JP5559587B2 - Hardness tester and hardness test method - Google Patents

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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、試料の表面に所定の荷重を負荷した圧子を押込んで形成されたくぼみに基づいて試料の硬さを評価する硬さ試験機が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
このような硬さ試験機において、例えば、マイクロビッカース試験機のように、試料と圧子の接触速度（圧子を押し込む速度）を小さくしなければならない試験機の場合には、圧子が待機位置から下降して試料に接触するまでの間も前記接触速度で下降させたとすると、測定作業が完了するまでの時間（タクトタイム）が不必要に長くなって効率が悪くなってしまう。例えば、待機時の圧子と試料の隙間が１ｍｍの試験機の場合、６０μｍ／ｓで降下させると約１７ｓの時間を要し、１０μｍ／ｓで降下させると１００ｓの時間を要する。
そこで、例えば、９８０μｍまでは比較的高速で圧子を降下させ、残り２０μｍを６０μｍ／ｓや１０μｍ／ｓで降下させるといった速度制御がなされている。 Conventionally, a hardness tester that evaluates the hardness of a sample based on a depression formed by pushing an indenter loaded with a predetermined load onto the surface of the sample is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .
In such a hardness tester, for example, in the case of a tester that needs to reduce the contact speed of the sample and the indenter (speed to push the indenter), such as a micro Vickers tester, the indenter descends from the standby position. If it is lowered at the contact speed until it comes into contact with the sample, the time until the measurement operation is completed (tact time) becomes unnecessarily long and the efficiency becomes worse. For example, in the case of a testing machine in which the gap between the indenter and the sample during standby is 1 mm, it takes about 17 s when it is lowered at 60 μm / s, and it takes 100 s when it is lowered at 10 μm / s.
Therefore, for example, speed control is performed such that the indenter is lowered at a relatively high speed up to 980 μm, and the remaining 20 μm is lowered at 60 μm / s or 10 μm / s.

特開２００３−１６６９２３号公報JP 2003-166923 A 特開２００５−１８１０４７号公報JP 2005-181047 A

しかしながら、この速度制御を用いて連続してくぼみを形成する多点試験を行う場合、上記の例では、全ての試験を正常に実施するには、試料の傾きや平面度の誤差は２０μｍしか許されないことになる。
つまり、上記の速度制御を行おうとすると、硬さ試験機が許容する以上の傾きや段差などの高低差（上記の例では２０μｍ）が試料にあった場合に、自動試験が行えないという問題があった。 However, when performing a multi-point test in which continuous dents are formed using this speed control, in the above example, in order to carry out all tests normally, an error in the sample tilt and flatness is only 20 μm. Will not be.
In other words, when the above speed control is performed, there is a problem in that an automatic test cannot be performed when there is a difference in height (20 μm in the above example) such as an inclination or a step that the hardness tester allows. there were.

本発明の課題は、試料の傾きや平面度の誤差に依存せず、自動試験を行うことのできる硬さ試験機及び硬さ試験方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a hardness tester and a hardness test method capable of performing an automatic test without depending on an error in inclination or flatness of a sample.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
試料を載置する試料台と、
前記試料台の上方に位置し、前記試料台に載置された試料にくぼみを形成するための圧子と、
前記圧子を所定位置まで第１速度で降下させ、当該所定位置以降は前記第１速度よりも低速な第２速度で降下させる速度制御手段と、
前記圧子により形成されたくぼみの画像の画像データを取得する撮像手段と、
前記撮像手段により取得されたくぼみの画像の画像データからくぼみの寸法を求めて試料の硬さを算出する硬さ算出手段と、を備え、
前記試料台に載置される試料に対して複数のくぼみを形成する硬さ試験機において、
くぼみを形成する前に、試料の表面の複数の任意の点における高さを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した前記複数の任意の点における高さを記憶する記憶手段と、
くぼみを形成する際に、前記記憶手段に記憶された前記複数の任意の点における高さに基づいて、くぼみを形成する位置が所定の高さとなるように当該試料台の高さ調整を行う調整手段と、
を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
A sample stage on which the sample is placed;
An indenter located above the sample stage and for forming a recess in the sample placed on the sample stage;
Speed control means for lowering the indenter to a predetermined position at a first speed and lowering the indenter at a second speed lower than the first speed after the predetermined position;
Imaging means for obtaining image data of an image of a depression formed by the indenter;
Hardness calculation means for calculating the hardness of the sample by determining the size of the depression from the image data of the image of the depression acquired by the imaging means,
In a hardness tester that forms a plurality of indentations for a sample placed on the sample stage,
Detecting means for detecting the height at a plurality of arbitrary points on the surface of the sample before forming the depression;
Storage means for storing heights at the plurality of arbitrary points detected by the detection means;
Adjustment for adjusting the height of the sample stage so that the position where the recess is formed becomes a predetermined height based on the height at the plurality of arbitrary points stored in the storage means when forming the recess. Means,
It is characterized by providing.

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記検出手段は、
前記試料の表面の前記任意の点を焦点合わせ点とし、くぼみを形成する前に、前記試料台を移動させることで前記焦点合わせ点において焦点合わせを行う焦点合わせ手段と、
前記焦点合わせ手段により前記焦点合わせ点において焦点が合った時点での、前記試料台の移動量を測定する測定手段と、を備え、
前記記憶手段は、前記検出手段により検出した前記試料台の移動量を記憶し、
前記調整手段は、くぼみを形成する際に、前記記憶手段に記憶された前記試料台の移動量に基づいて、当該試料台の高さ調整を行うことを特徴とする。 The invention described in claim 2 is the hardness tester according to claim 1,
The detection means includes
Focusing means for focusing at the focusing point by moving the sample stage before forming a recess, with the arbitrary point on the surface of the sample as a focusing point;
Measuring means for measuring the amount of movement of the sample stage at the time when the focusing point is focused by the focusing means,
The storage means stores the amount of movement of the sample stage detected by the detection means,
The adjusting means adjusts the height of the sample stage based on the amount of movement of the sample stage stored in the storage means when forming the recess.

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の硬さ試験機において、
前記焦点合わせ点をユーザが設定するための設定手段を備えることを特徴とする。 The invention described in claim 3 is the hardness tester according to claim 2,
It is characterized by comprising setting means for the user to set the focusing point.

また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の硬さ試験機において、
前記測定手段が測定した前記試料の表面における複数の焦点合わせ点での前記試料台の移動量の値の差に基づいて、前記試料の傾斜を検出すると共に、前記値の差がなくなるように補正可能な傾斜調整機構を備えることを特徴とする。 The invention described in claim 4 is the hardness tester according to claim 2 or 3,
The inclination of the sample is detected and corrected so that the difference between the values is eliminated based on the difference in the amount of movement of the sample stage at a plurality of focusing points on the surface of the sample measured by the measuring means. A possible tilt adjustment mechanism is provided.

また、請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の何れか一項に記載の硬さ試験機において、
前記撮像手段によりくぼみの画像の画像データを取得する場合に、前記記憶手段に記憶された前記試料台の移動量に基づいて、当該試料台の高さ調整を行う第２調整手段を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the hardness tester according to any one of claims 2 to 4,
A second adjusting unit configured to adjust the height of the sample stage based on the amount of movement of the sample stage stored in the storage unit when the image data of the image of the depression is acquired by the imaging unit; Features.

