JP6016620B2 - 硬さ試験機、及び硬さ試験方法 - Google Patents
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Description
ここで、硬化層深さ評価等の試験では、通常、熱処理対象の試料の何処の硬さを知りたいかについて、ユーザの想定、具体的には、試料の寸法を示すCADデータや硬さ試験を行う試験位置を示す計画図が存在する。
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において、
前記試料の形状を特定可能な試料形状データを取得するデータ取得手段と、
撮像手段を制御して前記試料の表面を撮像させ、当該試料の画像データを取得させる撮像制御手段と、
前記データ取得手段により取得された試料形状データと、前記撮像手段により取得された試料の画像データと、を対応付けるマッチング手段と、
前記マッチング手段により前記試料形状データと前記試料の画像データとが対応付けられた後、前記試料形状データ上に設定されている試験位置に前記圧子により前記くぼみを形成させるくぼみ付け手段と、
前記くぼみ付け手段により前記くぼみが形成された後、前記撮像手段により撮像された当該くぼみに基づいて前記試料の硬さ値を算出する硬さ値算出手段と、
を備えることを特徴とする。
前記撮像手段により取得された試料の画像データに基づいて、前記試料の表面の画像を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備えることを特徴とする。
前記表示制御手段は、前記撮像手段により撮像されたくぼみ及び前記硬さ値算出手段により算出された前記試料の硬さ値に基づいて、試験結果を前記表示手段に更に表示させることを特徴とする。
前記データ取得手段により取得された試料形状データ上に、前記試験位置を設定する試験位置設定手段を更に備え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硬さ試験方法において、
前記試料の形状を特定可能な試料形状データを取得するデータ取得工程と、
撮像手段を制御して前記試料の表面を撮像させ、当該試料の画像データを取得させる撮像工程と、
前記データ取得工程で取得された試料形状データと、前記撮像工程で取得された試料の画像データと、を対応付けるマッチング工程と、
前記マッチング工程で前記試料形状データと前記試料の画像データとが対応付けられた後、前記試料形状データ上に設定されている試験位置に前記圧子により前記くぼみを形成させるくぼみ付け工程と、
前記くぼみ付け工程で前記くぼみが形成された後、前記撮像手段により撮像された当該くぼみに基づいて前記試料の硬さ値を算出する硬さ値算出工程と、
を含む硬さ試験方法である。
即ち、CCDカメラ12は、本発明の撮像手段として機能する。
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方向)に垂直な方向(X,Y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を微細に昇降させることで、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Z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。
具体的には、操作部7は、ユーザが、くぼみの合焦位置を決定する条件を選択する操作を受け付ける。
また、操作部7は、ユーザが、試料台2(昇降機構部5及びAFステージ4)の移動する範囲(試料台2と対物レンズ15との間の相対距離の範囲)を指定する操作を受け付ける。
また、操作部7は、ユーザが、硬さ試験機100による硬さ試験を実施する際の試験条件値を入力する操作を受け付ける。入力された試験条件値は、制御部6に送信される。ここで、試験条件値とは、例えば、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、等の値である。
また、操作部7は、ユーザが、くぼみの合焦位置の決定を手動で行う手動モード又は自動で行う自動モードの何れかを選択する操作を受け付ける。
また、操作部7は、ユーザが、硬さ試験を実施する際の試験位置をプログラミングする操作を受け付ける。
即ち、モニター8は、本発明の表示手段として機能する。
即ち、データ取得部は、本発明のデータ取得手段として機能する。
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。
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。また、記憶部63は、データ取得部9で取得された試料形状データを記憶する。
まず、試料形状データD1を取得する(ステップS1:データ取得工程)。具体的には、CPU61は、データ取得部9を制御して、硬さ試験の対象となる試料Sの試料形状データD1を取得させる。ステップS1で取得される試料形状データD1は、試料S全体の輪郭を含む形状データであり、試料Sの内外を判定できるようになっている。なお、本実施形態では、図6に示すように、試料形状データD1上に、ユーザにより予め試験位置P、…がプログラミングされているものとする。
即ち、CPU61は、CCDカメラ12を制御して試料Sの表面を撮像させ、当該試料Sの画像データD2を取得させる本発明の撮像制御手段として機能する。
また、CPU61は、CCDカメラ12により取得された試料Sの画像データD2に基づいて、試料Sの表面の画像Gをモニター8に表示させる本発明の表示制御手段として機能する。
即ち、CPU61は、データ取得部9により取得された試料形状データD1と、CCDカメラ12により取得された試料Sの画像データD2と、を対応付ける本発明のマッチング手段として機能する。
