JPH08285755A - 押込み型硬度計 - Google Patents
押込み型硬度計Info
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- JPH08285755A JPH08285755A JP7110210A JP11021095A JPH08285755A JP H08285755 A JPH08285755 A JP H08285755A JP 7110210 A JP7110210 A JP 7110210A JP 11021095 A JP11021095 A JP 11021095A JP H08285755 A JPH08285755 A JP H08285755A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
- G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
-
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
- G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
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- G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
- G01N2203/0647—Image analysis
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ノイズがある場合でも圧痕を正確に特定して
硬度を測定することができる押込み型硬度計を提供す
る。 【構成】 二値化処理部５２は、圧痕４についてのディ
ジタル画像信号Ｓ2 を二値画像信号Ｓ3 に変換する。閉
曲面認識手段５４は、二値画像信号Ｓ3 に基づいて、連
結性を持つ領域（閉曲面）にラベル付けを行い、閉曲面
画像を抽出する。圧痕画像抽出手段５６は、その抽出さ
れた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽出し、頂点座標算
出手段５８は、その圧痕４についての二値画像信号Ｓ3
に基づいて圧痕の頂点位置を求める。その後、圧痕サイ
ズ測定部６０で圧痕の対角線の長さを算出する。そし
て、硬度演算部７０は、圧子１２の押付荷重と圧痕４の
対角線の長さとから硬度を演算する。
硬度を測定することができる押込み型硬度計を提供す
る。 【構成】 二値化処理部５２は、圧痕４についてのディ
ジタル画像信号Ｓ2 を二値画像信号Ｓ3 に変換する。閉
曲面認識手段５４は、二値画像信号Ｓ3 に基づいて、連
結性を持つ領域（閉曲面）にラベル付けを行い、閉曲面
画像を抽出する。圧痕画像抽出手段５６は、その抽出さ
れた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽出し、頂点座標算
出手段５８は、その圧痕４についての二値画像信号Ｓ3
に基づいて圧痕の頂点位置を求める。その後、圧痕サイ
ズ測定部６０で圧痕の対角線の長さを算出する。そし
て、硬度演算部７０は、圧子１２の押付荷重と圧痕４の
対角線の長さとから硬度を演算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビッカース硬度やブリ
ネル硬度等を測定するための押込み型硬度計に関するも
のである。
ネル硬度等を測定するための押込み型硬度計に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】金属材料の機械的特性を判定するために
は、ビッカース硬度やブリネル硬度が用いられる。特
に、ビッカース硬度は、対面角が約１３６°の正四角錐
のダイヤモンド製圧子を用い、この圧子を試験片の表面
に一定荷重で押し付け、この押付荷重を、荷重を抜いた
後に残った圧痕の対角線の長さから求めた圧痕の表面積
で割った値として定義される。
は、ビッカース硬度やブリネル硬度が用いられる。特
に、ビッカース硬度は、対面角が約１３６°の正四角錐
のダイヤモンド製圧子を用い、この圧子を試験片の表面
に一定荷重で押し付け、この押付荷重を、荷重を抜いた
後に残った圧痕の対角線の長さから求めた圧痕の表面積
で割った値として定義される。
【０００３】従来の押込み型硬度計としては、たとえば
特公昭63-10379号公報に開示されているものがある。か
かる押込み型硬度計は、図８に示すように、所定の荷重
で試験片２の表面に圧子１１２を押し付け、圧痕４を形
成可能な試験機１１０と、試験機１１０に備えた顕微鏡
１１４に接続された撮像器１２０と、Ａ／Ｄ変換部１３
０と、ディジタル画像処理部１４０と、圧痕サイズ測定
部１５０と、硬度演算部１６０と、プリンタ１７０とを
有する。Ａ／Ｄ変換部１３０は、撮像器１２０に写し出
された圧痕４の光学画像情報Ｓ11を、たとえば２５６の
階調の灰調レベルでアナログ／ディジタル変換し、たと
えば図９（ａ）に示すようなディジタル画像信号Ｓ12と
してディジタル画像処理部１４０に出力する。ディジタ
ル画像処理部１４０は、図９（ｂ）に示すように、Ａ／
Ｄ変換部１３０からの灰調レベルのディジタル画像信号
Ｓ12が急激に変化する点Ｐ1 ，Ｐ2 を、測定軸Ａに沿っ
て探索し、これを圧痕４の端部として抽出する。ここ
で、図９（ｂ）において、縦軸は灰調レベルを表し、横
軸はｘ軸方向の位置を表す。圧痕サイズ測定部１５０
は、ディジタル画像処理部１４０で得られた圧痕４の端
部の位置から圧痕サイズを測定する。そして、硬度演算
