JPH067096B2 - Indentation type hardness tester - Google Patents
Indentation type hardness testerInfo
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- JPH067096B2 JPH067096B2 JP8259289A JP8259289A JPH067096B2 JP H067096 B2 JPH067096 B2 JP H067096B2 JP 8259289 A JP8259289 A JP 8259289A JP 8259289 A JP8259289 A JP 8259289A JP H067096 B2 JPH067096 B2 JP H067096B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビッカース硬度、ブリネル硬度の如く、押込
型硬度計に関するものである。The present invention relates to an indentation type hardness tester such as Vickers hardness and Brinell hardness.
金属材料の機械的性質の判定にビッカース硬度やブリネ
ル硬度を用いている。特にビッカース硬度は対面角13
6°のダイヤモンド製四角錐からなる圧子を試験片の表
面に押付け、この押付荷重を、押付けてできた圧痕の表
面積で割った値とするとされている。Vickers hardness and Brinell hardness are used to judge the mechanical properties of metallic materials. Especially, the Vickers hardness has a facing angle of 13
It is said that a 6 ° diamond pyramid indenter is pressed against the surface of the test piece and the pressing load is divided by the surface area of the indentation formed by pressing.
従来技術の押込型硬度計は例えば特公昭63-10379号公報
に開示されている。これは第15図に示されるように、
所定の荷重で試験片1の表面に圧子2を押付け、圧痕3
を形成可能な試験機4と、該試験機4に備えた顕微鏡5
に接続された撮像器6と、該撮像器6に写し出された圧
痕3の光学画像情報7を、例えば256の階調の灰調レ
ベルでアナログ/デジタル変換するA/D変換部8と、
該A/D変換部8からの灰調レベルのデジタル画像信号
9が急激に変化する点を圧痕3の端部として抽出するデ
ジタル画像処理部20と、該デジタル画像処理部20で
得られた圧痕端部の位置から圧痕のサイズを測定する圧
痕サイズ測定部21と、該圧痕サイズ測定部21によっ
て測定された圧痕3のサイズと圧子2の押付荷重とによ
り、硬度を演算して、プリンタ22等に出力する硬度演
算部18とより主に構成される。A conventional indentation type hardness tester is disclosed, for example, in Japanese Examined Patent Publication No. 63-10379. This is as shown in FIG.
The indenter 2 is pressed against the surface of the test piece 1 with a predetermined load, and the indentation 3
And a microscope 5 provided in the testing machine 4
And an A / D converter 8 for performing analog / digital conversion of the optical image information 7 of the indentation 3 projected on the imager 6 with, for example, a gray level of 256 gradations,
A digital image processing unit 20 for extracting a point where the grayscale level digital image signal 9 from the A / D conversion unit 8 changes abruptly as an end of the indentation 3, and an indentation obtained by the digital image processing unit 20. The indentation size measuring unit 21 that measures the size of the indentation from the position of the end portion, and the hardness is calculated by the size of the indentation 3 measured by the indentation size measuring unit 21 and the pressing load of the indenter 2, and the printer 22 or the like. It is mainly configured by a hardness calculation unit 18 that outputs to.
上記の押込型硬度計においての特徴はマトリックス組織
や傷、腐食部に於いて圧痕と同程度の明るさの部分があ
ると、圧痕3の端部が不明瞭となったり測定ができなか
ったりするという事態が生じることを防止するために、
灰調レベルでアナログ/デジタル変換し、各画素での明
るさを数値に置き換えたデジタル画像として処理すると
ころにある。The feature of the above-mentioned indentation type hardness tester is that if there is a matrix structure, a scratch, or a corroded part that is as bright as the indentation, the end of the indentation 3 becomes unclear or measurement is not possible. In order to prevent such a situation from occurring,
It is processed as a digital image in which the grayscale level is converted to analog / digital and the brightness at each pixel is replaced by a numerical value.
上記デジタル画像処理部20は、こうして灰調レベルで
アナログ/デジタル変換されたデジタル画像信号9をマ
トリックス組織や傷などによる雑音の影響を排除するよ
うに処理・解析し、得られた灰調レベル曲線26′が急
激に変化する点P1,P2を第16図(b)に示す如く測
定軸Aに沿って深索し圧痕3の端部として抽出する。第
16図(b)は同図(a)を概略トレースしたものであるが、
同図中の線図の縦軸が灰調レベル、横軸が位置である。The digital image processing unit 20 processes and analyzes the digital image signal 9 thus analog-to-digital converted at the gray level so as to eliminate the influence of noise due to matrix tissue, scratches, etc., and obtains the gray level curve obtained. Points P1 and P2 at which 26 'rapidly changes are deeply searched along the measurement axis A as shown in FIG. 16 (b) and extracted as the end of the indentation 3. FIG. 16 (b) is a schematic trace of FIG. 16 (a).