また、請求項６に記載の発明は、
請求項１記載の硬さ試験機における硬さ試験方法であって、
前記検出手段により、くぼみを形成する前に、試料の表面の複数の任意の点における高さを検出する検出工程と、
前記記憶手段により、前記検出手段により検出した前記複数の任意の点における高さを記憶する記憶工程と、
前記調整手段により、くぼみを形成する際に、前記記憶手段に記憶された前記複数の任意の点における高さに基づいて、くぼみを形成する位置が所定の高さとなるように当該試料台の高さ調整を行う調整工程と、
を有することを特徴とする。 The invention according to claim 6
A hardness test method in the hardness tester according to claim 1,
A detection step of detecting the height at a plurality of arbitrary points on the surface of the sample before forming the recess by the detection means;
A storage step of storing heights at the plurality of arbitrary points detected by the detection unit by the storage unit;
When the depression is formed by the adjusting means, the height of the sample stage is set so that the position where the depression is formed becomes a predetermined height based on the height at the plurality of arbitrary points stored in the storage means. An adjustment process for adjusting the thickness;
It is characterized by having.

本発明によれば、くぼみを形成する前に、試料の表面の任意の点における高さを検出する検出手段と、検出手段により検出した任意の点における高さを記憶する記憶手段と、くぼみを形成する際に、記憶手段に記憶された任意の点における高さに基づいて、当該任意の点における高さが所定の高さとなるように当該試料台の高さ調整を行う調整手段と、を備えている。
このため、くぼみを形成する際に、試料台を適した高さに調整することが可能となるので、試料の傾きや平面度の誤差に依存せず、自動試験を行うことができる。 According to the present invention, before forming the depression, the detection means for detecting the height at an arbitrary point on the surface of the sample, the storage means for storing the height at the arbitrary point detected by the detection means, and the depression Adjusting means for adjusting the height of the sample stage based on the height at an arbitrary point stored in the storage means so that the height at the arbitrary point becomes a predetermined height. I have.
For this reason, it is possible to adjust the sample stage to an appropriate height when forming the indentation, so that an automatic test can be performed without depending on the error of the inclination or flatness of the sample.

本発明の第１実施形態の硬さ試験機の全体構成示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the hardness tester of 1st Embodiment of this invention. 図１の硬さ試験機における試験機本体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the testing machine main body in the hardness testing machine of FIG. 図１の硬さ試験機の要部の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the principal part of the hardness tester of FIG. 図１の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 of FIG. 図１の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 of FIG. 試料台に搭載された試料を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the sample mounted in the sample stand. 圧子の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of an indenter. 図１の硬さ試験機を用いた測定処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the measurement process using the hardness tester of FIG. 第２実施形態の硬さ試験機の要部の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the principal part of the hardness tester of 2nd Embodiment. 図９の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 of FIG.

以下、図を参照して、本発明に係る硬さ試験機について詳細に説明する。
なお、以下では、硬さ試験機の左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。 Hereinafter, a hardness tester according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the following description, the left-right direction of the hardness tester is the X direction, the front-rear direction is the Y direction, and the height direction is the Z direction.

（第１実施形態）
硬さ試験機１００は、例えば、マイクロビッカース硬さ試験機であって、図１〜５に示すように、試験機本体１０と、制御部６と、操作部７と、モニタ８と、等を備えている。
この硬さ試験機１００は、例えば、図６に示すように、試料台２に載置される試料Ｓに対して複数のくぼみを形成する多点試験を実行可能な硬さ試験機である。
なお、試料台２に載置される試料Ｓの数は１つでも複数でも良い。即ち、多点試験として、１つの試料Ｓに対して複数のくぼみを形成しても良いし、複数の試料Ｓに対して全体として複数のくぼみを形成しても良い。 (First embodiment)
The hardness tester 100 is, for example, a micro Vickers hardness tester, and includes a tester main body 10, a control unit 6, an operation unit 7, a monitor 8, and the like as shown in FIGS. I have.
For example, as shown in FIG. 6, the hardness tester 100 is a hardness tester capable of executing a multipoint test for forming a plurality of indentations on a sample S placed on the sample stage 2.
Note that the number of samples S placed on the sample stage 2 may be one or plural. That is, as a multipoint test, a plurality of indentations may be formed for one sample S, or a plurality of indentations may be formed for a plurality of samples S as a whole.

試験機本体１０は、例えば、図２、３に示すように、試料Ｓの硬さ測定を行う硬さ測定部１と、試料Ｓを載置する試料台２と、試料台２を移動させるＸＹステージ３と、試料Ｓの表面に焦点を合わせるためのＡＦ（Ｚ）ステージ４と、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦ（Ｚ）ステージ４）を昇降する昇降機構部５と、等を備えている。   For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the test machine main body 10 includes a hardness measurement unit 1 that measures the hardness of the sample S, a sample table 2 on which the sample S is placed, and an XY that moves the sample table 2. A stage 3, an AF (Z) stage 4 for focusing on the surface of the sample S, an elevating mechanism unit 5 for elevating and lowering the sample stage 2 (XY stage 3, AF (Z) stage 4), and the like are provided. Yes.

硬さ測定部１は、例えば、図４に示すように、試料Ｓの表面を照明する照明装置１１と、試料Ｓの表面を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１２と、圧子１４ａを備える圧子軸１４と対物レンズ１５を備え、回転することにより圧子軸１４と対物レンズ１５との切り替えが可能なターレット１６等により構成されている。   For example, as shown in FIG. 4, the hardness measurement unit 1 includes an illumination device 11 that illuminates the surface of the sample S, a CCD (Charge Coupled Device) camera 12 that images the surface of the sample S, and an indenter that includes an indenter 14 a. The shaft 14 and the objective lens 15 are provided, and a turret 16 or the like that can be switched between the indenter shaft 14 and the objective lens 15 by rotating is configured.

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 The hollow formed on the surface is imaged to acquire image data, and the image data of a plurality of frames is output to the control unit 6 via the 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が試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付ける。
ここで、待機時における圧子１４ａから試料Ｓの表面までの距離は、予め設定された所定の寸法となっている。以下の説明においては、当該距離を１ｍｍとして説明する。なお、当該距離は設計時に適宜変更可能であり、発明の範囲を１ｍｍに限定するものではない。
そして、圧子軸１４は、後述の速度制御プログラム６３ｅの実行により、くぼみの形成時には、２段階の速度で降下するよう制御される。このため、圧子１４ａは、例えば、図７に示すように、所定位置（速度切り替わり点）まで第１速度で降下し、当該所定位置以降は前記第１速度よりも低速な第２速度で降下する。
具体的には、圧子１４ａは、０．９８ｍｍまでは第１速度（高速）で下降し、０．９８ｍｍ以降の０．０２ｍｍは第１速度よりも低速な第２速度で降下する。
なお、第１速度、第２速度、及び速度切り替わり点は、操作部７により設定される。 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.
Here, the distance from the indenter 14a to the surface of the sample S during standby is a predetermined dimension set in advance. In the following description, the distance is 1 mm. In addition, the said distance can be changed suitably at the time of design, and the range of invention is not limited to 1 mm.
Then, the indenter shaft 14 is controlled to descend at a two-stage speed when a recess is formed by executing a speed control program 63e described later. For this reason, for example, as shown in FIG. 7, the indenter 14a descends at a first speed to a predetermined position (speed switching point) and descends at a second speed lower than the first speed after the predetermined position. .
Specifically, the indenter 14a descends at the first speed (high speed) up to 0.98 mm, and descends at 0.02 mm after 0.98 mm at the second speed that is lower than the first speed.
Note that the first speed, the second speed, and the speed switching point are set by the operation unit 7.