部１６０は、圧痕サイズ測定部１５０によって測定され
た圧痕のサイズと圧子１１２の押付荷重とにより試験片
２の硬度を演算する。かかる演算結果はプリンタ１７０
から出力される。
特公昭63-10379号公報に開示されているものがある。か
かる押込み型硬度計は、図８に示すように、所定の荷重
で試験片２の表面に圧子１１２を押し付け、圧痕４を形
成可能な試験機１１０と、試験機１１０に備えた顕微鏡
１１４に接続された撮像器１２０と、Ａ／Ｄ変換部１３
０と、ディジタル画像処理部１４０と、圧痕サイズ測定
部１５０と、硬度演算部１６０と、プリンタ１７０とを
有する。Ａ／Ｄ変換部１３０は、撮像器１２０に写し出
された圧痕４の光学画像情報Ｓ11を、たとえば２５６の
階調の灰調レベルでアナログ／ディジタル変換し、たと
えば図９（ａ）に示すようなディジタル画像信号Ｓ12と
してディジタル画像処理部１４０に出力する。ディジタ
ル画像処理部１４０は、図９（ｂ）に示すように、Ａ／
Ｄ変換部１３０からの灰調レベルのディジタル画像信号
Ｓ12が急激に変化する点Ｐ1 ，Ｐ2 を、測定軸Ａに沿っ
て探索し、これを圧痕４の端部として抽出する。ここ
で、図９（ｂ）において、縦軸は灰調レベルを表し、横
軸はｘ軸方向の位置を表す。圧痕サイズ測定部１５０
は、ディジタル画像処理部１４０で得られた圧痕４の端
部の位置から圧痕サイズを測定する。そして、硬度演算
部１６０は、圧痕サイズ測定部１５０によって測定され
た圧痕のサイズと圧子１１２の押付荷重とにより試験片
２の硬度を演算する。かかる演算結果はプリンタ１７０
から出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、試験片の圧
痕の近くに、傷、錆や腐食部等があると、ディジタル画
像信号にこれらの傷、錆や腐食部等がノイズとして取り
込まれてしまう。かかる場合、従来の押込み型硬度計で
は、圧痕をノイズと正確に区別することができない。こ
のため、ノイズを圧痕として誤って処理することがあ
り、試験片の硬度を正確に測定することができないとい
う問題があった。
痕の近くに、傷、錆や腐食部等があると、ディジタル画
像信号にこれらの傷、錆や腐食部等がノイズとして取り
込まれてしまう。かかる場合、従来の押込み型硬度計で
は、圧痕をノイズと正確に区別することができない。こ
のため、ノイズを圧痕として誤って処理することがあ
り、試験片の硬度を正確に測定することができないとい
う問題があった。
【０００５】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、ノイズがある場合でも圧痕を正確に特定して硬
度を測定することができる押込み型硬度計を提供するこ
とを目的とするものである。
であり、ノイズがある場合でも圧痕を正確に特定して硬
度を測定することができる押込み型硬度計を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、所定の荷重で試験片の表面に角錐の圧子
を押し付け、圧痕を形成可能な試験機と、前記試験機に
備えた顕微鏡に接続された撮像器と、前記撮像器に写し
出された光学画像情報をアナログ／ディジタル変換する
Ａ／Ｄ変換部とを有し、前記Ａ／Ｄ変換部からのディジ
タル画像信号に基づいて圧痕サイズを測定し、前記試験
片の硬度を演算する押込み型硬度計において、前記Ａ／
Ｄ変換部からのディジタル画像信号を数値化処理する処
理部と、前記処理部からの数値化信号を予め定められた
レベルと比較し、前記レベルを越えた画像情報の中から
閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、前記閉曲面認識手
段で得られた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽出する圧
痕画像抽出手段と、前記圧痕画像抽出手段で抽出された
圧痕についての数値化信号から圧痕の頂点座標を算出す
る頂点座標算出手段とを具備することを特徴とするもの
である。
めの本発明は、所定の荷重で試験片の表面に角錐の圧子
を押し付け、圧痕を形成可能な試験機と、前記試験機に
備えた顕微鏡に接続された撮像器と、前記撮像器に写し
出された光学画像情報をアナログ／ディジタル変換する
Ａ／Ｄ変換部とを有し、前記Ａ／Ｄ変換部からのディジ
タル画像信号に基づいて圧痕サイズを測定し、前記試験
片の硬度を演算する押込み型硬度計において、前記Ａ／
Ｄ変換部からのディジタル画像信号を数値化処理する処
理部と、前記処理部からの数値化信号を予め定められた
レベルと比較し、前記レベルを越えた画像情報の中から
閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、前記閉曲面認識手
段で得られた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽出する圧
痕画像抽出手段と、前記圧痕画像抽出手段で抽出された
圧痕についての数値化信号から圧痕の頂点座標を算出す
る頂点座標算出手段とを具備することを特徴とするもの
である。
【０００７】
【作用】本発明は前記の構成によって、処理部からの数
値化信号を予め定められたレベルと比較し、そのレベル
を越えた画像情報の中から閉曲面を認識する閉曲面認識
手段と、閉曲面認識手段で得られた閉曲面画像の中から
圧痕画像を抽出する圧痕画像抽出手段とを設けたことに
より、試験片の圧痕の近傍にノイズがある場合でも、圧
痕を正確に特定することができるので、硬度測定の信頼
性を向上させることができる。
値化信号を予め定められたレベルと比較し、そのレベル
を越えた画像情報の中から閉曲面を認識する閉曲面認識