The vertical axis of the diagram in the figure is the gray level and the horizontal axis is the position.
従来技術での押込型硬度計の問題としては次の(1)(2)が
ある。There are the following problems (1) and (2) as problems of the indentation type hardness tester in the prior art.
(1)第17図に示すように圧痕の対向する角を結ぶ線B
が測定軸Aとずれてる場合、圧痕サイズ測定部は真値l
1に対して測定値l1′のようにして誤った値を出力す
る。(1) A line B connecting the opposite corners of the indentation as shown in FIG.
Is not on the measurement axis A, the indentation size measuring unit is the true value l.
An erroneous value is output as a measured value l 1 ′ for 1 .
(2)第18図に示すように背景のマトリックス組織や、
傷や、錆等による明るさのむら等により、特に圧痕の角
部が不鮮明な場合、圧痕サイズ測定部は要因を理解し補
正することができる人による測定値l2に一致するよう
な測定をするのは難しく、l2′のようにして誤った値
を出力する。(2) As shown in FIG. 18, the matrix structure of the background,
When the corners of the indentation are particularly unclear due to scratches, uneven brightness due to rust, etc., the indentation size measurement unit can understand and correct the factor and perform measurement so as to match the human measurement value l 2. Is difficult and outputs an incorrect value like l 2 ′.
以上のように、測定の誤りは鋼材の品質特性を誤るため
重大な問題となる。なお、上記の(1)は圧痕後の試料を
移動する際、微小な機械的ガタがある場合に生じる。As described above, the measurement error is a serious problem because the quality characteristics of the steel material are erroneous. It should be noted that the above (1) occurs when there is a slight mechanical backlash when moving the sample after indentation.
本発明は従来技術のもつ欠点を有利に解決するものであ
って、所定の荷重で試験片の表面に角錐の圧子を押付
け、圧痕を形成可能な試験機と、該試験機に備えた顕微
鏡に接続された撮像器と、該撮像器に写し出された圧痕
の光学画像情報をアナログ/デジタル変換するA/D変
換部と、該A/D変換部からのデジタル画像信号を数値
化処理する処理部と、該処理部からの数値化信号より、
圧痕の片の画素の直線近似式の交点より圧痕頂点を検出
する機能および直接圧痕角部を探索して圧痕頂点を検出
する機能を有する圧痕頂点検出部と、該圧痕頂点検出部
で求めた2種類の圧痕頂点のうちそれぞれの頂点につい
て、2つのうち適切な1つを選択する圧痕頂点選択部
と、該圧痕頂点選択部で選択された頂点座標から圧痕サ
イズを求める圧痕サイズ測定部と、該圧痕サイズ測定部
によって測定された圧痕サイズから、硬度を演算する硬
度演算部と、を備えたことを特徴とするものである。以
下、図面にもとづいて本発明を説明する。The present invention advantageously solves the drawbacks of the prior art, and provides a tester capable of forming an indentation by pressing a pyramid indenter on the surface of a test piece with a predetermined load, and a microscope equipped with the tester. Connected imager, A / D converter for analog / digital conversion of optical image information of the indentation projected on the imager, and processor for digitizing digital image signal from the A / D converter From the digitized signal from the processing unit,
An indentation apex detection unit having a function of detecting an indentation apex from the intersection of the linear approximation expressions of pixels of the indentation piece and a function of directly searching an indentation corner to detect the indentation apex, and the indentation apex detection unit obtained 2 An indentation vertex selection unit that selects an appropriate one of the two indentations of each type of indentation vertices, an indentation size measurement unit that obtains an indentation size from the vertex coordinates selected by the indentation vertex selection unit, and A hardness calculation unit that calculates hardness from the indentation size measured by the indentation size measurement unit is provided. The present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明による埋込型硬度計の実施例である。 FIG. 1 shows an embodiment of an embedded hardness tester according to the present invention.
