JP2776234B2 - Indentation type hardness measuring device - Google Patents

Indentation type hardness measuring device

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JP2776234B2
JP2776234B2 JP6009488A JP948894A JP2776234B2 JP 2776234 B2 JP2776234 B2 JP 2776234B2 JP 6009488 A JP6009488 A JP 6009488A JP 948894 A JP948894 A JP 948894A JP 2776234 B2 JP2776234 B2 JP 2776234B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、押し込み型硬度測定装
置に関し、特にビッカース硬さ試験法、ヌープ硬さ試験
法などの押し込み式の硬さ試験法に準じた硬度測定をコ
ンピュータによる画像処理によって行う押し込み型硬度
測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an indentation type hardness measuring apparatus, and more particularly, to a computer-based image processing method for measuring hardness according to an indentation type hardness test method such as a Vickers hardness test method or a Knoop hardness test method. The present invention relates to an indentation-type hardness measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】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験片の表面に押し
付け、試験片表面に生じる多角形の圧痕の対角線長さよ
り硬度を測定する押し込み式の硬さ試験法はよく知られ
ており、これは金属材料の機械的性質の評価に多く用い
られている。
2. Description of the Related Art A polygonal indenter such as a Vickers hardness test and a Knoop hardness test is pressed against the surface of a test piece, and the hardness is measured from the diagonal length of the polygonal indentation generated on the test piece surface. Indentation hardness testing methods are well known and are often used to evaluate the mechanical properties of metallic materials.

【0003】周知のようにビッカース硬さ試験法は、ダ
イヤモンド正四角錘による圧子を使用し、試験片表面に
生じる正四角錘形状の圧痕の二つの対角線長さの平均値
と圧子の試験片に対する押し付け荷重との関係において
硬度を示し、ヌープ硬さ試験法は、ダイヤモンド長四角
錘による圧子を使用し、試験片表面に生じる長四角錘形
状の圧痕の長い方の対角線長さの平均値と圧子の試験片
に対する押し付け荷重との関係において硬度を示す。
[0003] As is well known, the Vickers hardness test method uses an indenter made of a diamond square pyramid, and the average value of two diagonal lengths of a square pyramid-shaped indentation formed on the surface of the test piece and the test piece of the indenter are used. The hardness is shown in relation to the pressing load, and the Knoop hardness test method uses an indenter with a diamond square pyramid, and the average value of the longer diagonal length of the long square pyramid-shaped indentation generated on the surface of the test piece and the indenter Shows the hardness in relation to the pressing load on the test piece.

【0004】このような試験法による硬度測定をコンピ
ュータによる画像処理によって行う押し込み型硬度測定
装置が既に提案されている。この押し込み型硬度測定装
置は、特開平1−312441号公報に示されているよ
うに、圧子の押し付けにより試験片表面に生じた圧痕を
顕微鏡に接続されたCCDカメラなどの撮像手段により
撮像し、この撮像画像データに対して二値化などの前処
理を行って圧痕の各辺を示す境界(点列データ)を抽出
し、抽出された境界を直線近似変換し、これにより得ら
れる圧痕の各辺に相当する直線の交点を圧痕の角部とし
て圧痕の対角線長さを座標演算により算出し、対角線長
さおよび圧子の押し付け荷重値などに基づいて硬度を算
出する。
An indentation type hardness measuring device for measuring the hardness by such a test method by image processing by a computer has already been proposed. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 1-312441, this indentation type hardness measuring apparatus takes an image of an indentation generated on the surface of a test piece by pressing an indenter by an imaging means such as a CCD camera connected to a microscope. Preliminary processing such as binarization is performed on the captured image data to extract boundaries (point sequence data) indicating each side of the indentation, and the extracted boundary is subjected to linear approximation conversion. The intersection of the straight line corresponding to the side is defined as the corner of the indent, the diagonal length of the indent is calculated by coordinate calculation, and the hardness is calculated based on the diagonal length, the pressing load value of the indenter, and the like.