対物レンズ１５は、それぞれ異なる倍率からなる集光レンズ１５ａ、１５ｂを備え、ターレット１６の下面に複数保持されており、ターレット１６の回転により試料Ｓの上方に配置されることで、照明装置１１から照射される光を一様に試料Ｓの表面に照射させる。   The objective lens 15 includes condensing lenses 15 a and 15 b each having a different magnification, and is held in plural on the lower surface of the turret 16. The surface of the sample S is uniformly irradiated with the irradiated light.

ターレット１６は、下面に圧子軸１４と複数の対物レンズ１５を取り付け、Ｚ軸方向の軸周りに回転することにより、当該圧子軸１４と複数の対物レンズ１５の中の、何れか一つを切り替えて試料Ｓの上方に配置可能なように構成されている。つまり、圧子軸１４を試料Ｓの上方に配置した状態で圧子軸を降下させることで試料Ｓの表面にくぼみを形成し、対物レンズ１５を試料Ｓの上方に配置することで、当該形成されたくぼみを観察することが可能となる。   The turret 16 has an indenter shaft 14 and a plurality of objective lenses 15 attached to the lower surface, and rotates around the axis in the Z-axis direction, thereby switching one of the indenter shaft 14 and the plurality of objective lenses 15. The sample S can be arranged above the sample S. That is, a depression is formed on the surface of the sample S by lowering the indenter shaft while the indenter shaft 14 is disposed above the sample S, and the objective lens 15 is disposed above the sample S. It becomes possible to observe the indentation.

試料台２は、上面に載置される試料Ｓを固定する試料固定部２ａを備えている。
ＸＹステージ３は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、試料台２を圧子１４ａの移動方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸，Ｙ軸方向）に移動させる。
ＡＦ（Ｚ）ステージ４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、ＣＣＤカメラ１２が撮像した画像データに基づき試料台２を微細に昇降させ、試料Ｓの表面に焦点を合わせる。
昇降機構部５は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦ（Ｚ）ステージ４）を上下方向に移動させることで、試料台２と対物レンズ１５との間の相対距離を変化させる。 The sample stage 2 includes a sample fixing part 2a for fixing the sample S placed on the upper surface.
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 (Z) stage 4 is driven according to a control signal output from the control unit 6, and finely raises and lowers the sample stage 2 based on the image data captured by the CCD camera 12 to focus on the surface of the sample S.
The elevating mechanism unit 5 is driven according to a control signal output from the control unit 6 and moves the sample stage 2 (XY stage 3, AF (Z) stage 4) in the vertical direction, so that the sample stage 2 and the objective lens are moved. The relative distance between 15 is changed.

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。
具体的に、操作部７は、後述の焦点合わせプログラム６３ａの実行時に、試料の表面の任意の点を、焦点合わせの対象となる焦点合わせ点としてユーザが指定する際に利用される。
この焦点合わせ点としては、１つの試料Ｓに対して一点でも良いし、１つの試料Ｓに対して複数点指定しても良い。これにより、操作部７は、設定手段として機能する。
なお、特に指定がない場合には、各試料Ｓで最初に形成されるくぼみの位置が、焦点合わせ点として設定されている。
また、操作部７は、当該硬さ試験機１００による硬さ試験を実施する際の各種の条件の設定を、ユーザが行う際に利用される。
ここで、各種の条件の設定とは、例えば、試験条件（試料Ｓの材質、圧子１４ａにより試料Ｓに負荷される試験力（Ｎ）、対物レンズ１５の倍率、等の値）や、試験開始点、行・列数、ピッチ等の設定である。
また、操作部７は、２段階の速度で降下する圧子軸１４の２つの降下速度と、２つの降下速度が切り替わる速度切り替わり点を、ユーザが設定する際に利用される。なお、２つの降下速度や切り替わり点は、試料Ｓの材質や試験力の大きさなどに応じて設定される。 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.
Specifically, the operation unit 7 is used when the user designates an arbitrary point on the surface of the sample as a focusing point to be focused when executing the focusing program 63a described later.
This focusing point may be one point for one sample S, or a plurality of points may be designated for one sample S. Thereby, the operation unit 7 functions as a setting unit.
Unless otherwise specified, the position of the indentation formed first in each sample S is set as the focusing point.
The operation unit 7 is used when the user performs setting of various conditions when the hardness test is performed by the hardness tester 100.
Here, the setting of various conditions includes, for example, test conditions (values of the material of the sample S, the test force (N) applied to the sample S by the indenter 14a, the magnification of the objective lens 15, etc.), and the start of the test. Settings for points, number of rows / columns, pitch, etc.
The operation unit 7 is used when the user sets two descent speeds of the indenter shaft 14 that descent at two stages of speed and a speed switching point at which the two descent speeds are switched. The two descending speeds and switching points are set according to the material of the sample S, the magnitude of the test force, and the like.

モニタ８は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置により構成されており、操作部７において入力された硬さ試験の設定条件、硬さ試験の結果、ＣＣＤカメラ１２が撮像した試料Ｓの表面や試料Ｓの表面に形成されるくぼみの画像等を表示する。   The monitor 8 is configured by a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display), for example, and the hardness S setting condition input from the operation unit 7, the result of the hardness test, the sample S imaged by the CCD camera 12. An image of a depression formed on the surface of the sample S or the surface of the sample S is displayed.

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

より具体的には、記憶部６３は、例えば、焦点合わせプログラム６３ａ、測定プログラム６３ｂ、移動量記憶部６３ｃ、調整プログラム６３ｄ、速度制御プログラム６３ｅ、第２調整プログラム６３ｆ、硬さ算出プログラム６３ｇ、等を格納している。   More specifically, the storage unit 63 includes, for example, a focusing program 63a, a measurement program 63b, a movement amount storage unit 63c, an adjustment program 63d, a speed control program 63e, a second adjustment program 63f, a hardness calculation program 63g, and the like. Is stored.