所定の荷重で試験片1の表面に四角錐の圧子2を押付
け、圧痕3を形成可能な試験機4と、該試験機4に備え
た顕微鏡5に接続された撮像器6と、該撮像器6に写し
出された圧痕3の光学画像情報7を、例えば256階調
の灰調レベルでアナログ/デジタル変換するA/D変換
部8と、該A/D変換部8からのデジタル画像信号9の
圧痕境界部分の灰調レベルが増加または減少度合を最大
にするようにオートフォーカス部10を制御する画像焦
点合せ制御部11と、該画像焦点合せ制御部11で調整
されたデジタル画像信号12について、圧痕と背景とを
区別するスレッシュホールドレベルを求め自動的に2値
化する2値化処理部13と、該2値化処理部13からの
2値画像信号14で作成した2値画像により、圧痕の辺
の画素の直線近似式の交点より圧痕頂点を検出する機能
および圧痕中心付近から直線圧痕角部を探索して圧痕頂
点を検出する機能を有する圧痕頂点検出部15と、該圧
痕頂点検出部で求めた2種類の圧痕頂点のうち、それぞ
れの頂点について、2つのうち適切な1つを選択する圧
痕頂点選択部16と、該圧痕頂点選択部で選択された4
つの頂点の座標を結ぶ四角形の2つの対角線を求める圧
痕サイズ測定部17と、該圧痕サイズ測定部17によっ
て測定された圧痕の2つの対角線長さの平均値と上記圧
子の押付荷重とより、硬度を演算・出力する硬度演算部
18とより主に構成される。なお19は試験片を置く台
(試料ステージ)であり、オートフォーカス部10によ
り上下に可動し、さらに横方向に移動可能である。A tester 4 capable of forming an indentation 3 by pressing a quadrangular pyramid indenter 2 on the surface of a test piece 1 with a predetermined load, an imager 6 connected to a microscope 5 provided in the tester 4, and the imager Of the digital image signal 9 from the A / D conversion unit 8 that performs analog / digital conversion of the optical image information 7 of the indentation 3 projected on the image 6 on the gray level of 256 gradations, for example. With respect to the image focusing control unit 11 that controls the autofocus unit 10 so as to maximize the degree of increase or decrease in the gray level of the indentation boundary portion, and the digital image signal 12 adjusted by the image focusing control unit 11, An indentation is made by a binarization processing unit 13 that automatically obtains a threshold level that distinguishes the indentation from the background and binarizes the binary image created by the binary image signal 14 from the binarization processing unit 13. Line approximation formula An indentation apex detection unit 15 having a function of detecting an indentation apex from an intersection point and a function of detecting a linear indentation corner portion near the indentation center to detect an indentation apex, and two types of indentation apex obtained by the indentation apex detection unit. For each vertex, the indentation vertex selection unit 16 that selects an appropriate one of the two, and the four selected by the indentation vertex selection unit
From the indentation size measuring unit 17 for obtaining two diagonal lines of a quadrangle connecting the coordinates of one vertex, the average value of the two diagonal lengths of the indentation measured by the indentation size measuring unit 17, and the pressing load of the indenter, the hardness is obtained. Mainly composed of a hardness calculator 18 for calculating and outputting Reference numeral 19 denotes a table (sample stage) on which the test piece is placed, which can be moved vertically by the autofocus unit 10 and can be moved laterally.
第2図、第3図において、画像焦点合せ制御部11での
機能を説明する。The function of the image focusing control unit 11 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
第2図(−Aの方、以下同じ)、第3図は、圧痕3の境
界部分の焦点合せについてのフローを示す。スレッシュ
ホールドレベルを高い側としてSHi、低い側としてS
L0をあらかじめ設定しておき、そのときの画素の位置
を示すものをそれぞれx1,x2とするとx1とx2と
の差の絶対値(|x1−x2|)があらかじめ設定して
おいた値δより小さくなるか、または最小値になるよう
に、オートフォーカス部10より試料ステージ19を上
または下に移動する。なお、第2図の〔1〕は焦点合せ
前、第2図の〔2〕は焦点合せ後を示す。FIG. 2 (-A direction, the same applies hereinafter) and FIG. 3 show a flow for focusing the boundary portion of the indentation 3. The threshold level is SHi as high side and S as low side.
L 0 is set in advance, and the absolute value of the difference between x 1 and x 2 when the indicates the position of the pixel at that time and x 1, x 2, respectively (| x 1 -x 2 |) is preset The sample stage 19 is moved upward or downward from the autofocus unit 10 so that it becomes smaller than the set value δ or becomes the minimum value. Note that [1] in FIG. 2 shows before focusing, and [2] in FIG. 2 shows after focusing.