【0005】また、同様な手法で硬度を演算する従来例
として、材料試験技術 Vol.38 No.1 1993年1月 第7〜
第12頁の「ビッカース硬さ測定への画像処理の応用」
を挙げることができる。ここには、圧痕の各辺の全長を
用いて直線を近似して角部を算出するものが開示されて
いる。
[0005] As a conventional example of calculating the hardness by the same method, there is known a material testing technology Vol.38 No.1 January 1993
"Application of Image Processing to Vickers Hardness Measurement" on page 12
Can be mentioned. Here, a method of calculating a corner by approximating a straight line using the entire length of each side of an indentation is disclosed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようする課題】従来、上述のような押し
込み型硬度測定装置においては撮像画像データの二値化
などの前処理は、撮像手段により撮像された画像の全撮
像画像データを対象として行われており、このため撮像
画像データの前処理に時間がかかり、これは微細撮像の
ために撮像手段の解像度が高いほど顕著なものになる。
Conventionally, in the above-mentioned indentation type hardness measuring apparatus, preprocessing such as binarization of captured image data is performed on all captured image data of the image captured by the imaging means. For this reason, pre-processing of the captured image data takes time, and this becomes more remarkable as the resolution of the imaging means increases for fine imaging.

【0007】圧痕の各辺を示す境界の直線近似変換は、
最小2乗法やハーフ変換などによる直線近似式に従って
圧痕辺の全体あるいは圧痕の角部付近を除いた部分につ
いて行われるが、これは試験片に付いた圧痕の輪郭形状
が理想的な四角形で圧痕辺が直線であることを前提とし
ており、図5(a)、(b)に示されているように、圧
痕辺sが内側あるいは外側に湾曲した曲線であると、直
線近似により得られる直線Lは実際の圧痕辺sに適合せ
ず、この直線Lの交点Pは圧痕の角部Acより離れた位
置に位置し、この交点Pは圧痕の角部Acを正しく指定
しない。このため、圧痕辺が曲線であると、正確な対角
線長さが得られず、正確な硬度測定が行われない。
[0007] The linear approximation conversion of the boundary indicating each side of the indentation is as follows.
According to a linear approximation formula such as the least squares method or half transformation, this is performed on the entire indentation side or the part excluding the vicinity of the corner of the indentation. Is assumed to be a straight line, and as shown in FIGS. 5A and 5B, if the indentation side s is a curve curved inward or outward, the straight line L obtained by the straight line approximation becomes The intersection point P of the straight line L is located at a position apart from the corner Ac of the indentation, and the intersection P does not correctly specify the corner Ac of the indentation. For this reason, if the indentation side is a curve, an accurate diagonal length cannot be obtained, and accurate hardness measurement cannot be performed.

【0008】本発明は、撮像画像データの二値化などの
前処理に要する時間を短縮し、また圧痕辺が曲線であっ
ても高精度の硬度測定を行う押し込み型硬度測定装置を
提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide an indentation type hardness measuring apparatus which shortens the time required for pre-processing such as binarization of captured image data and performs high-precision hardness measurement even when the indentation side is a curve. It is an object.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、平面形状が多
角形の圧子を試験片の表面に押し付け、試験片表面に生
じる多角形の圧痕から硬度を測定する押し込み型硬度測
定装置において、圧痕を付けられた試験片表面を撮像す
る撮像手段と、前記撮像手段により撮像された試験片表
面の撮像画像データに基づいて、前記圧痕の角部近傍を
構成する2辺であって、前記圧痕の角部近傍の前記デー
タに基づいて直線近似で算出された2辺からその角部の
座標値を算出し、これらの値と圧子押し付け荷重値など
から前記試験片の硬度を演算する硬度演算手段とを具備
することにより、上述した目的を達成する。また、圧痕
を付けられた試験片表面を撮像する撮像手段と、前記撮
像手段により撮像された試験片表面の撮像画像データを
格納する画像メモリと、前記撮像画像データによる試験
片表面の画像を縮小処理して縮小画像データを生成する
画像縮小処理部と、前記縮小画像データから圧痕の角部
小領域を特定する角部小領域特定部と、前記画像メモリ
に格納された撮像画像データのうち、前記角部小領域特
定部により特定された角部小領域に該当する領域の撮像
画像データについて画像処理を行い、圧痕の角部の座標
値を算出する角部座標値算出部と、前記角部座標値算出
部により算出された角部の座標値と圧子押し付け荷重値
などから前記試験片の硬度を演算する硬度演算部とを具
備することにより、上述した目的を達成する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an indentation type hardness measuring device for pressing an indenter having a polygonal planar shape against the surface of a test piece and measuring the hardness from the polygonal indentation generated on the surface of the test piece. Imaging means for imaging the surface of the test piece with the mark, and two sides constituting the vicinity of the corner of the indentation based on image data of the image of the surface of the test piece imaged by the imaging means; Hardness calculating means for calculating coordinate values of the corners from two sides calculated by linear approximation based on the data in the vicinity of the corners and calculating the hardness of the test piece from these values and an indenter pressing load value; and With the provision of the above, the above-described object is achieved. An imaging unit configured to capture an image of the surface of the test piece provided with the indentation; an image memory configured to store captured image data of the surface of the test piece captured by the imaging unit; An image reduction processing unit that generates reduced image data by processing, a corner small area specifying unit that specifies a corner small area of an indentation from the reduced image data, and a captured image data stored in the image memory. A corner coordinate value calculating unit that performs image processing on captured image data of an area corresponding to the corner small area specified by the corner small area specifying unit, and calculates a coordinate value of a corner of the indentation; The object described above is achieved by providing a hardness calculating unit that calculates the hardness of the test piece from the coordinate values of the corners calculated by the coordinate value calculating unit and the indenter pressing load value.