焦点合わせプログラム６３ａは、くぼみを形成する前に、試料台２を移動させることで試料Ｓの表面の任意の焦点合わせ点において焦点合わせを行う機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、ＣＰＵ６１は、焦点合わせプログラム６３ａを実行すると、昇降機構部５を駆動させて試料台２（ＡＦ（Ｚ）ステージ４）を上下方向（Ｚ軸方向）に所定量ずつ（例えば、制御部６の制御信号により指定される量）移動させ、ＣＣＤカメラ１２により試料Ｓの表面を連続画像として撮像する。そして、得られた各画像に対してＡＦ値の算出を行い、得られたＡＦ値が所定値となった場合、その時点を焦点位置（焦点の合った時点）とする。
ここで、焦点位置は、圧子１４ａが第２速度で降下する範囲内に位置している。つまり、ＣＰＵ６１は、操作部７を介してユーザが２つの降下速度や切り替わり点を指定すると、これに基づいて、ＡＦ値を算出する範囲を決定しており、圧子１４ａが第２速度で降下する範囲内において、焦点が合うようになっている。
また、「ＡＦ値」とは、所定の評価関数による合焦度合いを示す値である。
上記ＡＦ値の算出方法は、例えば、画像の任意の点に着目したとき、当該任意の点の画素とその画素から所定画素数離間した位置にある画素との光強度の差（微分画像）の評価により行う。
ＣＰＵ６１は、くぼみを形成する前に、焦点合わせ点の全てに対して、このような焦点合わせを実行する。
ＣＰＵ６１は、かかる焦点合わせプログラム６３ａを実行することで、ＡＦ（Ｚ）ステージ４及びＣＣＤカメラ１２と共に、焦点合わせ手段として機能する。 The focusing program 63a is a program that realizes a function of performing focusing at an arbitrary focusing point on the surface of the sample S by moving the sample stage 2 before forming the recess.
Specifically, for example, when the CPU 61 executes the focusing program 63a, the elevating mechanism unit 5 is driven to move the sample table 2 (AF (Z) stage 4) in the vertical direction (Z-axis direction) by a predetermined amount ( For example, the surface of the sample S is picked up by the CCD camera 12 as a continuous image. Then, an AF value is calculated for each obtained image, and when the obtained AF value becomes a predetermined value, that point is set as a focal position (a point in focus).
Here, the focal position is located within a range in which the indenter 14a descends at the second speed. In other words, when the user designates two lowering speeds and switching points via the operation unit 7, the CPU 61 determines a range for calculating the AF value based on this, and the indenter 14a descends at the second speed. Within the range, it is in focus.
The “AF value” is a value indicating the degree of focusing by a predetermined evaluation function.
The AF value calculation method is, for example, when focusing on an arbitrary point of an image, the difference in light intensity (differential image) between a pixel at the arbitrary point and a pixel located at a predetermined number of pixels away from the pixel. Perform by evaluation.
The CPU 61 performs such focusing on all the focusing points before forming the recess.
The CPU 61 functions as a focusing unit together with the AF (Z) stage 4 and the CCD camera 12 by executing the focusing program 63a.

測定プログラム６３ｂは、ＣＰＵ６１に、焦点合わせプログラム６３ａの実行により焦点合わせ点において焦点が合った時点での、試料台２の移動量を検出する機能を実現させるプログラムである。
具体的に、例えば、ＣＰＵ６１は、焦点合わせプログラム６３ａを実行することによって焦点合わせ点において焦点が合うと、試料台２（ＡＦ（Ｚ）ステージ４）の上下方向（Ｚ軸方向）の移動量を検出する。
ＣＰＵ６１は、くぼみを形成する前に、焦点合わせ点の全てに対して、このような試料台２の移動量の検出を実行する。
ＣＰＵ６１は、かかる測定プログラム６３ｂを実行することで、測定手段として機能する。 The measurement program 63b is a program that causes the CPU 61 to realize a function of detecting the amount of movement of the sample stage 2 when the focusing point is focused by executing the focusing program 63a.
Specifically, for example, when the CPU 61 executes the focusing program 63a to achieve focusing at the focusing point, the CPU 61 sets the amount of movement in the vertical direction (Z-axis direction) of the sample stage 2 (AF (Z) stage 4). To detect.
The CPU 61 performs such detection of the amount of movement of the sample stage 2 for all the focusing points before forming the recess.
The CPU 61 functions as a measurement unit by executing the measurement program 63b.

また、上記焦点合わせ手段及び測定手段により、くぼみを形成する前に試料Ｓの表面の任意の点における高さを検出する検出手段が構成されている。   The focusing means and the measuring means constitute detection means for detecting the height at an arbitrary point on the surface of the sample S before forming the dent.

移動量記憶部６３ｃは、ＣＰＵ６１が測定プログラム６３ｂを実行することにより検出した、焦点合わせ点毎の試料台２の上下方向（Ｚ軸方向）の移動量を記憶する。
これにより、移動量記憶部６３ｃは、記憶手段として機能する。 The movement amount storage unit 63c stores the movement amount in the vertical direction (Z-axis direction) of the sample stage 2 for each focusing point, which is detected by the CPU 61 executing the measurement program 63b.
Thereby, the movement amount storage unit 63c functions as a storage unit.

調整プログラム６３ｄは、ＣＰＵ６１に、くぼみを形成する際に、移動量記憶部６３ｃに記憶された試料台２の移動量に基づいて、当該試料台２の高さ調整を行う機能を実現させるプログラムである。
具体的に、例えば、ＣＰＵ６１は、くぼみを形成する場合、調整プログラム６３ｄを実行し、移動量記憶部６３ｃに格納された値を参照する。そして、昇降機構部５を駆動させて試料台２（ＡＦ（Ｚ）ステージ４）を上下方向（Ｚ軸方向）に所定量移動させる。
つまり、試料Ｓは、焦点位置においてくぼみの形成が行われることとなる。
なお、複数のくぼみが形成される一の試料Ｓに対して、１つのくぼみ位置が焦点合わせ点として指定されていた場合、当該一の試料Ｓに形成される全てのくぼみに対して、前記１つの焦点合わせ点に対して検出された移動量が参照される。
ＣＰＵ６１は、かかる調整プログラム６３ｄを実行することで、昇降機構部５と共に調整手段として機能する。 The adjustment program 63d is a program that causes the CPU 61 to realize a function of adjusting the height of the sample stage 2 based on the movement amount of the sample stage 2 stored in the movement amount storage unit 63c when forming the recess. is there.
Specifically, for example, when forming the depression, the CPU 61 executes the adjustment program 63d and refers to the value stored in the movement amount storage unit 63c. Then, the lifting mechanism 5 is driven to move the sample table 2 (AF (Z) stage 4) by a predetermined amount in the vertical direction (Z-axis direction).
That is, in the sample S, a depression is formed at the focal position.
When one recess position is designated as a focusing point for one sample S in which a plurality of recesses are formed, the above-described 1 is applied to all the recesses formed in the one sample S. The amount of movement detected for one focusing point is referenced.
The CPU 61 functions as an adjustment unit together with the elevating mechanism unit 5 by executing the adjustment program 63d.