焦点合せされた後の光学画像情報7を、A/D変換器8
でアナログ/デジタル変換したデジタル画像信号12を
圧痕と背景とに区分し、2値画像信号を求める2値化処
理部13での処理内容を、第4図の処理フローを用いて
説明する。The optical image information 7 after being focused is converted into an A / D converter 8
The contents of processing in the binarization processing unit 13 that divides the digital image signal 12 that has been analog-to-digital converted in step 1 into an indentation and a background and obtains a binary image signal will be described using the processing flow of FIG.
一般に、自動の押込型硬度計は、圧子の押付け位置を記
憶しておき、測定の際に顕微鏡のレンズをその位置にも
ってくる。従って、圧痕は、撮像器の視野のほぼ中央に
なる。Generally, an automatic push-type hardness meter stores the pressing position of the indenter and brings the lens of the microscope to that position at the time of measurement. Therefore, the indentation is approximately in the center of the field of view of the imager.
そこで第5図に示すように、撮像器の視野の縦および横
の中央を通る線を中心に、任意の数のライン(第5図で
は各3ライン)31および32のデジタル画像信号を抽
出する。これによって、圧痕と背景が共に含まれた有効
な信号が抽出できる。この場合横ライン31あるいは縦
ライン32のどちらか一方の信号でもよい。Therefore, as shown in FIG. 5, digital image signals of an arbitrary number of lines (three lines in FIG. 5) 31 and 32 are extracted around a line passing through the vertical and horizontal centers of the field of view of the image pickup device. . As a result, an effective signal including both the indentation and the background can be extracted. In this case, the signal of either the horizontal line 31 or the vertical line 32 may be used.
このように抽出された信号により灰調レベルの別の度数
分布(以後ヒストグラムと言う)を作成する。その際、
全階調に対する度数ではなく、例えば5階調程度づつに
まとめた灰調レベルに対する度数を求めたヒストグラム
の方が適当である。第6図に全256階調に対し、5階
調づつまとめた灰調レベルを横軸にとったヒストグラム
の一例を示す。Another frequency distribution of gray level (hereinafter referred to as a histogram) is created by the signal thus extracted. that time,
It is more appropriate to use not a histogram for all gray levels but a histogram in which frequencies for gray levels, for example, about 5 gray levels are obtained. FIG. 6 shows an example of a histogram in which the abscissa represents the gray level, which is a total of 256 gradations and is divided into 5 gradations.
第6図(a)は試料面が鏡面の場合であり、(b)はマトリッ
クス組織面の場合である。左の山が圧痕によるもので、
右の山が背景によるものであり、一般に背景の山は鏡面
試料では白が多く、急峻になるのに対し、マトリックス
組織面ではその模様によりなだらかなものになる。そこ
で第7図(a)の如く、ある度数Nをスレッシュホールド
レベルとし、山の間隔Sを求め、Sがあらかじめ定めた
階調差Cより大きい場合は、第7図(b)の如く、あらか
じめ定めておいた割合dで山の間を分け、その階調TH
1を2値化スレッシュホールドレベルとする。またS<
Cの場合は第7図(c)の如く山の間の最小値となる階調
TH2を2値化スレッシュホールドレベルとする。FIG. 6 (a) shows the case where the sample surface is a mirror surface, and FIG. 6 (b) shows the case where the matrix texture surface. The mountain on the left is due to the indentation,
The mountain on the right is due to the background, and in general, the mountain in the background is white in many cases in the mirror surface sample and becomes steep, whereas the pattern in the matrix texture surface becomes gentle due to the pattern. Therefore, as shown in FIG. 7 (a), a certain frequency N is set as a threshold level, and a mountain interval S is obtained. If S is larger than a predetermined gradation difference C, as shown in FIG. 7 (b), The mountain is divided by the specified ratio d, and the gradation TH
1 is the binarization threshold level. Also S <
In the case of C, the gradation TH2 which is the minimum value between the peaks is set as the binarized threshold level as shown in FIG. 7 (c).
このようにして求めた2値化スレッシュホールドレベル
によりデジタル画像処理信号12を2値化すると、どの
ような試料に対しても圧痕と背景とが区分できる2値画
像信号14が得られる。なお、ここで用いたN,S,
C,dの値は、光源の明るさ、撮像器の感度等により適
切な値があり、硬度計個々についてあらかじめ調整によ
り求めておく。By binarizing the digital image processing signal 12 with the binarized threshold level thus obtained, a binary image signal 14 capable of distinguishing the indentation from the background can be obtained for any sample. The N, S, and
The values of C and d have appropriate values depending on the brightness of the light source, the sensitivity of the image pickup device, and the like, and are calculated in advance for each hardness meter.