【0010】[0010]

【作用】平面形状が多角形の圧子を試験片の表面に押し
付けることにより試験片表面に生じた多角形の圧痕を含
む試験片表面が撮像手段により撮像され、この撮像によ
り得られる試験片表面の撮像画像データは画像メモリに
格納される。この撮像画像データのうち角部近傍のデー
タに基づいて直線近似で算出された2辺からその角部の
座標値を算出して荷重値との関係から試験片の硬度を演
算する。また、撮像画像データによる試験片表面の画像
は画像縮小処理部により縮小処理され、画像縮小処理部
が生成する縮小画像データより圧痕の角部小領域を特定
し、特定された角部小領域に該当する画像メモリ内の領
域の撮像画像データに基づいて圧痕の角部の座標値を算
出する。この圧痕角部の座標値に基づいて硬度演算部が
硬度を演算する。
When the indenter having a polygonal planar shape is pressed against the surface of the test piece, the surface of the test piece including the polygonal indentation formed on the surface of the test piece is imaged by the imaging means. The captured image data is stored in the image memory. The coordinate values of the corners are calculated from the two sides calculated by the linear approximation based on the data near the corners in the captured image data, and the hardness of the test piece is calculated from the relationship with the load value. In addition, the image of the test piece surface based on the captured image data is subjected to reduction processing by the image reduction processing unit, and the corner small area of the indentation is specified from the reduced image data generated by the image reduction processing unit. The coordinate value of the corner of the indentation is calculated based on the captured image data of the area in the corresponding image memory. The hardness calculator calculates the hardness based on the coordinate values of the indentation corners.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明による押し込み型硬度測定装置
の一実施例を示している。押し込み型硬度測定装置は、
所定荷重をもって正四角錘の圧子1をステージ2上の試
験片Tの表面に押し付けるビッカース試験機3と、ビッ
カース試験機3の圧子1が試験片Tの表面に押し付られ
たことにより試験片表面に生じる正四角輪郭の圧痕を顕
微鏡4によって拡大撮像するCCDカメラ(撮像手段)
5と、CCDカメラ5により撮像された試験片表面の画
像データを取り込んで画像処理により硬度(ビッカース
硬さ)を検出するコンピュータによる画像処理装置6と
を有している。
1 shows an embodiment of the indentation type hardness measuring apparatus according to the present invention. The indentation type hardness measuring device
A Vickers tester 3 that presses the indenter 1 of a square pyramid with a predetermined load against the surface of the test piece T on the stage 2, and the surface of the test piece when the indenter 1 of the Vickers tester 3 is pressed against the surface of the test piece T Camera (imaging means) that magnifies and images the indentation of the square contour generated in the microscope by the microscope 4
5 and an image processing device 6 by a computer which captures image data of the surface of the test piece taken by the CCD camera 5 and detects hardness (Vickers hardness) by image processing.