速度制御プログラム６３ｅは、ＣＰＵ６１に、圧子１４ａを所定位置まで第１速度で降下させ、当該所定位置以降は前記第１速度よりも低速な第２速度で降下させる機能を実現させるプログラムである。
具体的に、例えば、ＣＰＵ６１は、試料Ｓにくぼみを形成する際、速度制御プログラム６３ｅを実行することによって圧子軸１４が２段階の速度で降下するよう制御する。
より具体的には、圧子１４ａと試料Ｓとの隙間が１ｍｍである場合、０．９８ｍｍまでは第１速度（高速）で、０．９８ｍｍ以降の０．０２ｍｍは第１速度よりも低速な第２速度で降下する。
なお、圧子１４ａは、第２速度で降下している間に試料Ｓの表面とぶつかり、圧子１４ａは試料Ｓの表面に押し込まれ、くぼみが形成される。
ＣＰＵ６１は、かかる速度制御プログラム６３ｅを実行することにより速度制御手段として機能する。 The speed control program 63e is a program that causes the CPU 61 to lower the indenter 14a to a predetermined position at a first speed and to lower the indenter 14a at a second speed lower than the first speed after the predetermined position.
Specifically, for example, when forming a recess in the sample S, the CPU 61 controls the indenter shaft 14 to descend at two stages of speed by executing the speed control program 63e.
More specifically, when the gap between the indenter 14a and the sample S is 1 mm, the first speed (high speed) is 0.98 mm, and 0.02 mm after 0.98 mm is lower than the first speed. Descent at 2 speeds.
The indenter 14a collides with the surface of the sample S while descending at the second speed, and the indenter 14a is pushed into the surface of the sample S to form a recess.
The CPU 61 functions as a speed control unit by executing the speed control program 63e.

第２調整プログラム６３ｆは、ＣＰＵ６１に、ＣＣＤカメラ１２によりくぼみの画像の画像データを取得する場合に、移動量記憶部６３ｃに記憶された試料台２の移動量に基づいて、当該試料台２の高さ調整を行う機能を実現させるプログラムである。
具体的に、例えば、ＣＰＵ６１は、くぼみの形成後にこれを撮像する際に、第２調整プログラム６３ｆを実行し、移動量記憶部６３ｃに格納された値を参照する。そして、昇降機構部５を駆動させて試料台２（ＡＦ（Ｚ）ステージ４）を上下方向（Ｚ軸方向）に所定量移動させる。つまり、試料Ｓは、焦点位置に移動することとなる。
そして、その後、ＣＣＤカメラ１２により試料Ｓの表面の撮像が行われる。
ＣＰＵ６１は、かかる第２調整プログラム６３ｆを実行することにより、昇降機構部５と共に第２調整手段として機能する。 When the image data of the image of the depression is acquired by the CPU 61 in the CPU 61, the second adjustment program 63f is based on the movement amount of the sample table 2 stored in the movement amount storage unit 63c. This is a program that realizes the function of adjusting the height.
Specifically, for example, the CPU 61 executes the second adjustment program 63f and refers to the value stored in the movement amount storage unit 63c when imaging the depression after forming the depression. Then, the lifting mechanism 5 is driven to move the sample table 2 (AF (Z) stage 4) by a predetermined amount in the vertical direction (Z-axis direction). That is, the sample S moves to the focal position.
Thereafter, the surface of the sample S is imaged by the CCD camera 12.
The CPU 61 functions as the second adjustment unit together with the lifting mechanism unit 5 by executing the second adjustment program 63f.

硬さ算出プログラム６３ｇは、ＣＰＵ６１に、ＣＣＤカメラ１２により取得されたくぼみの画像の画像データからくぼみの寸法を求めて試料の硬さを算出する機能を実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ６１は、くぼみ４辺の画面内の概略位置を検出して４つのくぼみ頂点を特定し、それら４つの頂点の座標上の位置から互いに交差する２本の対角線長さ（くぼみ寸法）を取得し、くぼみ寸法を演算してくぼみ面積（くぼみの大きさ）（Ａ）を算出する。
次に、ＣＰＵ６１は、そのくぼみの形成時にかかっていた試験力（Ｆ）を、算出したくぼみ面積（Ａ）で除すことで、硬さ（ＨＶ）を算出する。即ち、下記式（１）により、硬さ（ＨＶ）を算出する。
ＨＶ＝Ｆ／Ａ （１）
ＣＰＵ１１は、かかる硬さ算出プログラム６３ｇを実行することによって、硬さ算出手段として機能する。 The hardness calculation program 63g is a program for causing the CPU 61 to realize a function of calculating the hardness of the sample by obtaining the size of the recess from the image data of the image of the recess acquired by the CCD camera 12.
Specifically, the CPU 61 detects the approximate positions of the four sides of the indentation in the screen, identifies the four indentation vertices, and determines the lengths of two diagonal lines (indentation dimensions) that intersect each other from the position on the coordinates of the four apexes. ) To calculate the indentation size (indentation size) (A).
Next, the CPU 61 calculates the hardness (HV) by dividing the test force (F) applied at the time of forming the recess by the calculated recess area (A). That is, the hardness (HV) is calculated by the following formula (1).
HV = F / A (1)
The CPU 11 functions as hardness calculation means by executing the hardness calculation program 63g.