次に、該2値画像信号により作られる2値画像を用い
て、圧痕の4つの頂点を検出する圧痕頂点検出部15に
ついて、第8図〜第12図を用いて説明する。Next, the indentation apex detection unit 15 that detects four apexes of an indentation using a binary image created by the binary image signal will be described with reference to FIGS. 8 to 12.
第8図は2値画像信号14によってできる2値画像と、
該2値画像をY軸方向、X軸方向の各ライン毎に積算し
た値をプロットした曲線(SGX,SGY)とを示す。
このSGx,SGyとあらかじめ設定しておいた圧痕に
相当する積算値のスレッシュホールドレベルTx,Ty
により圧痕部分Dx,dyが決まる。このDxの中点を
通るY軸方向の直線Cxは圧痕をX方向についてほぼ2
等分することになり、同様にDyの中点を通にX軸方向
の直線CyはY方向について圧痕をほぼ2等分すること
になる。FIG. 8 shows a binary image formed by the binary image signal 14,
The curves (SG X , SG Y ) in which the values obtained by integrating the binary image for each line in the Y-axis direction and the X-axis direction are plotted are shown.
The SG x, the threshold level of the accumulated value corresponding to the impression that has been set in advance and SG y T x, T y
The indentation portions D x and d y are determined by the above. Approximately 2 for linear C x is X direction indentation in the Y-axis direction passing through the middle point of the D x
Similarly, the straight line C y in the X-axis direction, which passes through the midpoint of D y , divides the indentation in the Y direction in almost equal parts.
そこで、第9図(a)の如くCx上の各画素を始点に左右
に探索して、最初に0から1になった画素もしくは1つ
手前の画素を圧痕境界を表わす画素として選定する。ま
た第9図(b)の如くCy上の各画素を始点に上下に探索
して、最初に0から1になった画素もしくは、1つ手前
の画素を圧痕境界を表わす画素として選定する。これら
によって第10図(a)の点線の如く、圧痕境界の画素が
求まる。そして、それらの画素は、CxとCyにより、
a,b,c,dの4つのゾーンに分けられ、各ゾーンに
ついて端すなわち圧痕の角部付近を除いたのが第10図
(b)である。そこで、各ゾーン毎に、これらの画素を最
小2乗法により直線近似すると、第11図のA,B,
C,Dの如く4つの直線となる。さらに、4つの直線の
近似式より直線の交点H1a,H1b,H1c,H1d
を求めると、これらは、圧痕の頂点に相当する。また、
Ha,Hbを結ぶ直線と、Hc,Hdを結ぶ直線の交点
0は圧痕のほぼ中心に相当する。次に、第12図(a)に
示す如く、この中心Oを始点にX方向に探索して、最初
に0から1になる画素もしくは1つ手前の画素を終点と
して、始点から終点までの線分の長さ(画素数)を求め
る。同様の操作を、中心OとX座標が同じで、Y座標を
+方向および一方向に1つづつずらしながら任意のm画
素分について行い、全ての線分の中で最も長いものを選
択し、そのときの終点を圧痕頂点H2aとする。Therefore, by searching in the right and left of each pixel on the C x as FIG. 9 (a) to the starting point, first pixel or one before the pixel was from 0 to 1 selected as pixels representing the indentation boundary. Further, as shown in FIG. 9 (b), each pixel on C y is searched up and down, and the first pixel from 0 to 1 or the pixel immediately before is selected as the pixel representing the indentation boundary. As a result, the pixel at the indentation boundary is obtained as shown by the dotted line in FIG. 10 (a). Then, those pixels are given by C x and C y .
It is divided into four zones, a, b, c and d, and each zone is excluding the end, that is, the vicinity of the corner of the indentation.
It is (b). Therefore, if these pixels are linearly approximated by the least squares method for each zone, A, B, and B in FIG.
There are four straight lines like C and D. Furthermore, the straight line intersections H 1a , H 1b , H 1c , and H 1d are calculated from the approximation formulas of the four straight lines.
Then, these correspond to the vertices of the indentation. Also,
An intersection point 0 of a straight line connecting H a and H b and a straight line connecting H c and H d corresponds to almost the center of the indentation. Next, as shown in FIG. 12 (a), a line from the start point to the end point is searched by searching in the X direction with the center O as the start point, and setting the first pixel from 0 to 1 or the previous pixel as the end point. Find the length of the minute (number of pixels). The same operation is performed for arbitrary m pixels while shifting the Y coordinate one by one in the + direction and in the one direction with the same center O and X coordinate, and selects the longest one of all line segments, The end point at that time is the indentation vertex H 2a .