【0012】図2に示されているように画像処理装置6
は、CCDカメラ5が出力するアナログ画像信号をディ
ジタル画像信号に変換するA/D変換部11と、A/D
変換部11よりのディジタル画像信号、即ち撮像画像デ
ータを格納する画像メモリ12と、撮像画像縮小処理部
13と、縮小画像メモリ14と、平滑化処理部15と、
二値化処理部16と、角部小領域特定部17と、角部座
標値算出部18と、対角線長さ演算部19と、硬度演算
出力部20とを具備している。
As shown in FIG. 2, the image processing device 6
Is an A / D converter 11 for converting an analog image signal output from the CCD camera 5 into a digital image signal;
An image memory 12 for storing a digital image signal from the conversion unit 11, that is, a captured image data, a captured image reduction processing unit 13, a reduced image memory 14, a smoothing processing unit 15,
The apparatus includes a binarization processing section 16, a corner small area specifying section 17, a corner coordinate value calculating section 18, a diagonal length calculating section 19, and a hardness calculating output section 20.

【0013】この場合、試験片表面の圧痕の輪郭形状は
正四角形であり、圧痕の対角線が画像処理装置6におけ
る画像処理座標系(直角座標)の座標軸に整合するよ
う、CCDカメラ5による試験片表面の撮像姿勢が定め
られており、このことから画像メモリ12に取り込まれ
る撮像画像データは圧痕の対角線が画像処理座標系の座
標軸に整合したものになる。
In this case, the contour of the indentation on the surface of the test piece is a regular square, and the test piece by the CCD camera 5 is adjusted so that the diagonal line of the indentation matches the coordinate axis of the image processing coordinate system (rectangular coordinates) in the image processing device 6. The imaging attitude of the front surface is determined, and thus the captured image data taken into the image memory 12 is one in which the diagonal line of the indent is aligned with the coordinate axes of the image processing coordinate system.

【0014】撮像画像縮小処理部13は撮像画像データ
による試験片表面の画像を縮小処理して縮小画像データ
を生成する。この縮小処理は試験片表面の画像を構成す
る画素を間引くなどして行われ、この縮小処理における
縮小率は1/8程度であってよい。縮小率が1/8であ
ると、縮小画像の画像数は撮像画像データによる原寸画
像の画像数の1/64になる。図3(a)は原寸画像
を、図3(b)は縮小画像を各々例示している。撮像画
像縮小処理部13が生成する縮小画像データは縮小画像
メモリ14に格納される。
The captured image reduction processing section 13 performs reduced processing on the image of the test piece surface based on the captured image data to generate reduced image data. This reduction processing is performed by thinning out pixels constituting the image of the test piece surface, and the reduction ratio in this reduction processing may be about 1/8. When the reduction ratio is 1/8, the number of reduced images is 1/64 of the number of original size images based on the captured image data. FIG. 3A illustrates an original image, and FIG. 3B illustrates a reduced image. The reduced image data generated by the captured image reduction processing unit 13 is stored in the reduced image memory 14.

【0015】平滑化処理部15は縮小画像メモリ14に
格納された縮小画像データのノイズ除去のために縮小画
像データに対して平滑化処理を行い、二値化処理部16
は平滑化処理後の縮小画像データを所定のしきい値をも
って二値化する。
A smoothing processor 15 performs a smoothing process on the reduced image data to remove noise from the reduced image data stored in the reduced image memory 14, and a binarization processor 16.
Performs binarization on the reduced image data after the smoothing process with a predetermined threshold value.

【0016】角部小領域特定部17は二値化された縮小
画像データより圧痕Aの角部小領域を特定する。この角
部小領域特定部17による角部小領域の特定は、図3
(b)を拡大して示す図4(a)に示されているよう
に、圧痕領域内の一点pから圧痕境界に属する点であっ
て画像処理座標系の各座標軸方向、ここでは+X軸方向
と−X軸方向と+Y軸方向と−Y軸方向の各々において
最も離れた位置にある点Px1、Px2、Py1、Py2を
抽出する。これら各点を中心にして画像メモリ12上に
おいて角部小領域Ex1、Ex2、Ey1、Ey2を特定す
る。
The corner small area specifying unit 17 specifies a corner small area of the indentation A from the binarized reduced image data. The specification of the corner small area by the corner small area specifying unit 17 is shown in FIG.
As shown in FIG. 4A, which is an enlarged view of FIG. 4B, a point belonging to the indentation boundary from one point p in the indentation area and in each coordinate axis direction of the image processing coordinate system, here, the + X axis direction And the points Px1, Px2, Py1, and Py2 at the farthest positions in each of the -X axis direction, the + Y axis direction, and the -Y axis direction are extracted. The corner small areas Ex1, Ex2, Ey1, and Ey2 are specified on the image memory 12 centering on these points.

