JP6905844B2 - 硬さ試験機及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、硬さ試験機及びプログラムに関する。

従来、所定の試験力で圧子を試料（ワーク）に押し付けて形成したくぼみの寸法に基づいて試料の硬さを計測する硬さ試験機が知られている。例えば、ビッカース硬さ試験機は、正四角錐の圧子を試料の表面に押し込んで形成したくぼみの対角線長さを計測し、この計測したくぼみの対角線長さに基づいて、硬さを算出している。

上記の硬さ試験機において、まず、試料にくぼみを形成する前（打刻前）に試料の表面を撮像して背景画像Ｇ１０１（図１２（Ａ）参照）を取得し、試料にくぼみを形成した後（打刻後）に試料の表面を撮像して得られた測定画像Ｇ１０２（図１２（Ｂ）参照）から背景画像Ｇ１０１を差し引いて差分画像Ｇ１０３（図１２（Ｃ）参照）を取得する処理（背景差分処理）を行うことで、くぼみの頂点位置を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２１０８９３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術は、輝度情報をそのまま利用しているため、試料にくぼみを形成する前後で撮像部が移動することに伴い、測定画像Ｇ１０２の撮像時に撮像部（撮像領域）の位置ずれが生じることがある。測定画像Ｇ１０２の撮像時に撮像部の位置ずれが生じた場合、測定画像Ｇ１０２から背景画像Ｇ１０１を差し引いた差分画像Ｇ１０４（図１２（Ｄ）参照）において、ノイズが残存してしまうため、くぼみを精度よく抽出することができず、頂点位置の測定に悪影響を及ぼすという課題がある。

本発明は、測定画像からくぼみを精度よく抽出して測定結果の精度を向上させることが可能な硬さ試験機及びプログラムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
前記くぼみが形成される前に撮像手段により撮像された試料の表面の画像を背景画像として取得する背景画像取得手段と、
前記背景画像取得手段により取得された背景画像を複数のブロックに分割し、当該分割したブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成する作成手段と、
前記くぼみが形成された後に前記撮像手段により撮像された試料の表面の画像を測定画像として取得する測定画像取得手段と、
前記測定画像取得手段により取得された測定画像を前記複数のブロックに分割し、当該分割した各ブロック内の画素ごとに、当該画素が含まれるブロックと対応する前記背景画像内のブロックにおいて作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、くぼみ画像を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出されたくぼみ画像に基づいて、前記試料の硬さを算出する硬さ算出手段と、
を備え、
前記判定手段は、判定対象の画素の輝度値において、前記ヒストグラムの度数が大きい場合に、前記背景画像らしさの値が高くなると判定することを特徴とする。

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、
前記抽出手段は、各画素の前記背景画像らしさと、当該各画素の周辺画素の前記背景画像らしさと、に基づいて、前記くぼみ画像を抽出することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の硬さ試験機において、
前記作成手段は、前記分割したブロックごとにＲＧＢの３次元の前記ヒストグラムを作成することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記作成手段は、前記背景画像を複数の第１ブロックに分割した後、更に半ブロックずらして複数の第２ブロックに分割し、当該分割した第１ブロック及び第２ブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成し、
前記判定手段は、前記測定画像を前記複数の第１ブロックに分割した後、更に半ブロックずらして前記複数の第２ブロックに分割し、当該分割した各第１ブロック及び第２ブロック内の画素ごとに、当該画素が含まれる第１ブロック又は第２ブロックと対応する前記背景画像内の第１ブロック又は第２ブロックにおいて作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機のコンピュータを、
前記くぼみが形成される前に撮像手段により撮像された試料の表面の画像を背景画像として取得する背景画像取得手段、
前記背景画像取得手段により取得された背景画像を複数のブロックに分割し、当該分割したブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成する作成手段、
前記くぼみが形成された後に前記撮像手段により撮像された試料の表面の画像を測定画像として取得する測定画像取得手段、
前記測定画像取得手段により取得された測定画像を前記複数のブロックに分割し、当該分割した各ブロック内の画素ごとに、当該画素が含まれるブロックと対応する前記背景画像内のブロックにおいて作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定する判定手段、
前記判定手段による判定結果に基づいて、くぼみ画像を抽出する抽出手段、
前記抽出手段により抽出されたくぼみ画像に基づいて、前記試料の硬さを算出する硬さ
算出手段、
として機能させ、
前記判定手段は、判定対象の画素の輝度値において、前記ヒストグラムの度数が大きい場合に、前記背景画像らしさの値が高くなると判定することを特徴とするプログラムである。