同様に他の3つの頂点についても、第12図(b)(c)(d)
の如く操作すれば、圧痕頂点H2b,H2c,H2dが
求まる。Similarly, for the other three vertices, FIG. 12 (b) (c) (d)
By operating as described above, the indentation vertices H 2b , H 2c and H 2d can be obtained.
ここで、探索する数mは試料種・荷重・光学系等の試験
条件により硬度計毎に決定される。また、中心Oのかわ
りに、先に求めたCxとCyの交点の座標を用いてもよ
い。Here, the number m to be searched is determined for each hardness meter according to test conditions such as sample type, load, optical system, and the like. Further, instead of the center O, the coordinates of the intersection point of C x and C y obtained previously may be used.
以上によって、圧痕の辺の画素の直線近似式の交点より
求めた圧痕頂点H1(H1a,H1b,H1c,
H1d)と圧痕の中心付近から直接圧痕角部を探索して
求めた圧痕頂点H2(H2a,H2b,H2c,
H2d)が検出されたが、4つの各頂点についてそれぞ
れ2種の圧痕頂点から1つを選ぶ圧痕頂点選択部16に
ついて、第13図を用いて説明する。From the above, the indentation vertices H 1 (H 1a , H 1b , H 1c , obtained from the intersections of the linear approximation formulas of the pixels on the indentation side,
H 1d ) and the indentation vertices H 2 (H 2a , H 2b , H 2c , obtained by directly searching the indentation corners from the vicinity of the center of the indentation,
Although H 2d ) is detected, an indentation vertex selecting unit 16 that selects one of two types of indentation vertices for each of the four vertices will be described with reference to FIG.
[1]H1検出に用いた直線近似式と実際の画素との偏差
の平均値が大きい場合、H1は誤差大として、H2を採
用する。[1] When the average value of the deviation between the linear approximation formula used for H 1 detection and the actual pixel is large, H 1 is set as a large error and H 2 is adopted.
[2]0〜H1の長さが0〜H2の長さに比べて長い場
合、H2を採用する(第13図(a))。[2] The length of 0~H 1 is longer than the length of the 0~H 2, employing the H 2 (FIG. 13 (a)).
[3]0〜H1の長さが0〜H2の長さに比べて短い場
合、H1〜H2の長さlがあらかじめ定めておいた長さ
l′より長ければ(l>l′)H1を、短かれば(l<
l′)H2を採用する。[3] If the length of 0~H 1 is shorter than the length of the 0~H 2, longer than H 1 to H 2 of length l is the length previously determined l '(l> l ′) If H 1 is short (l <
l ') to adopt a H 2.
以上の判定方法で、2種の圧痕頂点(H1a,H1b,
H1c,H1d)および(H2a,H2b,H2c,H
2d)の中から、それぞれの頂点について選択した圧痕
頂点(Ha,Hb,Hc,Hd)は、人が目視によって
判定した結果と非常に近いものになる。With the above determination method, two types of indentation vertices (H 1a , H 1b ,
H 1c , H 1d ) and (H 2a , H 2b , H 2c , H
From the 2d), selected indentation vertex for each vertex (H a, H b, H c, H d) a person is very close to the results determined by visual observation.
圧痕サイズ測定部17は、上記のように求められたHa
−Hb−Hc−Hdを圧痕として認識しその対角線
l1,l2の測定を行う。なお硬度演算部18は例えば
ビッカース硬度Hvを求める場合、押付荷重Pと、上記
l1,l2の平均値lとにより次式によりHvを求め
る。The indentation size measuring unit 17 uses the H a obtained as described above.
The -H b -H c -H d confirmed indentations make measurements of the diagonal l 1, l 2. When calculating the Vickers hardness Hv, for example, the hardness calculator 18 calculates Hv from the pressing load P and the average value l of l 1 and l 2 by the following equation.