【0017】角部座標値算出部18は、画像メモリ12
上において、角部小領域特定部17により特定された角
部小領域Ex1、Ex2、Ey1、Ey2の撮像画像データ
(図4(b)〜(e))について画像処理を行い、圧痕
Aの角部の座標値を算出するものであり、角部小領域特
定部17により特定された各角部小領域Ex1、Ex2、
Ey1、Ey2の撮像画像データを二値化する二値化処理
部21と、二値化された撮像画像データより各角部小領
域について二つの圧痕境界の点列を抽出する境界抽出部
22と、境界抽出部22により抽出された各圧痕境界の
点列を最小二乗法、ハフ変換などにより直線近似変換す
る直線近似変換部23と、直線近似変換部23による直
線近似変換により各角部小領域について得られる二つの
直線の交点の座標値を検出し、この座標値を角部の座標
値とする交点座標値角部算出部24とにより構成されて
いる。
The corner coordinate value calculating section 18 stores the image memory 12
Above, image processing is performed on the captured image data (FIGS. 4B to 4E) of the corner small regions Ex1, Ex2, Ey1, and Ey2 specified by the corner small region specifying unit 17, and the corner of the indentation A is obtained. The coordinate values of the corners are calculated, and each of the corner small areas Ex1, Ex2,
A binarization processing unit 21 for binarizing the captured image data of Ey1 and Ey2, and a boundary extracting unit 22 for extracting a point sequence of two indentation boundaries for each corner small region from the binarized captured image data. A linear approximation conversion unit 23 that performs a linear approximation conversion of the point sequence of each indentation boundary extracted by the boundary extraction unit 22 using a least square method, a Hough transform, or the like; , An intersection point coordinate value corner calculation unit 24 that detects the coordinate value of the intersection point of the two straight lines obtained for the coordinates and uses the coordinate value as the coordinate value of the corner.

【0018】この場合、二値化処理部21における二値
化のしきい値は、試験片照明むらや、試験片の表面研磨
むらなどに起因する各小領域における画像濃度のばらつ
きに応じて各角部小領域Ex1、Ex2、Ey1、Ey2毎
に個別に最適値に設定される。しきい値は手動で行った
り、各小領域の濃度を自動的に判別して自動設定するよ
うに構成してもよい。したがって、試験片照明むらなど
に起因して各小角部領域において画像濃度にばらつきが
あっても、このしきい値の調整により対応でき、予め画
像全体にシューテイングなどの補正をかける必要がなく
なる。
In this case, the threshold value for binarization in the binarization processing section 21 depends on the variation in image density in each small region due to unevenness in illumination of a test piece, uneven polishing of the surface of a test piece, and the like. The optimum value is individually set for each of the corner small regions Ex1, Ex2, Ey1, and Ey2. The threshold value may be set manually, or the density of each small area may be automatically determined and automatically set. Therefore, even if there is a variation in image density in each small corner area due to unevenness in illumination of a test piece, it is possible to cope with the adjustment of the threshold value, and it is not necessary to perform correction such as shooting on the entire image in advance.

【0019】対角線長さ演算部19は角部座標値算出部
18により算出された角部の座標値より圧痕Aの対角線
長さを算出する。硬度演算出力部20は対角線長さ演算
部19により算出された圧痕の対角線長さや圧子の押し
付け荷重値に基づいて硬度を演算し、演算結果を出力す
る。
The diagonal length calculator 19 calculates the diagonal length of the indentation A from the corner coordinate values calculated by the corner coordinate value calculator 18. The hardness calculation output unit 20 calculates the hardness based on the diagonal length of the indent and the pressing load value of the indenter calculated by the diagonal length calculation unit 19, and outputs the calculation result.