手段と、閉曲面認識手段で得られた閉曲面画像の中から
圧痕画像を抽出する圧痕画像抽出手段とを設けたことに
より、試験片の圧痕の近傍にノイズがある場合でも、圧
痕を正確に特定することができるので、硬度測定の信頼
性を向上させることができる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施例である押込み型
硬度計の概略構成図、図２はビッカース硬度の測定方法
を説明するための図、図３は本実施例の押込み型硬度計
における二値化処理及びラベリング処理を画像を用いて
説明するための図、図４はその押込み型硬度計における
圧痕画像の抽出処理を説明するための図である。
して説明する。図１は本発明の一実施例である押込み型
硬度計の概略構成図、図２はビッカース硬度の測定方法
を説明するための図、図３は本実施例の押込み型硬度計
における二値化処理及びラベリング処理を画像を用いて
説明するための図、図４はその押込み型硬度計における
圧痕画像の抽出処理を説明するための図である。
【０００９】図１に示す押込み型硬度計は、試験機１０
と、撮像器２０と、コントロールユニット３０と、Ａ／
Ｄ変換部４０と、画像処理部５０と、圧痕サイズ測定部
６０と、硬度演算部７０と、プリンタ８０とを備えるも
のである。本実施例では、かかる押込み型硬度計を用い
て、ビッカース硬度を測定する場合について考える。
と、撮像器２０と、コントロールユニット３０と、Ａ／
Ｄ変換部４０と、画像処理部５０と、圧痕サイズ測定部
６０と、硬度演算部７０と、プリンタ８０とを備えるも
のである。本実施例では、かかる押込み型硬度計を用い
て、ビッカース硬度を測定する場合について考える。
【００１０】試験機１０は、圧子１２と、試験片２を載
置するステージ１４と、顕微鏡１６とを有する。圧子１
２としては、図２に示すように、対面角θが約１３６°
の正四角錐のダイヤモンド製のものを用いる。この圧子
１２を試験片２の表面に一定荷重で押し付けることによ
り、試験片２にくぼみ（圧痕）４を付ける。ビッカース
硬度ＨV は、圧子１２を試験片２に押し付けた押付荷重
Ｐ（ｋｇ）を、圧痕４の対角線の長さｄ（ｍｍ）から求
めた圧痕４の表面積で割った値であり、 ＨV ＝２Ｐ sin（θ／２）／ｄ2 ・・・・（１） により算出される。また、ステージ１４は、上下に移動
可能であり、また前後左右にも移動可能である。顕微鏡
１６は、試験片２に残った圧痕４を拡大した光学像を得
るものである。
置するステージ１４と、顕微鏡１６とを有する。圧子１
２としては、図２に示すように、対面角θが約１３６°
の正四角錐のダイヤモンド製のものを用いる。この圧子
１２を試験片２の表面に一定荷重で押し付けることによ
り、試験片２にくぼみ（圧痕）４を付ける。ビッカース
硬度ＨV は、圧子１２を試験片２に押し付けた押付荷重
Ｐ（ｋｇ）を、圧痕４の対角線の長さｄ（ｍｍ）から求
めた圧痕４の表面積で割った値であり、 ＨV ＝２Ｐ sin（θ／２）／ｄ2 ・・・・（１） により算出される。また、ステージ１４は、上下に移動
可能であり、また前後左右にも移動可能である。顕微鏡
１６は、試験片２に残った圧痕４を拡大した光学像を得
るものである。
【００１１】撮像器２０は、顕微鏡１６に接続され、圧
痕４の光学像を撮像して光学画像情報Ｓ1 を得るもので
ある。コントロールユニット３０は、顕微鏡１６による
圧痕４の光学像の焦点を合わせるためにステージ１４を
上下に移動させたり、顕微鏡１６による圧痕４の光学像
の位置を調整するためにステージ１４を前後左右に移動
させたりするものである。そして、コントロールユニッ
ト２０は、撮像器２０の撮像のタイミングをも制御す
る。また、Ａ／Ｄ変換部４０は、撮像器２０に写し出さ
れた圧痕４の光学画像情報Ｓ1 を、灰調レベルでアナロ
グ／ディジタル変換する。これにより、Ａ／Ｄ変換部４
０からは、各画素での明るさを数値に置き換えたディジ
タル画像信号Ｓ2 が得られる。
痕４の光学像を撮像して光学画像情報Ｓ1 を得るもので
ある。コントロールユニット３０は、顕微鏡１６による
圧痕４の光学像の焦点を合わせるためにステージ１４を
上下に移動させたり、顕微鏡１６による圧痕４の光学像
の位置を調整するためにステージ１４を前後左右に移動
させたりするものである。そして、コントロールユニッ
ト２０は、撮像器２０の撮像のタイミングをも制御す
る。また、Ａ／Ｄ変換部４０は、撮像器２０に写し出さ
れた圧痕４の光学画像情報Ｓ1 を、灰調レベルでアナロ
グ／ディジタル変換する。これにより、Ａ／Ｄ変換部４
０からは、各画素での明るさを数値に置き換えたディジ
タル画像信号Ｓ2 が得られる。
【００１２】画像処理部５０は、二値化処理部５２と、
閉曲面認識手段５４と、圧痕画像抽出手段５６と、頂点
座標算出手段５８とを有するものである。二値化処理部
５２は、Ａ／Ｄ変換部４０からのディジタル画像信号Ｓ
2 を、所定のしきい値に基づいて二値画像信号Ｓ3 に変
換する。ここでは、灰調レベルがしきい値以下である画
素に「１」の値を、灰調レベルがしきい値より大きい画
素に「０」の値を付与する。たとえば、試験片２の表面
に圧痕の他、傷、錆や腐食部等がある場合には、「１」
の値を持つ画素が傷等のノイズや圧痕を、「０」の値を
持つ画素が背景を表し、図３（ａ）に示す例では、斜線
の部分がノイズや圧痕の領域を、白の部分が背景の領域
を表す。
閉曲面認識手段５４と、圧痕画像抽出手段５６と、頂点
座標算出手段５８とを有するものである。二値化処理部
５２は、Ａ／Ｄ変換部４０からのディジタル画像信号Ｓ
2 を、所定のしきい値に基づいて二値画像信号Ｓ3 に変
換する。ここでは、灰調レベルがしきい値以下である画
素に「１」の値を、灰調レベルがしきい値より大きい画