Hv=P/S ……(1) =2Psin68゜/l2=1.854P/l2(kg/mm2) ……(2) なお、これまでの説明は一般的なビッカース硬度計の画
像である第14図(a)の場合について行ってきたが、第
14図(b)の如く、撮像器の視野と圧痕が同じ配置にな
るような場合についても実現可能であり、その場合、第
2,5,8,9,10,11,12図(各々、−A)は、それぞ
れ、第2−B,5−B,8−B,9−B,10−B,11−
B,12−B図のようになる。また、第14図(b)のよう
にすると、撮像器の視野が同一のとき第14図(a)の場
合よりも大きな圧痕が処理できるという利点がある。こ
こで、第14図(b)の画像を得るためには、第14図(a)
の状態から撮像器6を45°回転すればよい。Hv = P / S …… (1) = 2Psin 68 ° / l 2 = 1.854P / l 2 (kg / mm 2 ) …… (2) The explanation so far is an image of a general Vickers hardness tester. Although the case of FIG. 14 (a) has been performed, it is also possible to realize the case where the field of view of the image pickup device and the impression are arranged in the same manner as shown in FIG. 14 (b). Figures 5,8,9,10,11,12 (respectively -A) are respectively 2-B, 5-B, 8-B, 9-B, 10-B, 11-.
This is as shown in Figures B and 12-B. In addition, the configuration shown in FIG. 14 (b) has an advantage that a larger indentation can be processed than in the case of FIG. 14 (a) when the field of view of the image pickup device is the same. Here, in order to obtain the image of FIG. 14 (b), FIG. 14 (a)
From this state, the image pickup device 6 may be rotated by 45 °.
以上のように、本発明によれば、圧痕の辺を直線近似式
で求め、その近似式から演算により求めた交点より圧痕
頂点を求め、かつ直接圧痕角部を探索して圧痕頂点を求
め、その2種類の圧痕頂点のうち適切な一つを選択する
ようにしたので、試験片の表面性状の影響を受けること
が少なく測定の信頼性を高くすることができる。As described above, according to the present invention, the side of the indentation is obtained by the linear approximation formula, the indentation vertex is obtained from the intersection obtained by the calculation from the approximation formula, and the indentation vertex is obtained by directly searching the indentation corner portion, Since an appropriate one of the two types of indentation vertices is selected, the reliability of the measurement can be improved without being influenced by the surface property of the test piece.
第1図は本発明の押込型硬度計の概要図、 第2図は圧痕の境界線の焦点合せ前[1]と焦点合せ後[2]
を示す図、 第3図は圧痕の境界線の焦点を合せる画像処理フロー
図、 第4図は2値化処理部の処理フローを示す図、 第5図は撮像器の視野の中から任意のラインのデジタル
画像信号を抽出する様子を示す図、 第6図(a)は試料面が鏡面の場合のヒストグラムの一例
を示す図、 第6図(b)は試料面がマトリックス組織面の場合のヒス
トグラムの一例を示す図、 第7図は2値化処理のロジックを示す図、 第8図は圧痕をX方向およびY方向にほぼ2等分する方
法を示す図、 第9図は圧痕の境界の画素を求める方法を示す図、 第10図(a)は圧痕の境界の画素を示す図、 第10図(b)は圧痕の境界の画素の中で圧痕角部付近の
画素を除いた図、 第11図は圧痕の辺の部分の画素の直線近似式から圧痕
頂点を求める方法を示す図、 第12図は圧痕のほぼ中心付近から直接圧痕角部を探索
して圧痕頂点を求める方法を示す図、 第13図は圧痕頂点を選択する方法を示す図、 第14図は圧痕の撮影角度の違いを示す図、 第15図は従来の押込型硬度計の概要図、 第16図は従来技術による画像処理を示す図、 第17図は測定軸Aと対角線軸Bとがずれた場合の画像
処理を示す図、 第18図は圧痕の角部が明瞭でない場合の画像処理を示
す図である。 1:試験片、2:圧子、3:圧痕、4:試験機、5:顕
微鏡、6:撮像器、7:光学画像情報、8:A/D変換
部、9,12:デジタル画像信号、10:オートフォーカス
部、11:画像焦点合せ制御部、13:2値化処理部、14:
2値画像信号、15:圧痕頂点検出部、16:圧痕頂点選択
部、17:圧痕サイズ測定部、18:硬度演算部、19:試料
ステージ、20:デジタル画像処理部、21:圧痕サイズ測
定部、22:プリンター、23:コントロールユニット、2
4:オートステージ、26:灰調レベル曲線、31,32:ヒス
トグラム作成用抽出ライン。FIG. 1 is a schematic diagram of an indentation type hardness tester of the present invention, and FIG. 2 is before focusing [1] and after focusing [2] of the boundary line of the indentation.