【0020】つぎに上述の構成による押し込み型硬度測
定装置の動作順序について説明する。 (1)まずビッカース試験機3のステージ2上に載置し
た試験片Tに圧子1を所定の荷重をもって押し付ける。
これにより試験片Tの表面に圧子1による正四角形の輪
郭による圧痕が付く。 (2)試験片Tの表面に付いた圧痕を顕微鏡4によって
拡大し、それをCCDカメラ5により撮像する。 (3)CCDカメラ5が出力するアナログ画像信号をA
/D変換部11によりディジタル画像信号による撮像画
像データに変換し、これを画像メモリ12に取り込む。
図3(a)はこの撮像画像データによる原寸画像例を示
している。
Next, the operation sequence of the indentation type hardness measuring apparatus having the above-described configuration will be described. (1) First, the indenter 1 is pressed against a test piece T placed on the stage 2 of the Vickers testing machine 3 with a predetermined load.
As a result, indentations are formed on the surface of the test piece T by the indenter 1 due to the square outline. (2) The indentation on the surface of the test piece T is magnified by the microscope 4 and imaged by the CCD camera 5. (3) The analog image signal output from the CCD camera 5 is A
The image data is converted by the / D converter 11 into captured image data based on a digital image signal, and is taken into the image memory 12.
FIG. 3A shows an example of an original size image based on the captured image data.

【0021】(4)また(3)項のデータ取り込みに並
行してA/D変換部11よりの撮像画像データによる試
験片表面の画像(原寸画像)を画像縮小処理部13によ
り縮小処理し、これにより得られる縮小画像データを縮
小画像メモリ14に取り込む。 (5)縮小画像メモリ14に取り込んだ縮小画像データ
を平滑化処理部15により平滑化処理し、そして二値化
処理部16により二値化する。この二値化により図3
(b)に示されているように、撮像対象物である圧痕A
とその他の部分(背景)Bとが分離され、圧痕Aの各片
がなす境界Cが明確になる。
(4) Further, in parallel with the data acquisition in the section (3), an image (original-sized image) of the surface of the test piece based on the picked-up image data from the A / D converter 11 is reduced by the image reduction processor 13. The reduced image data obtained in this way is taken into the reduced image memory 14. (5) The reduced image data fetched into the reduced image memory 14 is subjected to a smoothing process by the smoothing processing unit 15 and then binarized by the binarization processing unit 16. As shown in FIG.
As shown in (b), an indentation A, which is an object to be imaged,
And the other part (background) B are separated, and the boundary C formed by each piece of the indentation A becomes clear.

【0022】(6)次に二値化された縮小画像データに
基づいて画像メモリ12上の圧痕Aの角部小領域を角部
小領域特定部17により特定する。この圧痕Aの角部小
領域の特定は、図4(a)に示されているように、圧痕
Aの領域内の任意の一点pから圧痕境界に属する点であ
って画像処理座標系の各座標軸方向、即ち+X軸方向と
−X軸方向と+Y軸方向と−Y軸方向の各々において最
も離れた位置にある点Px1、Px2、Py1、Py2を抽
出し、これら各点を中心した正方形状の角部小領域Ex
1、Ex2、Ey1、Ey2を画像メモリ12上の座標値と
して設定することにより行う。
(6) Next, the corner small area of the indentation A on the image memory 12 is specified by the corner small area specifying unit 17 based on the binarized reduced image data. As shown in FIG. 4 (a), the corner small area of the indentation A is a point belonging to an indentation boundary from an arbitrary point p in the area of the indentation A, and each point in the image processing coordinate system. The points Px1, Px2, Py1, and Py2 located at the farthest positions in the coordinate axis directions, that is, in the + X axis direction, the -X axis direction, the + Y axis direction, and the -Y axis direction are extracted, and a square having these points at the center is extracted. Corner small area Ex
This is performed by setting 1, Ex2, Ey1, and Ey2 as coordinate values on the image memory 12.

