage unit 63 to control the CCD camera 12 to image the surface of the sample S and acquire image data of the surface of the sample S (step S1). : Imaging control step). That is, the CPU 61 functions as an imaging control unit in the present invention.

続いて、CPU61は、記憶部63内に格納された抽出プログラムを実行することにより、ステップS1で取得された試料Sの表面の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領域を抽出の上、抽出された領域の輪郭に基づいて、くぼみの頂点座標を抽出する処理を行う(ステップS2:抽出工程)。すなわち、CPU61は、本発明における抽出手段として機能する。   Subsequently, the CPU 61 executes the extraction program stored in the storage unit 63, so that the indentation region formed on the surface of the sample S based on the image data of the surface of the sample S acquired in step S <b> 1. And extracting the vertex coordinates of the indentation based on the contour of the extracted region (step S2: extraction step). That is, the CPU 61 functions as extraction means in the present invention.

続いて、CPU61は、記憶部63内に格納された算出プログラムを実行することにより、ステップS2で抽出された頂点座標に基づいて、矩形のくぼみの対角線の交点であるくぼみの中心座標、及び画像データをモニタ8に表示した際のモニタの縦方向又は横方向に沿う基準線BLからの対角線の傾き角を求める(ステップS3:算出工程)。すなわち、CPU61は、本発明における算出手段として機能する。   Subsequently, the CPU 61 executes the calculation program stored in the storage unit 63, and based on the vertex coordinates extracted in step S2, the center coordinates of the depression that is the intersection of the diagonals of the rectangular depression, and the image The inclination angle of the diagonal line from the reference line BL along the vertical or horizontal direction of the monitor when the data is displayed on the monitor 8 is determined (step S3: calculation step). That is, the CPU 61 functions as calculation means in the present invention.

具体的には、例えば、図6(a)に示すように中心座標O及び基準線BLからの対角線の傾き角θが求められることとなる。 Specifically, for example, so that the center coordinates O v and diagonal inclination angle theta v from the reference line BL is determined as shown in Figure 6 (a).

続いて、CPU61は、記憶部63内に格納された表示制御プログラムを実行することにより、ステップS3で算出されたくぼみの中心座標を中心として、ステップS3で算出された傾き角の分だけ、傾きを是正する方向に画像データを回転させた上で、当該画像データによる画像を、計測ラインL……と共にモニタ8に表示する(ステップS4:表示制御工程)。
計測ラインL……は、モニタ8の縦方向又は横方向に沿う基準線と平行となるように、各方向2本ずつ、操作部7による操作に応じて平行関係を保ちつつ近接離間可能に表示される。
Subsequently, the CPU 61 executes the display control program stored in the storage unit 63, thereby tilting by the tilt angle calculated in step S3 around the center coordinates of the recess calculated in step S3. The image data is rotated in a direction to correct the image, and an image based on the image data is displayed on the monitor 8 together with the measurement line L (step S4: display control step).
The measurement lines L... Are displayed so as to be close to and away from each other while maintaining a parallel relationship according to the operation by the operation unit 7 in two directions so as to be parallel to the reference line along the vertical or horizontal direction of the monitor 8. Is done.

具体的には、例えば図6(a)に示すようにくぼみが基準線BLから反時計回りにθ傾いている場合においては、画像データを、時計回りにθ回転させた上で、図6(b)に示すように、モニタ8に表示することとなる。 Specifically, for example, in the case where the depression as shown in FIG. 6 (a) is inclined theta v counterclockwise from the reference line BL, the image data, on which was theta v rotated clockwise, FIG. As shown in FIG. 6 (b), it is displayed on the monitor 8.

その後、作業者は、操作部7を用いて、モニタ8に表示された計測ラインL……を動かし、図6(b)に示した計測ラインL……の各々がくぼみの頂点の各々と重なる状態とした上で、平行に引かれた計測線の間隔を計測することで、対角線長さdv1及びdv2を計測する(ステップS5:計測工程)。 Thereafter, the operator moves the measurement lines L... Displayed on the monitor 8 using the operation unit 7, and each of the measurement lines L... Shown in FIG. After setting the state, the diagonal lengths d v1 and d v2 are measured by measuring the interval between the measurement lines drawn in parallel (step S5: measurement step).