素に「０」の値を付与する。たとえば、試験片２の表面
に圧痕の他、傷、錆や腐食部等がある場合には、「１」
の値を持つ画素が傷等のノイズや圧痕を、「０」の値を
持つ画素が背景を表し、図３（ａ）に示す例では、斜線
の部分がノイズや圧痕の領域を、白の部分が背景の領域
を表す。
【００１３】閉曲面認識手段５４は、二値化処理部５２
からの二値画像信号Ｓ3 に基づいて閉曲面を認識するも
のである。すなわち、閉曲面認識手段５４は、二値画像
信号Ｓ3 の中で、同一の値を持つ画素の集合に対し、互
いに連結している領域（閉曲面）を特定するラベリング
処理を行う。たとえば、図３（ａ）に示す例の場合に
は、「１」の値を持つ画素に対して、連結性のチェック
を行い、図３（ｂ）に示すように、互いに連結性を持つ
画素には同じラベルを与え、連結性のない画素には異な
ったラベルを与える。ここでは、四つの閉曲面がラベリ
ングされている。
からの二値画像信号Ｓ3 に基づいて閉曲面を認識するも
のである。すなわち、閉曲面認識手段５４は、二値画像
信号Ｓ3 の中で、同一の値を持つ画素の集合に対し、互
いに連結している領域（閉曲面）を特定するラベリング
処理を行う。たとえば、図３（ａ）に示す例の場合に
は、「１」の値を持つ画素に対して、連結性のチェック
を行い、図３（ｂ）に示すように、互いに連結性を持つ
画素には同じラベルを与え、連結性のない画素には異な
ったラベルを与える。ここでは、四つの閉曲面がラベリ
ングされている。
【００１４】ところで、閉曲面認識手段５４で認識され
た閉曲面が二つ以上あると、これらの閉曲面には、圧痕
だけでなく、傷、錆や腐食部等のノイズが含まれている
ことになる。そこで、圧痕画像抽出手段５６では、閉曲
面認識手段５４で得られた閉曲面画像の中から圧痕を表
す画像を抽出する。かかる圧痕画像を抽出する方法とし
ては、いくつか考えることができる。第一の方法として
は、本実施例で用いている圧子１２による圧痕４は、図
４（ａ），（ｂ）に示すように略正方形状であるので、
各閉曲面についてその稜線を求め、隣合う稜線同士が直
交するかどうかを調べる。稜線は圧痕画像の端部の各点
の座標をもとに近似式により求められる。稜線が四つあ
り、隣合う稜線同士が直交すれば、その閉曲面は圧痕を
表すものであると判定できる。ここでは、圧子１２の取
り付け方向により、得られた近似式の傾きが予め判明し
ているので、その傾きと照合することによって、より正
確な判定が可能である。また、第二の方法としては、各
閉曲面について外接長方形を求め、そのｘ軸方向の長さ
ｄ1 とｙ軸方向の長さｄ2 との積を算出する。ここで、
図４（ａ）に示すように圧痕４の対角線がｘ軸又はｙ軸
に平行である場合には、その圧痕４の面積値ＳT は、圧
痕４の外接長方形のｘ軸方向の長さｄ1 ′とｙ軸方向の
長さｄ2 ′を用いて、 ２×ＳT ＝ｄ1 ′×ｄ2 ′ ・・・・（２） で与えられる。一方、図４（ｂ）に示すように圧痕４の
稜線がｘ軸又はｙ軸に平行である場合には、その圧痕４
の面積値ＳT は、 ＳT ＝ｄ1 ′×ｄ2 ′ ・・・・（３） で与えられる。したがって、算出したｄ1 とｄ2 との積
を、圧痕４の向きに応じて、式（２）で与えられる基準
面積値の二倍、又は式（３）で与えられる基準面積値と
比較することにより、その閉曲面は圧痕を表すものかど
うかを判定できる。さらに、第三の方法としては、各閉
曲面の中心位置を求め、その中心位置を通りｘ軸及びｙ
軸に平行な直線に対して閉曲面が対称であるかどうかを
調べる。一般に、傷、錆や腐食部等は線対称な形状では
ないので、閉曲面が線対称であれば、その閉曲面は圧痕
を表すものであると判定できる。また、圧痕の各辺は真
っ直ぐな直線ではないが、比較的に直線からのばらつき
が小さい。このため、第四の方法として、所定の方向に
おける閉曲面の境界の画素について直線近似式を求め、
この直線近似式から各画素のばらつきの度合（分散値）
を算出する。そして、分散値が所定の値より小さいかど
うかを調べることにより、閉曲面が圧痕を表すものかど
うかを判定することができる。尚、上記の各方法をいく
つか組み合わせて、閉曲面が圧痕であるかどうかを判定
することにしてもよい。
た閉曲面が二つ以上あると、これらの閉曲面には、圧痕
だけでなく、傷、錆や腐食部等のノイズが含まれている
ことになる。そこで、圧痕画像抽出手段５６では、閉曲
面認識手段５４で得られた閉曲面画像の中から圧痕を表
す画像を抽出する。かかる圧痕画像を抽出する方法とし
ては、いくつか考えることができる。第一の方法として
は、本実施例で用いている圧子１２による圧痕４は、図
４（ａ），（ｂ）に示すように略正方形状であるので、
各閉曲面についてその稜線を求め、隣合う稜線同士が直
交するかどうかを調べる。稜線は圧痕画像の端部の各点
の座標をもとに近似式により求められる。稜線が四つあ
り、隣合う稜線同士が直交すれば、その閉曲面は圧痕を
表すものであると判定できる。ここでは、圧子１２の取
り付け方向により、得られた近似式の傾きが予め判明し
ているので、その傾きと照合することによって、より正
確な判定が可能である。また、第二の方法としては、各
閉曲面について外接長方形を求め、そのｘ軸方向の長さ
ｄ1 とｙ軸方向の長さｄ2 との積を算出する。ここで、
図４（ａ）に示すように圧痕４の対角線がｘ軸又はｙ軸
に平行である場合には、その圧痕４の面積値ＳT は、圧
痕４の外接長方形のｘ軸方向の長さｄ1 ′とｙ軸方向の
長さｄ2 ′を用いて、 ２×ＳT ＝ｄ1 ′×ｄ2 ′ ・・・・（２） で与えられる。一方、図４（ｂ）に示すように圧痕４の
稜線がｘ軸又はｙ軸に平行である場合には、その圧痕４