【0023】(7)次に画像メモリ12に取り込んだ撮
像画像データのうち、角部小領域Ex1、Ex2、Ey
1、Ey2の撮像画像データについて画像処理を行い、圧
痕の角部の座標値を算出する。この圧痕角部の座標値算
出は、まず画像メモリ12上の各角部小領域Ex1、E
x2、Ey1、Ey2の撮像画像データを二値化処理部2
1にて二値化し、二値化した撮像画像データより各角部
小領域Ex1、Ex2、Ey1、Ey2について二つの圧痕
境界の点列を境界抽出部22により抽出する。次に抽出
した各圧痕境界の点列を直線近似変換部23にて最小二
乗法、ハフ変換などにより直線近似変換し、この直線近
似変換により図4(b)〜(e)に示されているよう
に、各角部小領域Ex1、Ex2、Ey1、Ey2について
二つの直線L1−L2、L3−L4、L5−L6、L7−L8を
算出し、その各組の二つの直線の交点P1〜P4の各々の
座標値(x,y)を交点座標値算出部24によって算出
し、これを圧痕Aの各角部の座標値とする。
(7) Next, of the picked-up image data taken into the image memory 12, the corner small areas Ex1, Ex2, Ey
1. Image processing is performed on the captured image data of Ey2, and the coordinate values of the corners of the indentation are calculated. The calculation of the coordinate values of the corners of the indentation is performed by first calculating each corner small area Ex1, E on the image memory 12.
x2, Ey1, Ey2 captured image data is binarized by processing unit 2
In step 1, a point sequence of two indentation boundaries is extracted by the boundary extraction unit 22 for each corner small region Ex 1, Ex 2, Ey 1, Ey 2 from the binarized captured image data. Next, the extracted point sequence at each indentation boundary is subjected to straight-line approximation conversion by the least square method, Hough transform, or the like in the straight-line approximation conversion unit 23, and the straight-line approximation conversion is shown in FIGS. As described above, two straight lines L1-L2, L3-L4, L5-L6, L7-L8 are calculated for each of the corner small regions Ex1, Ex2, Ey1, and Ey2, and the intersections P1 to P4 of the two straight lines in each set are calculated. Are calculated by the intersection coordinate value calculation unit 24, and are used as the coordinate values of each corner of the indentation A.

【0024】(8)この各角部の座標値(x,y)より
圧痕Aの対角線長を対角線長さ演算部19により算出
し、硬度演算出力部20にてその対角線に基づいて硬度
を演算し、演算結果を出力する。
(8) The diagonal length of the indentation A is calculated by the diagonal length calculating unit 19 from the coordinate values (x, y) of each corner, and the hardness is calculated by the hardness calculating output unit 20 based on the diagonal line. And outputs the operation result.

【0025】なお、上述の実施例はビッカース硬さ試験
法によるものであるが、本発明による押し込み型硬度測
定装置はこれに限定されることはなく、ヌープ硬さ試験
法、その他、これら硬さ試験法と等価の圧子押し込み方
式の硬さ試験法にて同様に適用されるものである。
Although the above-described embodiment is based on the Vickers hardness test method, the indentation type hardness measuring apparatus according to the present invention is not limited to this. The same applies to a hardness test method of an indenter indentation method equivalent to the test method.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る押し込み型硬度測定装置によれば、圧痕の角部近傍の
撮像データに基づいて直線近似により算出された2辺か
らその角部の座標値を算出して試験片の硬度を演算する
ようにしたから、従来のように圧痕を形成する全ての辺
全体を用いたり、あるいはそれらの辺の角部を除いた部
分から角部の座標値を求める場合に比べて、測定精度が
向上する。また、圧痕の角部が存在する領域を縮小画像
にて小領域絞り込み、小領域についてのみ原寸画像のデ
ータによって角部座標値算出のための詳細な画像処理が
行われるから、その原寸画像の全データに関して詳細な
画像処理が行われる場合に比して画像処理時間が短縮さ
れ、またこの画像処理を実行するコンピュータの負荷が
軽減される。
As described above in detail, according to the indentation type hardness measuring apparatus according to the present invention, the coordinates of the corners from the two sides calculated by the linear approximation based on the image data near the corners of the indentation. Since the hardness of the test piece was calculated by calculating the value, the entire side forming the indentation was used as in the past, or the coordinate value of the corner from the part excluding the corner of those sides Measurement accuracy is improved as compared with the case where In addition, since the area where the corner of the indentation is present is narrowed down to a small area by the reduced image, and only the small area is subjected to the detailed image processing for calculating the corner coordinate value by the data of the original image, the entire image of the original image is reduced. The image processing time is reduced as compared with the case where detailed image processing is performed on data, and the load on a computer that executes this image processing is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による押し込み型硬度測定装置の一実施
例を示す全体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a press-in type hardness measuring device according to the present invention.

【図2】本発明による押し込み型硬度測定装置の画像処
理装置の一実施例を示すブロック線図。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of an image processing device of the indentation type hardness measuring device according to the present invention.

【図3】(a)は画像メモリ12の原寸画像データを示
す図、(b)は縮小画像データを示す図。
3A is a diagram showing original size image data of an image memory 12, and FIG. 3B is a diagram showing reduced image data.