(効果の説明)
以上のように、実施形態に係る硬さ試験機100によれば、撮像された画像データを、くぼみの中心座標及びくぼみの対角線の基準線からの傾き角に応じて回転させることによって、圧子を調整せずとも、圧子によって形成されたくぼみの対角線と、計測ラインとの傾きを調整することができる。
これによって、圧子交換時の調整作業を廃止することができ、かつ、くぼみの傾きによる計測誤差を生じさせない正確な計測を行うことが可能となる。
(Explanation of effect)
As described above, according to the hardness tester 100 according to the embodiment, the indenter is rotated by rotating the captured image data according to the center coordinates of the depression and the inclination angle from the reference line of the depression diagonal line. Even without adjustment, the inclination of the diagonal line of the dent formed by the indenter and the measurement line can be adjusted.
As a result, the adjustment work at the time of exchanging the indenter can be eliminated, and accurate measurement can be performed without causing a measurement error due to the inclination of the indentation.

(変形例)
上記実施形態では、硬さ試験機100として、圧子14a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たが、硬さ試験機100は、ビッカース硬さ試験機には限られず、例えば、ヌープ硬さ試験機や、マルテンス硬さ試験機であってもよい。
(Modification)
In the said embodiment, although the Vickers hardness tester by which the planar shape of the indenter 14a was formed in the rectangular shape was illustrated and demonstrated as the hardness tester 100, the hardness tester 100 is a Vickers hardness tester. For example, a Knoop hardness tester or a Martens hardness tester may be used.

ヌープ硬さ試験機においては、CPU61は、例えば、図7(a)に示したように菱形のくぼみの中心座標O及び基準線BLからの傾き角θを求めた後、画像データを、時計回りにθ回転させる。 In Knoop hardness tester, CPU 61 may, for example, after determining the inclination angle theta k from the center coordinates O k and the reference line BL of the recess of the rhomboid, as shown in FIG. 7 (a), the image data, Rotate θ k clockwise.

続いてCPU61は、画像データを、モニタの縦方向に沿う基準線と平行となる2本の計測ラインL、Lと共にモニタ8に表示し、作業者は、操作部7を用いて、計測ラインL、Lを動かし、図7(b)に示した計測ラインの各々がくぼみの左右の頂点の各々と重なる状態とした上で、計測ラインL、Lの間隔を計測することで、対角線長さdを計測する。 Subsequently, the CPU 61 displays the image data on the monitor 8 together with the two measurement lines L and L that are parallel to the reference line along the vertical direction of the monitor, and the operator uses the operation unit 7 to measure the measurement line L. , L is moved so that each of the measurement lines shown in FIG. 7B overlaps each of the left and right vertices of the indentation, and then the distance between the measurement lines L and L is measured, whereby the diagonal length d Measure k .

また、マルテンス硬さ試験機においては、CPU61は、例えば、図8(a)に示したように正三角形のくぼみの中心座標O及び基準線BLからの傾き角θを求めた後、画像データを、時計回りにθ回転させる。 In the Martens hardness tester, the CPU 61 obtains, for example, the center coordinates O m of the depression of the equilateral triangle and the inclination angle θ m from the reference line BL as shown in FIG. The data is rotated θ m clockwise.

続いてCPU61は、画像データを、モニタの縦方向に沿う基準線と平行となる2本の計測ラインL、Lと共にモニタ8に表示し、作業者は、操作部7を用いて、計測ラインL、Lを動かし、図8(b)に示した計測ラインL、Lの各々がくぼみの左右の頂点の各々と重なる状態とした上で、計測ラインL、Lの間隔を計測することで、正三角形の一辺の長さdを計測する。 Subsequently, the CPU 61 displays the image data on the monitor 8 together with the two measurement lines L and L that are parallel to the reference line along the vertical direction of the monitor, and the operator uses the operation unit 7 to measure the measurement line L. , L, and the measurement lines L, L shown in FIG. 8B are overlapped with the left and right vertices of the recess, and the distance between the measurement lines L, L is measured. measuring the length d m of one side of the triangle.

また、ステップS4:表示制御工程においては、画像データに表示する計測ラインL……を、ステップS3で算出された傾き角に応じて、モニタの縦方向又は横方向に沿う基準線と平行な方向からくぼみの中心座標を中心として回転させることで、計測ラインL……と当該計測ラインL……が長さを計測する線分とが直交するようにしてもよい。例えば、図6(a)に示したように、くぼみの対角線が、画像データをモニタ8に表示した場合に、モニタ8の縦方向又は横方向に沿う基準線からθ反時計回り方向に傾いている場合には、図9に示したように、計測ラインL……を、くぼみの中心座標Oを中心として反時計回りにθ回転させて表示することとなる。 Step S4: In the display control step, the measurement line L... Displayed in the image data is parallel to the reference line along the vertical or horizontal direction of the monitor according to the tilt angle calculated in Step S3. The measurement line L... And the line segment for measuring the length of the measurement line L. For example, as illustrated in FIG. 6A, when the image data is displayed on the monitor 8, the diagonal line of the depression is inclined θ v counterclockwise from the reference line along the vertical or horizontal direction of the monitor 8. In this case, as shown in FIG. 9, the measurement line L... Is displayed by rotating it by θ v counterclockwise around the center coordinate O v of the indentation.