の面積値ＳT は、 ＳT ＝ｄ1 ′×ｄ2 ′ ・・・・（３） で与えられる。したがって、算出したｄ1 とｄ2 との積
を、圧痕４の向きに応じて、式（２）で与えられる基準
面積値の二倍、又は式（３）で与えられる基準面積値と
比較することにより、その閉曲面は圧痕を表すものかど
うかを判定できる。さらに、第三の方法としては、各閉
曲面の中心位置を求め、その中心位置を通りｘ軸及びｙ
軸に平行な直線に対して閉曲面が対称であるかどうかを
調べる。一般に、傷、錆や腐食部等は線対称な形状では
ないので、閉曲面が線対称であれば、その閉曲面は圧痕
を表すものであると判定できる。また、圧痕の各辺は真
っ直ぐな直線ではないが、比較的に直線からのばらつき
が小さい。このため、第四の方法として、所定の方向に
おける閉曲面の境界の画素について直線近似式を求め、
この直線近似式から各画素のばらつきの度合（分散値）
を算出する。そして、分散値が所定の値より小さいかど
うかを調べることにより、閉曲面が圧痕を表すものかど
うかを判定することができる。尚、上記の各方法をいく
つか組み合わせて、閉曲面が圧痕であるかどうかを判定
することにしてもよい。
【００１５】頂点座標算出手段５８は、圧痕画像抽出手
段５６で抽出された圧痕についての二値画像信号Ｓ3 か
ら圧痕の頂点座標を抽出するものである。ここでは、ま
ず、圧痕についての二値画像信号Ｓ3 に基づいて、圧痕
の四辺に対応し、且つその四辺の角部近傍を除いた画素
を選定する。そして、選定した圧痕の四辺に対応する画
素を各辺ごとに分類し、それらの画素に座標を与えて、
圧痕の各辺に対する直線近似式を求める。その後、これ
ら四つの直線或いは曲線の近似式の交点の座標を求める
ことより、圧痕の頂点座標を得る。
段５６で抽出された圧痕についての二値画像信号Ｓ3 か
ら圧痕の頂点座標を抽出するものである。ここでは、ま
ず、圧痕についての二値画像信号Ｓ3 に基づいて、圧痕
の四辺に対応し、且つその四辺の角部近傍を除いた画素
を選定する。そして、選定した圧痕の四辺に対応する画
素を各辺ごとに分類し、それらの画素に座標を与えて、
圧痕の各辺に対する直線近似式を求める。その後、これ
ら四つの直線或いは曲線の近似式の交点の座標を求める
ことより、圧痕の頂点座標を得る。
【００１６】圧痕サイズ測定部６０は、頂点座標算出手
段５８で得られた圧痕の頂点座標に基づいて圧痕のサイ
ズ、すなわち圧痕の対角線の長さを測定するものであ
る。硬度演算部７０は、圧子１２の押付荷重と、圧痕サ
イズ測定部６０で測定した対角線の長さとから、試験片
２の硬度を演算する。また、プリンタ８０は、硬度演算
部７０における演算結果を出力するものである。
段５８で得られた圧痕の頂点座標に基づいて圧痕のサイ
ズ、すなわち圧痕の対角線の長さを測定するものであ
る。硬度演算部７０は、圧子１２の押付荷重と、圧痕サ
イズ測定部６０で測定した対角線の長さとから、試験片
２の硬度を演算する。また、プリンタ８０は、硬度演算
部７０における演算結果を出力するものである。
【００１７】次に、本実施例の押込み型硬度計において
硬度を測定する手順について説明する。図５はその押込
み型硬度計における硬度測定の手順を説明するための図
である。
硬度を測定する手順について説明する。図５はその押込
み型硬度計における硬度測定の手順を説明するための図
である。
【００１８】まず、試験片２を試験機１０のステージ１
４に載せ、圧子１２を試験片２の表面に一定荷重で押し
付けることより、試験片２に圧痕４を付ける。そして、
顕微鏡１６による圧痕４の光学像の焦点を合わせた後、
撮像器３０で圧痕４の光学像を撮像することにより、光
学画像情報Ｓ1 を得る（step12）。この光学画像情報Ｓ
1 は、Ａ／Ｄ変換部４０でディジタル画像信号Ｓ2 に変
換されて、画像処理部５０に出力される（step14）。デ
ィジタル画像信号Ｓ2 は、画像処理部５０の二値化処理
部５２で二値化処理され、二値画像信号Ｓ3 として閉曲
面認識手段５４に出力される（step16）。閉曲面認識手
段５４は、二値画像信号Ｓ3 に基づき、「１」の値を持
つ画素に対して連結性のチェックを行う。そして、連結
している領域（閉曲面）にラベル付けを行い、閉曲面画
像を抽出する（step18）。その後、圧痕画像抽出手段５
６は、上記で説明した方法のうちいずれかを用いて、閉
曲面認識手段５４で得られた閉曲面画像の中から圧痕を
表す画像を抽出する（step22）。
４に載せ、圧子１２を試験片２の表面に一定荷重で押し
付けることより、試験片２に圧痕４を付ける。そして、
顕微鏡１６による圧痕４の光学像の焦点を合わせた後、
撮像器３０で圧痕４の光学像を撮像することにより、光
学画像情報Ｓ1 を得る（step12）。この光学画像情報Ｓ
1 は、Ａ／Ｄ変換部４０でディジタル画像信号Ｓ2 に変
換されて、画像処理部５０に出力される（step14）。デ
ィジタル画像信号Ｓ2 は、画像処理部５０の二値化処理
部５２で二値化処理され、二値画像信号Ｓ3 として閉曲
面認識手段５４に出力される（step16）。閉曲面認識手
段５４は、二値画像信号Ｓ3 に基づき、「１」の値を持
つ画素に対して連結性のチェックを行う。そして、連結
している領域（閉曲面）にラベル付けを行い、閉曲面画
像を抽出する（step18）。その後、圧痕画像抽出手段５
６は、上記で説明した方法のうちいずれかを用いて、閉
曲面認識手段５４で得られた閉曲面画像の中から圧痕を
表す画像を抽出する（step22）。
【００１９】こうして、二値画像信号Ｓ3 から圧痕を表
す画像が特定されると、頂点座標算出手段５８は、圧痕
の頂点座標を探索する（step24）。図６は圧痕の境界線
を示す画素の特定の仕方を説明するための図、図７は圧
痕の境界線からその頂点座標を抽出する仕方を説明する