本発明によれば、測定画像からくぼみを精度よく抽出して測定結果の精度を向上させることができる。

本発明に係る硬さ試験機の全体構成を示す斜視図である。 本発明に係る硬さ試験機の試験機本体を示す模式図である。 本発明に係る硬さ試験機の硬さ測定部を示す模式図である。 本発明に係る硬さ試験機の制御構造を示すブロック図である。 本発明に係る硬さ試験機の動作を示すフローチャートである。 背景画像の一例を示す図である。 背景画像を複数のブロックに分割した様子の一例を示す図である。 測定画像の一例を示す図である。 測定画像を複数のブロックに分割した様子の一例を示す図である。 測定画像から抽出されたくぼみ画像を含む抽出画像の一例を示す図である。 背景画像を複数のブロックに分割した後、更に半ブロックずらして複数のブロックに分割した様子の一例を示す図である。 従来の背景差分処理を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、図１におけるＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を前後方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｘ−Ｙ面を水平面とする。

［１．構成の説明］
硬さ試験機１００は、例えば、圧子１４ａ（図３参照）の平面形状が矩形状に形成されたビッカース硬さ試験機である。硬さ試験機１００は、図１〜図４に示すように、試験機本体１０と、制御部６と、操作部７と、モニター８と、を備えて構成されている。

試験機本体１０は、図２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ステージ４と、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦステージ４）を昇降する昇降機構部５と、を備えて構成されている。

硬さ測定部１は、図３に示すように、試料Ｓの表面を照明する照明装置１１と、試料Ｓの表面を撮像するＣＣＤカメラ１２と、圧子１４ａを備える圧子軸１４と対物レンズ１５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と、を備えて構成されている。

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る。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、及び対物レンズ１５を介して試料Ｓの表面に到達する。

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、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する。そして、ＣＣＤカメラ１２は、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ー１７を介して、取得した画像データを制御部６に出力する。
すなわち、ＣＣＤカメラ１２は、本発明の撮像手段として機能する。

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に向けて移動され、先端部に備えた圧子１４ａを試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付ける。本実施形態では、圧子１４ａ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。

対物レンズ１５は、それぞれ異なる倍率からなる集光レンズであって、ターレット１６の下面に複数保持されている。対物レンズ１５は、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。

ターレット１６は、下面に圧子軸１４と複数の対物レンズ１５を取り付け可能に構成される。ターレット１６は、Ｚ軸方向を中心に回転することにより、圧子軸１４及び複数の対物レンズ１５の中のいずれか一つを試料Ｓの上方に配置可能なように構成されている。すなわち、圧子軸１４を試料Ｓの上方に配置することで試料Ｓの表面にくぼみを形成することができ、対物レンズ１５を試料Ｓの上方に配置することで形成されたくぼみを観察することができるようになっている。

試料台２は、上面に載置される試料Ｓを、試料固定部２ａで固定する。
ＸＹステージ３は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、試料台２を圧子１４ａの移動方向（Ｚ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。

操作部７は、キーボード７１と、マウス７２と、を備えて構成され、硬さ試験を行う際のユーザによる入力操作を受け付ける。そして、操作部７は、ユーザによる所定の入力操作を受け付けると、その入力操作に応じた所定の操作信号を生成して、制御部６へと出力する。
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いず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。

モニター８は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置により構成されている。モニター８は、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、及び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。

制御部６は、図４に示すように、ＣＰＵ６１と、ＲＡＭ６２と、記憶部６３と、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。

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。
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。

［２．動作の説明］
次に、本実施形態に係る硬さ試験機１００の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。この処理は、例えば、ＣＰＵ６１が、作業者による操作部７を介した硬さ試験の開始操作を検出したことを契機として開始される。