次に、硬さ試験機１００における測定処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。
先ず、ステップＳ１において、ユーザは、試料のセットを行う。
次いで、ステップＳ２において、ユーザは、各種条件の設定（試験条件、試験開始点、具行・列数、ピッチ等の指定）を行う。
次いで、ステップＳ３において、ＣＰＵ１１は、測定を開始する。
次いで、ステップＳ４において、ＣＰＵ１１は、焦点合わせ点に対して、試料台２を移動させることで焦点合わせを行う（検出工程）。
次いで、ステップＳ５において、ＣＰＵ１１は、焦点合わせ点において焦点が合った時点での、試料台２の移動量を測定（検出）する（検出工程）。
次いで、ステップＳ６において、ＣＰＵ１１は、検出した試料台２の移動量を記憶する（記憶工程）。
次いで、ステップＳ７において、ＣＰＵ１１は、指定された全ての点において焦点合わせが終わっているか否かを判断し、終わっていない場合には（ステップＳ７：NO）、上記ステップＳ４に戻って以降の処理を繰り返す。
一方、指定された全ての点において焦点合わせが終わっている場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、続くステップＳ８において、ＣＰＵ１１は、形成するくぼみの位置に応じて試料台２の移動量を参照し、当該試料台２の高さ位置の調整を行う（調整工程）。
次いで、ステップＳ９において、ＣＰＵ１１は、試料台の水平位置が所定の位置となるように試料台の水平位置の調整を行う。
次いで、ステップＳ１０において、ＣＰＵ１１は、試料台上の試料に対してくぼみの形成を行う。
次いで、ステップＳ１１において、ＣＰＵ１１は、設定された全ての点においてくぼみの形成が終わっているか否かを判断し、終わっていない場合には（ステップＳ１１：NO）、上記ステップＳ８に戻って以降の処理を繰り返す。
一方、設定された全ての点においてくぼみの形成が終わっている場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、続くステップＳ１２において、画像を取得するくぼみの位置に応じて試料台２の移動量を参照し、当該試料台２の高さ位置の調整を行う。
次いで、ステップＳ１３において、ＣＰＵ１１は、試料台の水平位置が所定の位置となるように試料台の水平位置の調整を行う。
次いで、ステップＳ１４において、ＣＰＵ１１は、くぼみの画像を取得する。
次いで、ステップＳ１５において、ＣＰＵ１１は、全てのくぼみについて画像の取得が終わっているか否かを判断し、終わっていない場合には（ステップＳ１５：NO）、上記ステップＳ１２に戻って以降の処理を繰り返す。
一方、全てのくぼみについて画像の取得が終わっている場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、続くステップＳ１６において、ＣＰＵ１１は、くぼみの画像の画像データからくぼみの寸法を求めて試料の硬さを算出し、本処理を終了する。 Next, the measurement process in the hardness tester 100 will be described using the flowchart of FIG.
First, in step S1, the user sets a sample.
Next, in step S2, the user sets various conditions (designation of test conditions, test start points, number of rows / columns, pitch, etc.).
Next, in step S3, the CPU 11 starts measurement.
Next, in step S4, the CPU 11 performs focusing by moving the sample stage 2 with respect to the focusing point (detection step).
Next, in step S5, the CPU 11 measures (detects) the amount of movement of the sample stage 2 at the time when focus is achieved at the focusing point (detection step).
Next, in step S6, the CPU 11 stores the detected movement amount of the sample stage 2 (storage process).
Next, in step S7, the CPU 11 determines whether or not focusing has been completed at all designated points. If not (step S7: NO), the CPU 11 returns to step S4 and performs the subsequent processing. repeat.
On the other hand, when focusing has been completed for all the designated points (step S7: YES), in the subsequent step S8, the CPU 11 refers to the amount of movement of the sample stage 2 in accordance with the position of the recess to be formed. Then, the height position of the sample stage 2 is adjusted (adjustment process).
Next, in step S9, the CPU 11 adjusts the horizontal position of the sample table so that the horizontal position of the sample table becomes a predetermined position.
Next, in step S10, the CPU 11 forms a recess in the sample on the sample table.
Next, in step S11, the CPU 11 determines whether or not the formation of the dent has been completed at all the set points. If not (step S11: NO), the CPU 11 returns to the above step S8 and thereafter. Repeat the process.
On the other hand, when the formation of the depressions has been completed at all the set points (step S11: YES), in the subsequent step S12, the movement amount of the sample stage 2 is referred to according to the position of the depression for acquiring the image. Then, the height position of the sample stage 2 is adjusted.
Next, in step S13, the CPU 11 adjusts the horizontal position of the sample stage so that the horizontal position of the sample stage becomes a predetermined position.
Next, in step S <b> 14, the CPU 11 acquires a hollow image.
Next, in step S15, the CPU 11 determines whether or not image acquisition has been completed for all the indentations. If not (step S15: NO), the CPU 11 returns to step S12 and repeats the subsequent processing. .
On the other hand, when image acquisition has been completed for all the depressions (step S15: YES), in the subsequent step S16, the CPU 11 calculates the hardness of the sample by obtaining the dimensions of the depressions from the image data of the depression images. Then, this process ends.

以上のように、本実施形態の硬さ試験機１００によれば、くぼみを形成する前に、試料Ｓの表面の任意の点（焦点合わせ点）における高さを検出する検出手段（焦点合わせ手段及び測定手段）と、検出手段により検出した任意の点における高さを記憶する移動量記憶部６３ｃと、くぼみを形成する際に、移動量記憶部６３ｃに記憶された任意の点における高さ（焦点合わせ点における試料台２の移動量）に基づいて、当該任意の点における高さが所定の高さとなるように当該試料台２の高さ調整を行う調整手段（調整プログラム６３ｄ、昇降機構部５）と、を備えている。
このため、くぼみを形成する際に、試料台２を適した高さに調整することが可能となるので、試料Ｓの傾きや平面度の誤差に依存せず、自動試験を行うことができる。 As described above, according to the hardness tester 100 of the present embodiment, the detection means (focusing means) that detects the height at an arbitrary point (focusing point) on the surface of the sample S before forming the indentation. And a measuring unit), a moving amount storage unit 63c that stores the height at an arbitrary point detected by the detecting unit, and a height at an arbitrary point stored in the moving amount storage unit 63c when forming the depression ( Based on the amount of movement of the sample stage 2 at the focusing point, adjustment means (adjustment program 63d, elevating mechanism part) for adjusting the height of the sample stage 2 so that the height at the arbitrary point becomes a predetermined height. 5).
For this reason, it is possible to adjust the sample stage 2 to an appropriate height when forming the indentation, so that an automatic test can be performed without depending on the inclination of the sample S and the error in flatness.

また、本実施形態の硬さ試験機１００は、焦点合わせ点をユーザが設定するための操作部７を備えている。
このため、試料Ｓの特性に合わせて焦点合わせを行う位置やタイミングをユーザが自由に設定でき、効率よく測定を行うことができる。 In addition, the hardness tester 100 of the present embodiment includes an operation unit 7 for a user to set a focusing point.
Therefore, the user can freely set the position and timing for focusing in accordance with the characteristics of the sample S, and the measurement can be performed efficiently.

また、本実施形態の硬さ試験機１００は、ＣＣＤカメラ１２によりくぼみの画像の画像データを取得する場合に、移動量記憶部６３ｃに記憶された試料台２の移動量に基づいて、当該試料台２の高さ調整を行う第２調整手段（第２調整プログラム６３ｆ、昇降機構部５）を備えている。
このため、くぼみの画像を取得する際に、焦点合わせの制御を行うことなしにピント位置の調整を行うことができる。 In addition, when the hardness tester 100 of the present embodiment acquires image data of a dent image by the CCD camera 12, the sample is based on the amount of movement of the sample stage 2 stored in the movement amount storage unit 63c. 2nd adjustment means (the 2nd adjustment program 63f, the raising / lowering mechanism part 5) which adjusts the height of the stand 2 is provided.
For this reason, the focus position can be adjusted without performing the focusing control when acquiring the image of the indentation.

また、本実施形態の硬さ試験方法は、検出工程と、記憶工程と、調整工程と、を有している。
このため、くぼみを形成する際に、試料台を適した高さに調整することが可能となるので、試料の傾きや平面度の誤差に依存せず、自動試験を行うことができる。 Moreover, the hardness test method of this embodiment has a detection process, a memory | storage process, and an adjustment process.
For this reason, it is possible to adjust the sample stage to an appropriate height when forming the indentation, so that an automatic test can be performed without depending on the error of the inclination or flatness of the sample.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構成には第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の硬さ試験機２００は、表面の傾斜が大きい試料Ｓに対して、当該表面を水平にする傾斜調整機構を備えている。
具体的に、硬さ試験機２００は、図９、１０に示すように、試験機本体１０Ａと、制御部６Ａと、操作部７と、モニタ８と、等を備えている。
試験機本体１０Ａは、硬さ測定部１と、試料台２と、ＸＹステージ３と、ＡＦ（Ｚ）ステージ４と、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦ（Ｚ）ステージ４）を昇降する昇降機構部５の他、傾斜ステージ９を備えている。
この傾斜ステージ９は、ＣＰＵ６１Ａの制御信号に応じて一辺を支点として他片を上下（Ｚ）に駆動することで、その上面の傾斜を調整するものである。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment. In addition, the same code | symbol as 1st Embodiment is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
The hardness tester 200 of the present embodiment includes a tilt adjustment mechanism that makes the surface horizontal with respect to the sample S having a large surface tilt.
Specifically, as shown in FIGS. 9 and 10, the hardness tester 200 includes a tester main body 10 </ b> A, a control unit 6 </ b> A, an operation unit 7, a monitor 8, and the like.
The testing machine main body 10A moves up and down the hardness measuring unit 1, the sample stage 2, the XY stage 3, the AF (Z) stage 4, and the sample stage 2 (XY stage 3, AF (Z) stage 4). In addition to the mechanism unit 5, an inclined stage 9 is provided.
The tilt stage 9 adjusts the tilt of the upper surface by driving the other piece up and down (Z) with one side as a fulcrum according to the control signal of the CPU 61A.