【図4】(a)〜(b)は本発明による押し込み型硬度
測定装置における画像処理手順を示す説明図。
4 (a) and 4 (b) are explanatory views showing an image processing procedure in the indentation type hardness measuring device according to the present invention.

【図5】(a)、(b)は各々従来の押し込み型硬度測
定装置における圧痕角部検出誤差発生メカニズムを示す
説明図。
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing a mechanism for generating an indentation corner portion detection error in a conventional indentation type hardness measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 ビッカース試験機 5 CCDカメラ 6 画像処理装置 12 画像メモリ 13 撮像画像縮小処理部 14 縮小画像メモリ 16 二値化処理部 17 角部小領域特定部 18 角部座標値算出部 19 対角線長さ演算部 20 硬度演算出力部 21 二値化処理部 22 境界抽出部 23 直線近似変換部 24 交点座標値角部算出部 Reference Signs List 3 Vickers testing machine 5 CCD camera 6 Image processing device 12 Image memory 13 Captured image reduction processing unit 14 Reduced image memory 16 Binarization processing unit 17 Corner small area specifying unit 18 Corner coordinate value calculation unit 19 Diagonal line length calculation unit Reference Signs List 20 Hardness calculation output unit 21 Binarization processing unit 22 Boundary extraction unit 23 Linear approximation conversion unit 24 Intersection coordinate value corner part calculation unit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平面形状が多角形の圧子を試験片の表面
に押し付け、試験片表面に生じる多角形の圧痕から硬度
を測定する押し込み型硬度測定装置において、圧痕を付
けられた試験片表面を撮像する撮像手段と、前記撮像手
段により撮像された試験片表面の撮像画像データに基づ
いて、前記圧痕の角部近傍を構成する2辺であって、前
記圧痕の角部近傍の前記データに基づいて直線近似で算
出された2辺から前記角部の座標値を算出し、これらの
値と圧子押し付け荷重値などに基づいて前記試験片の硬
度を演算する硬度演算手段とを具備することを特徴とす
る押し込み型硬度測定装置。
An indentation type hardness measuring device for pressing a polygonal indenter against the surface of a test piece and measuring the hardness from a polygonal indentation generated on the surface of the test piece. Imaging means for imaging, and two sides constituting the vicinity of the corner of the indentation, based on the image data of the surface of the test piece taken by the imaging means, based on the data near the corner of the indentation Hardness calculating means for calculating coordinate values of the corners from the two sides calculated by linear approximation, and calculating the hardness of the test piece based on these values and an indenter pressing load value. Indentation type hardness measuring device.
【請求項2】 平面形状が多角形の圧子を試験片の表面
に押し付け、試験片表面に生じる多角形の圧痕から硬度
を測定する押し込み型硬度測定装置において、圧痕を付
けられた試験片表面を撮像する撮像手段と、前記撮像手
段により撮像された試験片表面の撮像画像データを格納
する画像メモリと、前記撮像画像データによる試験片表
面の画像を縮小処理して縮小画像データを生成する画像
縮小処理部と、前記縮小画像データから圧痕の角部小領
域を特定する角部小領域特定部と、前記画像メモリに格
納された撮像画像データのうち、前記角部小領域特定部
により特定された角部小領域に該当する領域の撮像画像
データについて画像処理を行い、圧痕の角部の座標値を
算出する角部座標値算出部と、前記角部座標値算出部に
より算出された角部の座標値とこれらの値と圧子押し付
け荷重値などに基づいて前記試験片の硬度を演算する硬
度演算部とを具備することを特徴とする押し込み型硬度
測定装置。
2. An indentation type hardness measuring device for pressing a polygonal indenter against the surface of a test piece and measuring hardness from a polygonal indentation generated on the surface of the test piece. An imager for imaging, an image memory for storing image data of the surface of the test piece imaged by the imager, and an image reduction for reducing the image of the surface of the test piece based on the image data to generate reduced image data A processing unit, a corner small region specifying unit that specifies a corner small region of the indentation from the reduced image data, and a corner small region specifying unit of the captured image data stored in the image memory, A corner coordinate value calculation unit that performs image processing on the captured image data of the area corresponding to the corner small area to calculate the coordinate value of the corner of the indentation; and the corner calculated by the corner coordinate value calculation unit And a hardness calculating section for calculating the hardness of the test piece based on the coordinate values of the test pieces, the values thereof, the indenter pressing load value, and the like.
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