まず、ＣＰＵ６１は、試料Ｓの表面の画像（背景画像）を取得する（ステップＳ１０１）。すなわち、ＣＰＵ６１は、本発明の背景画像取得手段として機能する。
具体的には、まず、ＣＰＵ６１は、ターレット１６を回転させて対物レンズ１５を試料Ｓに対向する所定の位置に配置させる。次いで、ＣＰＵ６１は、対物レンズ１５を介してＣＣＤカメラ１２により撮像された画像に基づいて昇降機構部５及びＡＦステージ４を昇降させ、試料Ｓの表面に対する焦点合わせを行う。そして、ＣＰＵ６１は、ＣＣＤカメラ１２により試料Ｓの表面を撮像させ、ＣＣＤカメラ１２から出力された試料Ｓの表面の画像を取得する。そして、ＣＰＵ６１は、取得した試料Ｓの表面の画像をモニター８に表示させる。図６に、ステップＳ１０１で取得された背景画像Ｇ１の一例を示す。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０１で取得した背景画像Ｇ１を複数のブロックに分割する（ステップＳ１０２）。図７に、背景画像Ｇ１を複数のブロックＢ１に分割した様子の一例を示す。例えば、図７に示す例では、背景画像Ｇ１が６×６＝３６のブロックＢ１に分割されている。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０２で分割したブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成する（ステップＳ１０３）。すなわち、ＣＰＵ６１は、本発明の作成手段として機能する。ここで、ヒストグラムは、領域内の各輝度値（階調値）の個数（出現頻度）を示すものである。例えば、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０２で分割したブロックごとに、ＲＧＢをそれぞれ６４階調に分割し、６４＊６４＊６４の３次元のヒストグラムを作成する。

次に、ＣＰＵ６１は、圧子１４ａにより試料Ｓの表面にくぼみを形成させる（ステップＳ１０４）。
具体的には、まず、ＣＰＵ６１は、ターレット１６を回転させて、対物レンズ１５の代わりに圧子軸１４を試料Ｓに対向する所定の位置に配置させる。そして、ＣＰＵ６１は、負荷機構部（図示省略）を駆動することにより圧子軸１４を下降させ、圧子軸１４の先端部に備えられた圧子１４ａにより試料Ｓの表面にくぼみを形成させる。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０４でくぼみを形成させた試料Ｓの表面の画像（測定画像）を取得する（ステップＳ１０５）。すなわち、ＣＰＵ６１は、本発明の測定画像取得手段として機能する。図８に、ステップＳ１０５で取得された測定画像Ｇ２の一例を示す。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０５で取得した測定画像Ｇ２を複数のブロックに分割する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において、ＣＰＵ６１は、背景画像Ｇ１と同様の分割形式で測定画像Ｇ２を分割する。図９に、測定画像Ｇ２を複数のブロックＢ１に分割した様子の一例を示す。例えば、図９に示す例では、図７に示す背景画像Ｇ１と同様、測定画像Ｇ２が６×６＝３６のブロックＢ１に分割されている。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０６で分割した各ブロックＢ１内の画素ごとに、当該画素が含まれるブロックＢ１と対応する背景画像Ｇ１内のブロックＢ１において作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定する（ステップＳ１０７）。すなわち、ＣＰＵ６１は、本発明の判定手段として機能する。例えば、ＣＰＵ６１は、判定対象の画素の輝度値において、ヒストグラムの度数が大きい場合、背景画像らしさの値が高くなるように判定し、ヒストグラムの度数が小さい場合、背景画像らしさの値が低くなるように判定する。ステップＳ１０７において、背景画像らしさは、例えば、確率的に判定され、０（０％）から１．０（１００％）の間の値として出力される。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０７の判定結果に基づいて、各画素が背景画像であるかくぼみ画像であるかを判定し、くぼみ画像を抽出する（ステップＳ１０８）。すなわち、ＣＰＵ６１は、本発明の抽出手段として機能する。例えば、ＣＰＵ６１は、所定の閾値を用いて、背景画像らしさが閾値以上である場合は、背景画像であると見做すようにし、背景画像らしさが閾値未満である場合は、くぼみ画像であると見做すようにする。図１０に、ステップＳ１０８で抽出されたくぼみ画像Ｇ３１を含む抽出画像Ｇ３の一例を示す。
以上の処理により、測定画像Ｇ２の撮像時にＣＣＤカメラ１２（撮像領域）の位置ずれが生じた場合であっても、くぼみ画像Ｇ３１のみを精度よく抽出することができる。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０８で抽出したくぼみ画像Ｇ３１に基づいて、試料Ｓの表面に形成されたくぼみの寸法を計測するためのくぼみ計測用の頂点を抽出する（ステップＳ１０９）。なお、くぼみ計測用の頂点を抽出する処理については、従来公知の技術を用いることができる。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０９で抽出したくぼみ計測用の頂点の座標値を参照してくぼみの対角線長さを計測し、計測された対角線長さに基づいて試料Ｓの硬さを算出する（ステップＳ１１０）。すなわち、ＣＰＵ６１は、本発明の硬さ算出手段として機能する。その後、ＣＰＵ６１は、モニター８を制御して、ステップＳ１１０で算出した試料Ｓの硬さを表示させる。