制御部６Ａは、ＣＰＵ６１Ａ、ＲＡＭ６２Ａ、傾斜検出プログラム６３ｈの格納された記憶部６３Ａ等を備えている。
傾斜検出プログラム６３ｈは、ＣＰＵ６１Ａに、測定プログラム６３ｂが測定した試料Ｓの表面における複数の焦点合わせ点での試料台２の移動量の値の差に基づいて、試料Ｓの傾斜を検出する機能を実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ６１Ａは、一の試料Ｓの２つ以上の焦点合わせ点で試料台２の移動量を測定した場合、その値の差が所定以上であった場合には試料Ｓの表面が傾いていると判断することで、試料Ｓの傾斜を検出し、傾斜ステージ９を駆動させて、前記値の差がなくなるように制御する。
つまり、傾斜ステージ９は、傾斜検出プログラム６３ｈの実行によって、試料Ｓの表面が圧子１４ａの移動方向（Ｚ方向）に対して垂直となるように傾斜角度が補正される。
ＣＰＵ６１Ａは、かかる傾斜検出プログラム６３ｈを実行することにより、傾斜ステージ９とともに傾斜調整機構として機能する。 The control unit 6A includes a CPU 61A, a RAM 62A, a storage unit 63A in which an inclination detection program 63h is stored, and the like.
The tilt detection program 63h has a function of detecting the tilt of the sample S on the basis of the difference in the amount of movement of the sample stage 2 at a plurality of focusing points on the surface of the sample S measured by the measurement program 63b. This is a program to be realized.
Specifically, when the amount of movement of the sample stage 2 is measured at two or more focusing points of one sample S, the CPU 61A tilts the surface of the sample S when the difference between the values is a predetermined value or more. Therefore, the tilt of the sample S is detected, and the tilt stage 9 is driven to control the difference between the values to be eliminated.
That is, the tilt angle of the tilt stage 9 is corrected so that the surface of the sample S is perpendicular to the moving direction (Z direction) of the indenter 14a by executing the tilt detection program 63h.
The CPU 61A functions as a tilt adjustment mechanism together with the tilt stage 9 by executing the tilt detection program 63h.

以上にように、本実施形態の硬さ試験機２００によれば、第１実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、傾斜が大きい試料について、傾斜調整機構により表面を水平にすることができるので、より多くの試料に対して適性なくぼみの形成を行うことが可能となる。   As described above, according to the hardness tester 200 of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the surface of a sample with a large tilt is leveled by the tilt adjustment mechanism. As a result, it is possible to form a recess without suitability for a larger number of samples.

なお、上記第１、２実施形態においては、くぼみの形成後（撮像時）には、移動量記憶部６３ｃを参照して焦点合わせを行うこととして説明しているが、くぼみを撮像する段階で、再度、焦点合わせを行うこととしても良い。
このような制御は、例えば、試料の材質などに依存して、くぼみの形成前後で表面の高さが異なる場合などに有効である。 In the first and second embodiments, it is described that focusing is performed with reference to the movement amount storage unit 63c after the formation of the depression (during imaging). However, at the stage of imaging the depression. The focusing may be performed again.
Such control is effective, for example, when the surface height differs before and after the formation of the recess depending on the material of the sample.

また、上記第１、２実施形態においては、くぼみを形成する前に試料Ｓの表面の任意の点における高さを検出する検出手段が、焦点合わせ手段と測定手段とからなる構成を例示して説明したが、検出手段はこれに限定されるものではなく、例えば、試料台２のＺ軸方向の高さを検出するスケールを用いたり、或いは、レーザー測長装置等により構成することとしても良い。   In the first and second embodiments, the configuration in which the detection means for detecting the height at an arbitrary point on the surface of the sample S before forming the dent is composed of the focusing means and the measurement means is exemplified. Although described, the detection means is not limited to this, and for example, a scale that detects the height of the sample stage 2 in the Z-axis direction may be used, or it may be configured by a laser length measuring device or the like. .

また、上記第１、２実施形態においては、多点試験を行う場合を例示して説明したが、本発明の硬さ試験によって一点のくぼみを形成する硬さ試験を行えるのは勿論である。   In the first and second embodiments, the case where a multi-point test is performed has been described as an example. However, it is needless to say that a hardness test for forming a single recess can be performed by the hardness test of the present invention.

１ 硬さ測定部
２ 試料台
２ａ 試料固定部
３ ＸＹステージ
４ ＡＦ（Ｚ）ステージ（焦点合わせ手段、検出手段）
５ 昇降機構部（調整手段、第２調整手段）
６ 制御部
７ 操作部（設定手段）
８ モニタ
９ 傾斜ステージ（傾斜調整機構）
１０ 試験機本体
１１ 照明装置
１２ ＣＣＤカメラ（撮像手段、焦点合わせ手段、検出手段）
１４ 圧子軸
１４ａ 圧子
１５ 対物レンズ
１６ ターレット
１７ フレームグラバ
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ
６３ 記憶部
６３ａ 焦点合わせプログラム（焦点合わせ手段、検出手段）
６３ｂ 測定プログラム（測定手段、検出手段）
６３ｃ 移動量記憶部（記憶手段）
６３ｄ 調整プログラム（調整手段）
６３ｅ 速度制御プログラム（速度制御手段）
６３ｆ 第２調整プログラム（第２調整手段）
６３ｇ 硬さ算出プログラム（硬さ算出手段）
６３ｈ 傾斜検出プログラム（傾斜調整機構）
７１ キーボード
７２ マウス
１００、２００ 硬さ試験機
Ｓ 試料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hardness measurement part 2 Sample stand 2a Sample fixing part 3 XY stage 4 AF (Z) stage (focusing means, detection means)
5 Lifting mechanism (adjusting means, second adjusting means)
6 Control unit 7 Operation unit (setting means)
8 Monitor 9 Tilt stage (Tilt adjustment mechanism)
10 Test Machine Body 11 Illumination Device 12 CCD Camera (Imaging Means, Focusing Means, Detection Means)
14 Indenter shaft 14a Indenter 15 Objective lens 16 Turret 17 Frame grabber 61 CPU
62 RAM
63 Storage unit 63a Focusing program (focusing means, detection means)
63b Measurement program (measuring means, detecting means)
63c Movement amount storage unit (storage means)
63d Adjustment program (adjustment means)
63e Speed control program (speed control means)
63f 2nd adjustment program (2nd adjustment means)
63g Hardness calculation program (hardness calculation means)
63h Tilt detection program (tilt adjustment mechanism)
71 Keyboard 72 Mouse 100, 200 Hardness tester S Sample