なお、このマッチング処理により、試料形状データD1を参照することができるようになるため、試料Sの一部のみならず、試料S全体の試験位置を把握することができるようになる。従って、試料S全体の画像データを取得することなく、試料S全体に対して硬さ試験を行うことが可能となる。
即ち、CPU61は、ステップS3で試料形状データD1と試料Sの画像データD2とが対応付けられた後、試料形状データD1上に設定されている試験位置P、…に圧子14aによりくぼみを形成させる本発明のくぼみ付け手段として機能する。
即ち、CPU61は、ステップS4でくぼみが形成された後、CCDカメラ12により撮像された当該くぼみに基づいて試料Sの硬さ値を算出する本発明の硬さ値算出手段として機能する。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機100によれば、試料Sの形状を特定可能な試料形状データD1を取得して利用することができるので、試験前に予め作成されている試料形状データD1を有効に活用することができることとなって、硬さ試験を効率的に行うことができる。
試料形状データD1に対して試験位置P、…をプログラミングすることにより、従来のように試料Sの画像データD2に対して試験位置P、…をプログラミングする場合と比較して、不要なパターンや傷等の存在しないきれいな画像上でプログラミングすることができる。
また、上記実施形態では、試料Sの輪郭やプログラミングされた試験(予定)位置P、…をモニター8に表示させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、上記表示の他に、CCDカメラ12により撮像されたくぼみ及び硬さ値算出手段により算出された試料Sの硬さ値等に基づいて、試験実施位置、硬さ値、硬さ分布等高線図、硬さに応じた色又は色帯等の試験結果を表示させるようにしてもよい。上記のような試験結果をモニター8に表示させることで、試験結果を分かり易く且つ詳細にユーザに報知することができる。
また、試料形状データD1が、試料S全体ではなく、試料Sの一部のみの輪郭を示す形状データであった場合であっても、当該試料形状データD1と、取得された一部の画像データ又は広範囲画像とを比較して適宜補正することで、マッチング処理を行うことが可能である。
また、取得される試料Sの画像データD2が、試料形状データD1と自動的にマッチングする位置に試料Sが配置されるように、予め試料台2上に治具を設定しておくようにしてもよい。
その他、マッチング処理については、試料形状データD1と試料Sの画像データD2とのマッチングが可能であれば、いかなる方法を採用してもよい。
10 試験機本体
1 硬さ測定部
11 照明装置
12 CCDカメラ(撮像手段)
14 圧子軸
14a 圧子
15 対物レンズ
16 ターレット
17 フレームグラバー
2 試料台
3 XYステージ
4 AFステージ
5 昇降機構部
6 制御部
61 CPU(撮像制御手段、マッチング手段、くぼみ付け手段、硬さ値算出手段、表示制御手段)
62 RAM
63 記憶部
7 操作部(試験位置設定手段)
8 モニター(表示手段)
9 データ取得部(データ取得手段)
S 試料
Claims (5)
- 試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
前記試料の形状を特定可能な試料形状データを取得するデータ取得手段と、
撮像手段を制御して前記試料の表面を撮像させ、当該試料の画像データを取得させる撮像制御手段と、
前記データ取得手段により取得された試料形状データと、前記撮像手段により取得された試料の画像データと、を対応付けるマッチング手段と、
前記マッチング手段により前記試料形状データと前記試料の画像データとが対応付けられた後、前記試料形状データ上に設定されている試験位置に前記圧子により前記くぼみを形成させるくぼみ付け手段と、
前記くぼみ付け手段により前記くぼみが形成された後、前記撮像手段により撮像された当該くぼみに基づいて前記試料の硬さ値を算出する硬さ値算出手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。 - 前記撮像手段により取得された試料の画像データに基づいて、前記試料の表面の画像を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の硬さ試験機。
- 前記表示制御手段は、前記撮像手段により撮像されたくぼみ及び前記硬さ値算出手段により算出された前記試料の硬さ値に基づいて、試験結果を前記表示手段に更に表示させることを特徴とする請求項2に記載の硬さ試験機。
- 前記データ取得手段により取得された試料形状データ上に、前記試験位置を設定する試験位置設定手段を更に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。
- 試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機の硬さ試験方法において、
前記試料の形状を特定可能な試料形状データを取得するデータ取得工程と、
撮像手段を制御して前記試料の表面を撮像させ、当該試料の画像データを取得させる撮像工程と、
前記データ取得工程で取得された試料形状データと、前記撮像工程で取得された試料の画像データと、を対応付けるマッチング工程と、
前記マッチング工程で前記試料形状データと前記試料の画像データとが対応付けられた後、前記試料形状データ上に設定されている試験位置に前記圧子により前記くぼみを形成させるくぼみ付け工程と、
前記くぼみ付け工程で前記くぼみが形成された後、前記撮像手段により撮像された当該くぼみに基づいて前記試料の硬さ値を算出する硬さ値算出工程と、
を含む硬さ試験方法。
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