［３．効果］
以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１００は、くぼみが形成される前に撮像手段（ＣＣＤカメラ１２）により撮像された試料Ｓの表面の画像を背景画像として取得する背景画像取得手段（ＣＰＵ６１）と、背景画像取得手段により取得された背景画像を複数のブロックに分割し、当該分割したブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成する作成手段（ＣＰＵ６１）と、くぼみが形成された後に撮像手段により撮像された試料Ｓの表面の画像を測定画像として取得する測定画像取得手段（ＣＰＵ６１）と、測定画像取得手段により取得された測定画像を複数のブロックに分割し、当該分割した各ブロック内の画素ごとに、当該画素が含まれるブロックと対応する背景画像内のブロックにおいて作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定する判定手段（ＣＰＵ６１）と、判定手段による判定結果に基づいて、くぼみ画像を抽出する抽出手段（ＣＰＵ６１）と、抽出手段により抽出されたくぼみ画像に基づいて、試料Ｓの硬さを算出する硬さ算出手段（ＣＰＵ６１）と、を備える。
したがって、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、測定画像からくぼみを精度よく抽出することができるので、くぼみの頂点位置を精度よく抽出することが可能となり、測定結果の精度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、作成手段は、分割したブロックごとにＲＧＢの３次元のヒストグラムを作成する。
したがって、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、各画素の輝度値を細かく解析することができるので、測定画像からくぼみをより精度よく抽出することが可能となり、測定結果の精度をより向上させることができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

［４．変形例］
例えば、上記実施形態では、図５のステップＳ１０８でくぼみ画像を抽出する際、各画素の背景画像らしさに基づいて抽出す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、各画素の背景画像らしさの他、各画素の周辺画素の背景画像らしさも加味して、くぼみ画像を抽出するようにしてもよい。すなわち、ある画素がくぼみ画像である場合、当然その周辺画素もくぼみ画像である可能性が高いことから、周辺画素の情報を加味することで、より精度よくくぼみ画像を抽出することができる。

以上のように、抽出手段（ＣＰＵ６１）が、各画素の背景画像らしさと、当該各画素の周辺画素の背景画像らしさと、に基づいて、くぼみ画像を抽出することで、測定画像からくぼみをより精度よく抽出することが可能となり、測定結果の精度をより向上させることができる。

また、上記実施形態では、図５のステップＳ１０３でヒストグラムを作成する際、ＲＧＢの３次元のヒストグラムを作成す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、ＲＧＢの３次元のヒストグラムを作成する代わりに、白黒の１次元のヒストグラムを作成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、背景画像Ｇ１及び測定画像Ｇ２をそれぞれ複数のブロックＢ１に分割してその後の各種処理を行うようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、背景画像Ｇ１及び測定画像Ｇ２（図１１では、測定画像Ｇ２については省略）をそれぞれ複数のブロックＢ１に分割した後、更に半ブロックずらして複数のブロックＢ２に分割するようにしてもよい。

この場合、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３において、背景画像Ｇ１を複数の第１ブロック（ブロックＢ１）に分割した後、更に半ブロックずらして複数の第２ブロック（ブロックＢ２）に分割し、当該分割した第１ブロック及び第２ブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成する。また、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７において、測定画像Ｇ２を複数の第１ブロック（ブロックＢ１）に分割した後、更に半ブロックずらして複数の第２ブロック（ブロックＢ２）に分割し、当該分割した各第１ブロック及び第２ブロック内の画素ごとに、当該画素が含まれる第１ブロック又は第２ブロックと対応する背景画像Ｇ１内の第１ブロック又は第２ブロックにおいて作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定する。
そして、ＣＰＵ６１は、当初のブロック分けによるブロックＢ１を用いた処理と、半ブロックずらして行われたブロック分けによるブロックＢ２を用いた処理と、をｍａｘ処理により統合することで、ブロックの境界の影響を避けることができる。