ための図である。まず、図６（ｂ）に示すように、各ｘ
座標の値に対して二値画像信号Ｓ3 を積算し、積算信号
ＳＧx を求める。また、図６（ｃ）に示すように、各ｙ
座標の値に対して二値画像信号Ｓ3 を積算し、積算信号
ＳＧy を求める。この積算信号ＳＧx ，ＳＧy をそれぞ
れ、所定のレベルＴx ，Ｔy で二値化することにより、
圧痕を表す領域Ｄx ，Ｄy が特定される。図６（ａ）に
示すように、圧痕を表す画像において、このＤx の中点
を通りｙ軸に平行な線分をＣx 、また、Ｄy の中点を通
りｘ軸に平行な線分をＣy とする。そして、圧痕を表す
画像内において、たとえばＣx 上の各画素を始点とし
て、左右に探索して、最初に画素値が「１」から「０」
になった画素を圧痕の境界を表す画素として選定する。
あるいは、圧痕を表す画像内において、Ｃy 上の各画素
を始点として、上下に探索して、最初に画素値が「１」
から「０」になった画素を圧痕の境界を表す画素として
選定する。こうして選定した画素を繋ぐと、図７に示す
太線が得られる。ここでは、圧痕の内部から探索して、
圧痕の境界を表す画素を選定しているが、本実施例で
は、予め圧痕を表す画像を特定しているので、圧痕の外
部から探索して圧痕の境界を表す画素を選定することに
してもよい。次に、圧痕の角部近傍を除いて、四辺に対
応する領域ａ−ａ′，ｂ−ｂ′，ｃ−ｃ′，ｄ−ｄ′を
定める。ここで、領域ａ−ａ′，ｂ−ｂ′，ｃ−ｃ′，
ｄ−ｄ′の決め方は、たとえばＤx ，Ｄy に基づいて設
定する。そして、領域ａ−ａ′に含まれる各画素の座標
を（ｘi ，ｙi ）（ｉ＝１，２，・・・ ，ｎ）として、領
域ａ−ａ′に対する直線近似式ｙ＝α1 ｘ＋α2 を求め
る。この直線近似式の求め方は、最小二乗法によるもの
が最も望ましい。また、各座標（ｘi ，ｙi ）（ｉ＝
１，２，・・・ ，ｎ）との偏差が最も小さくなるようなも
のとして直線近似式を求めてもよい。同様にして、領域
ｂ−ｂ′，ｃ−ｃ′，ｄ−ｄ′に対しても、それぞれ直
線近似式ｙ＝β1 ｘ＋β2 ，ｙ＝γ1 ｘ＋γ2 ，ｙ＝δ
1 ｘ＋δ2を求める。その後、これら四つの直線近似式
の交点の座標を算出することにより、圧痕の頂点位置Ｈ
a ，Ｈb ，Ｈc ，Ｈd を求める。
す画像が特定されると、頂点座標算出手段５８は、圧痕
の頂点座標を探索する（step24）。図６は圧痕の境界線
を示す画素の特定の仕方を説明するための図、図７は圧
痕の境界線からその頂点座標を抽出する仕方を説明する
ための図である。まず、図６（ｂ）に示すように、各ｘ
座標の値に対して二値画像信号Ｓ3 を積算し、積算信号
ＳＧx を求める。また、図６（ｃ）に示すように、各ｙ
座標の値に対して二値画像信号Ｓ3 を積算し、積算信号
ＳＧy を求める。この積算信号ＳＧx ，ＳＧy をそれぞ
れ、所定のレベルＴx ，Ｔy で二値化することにより、
圧痕を表す領域Ｄx ，Ｄy が特定される。図６（ａ）に
示すように、圧痕を表す画像において、このＤx の中点
を通りｙ軸に平行な線分をＣx 、また、Ｄy の中点を通
りｘ軸に平行な線分をＣy とする。そして、圧痕を表す
画像内において、たとえばＣx 上の各画素を始点とし
て、左右に探索して、最初に画素値が「１」から「０」
になった画素を圧痕の境界を表す画素として選定する。
あるいは、圧痕を表す画像内において、Ｃy 上の各画素
を始点として、上下に探索して、最初に画素値が「１」
から「０」になった画素を圧痕の境界を表す画素として
選定する。こうして選定した画素を繋ぐと、図７に示す
太線が得られる。ここでは、圧痕の内部から探索して、
圧痕の境界を表す画素を選定しているが、本実施例で
は、予め圧痕を表す画像を特定しているので、圧痕の外
部から探索して圧痕の境界を表す画素を選定することに
してもよい。次に、圧痕の角部近傍を除いて、四辺に対
応する領域ａ−ａ′，ｂ−ｂ′，ｃ−ｃ′，ｄ−ｄ′を
定める。ここで、領域ａ−ａ′，ｂ−ｂ′，ｃ−ｃ′，
ｄ−ｄ′の決め方は、たとえばＤx ，Ｄy に基づいて設
定する。そして、領域ａ−ａ′に含まれる各画素の座標
を（ｘi ，ｙi ）（ｉ＝１，２，・・・ ，ｎ）として、領
域ａ−ａ′に対する直線近似式ｙ＝α1 ｘ＋α2 を求め
る。この直線近似式の求め方は、最小二乗法によるもの
が最も望ましい。また、各座標（ｘi ，ｙi ）（ｉ＝
１，２，・・・ ，ｎ）との偏差が最も小さくなるようなも
のとして直線近似式を求めてもよい。同様にして、領域
ｂ−ｂ′，ｃ−ｃ′，ｄ−ｄ′に対しても、それぞれ直
線近似式ｙ＝β1 ｘ＋β2 ，ｙ＝γ1 ｘ＋γ2 ，ｙ＝δ
1 ｘ＋δ2を求める。その後、これら四つの直線近似式
の交点の座標を算出することにより、圧痕の頂点位置Ｈ
a ，Ｈb ，Ｈc ，Ｈd を求める。
【００２０】圧痕サイズ測定部６０は、頂点座標算出手
段５８で得られた圧痕の頂点位置に基づいて圧痕４の対
角線の長さを計算する（step26）。この対角線の長さ
は、対向する圧痕の頂点位置から、ピタゴラスの定理を
用いて容易に求めることができる。そして、硬度演算部
７０は、圧子１２の押付荷重と、圧痕サイズ測定部６０
で測定した対角線の長さとから、式（１）を用いて、試
験片２の硬度を演算する（step28）。この演算結果は、
プリンタ８０から出力される。
段５８で得られた圧痕の頂点位置に基づいて圧痕４の対
角線の長さを計算する（step26）。この対角線の長さ
は、対向する圧痕の頂点位置から、ピタゴラスの定理を
用いて容易に求めることができる。そして、硬度演算部
７０は、圧子１２の押付荷重と、圧痕サイズ測定部６０
で測定した対角線の長さとから、式（１）を用いて、試
験片２の硬度を演算する（step28）。この演算結果は、