Claims (6)

試料を載置する試料台と、
前記試料台の上方に位置し、前記試料台に載置された試料にくぼみを形成するための圧子と、
前記圧子を所定位置まで第１速度で降下させ、当該所定位置以降は前記第１速度よりも低速な第２速度で降下させる速度制御手段と、
前記圧子により形成されたくぼみの画像の画像データを取得する撮像手段と、
前記撮像手段により取得されたくぼみの画像の画像データからくぼみの寸法を求めて試料の硬さを算出する硬さ算出手段と、を備え、
前記試料台に載置される試料に対して複数のくぼみを形成する硬さ試験機において、
くぼみを形成する前に、試料の表面の複数の任意の点における高さを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した前記複数の任意の点における高さを記憶する記憶手段と、
くぼみを形成する際に、前記記憶手段に記憶された前記複数の任意の点における高さに基づいて、くぼみを形成する位置が所定の高さとなるように当該試料台の高さ調整を行う調整手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。 A sample stage on which the sample is placed;
An indenter located above the sample stage and for forming a recess in the sample placed on the sample stage;
Speed control means for lowering the indenter to a predetermined position at a first speed and lowering the indenter at a second speed lower than the first speed after the predetermined position;
Imaging means for obtaining image data of an image of a depression formed by the indenter;
Hardness calculation means for calculating the hardness of the sample by determining the size of the depression from the image data of the image of the depression acquired by the imaging means,
In a hardness tester that forms a plurality of indentations for a sample placed on the sample stage,
Detecting means for detecting the height at a plurality of arbitrary points on the surface of the sample before forming the depression;
Storage means for storing heights at the plurality of arbitrary points detected by the detection means;
Adjustment for adjusting the height of the sample stage so that the position where the recess is formed becomes a predetermined height based on the height at the plurality of arbitrary points stored in the storage means when forming the recess. Means,
A hardness tester comprising: 前記検出手段は、
前記試料の表面の前記任意の点を焦点合わせ点とし、くぼみを形成する前に、前記試料台を移動させることで前記焦点合わせ点において焦点合わせを行う焦点合わせ手段と、
前記焦点合わせ手段により前記焦点合わせ点において焦点が合った時点での、前記試料台の移動量を測定する測定手段と、を備え、
前記記憶手段は、前記検出手段により検出した前記試料台の移動量を記憶し、
前記調整手段は、くぼみを形成する際に、前記記憶手段に記憶された前記試料台の移動量に基づいて、当該試料台の高さ調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。 The detection means includes
Focusing means for focusing at the focusing point by moving the sample stage before forming a recess, with the arbitrary point on the surface of the sample as a focusing point;
Measuring means for measuring the amount of movement of the sample stage at the time when the focusing point is focused by the focusing means,
The storage means stores the amount of movement of the sample stage detected by the detection means,
2. The hardness according to claim 1, wherein the adjustment unit adjusts the height of the sample stage based on a movement amount of the sample stage stored in the storage unit when forming the recess. Testing machine. 前記焦点合わせ点をユーザが設定するための設定手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の硬さ試験機。   The hardness tester according to claim 2, further comprising setting means for a user to set the focusing point. 前記測定手段が測定した前記試料の表面における複数の焦点合わせ点での前記試料台の移動量の値の差に基づいて、前記試料の傾斜を検出すると共に、前記値の差がなくなるように補正可能な傾斜調整機構を備え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。   The inclination of the sample is detected and corrected so that the difference between the values is eliminated based on the difference in the amount of movement of the sample stage at a plurality of focusing points on the surface of the sample measured by the measuring means. The hardness tester according to claim 2 or 3, further comprising a tilt adjustment mechanism that can be used. 前記撮像手段によりくぼみの画像の画像データを取得する場合に、前記記憶手段に記憶された前記試料台の移動量に基づいて、当該試料台の高さ調整を行う第２調整手段を備えることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の硬さ試験機。   A second adjusting unit configured to adjust the height of the sample stage based on the amount of movement of the sample stage stored in the storage unit when the image data of the image of the depression is acquired by the imaging unit; The hardness tester according to any one of claims 2 to 4, wherein the hardness tester is characterized. 請求項１記載の硬さ試験機における硬さ試験方法であって、
前記検出手段により、くぼみを形成する前に、試料の表面の複数の任意の点における高さを検出する検出工程と、
前記記憶手段により、前記検出手段により検出した前記複数の任意の点における高さを記憶する記憶工程と、
前記調整手段により、くぼみを形成する際に、前記記憶手段に記憶された前記複数の任意の点における高さに基づいて、くぼみを形成する位置が所定の高さとなるように当該試料台の高さ調整を行う調整工程と、
を有することを特徴とする硬さ試験方法。 A hardness test method in the hardness tester according to claim 1,
A detection step of detecting the height at a plurality of arbitrary points on the surface of the sample before forming the recess by the detection means;
A storage step of storing heights at the plurality of arbitrary points detected by the detection unit by the storage unit;
When the depression is formed by the adjusting means, the height of the sample stage is set so that the position where the depression is formed becomes a predetermined height based on the height at the plurality of arbitrary points stored in the storage means. An adjustment process for adjusting the thickness;
A hardness test method characterized by comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5977556B2 (en) 2012-03-27 2016-08-24 株式会社ミツトヨ Hardness testing machine
JP5955716B2 (en) 2012-09-19 2016-07-20 株式会社ミツトヨ Hardness tester and hardness test method
CN107045176A (en) * 2017-02-22 2017-08-15 上海钜晶精密仪器制造有限公司 Microhardness testers automatic lifting focusing mechanism
CN110455657B (en) * 2019-08-28 2022-06-24 北京工业大学 Hydrogel nanoindentation area fine adjustment device
JP7180572B2 (en) * 2019-09-17 2022-11-30 株式会社島津製作所 material testing machine
CN111650067A (en) * 2020-05-13 2020-09-11 雅视特科技（杭州）有限公司 Brinell hardness indentation automatic measurement system and measurement method thereof
JP7473405B2 (en) * 2020-06-09 2024-04-23 株式会社ディスコ Testing device and testing method
CN117368017B (en) * 2023-12-01 2024-03-05 陕西天成航空材料股份有限公司 Titanium alloy forges a hardness detection device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0663956B2 (en) * 1987-03-13 1994-08-22 株式会社ミツトヨ Micro area strength tester
JPH05187983A (en) * 1992-01-14 1993-07-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Scratch tester
JP2000028504A (en) * 1998-07-07 2000-01-28 Akashi Corp Automatic hardness measuring device
JP2000146794A (en) * 1998-11-06 2000-05-26 Nippon Steel Corp Rockwell hardness tester
JP2003166923A (en) * 2001-11-30 2003-06-13 Akashi Corp Hardness tester and hardness testing method
JP2005181047A (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Akashi Corp Hardness tester

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