JP2021081344A - 硬さ試験機及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
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であって、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像を取得する画像取得手段と、
前記試料の表面の画像に基づいて、所定の条件により当該画像内において硬さ試験に適さない不適合領域を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された不適合領域以外の領域において試験位置を設定する試験位置設定手段と、
を備えることを特徴とする。
前記画像取得手段により取得された前記試料の表面の画像に基づいて、当該試料における一又は複数の試験位置を指定する指定手段を備え、
前記試験位置設定手段は、前記指定手段により指定された試験位置を設定し、当該試験位置が前記不適合領域に含まれる場合、当該試験位置を前記不適合領域に含まれない位置に修正する、
ことを特徴とする。
前記指定手段は、ユーザー操作に基づいて前記試験位置の配列に関する試験パターンの指定がなされた場合、当該試験パターンに基づいて前記複数の試験位置を指定し、
前記試験位置設定手段は、前記指定手段により指定された各試験位置のうちの前記不適合領域に含まれる試験位置を対象として、当該試験位置を前記不適合領域に含まれない位置に修正する、
ことを特徴とする。
前記試験位置設定手段は、前記不適合領域に含まれる試験位置を当該不適合領域に含まれない位置に修正する際、前記試料上の所定の点、線又は面を基準として当該基準から当該試験位置までの距離と同一の距離となる位置に修正することを特徴とする。
前記指定手段は、ユーザー操作に基づいて前記試験位置の配列に関する試験パターンの指定がなされた場合、当該試験パターンに基づいて前記複数の試験位置を指定し、
前記試験位置設定手段は、前記指定手段により指定された各試験位置のうちの少なくともいずれか一の試験位置が前記不適合領域に含まれる場合、当該各試験位置を前記不適合領域に含まれない位置であり、且つ、前記試験パターンを維持可能な位置に修正する、
ことを特徴とする。
前記画像取得手段により取得された前記試料の表面の画像を所定の閾値に基づき二値化する二値化手段を備え、
前記特定手段は、前記二値化手段により二値化された画像データに基づいて、前記所定の閾値以下となる領域を前記不適合領域として特定する、
ことを特徴とする。
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コンピュータを、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像を取得する画像取得手段、
前記試料の表面の画像に基づいて、所定の条件により当該画像内において硬さ試験に適さない不適合領域を特定する特定手段、
前記特定手段により特定された不適合領域以外の領域において試験位置を設定する試験位置設定手段、
として機能させるためのプログラムである。
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3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、試験力や試料Sの想定硬さを入力する操作部15と、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を表示する表示部16と、制御部100と、を備えて構成されている。なお、硬さ試験機1では、制御部100により、各部の動作制御が行われる。
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。
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。
電動ステージ92は、制御部100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、圧子軸6に垂直な方向(水平方向)に移動可能としている。
ステージ昇降部93は、ねじ部93aを備え、ねじ部93a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。
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。
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。
また、制御部100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。すなわち、制御部100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。
次に、本実施形態に係る硬さ試験機1により実行される多点測定処理について、図4のフローチャートを参照して説明する。
一方、ステップS2において、ユーザー所望の試験パターンを指定する操作がなされたと判定された場合(ステップS2;YES)、制御部100は、指定された試験パターンに基づいて試験位置を設定する(ステップS3)。
したがって、本実施形態に係る硬さ試験機1によれば、試験位置を設定する際に、異物の存する位置と試験位置とが重なっているか否かをユーザーが目視で確認する手間を省くことができるので、試験位置の設定を簡便にすることができる。
したがって、本実施形態に係る硬さ試験機1によれば、一度設定された試験位置が不適合領域NRに含まれる場合に、ユーザーが当該試験位置を不適合領域NRに含まれない位置に設定し直す手間を省くことができるので、試験位置の設定を簡便にすることができる。
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)
15 操作部
16 表示部
20 圧子軸変位検出部
100 制御部(画像取得手段、特定手段、試験位置設定手段、指定手段、二値化手段)
S 試料
Claims (7)
- 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であって、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像を取得する画像取得手段と、
前記試料の表面の画像に基づいて、所定の条件により当該画像内において硬さ試験に適さない不適合領域を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された不適合領域以外の領域において試験位置を設定する試験位置設定手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。 - 前記画像取得手段により取得された前記試料の表面の画像に基づいて、当該試料における一又は複数の試験位置を指定する指定手段を備え、
前記試験位置設定手段は、前記指定手段により指定された試験位置を設定し、当該試験位置が前記不適合領域に含まれる場合、当該試験位置を前記不適合領域に含まれない位置に修正する、
ことを特徴とする請求項1に記載の硬さ試験機。 - 前記指定手段は、ユーザー操作に基づいて前記試験位置の配列に関する試験パターンの指定がなされた場合、当該試験パターンに基づいて前記複数の試験位置を指定し、
前記試験位置設定手段は、前記指定手段により指定された各試験位置のうちの前記不適合領域に含まれる試験位置を対象として、当該試験位置を前記不適合領域に含まれない位置に修正する、
ことを特徴とする請求項2に記載の硬さ試験機。 - 前記試験位置設定手段は、前記不適合領域に含まれる試験位置を当該不適合領域に含まれない位置に修正する際、前記試料上の所定の点、線又は面を基準として当該基準から当該試験位置までの距離と同一の距離となる位置に修正することを特徴とする請求項2又は3に記載の硬さ試験機。
- 前記指定手段は、ユーザー操作に基づいて前記試験位置の配列に関する試験パターンの指定がなされた場合、当該試験パターンに基づいて前記複数の試験位置を指定し、
前記試験位置設定手段は、前記指定手段により指定された各試験位置のうちの少なくともいずれか一の試験位置が前記不適合領域に含まれる場合、当該各試験位置を前記不適合領域に含まれない位置であり、且つ、前記試験パターンを維持可能な位置に修正する、
ことを特徴とする請求項2に記載の硬さ試験機。 - 前記画像取得手段により取得された前記試料の表面の画像を所定の閾値に基づき二値化する二値化手段を備え、
前記特定手段は、前記二値化手段により二値化された画像データに基づいて、前記所定の閾値以下となる領域を前記不適合領域として特定する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬さ試験機。 - 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コンピュータを、
撮像手段により撮像された試料の表面の画像を取得する画像取得手段、
前記試料の表面の画像に基づいて、所定の条件により当該画像内において硬さ試験に適さない不適合領域を特定する特定手段、
前記特定手段により特定された不適合領域以外の領域において試験位置を設定する試験位置設定手段、
として機能させるためのプログラム。
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