プリンタ８０から出力される。
【００２１】本実施例の押込み型硬度計では、二値画像
信号に基づいて閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、閉
曲面認識手段で得られた閉曲面画像の中から圧痕を表す
画像を抽出する圧痕画像抽出手段とを設けたことによ
り、試験片の圧痕の近傍にノイズがある場合でも、圧痕
を正確に特定することができるので、硬度測定の信頼性
を向上させることができる。
信号に基づいて閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、閉
曲面認識手段で得られた閉曲面画像の中から圧痕を表す
画像を抽出する圧痕画像抽出手段とを設けたことによ
り、試験片の圧痕の近傍にノイズがある場合でも、圧痕
を正確に特定することができるので、硬度測定の信頼性
を向上させることができる。
【００２２】尚、本発明は、上記の実施例に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。上記の実施例では、圧痕サイズ測定部にお
いて、圧痕の四辺の直線近似式を用いて圧痕の頂点座標
を求める場合について説明したが、予め圧痕を表す領域
を特定しているので、たとえば図４（ａ）に示すように
圧子が傾いているときには、圧痕を表す画像内の画素の
うち、ｘ座標が最大の画素、ｘ座標が最小の画素、ｙ座
標が最大の画素、及びｙ座標が最小の画素を求め、これ
らの四つの画素の位置を圧痕の頂点座標としてもよい。
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。上記の実施例では、圧痕サイズ測定部にお
いて、圧痕の四辺の直線近似式を用いて圧痕の頂点座標
を求める場合について説明したが、予め圧痕を表す領域
を特定しているので、たとえば図４（ａ）に示すように
圧子が傾いているときには、圧痕を表す画像内の画素の
うち、ｘ座標が最大の画素、ｘ座標が最小の画素、ｙ座
標が最大の画素、及びｙ座標が最小の画素を求め、これ
らの四つの画素の位置を圧痕の頂点座標としてもよい。
【００２３】また、上記の実施例では、Ａ／Ｄ変換部か
らのディジタル画像信号を二値化処理する場合について
説明したが、ディジタル画像信号を数値化処理し、その
中で適切なレベルを選択するようにしてもよい。この場
合、閉曲面認識手段では、数値化信号を予め定めたレベ
ルと比較し、そのレベルを越えた画像情報の中から閉曲
線を認識することになる。
らのディジタル画像信号を二値化処理する場合について
説明したが、ディジタル画像信号を数値化処理し、その
中で適切なレベルを選択するようにしてもよい。この場
合、閉曲面認識手段では、数値化信号を予め定めたレベ
ルと比較し、そのレベルを越えた画像情報の中から閉曲
線を認識することになる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、処
理部からの数値化信号を予め定められたレベルと比較
し、そのレベルを越えた画像情報の中から閉曲面を認識
する閉曲面認識手段と、閉曲面認識手段で得られた閉曲
面画像の中から圧痕画像を抽出する圧痕画像抽出手段と
を設けたことにより、試験片の圧痕の近傍にノイズがあ
る場合でも、圧痕を正確に特定することができるので、
硬度測定の信頼性を向上させることができる押込み型硬
度計を提供することができる。
理部からの数値化信号を予め定められたレベルと比較
し、そのレベルを越えた画像情報の中から閉曲面を認識
する閉曲面認識手段と、閉曲面認識手段で得られた閉曲
面画像の中から圧痕画像を抽出する圧痕画像抽出手段と
を設けたことにより、試験片の圧痕の近傍にノイズがあ
る場合でも、圧痕を正確に特定することができるので、
硬度測定の信頼性を向上させることができる押込み型硬
度計を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例である押込み型硬度計の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】ビッカース硬度の測定方法を説明するための図
である。
である。
【図３】本実施例の押込み型硬度計における二値化処理
及びラベリング処理を画像を用いて説明するための図で
ある。
及びラベリング処理を画像を用いて説明するための図で
ある。
【図４】その押込み型硬度計における圧痕画像の抽出処
理を説明するための図である。
理を説明するための図である。
【図５】その押込み型硬度計における硬度測定の手順を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図６】圧痕の境界線を示す画素の特定の仕方を説明す
るための図である。
るための図である。
【図７】圧痕の境界線からその頂点座標を抽出する仕方
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図８】従来の押込み型硬度計の概略構成図である。
【図９】その押込み型硬度計において圧痕の端部を抽出
する方法を説明するための図である。
する方法を説明するための図である。
２ 試験片 ４ 圧痕 １０ 試験機 ２０ 撮像器 ３０ コントロールユニット ４０ Ａ／Ｄ変換部 ５０ 画像処理部 ５２ 二値化処理部 ５４ 閉曲面認識手段 ５６ 圧痕画像抽出手段 ５８ 頂点座標算出手段 ６０ 圧痕サイズ測定部 ７０ 硬度演算部 ８０ プリンタ
Claims (1)
- 【請求項１】 所定の荷重で試験片の表面に角錐の圧子
を押し付け、圧痕を形成可能な試験機と、前記試験機に
備えた顕微鏡に接続された撮像器と、前記撮像器に写し