その他、硬さ試験機100を構成する各装置の細部構成及び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 and detailed operation of each device constituting the hardness testing machine 100 can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

100 硬さ試験機
12 CCDカメラ(撮像手段)
14a 圧子
61 CPU(撮像制御手段、抽出手段、算出手段、表示制御手段)
8 モニタ(表示手段)
S 試料
L 計測ライン
BL 基準線
θ、θ、θ 傾き角
、O、O 中心座標
100 Hardness tester 12 CCD camera (imaging means)
14a Indenter 61 CPU (imaging control means, extraction means, calculation means, display control means)
8 Monitor (display means)
S Sample L Measurement line BL Reference line θ v , θ k , θ m Tilt angle O v , O k , O m center coordinates

Claims (4)

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前記試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
撮像手段を制御してくぼみが形成された試料の表面を撮像させ、当該試料の表面の画像データを取得する撮像制御手段と、
前記撮像制御手段により取得された前記画像データに基づいて、前記試料の表面に形成されたくぼみの頂点座標を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された前記頂点座標に基づいて、基準線に対する前記くぼみの傾き角及び前記くぼみの中心座標を算出する算出手段と、
前記算出手段よって算出された前記傾き角に基づいて、前記画像データによる画像と共に表示される計測ラインと、当該計測ラインが長さを計測する線分と、が直交するように前記画像データ又は前記計測ラインのデータを補正して前記画像データによる画像と前記計測ラインとを表示手段に表示する表示制御手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。
In a hardness tester for measuring the hardness of the 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,
Imaging control means for controlling the imaging means to image the surface of the sample on which the dent is formed, and acquiring image data of the surface of the sample;
Based on the image data acquired by the imaging control means, extraction means for extracting the vertex coordinates of the depression formed on the surface of the sample;
Based on the vertex coordinates extracted by the extracting means, calculating means for calculating the inclination angle of the depression and the center coordinates of the depression with respect to a reference line;
Based on the tilt angle calculated by the calculating means, the measurement data displayed together with the image based on the image data and the image data or the line so that a line segment measuring the length of the measurement line is orthogonal to each other. Display control means for correcting the data of the measurement line and displaying the image based on the image data and the measurement line on a display means;
A hardness tester comprising:
前記表示制御手段は、前記算出手段によって算出された前記傾き角に基づいて、前記中心座標を中心として画像データによる画像を回転させることを特徴とする請求項1に記載の硬さ試験機。   The hardness tester according to claim 1, wherein the display control unit rotates an image based on image data around the center coordinate based on the tilt angle calculated by the calculation unit. 前記表示制御手段は、前記算出手段によって算出された前記傾き角に基づいて、前記中心座標を中心として前記計測ラインを回転させることを特徴とする請求項1に記載の硬さ試験機。   The hardness tester according to claim 1, wherein the display control unit rotates the measurement line around the center coordinate based on the tilt angle calculated by the calculation unit. 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前記試料の硬さを測定する硬さ試験機のコンピュータを、
撮像手段を制御してくぼみが形成された試料の表面を撮像させ、当該試料の表面の画像データを取得する撮像制御手段、
前記撮像制御手段により取得された前記画像データに基づいて、前記試料の表面に形成されたくぼみの頂点座標を抽出する抽出手段、
前記抽出手段によって抽出された前記頂点座標に基づいて、基準線に対する前記くぼみの傾き角及び前記くぼみの中心座標を算出する算出手段、
前記算出手段よって算出された前記傾き角に基づいて、前記画像データによる画像と共に表示される計測ラインと、当該計測ラインが長さを計測する線分と、が直交するように前記画像データ又は前記計測ラインのデータを補正して前記画像データによる画像と前記計測ラインとを表示手段に表示する表示制御手段、
として機能させるプログラム。
A hardness tester computer that measures the hardness of the 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.
Imaging control means for controlling the imaging means to image the surface of the sample on which the dent is formed, and acquiring image data of the surface of the sample;
Extraction means for extracting the vertex coordinates of the depression formed on the surface of the sample based on the image data acquired by the imaging control means;
Based on the vertex coordinates extracted by the extraction means, calculation means for calculating the inclination angle of the depression and the center coordinates of the depression with respect to a reference line;
Based on the tilt angle calculated by the calculating means, the measurement data displayed together with the image based on the image data and the image data or the line so that a line segment measuring the length of the measurement line is orthogonal to each other. Display control means for correcting the data of the measurement line and displaying the image based on the image data and the measurement line on a display means;
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