以上のように、背景画像Ｇ１及び測定画像Ｇ２をそれぞれ複数のブロックＢ１に分割した後、更に半ブロックずらして複数のブロックＢ２に分割することで、ブロックの境界の影響を避けることができるので、測定画像からくぼみをより精度よく抽出することが可能となり、測定結果の精度をより向上させることができる。

また、本出願に示す各態様は、方法、プログラムなどとしても把握することができる。方法やプログラムのカテゴリについては、装置のカテゴリで示した「手段」を、例えば、「工程」や「ステップ」のように適宜読み替えるものとする。また、処理やステップの順序は、本出願に直接明記のものに限定されず、順序を変更したり、一部の処理をまとめて若しくは随時一部分ずつ実行するよう変更したりすることができる。

その他、硬さ試験機を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ 硬さ試験機
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（背景画像取得手段、作成手段、測定画像取得手段、判定手段、抽出手段、硬さ算出手段）
６２ ＲＡＭ
６３ 記憶部
７ 操作部
８ モニター
Ｓ 試料
Ｇ１ 背景画像
Ｇ２ 測定画像
Ｇ３ 抽出画像
Ｇ３１ くぼみ画像

Claims (5)

1. 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、
   前記くぼみが形成される前に撮像手段により撮像された試料の表面の画像を背景画像として取得する背景画像取得手段と、
   前記背景画像取得手段により取得された背景画像を複数のブロックに分割し、当該分割したブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成する作成手段と、
   前記くぼみが形成された後に前記撮像手段により撮像された試料の表面の画像を測定画像として取得する測定画像取得手段と、
   前記測定画像取得手段により取得された測定画像を前記複数のブロックに分割し、当該分割した各ブロック内の画素ごとに、当該画素が含まれるブロックと対応する前記背景画像内のブロックにおいて作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定する判定手段と、
   前記判定手段による判定結果に基づいて、くぼみ画像を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出されたくぼみ画像に基づいて、前記試料の硬さを算出する硬さ算出手段と、
   を備え、
   前記判定手段は、判定対象の画素の輝度値において、前記ヒストグラムの度数が大きい場合に、前記背景画像らしさの値が高くなると判定することを特徴とする硬さ試験機。
2. 前記抽出手段は、各画素の前記背景画像らしさと、当該各画素の周辺画素の前記背景画像らしさと、に基づいて、前記くぼみ画像を抽出することを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。
3. 前記作成手段は、前記分割したブロックごとにＲＧＢの３次元の前記ヒストグラムを作成することを特徴とする請求項１又は２に記載の硬さ試験機。
4. 前記作成手段は、前記背景画像を複数の第１ブロックに分割した後、更に半ブロックずらして複数の第２ブロックに分割し、当該分割した第１ブロック及び第２ブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成し、
   前記判定手段は、前記測定画像を前記複数の第１ブロックに分割した後、更に半ブロックずらして前記複数の第２ブロックに分割し、当該分割した各第１ブロック及び第２ブロック内の画素ごとに、当該画素が含まれる第１ブロック又は第２ブロックと対応する前記背景画像内の第１ブロック又は第２ブロックにおいて作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機。
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のコンピュータを、
   前記くぼみが形成される前に撮像手段により撮像された試料の表面の画像を背景画像として取得する背景画像取得手段、
   前記背景画像取得手段により取得された背景画像を複数のブロックに分割し、当該分割したブロックごとに輝度情報のヒストグラムを作成する作成手段、
   前記くぼみが形成された後に前記撮像手段により撮像された試料の表面の画像を測定画像として取得する測定画像取得手段、
   前記測定画像取得手段により取得された測定画像を前記複数のブロックに分割し、当該分割した各ブロック内の画素ごとに、当該画素が含まれるブロックと対応する前記背景画像内のブロックにおいて作成されたヒストグラムを参照して、当該画素の背景画像らしさを判定する判定手段、
   前記判定手段による判定結果に基づいて、くぼみ画像を抽出する抽出手段、
   前記抽出手段により抽出されたくぼみ画像に基づいて、前記試料の硬さを算出する硬さ
   算出手段、
   として機能させ、
   前記判定手段は、判定対象の画素の輝度値において、前記ヒストグラムの度数が大きい場合に、前記背景画像らしさの値が高くなると判定することを特徴とするプログラム。

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