出された光学画像情報をアナログ／ディジタル変換する
Ａ／Ｄ変換部とを有し、前記Ａ／Ｄ変換部からのディジ
タル画像信号に基づいて圧痕サイズを測定し、前記試験
片の硬度を演算する押込み型硬度計において、 前記Ａ／Ｄ変換部からのディジタル画像信号を数値化処
理する処理部と、前記処理部からの数値化信号を予め定
められたレベルと比較し、前記レベルを越えた画像情報
の中から閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、前記閉曲
面認識手段で得られた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽
出する圧痕画像抽出手段と、前記圧痕画像抽出手段で抽
出された圧痕についての数値化信号から圧痕の頂点座標
を算出する頂点座標算出手段とを具備することを特徴と
する押込み型硬度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7110210A JPH08285755A (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 押込み型硬度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7110210A JPH08285755A (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 押込み型硬度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285755A true JPH08285755A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14529857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7110210A Pending JPH08285755A (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 押込み型硬度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08285755A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102998193A (zh) * | 2011-09-15 | 2013-03-27 | 株式会社三丰 | 硬度计和硬度测试方法 |
| CN103123313A (zh) * | 2011-11-17 | 2013-05-29 | 株式会社三丰 | 硬度计和硬度测试方法 |
| CN103335905A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-10-02 | 江苏大学 | 一种测量曲面显微硬度的方法 |
| KR20200133585A (ko) * | 2019-05-20 | 2020-11-30 | 서강대학교산학협력단 | 미소압흔 주변에 디지털 화상적합기술을 적용하여 재료물성치와 응력상태를 측정하는 장치 및 방법 |
-
1995
- 1995-04-11 JP JP7110210A patent/JPH08285755A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102998193A (zh) * | 2011-09-15 | 2013-03-27 | 株式会社三丰 | 硬度计和硬度测试方法 |
| JP2013061302A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-04 | Mitsutoyo Corp | 硬さ試験機、及び硬さ試験方法 |
| US9146185B2 (en) | 2011-09-15 | 2015-09-29 | Mitutoyo Corporation | Hardness tester and hardness test method |
| EP2570793A3 (en) * | 2011-09-15 | 2018-03-07 | Mitutoyo Corporation | Hardness tester and hardness test method |
| CN103123313A (zh) * | 2011-11-17 | 2013-05-29 | 株式会社三丰 | 硬度计和硬度测试方法 |
| JP2013104864A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-05-30 | Mitsutoyo Corp | 硬さ試験機、及び硬さ試験方法 |
| US9003871B2 (en) | 2011-11-17 | 2015-04-14 | Mitutoyo Corporation | Hardness tester and hardness test method |
| CN103335905A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-10-02 | 江苏大学 | 一种测量曲面显微硬度的方法 |
| KR20200133585A (ko) * | 2019-05-20 | 2020-11-30 | 서강대학교산학협력단 | 미소압흔 주변에 디지털 화상적합기술을 적용하여 재료물성치와 응력상태를 측정하는 장치 및 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040625 |