FIG. 3, FIG. 3 is an image processing flow chart for focusing the boundary line of the indentation, FIG. 4 is a diagram showing a processing flow of the binarization processing unit, and FIG. 5 is an arbitrary view from the visual field of the image pickup device. FIG. 6 (a) shows an example of a histogram when the sample surface is a mirror surface, and FIG. 6 (b) shows a case where the sample surface is a matrix tissue surface. FIG. 7 is a diagram showing an example of a histogram, FIG. 7 is a diagram showing the logic of binarization processing, FIG. 8 is a diagram showing a method of dividing an indentation into two substantially equal parts in the X direction and the Y direction, and FIG. 9 is a boundary of the indentation. Fig. 10 (a) is a diagram showing pixels at the boundary of the indentation, and Fig. 10 (b) is a diagram excluding pixels near the corner of the indentation among pixels at the boundary of the indentation. , FIG. 11 is a diagram showing a method of obtaining an indentation apex from a linear approximation formula of pixels on the side of the indentation, and FIG. FIG. 13 is a diagram showing a method for directly obtaining an indentation apex from the vicinity of the center to obtain an indentation apex, FIG. 13 is a diagram showing a method for selecting an indentation apex, FIG. FIG. 16 is a schematic diagram of a conventional indentation type hardness tester, FIG. 16 is a diagram showing image processing by a conventional technique, FIG. 17 is a diagram showing image processing when the measurement axis A and the diagonal axis B are deviated, The figure is a diagram showing the image processing when the corners of the indentation are not clear. 1: Test piece, 2: Indenter, 3: Indentation, 4: Tester, 5: Microscope, 6: Imager, 7: Optical image information, 8: A / D converter, 9, 12: Digital image signal, 10 : Auto focus unit, 11: Image focusing control unit, 13: Binarization processing unit, 14:
Binary image signal, 15: Indentation vertex detection unit, 16: Indentation vertex selection unit, 17: Indentation size measurement unit, 18: Hardness calculation unit, 19: Sample stage, 20: Digital image processing unit, 21: Indentation size measurement unit , 22: printer, 23: control unit, 2
4: Auto stage, 26: Gray level curve, 31, 32: Extraction line for histogram creation.
Claims (1)
押付け、圧痕を形成可能な試験機と、 該試験機に備えた顕微鏡に接続された撮像器と、 該撮像器に写し出された圧痕の光学画像情報をアナログ
/デジタル変換するA/D変換部と、 該A/D変換部からのデジタル画像信号を数値化処理す
る処理部と、 該処理部からの数値化信号より、圧痕の片の画素の直接
近似式の交点より圧痕頂点を検出する機能および直接圧
痕角部を探索して圧痕頂点を検出する機能を有する圧痕
頂点検出部と、 該圧痕頂点検出部で求めた2種類の圧痕頂点のうちそれ
ぞれの頂点について、2つのうち適切な1つを選択する
圧痕頂点選択部と、 該圧痕頂点選択部で選択された頂点座標から圧痕サイズ
を求める圧痕サイズ測定部と、 該圧痕サイズ測定部によって測定された圧痕サイズか
ら、硬度を演算する硬度演算部と、を備えたことを特徴
とする押込型硬度計。1. A tester capable of forming an indentation by pressing a pyramidal indenter on the surface of a test piece with a predetermined load, an imager connected to a microscope provided in the tester, and an imager projected on the imager. A / D conversion section for converting analog / digital conversion of optical image information of the indentation, a processing section for digitizing the digital image signal from the A / D conversion section, and an indentation from the digitized signal from the processing section. Of the indentation apex having a function of detecting an indentation apex from the intersection of the direct approximation formulas of the pixels of one side and a function of detecting an indentation apex by directly searching an indentation corner, and two types obtained by the indentation apex detection For each apex of the indentation vertices, the indentation apex selecting unit that selects an appropriate one of the two indentations, an indentation size measuring unit that obtains an indentation size from the vertex coordinates selected by the indentation apex selecting unit, and the indentation Measured by the size measurement unit An indentation type hardness tester, comprising: a hardness calculation unit that calculates hardness from a determined indentation size.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8259289A JPH067096B2 (en) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | Indentation type hardness tester |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8259289A JPH067096B2 (en) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | Indentation type hardness tester |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02259545A JPH02259545A (en) | 1990-10-22 |
JPH067096B2 true JPH067096B2 (en) | 1994-01-26 |
Family
ID=13778757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8259289A Expired - Lifetime JPH067096B2 (en) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | Indentation type hardness tester |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH067096B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5258678B2 (en) * | 2009-06-16 | 2013-08-07 | 株式会社ミツトヨ | Hardness testing machine |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP8259289A patent/JPH067096B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02259545A (en) | 1990-10-22 |
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