JPS58738A - 硬さ計測表示方法およびその装置 - Google Patents

硬さ計測表示方法およびその装置

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JPS58738A
JPS58738A JP9282481A JP9282481A JPS58738A JP S58738 A JPS58738 A JP S58738A JP 9282481 A JP9282481 A JP 9282481A JP 9282481 A JP9282481 A JP 9282481A JP S58738 A JPS58738 A JP S58738A
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JP
Japan
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hardness
sample
impression
indentation
light
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Pending
Application number
JP9282481A
Other languages
English (en)
Inventor
Shozo Iwasaki
岩崎 昌三
Yoshiyuki Miyashita
宮下 義之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akashi Seisakusho KK
Original Assignee
Akashi Seisakusho KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Akashi Seisakusho KK filed Critical Akashi Seisakusho KK
Priority to JP9282481A priority Critical patent/JPS58738A/ja
Publication of JPS58738A publication Critical patent/JPS58738A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/42Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、試料表面に形成された圧痕から試料の硬さを
計測して表示できるようにした方法および装置に関し、
特に試料表面に光を照射してその反射光を電気信号に変
換することにより、試料の硬さを計測して表示できるよ
うにした方法および装置に関する。
従来より、光電変換システムを用いて試料の硬さを計測
する手段が各種提案されている。その−例として、試料
表面からの反射光を電気信号に変換し、この電気信号に
基づき、演算の際に圧痕の輪郭を認識して、この輪郭か
ら圧痕の大きさを計算して硬度値を求めるものがある。
しかしながら、このような従来の手段では、演算の際に
圧痕の輪郭全体を認識してから硬度値を求めることが行
なわれるので2信号処理が煩雑になるという問題点があ
る。
本発明は、このよづな問題点を解決しようとするもので
1表示手段によって映し出された像により、圧痕の輪郭
全体を目視により認識しながら、しかも硬さの計測に際
しては、圧痕の最大寸法を求めるのに必要な最少限度の
データを用いて計測できるようにした、硬さ計測表示方
法および装置を提供することを目的とする。
このため、本発明の硬さ計測表示方法は圧痕を形成され
た試料表面へ光を照射し、同試料表面からの反射光をマ
トリックス配置された光電変換素子群により電気信号に
変換して、この電気信号を2値化したのち、この2値化
電気信号に基づき、上記試料表面の圧痕像を表示すると
ともに、上記圧痕の最大寸法を計測することにより上記
試料の硬さを計測してこの硬さの値を表示することを特
徴としている。
また、本発明の硬さ計測表示装置は、圧痕を形成された
試料表面へ光を照射する投光系と、上記試料表面から反
射した光を導く反射系とをそなえるとともに、同反射系
からの光を受けて電気信号に変換すべくマ) 1fワク
ス配置されだ光電変換素子群と、同光電変換素子群から
の電気信号を2値化する2値化回路と、同2値化回路か
らの2値化電気信号を受けて上記試料表面の像を表示す
る第1の表示手段と、上記2値化回路からの2値化電気
信号を受けて上記圧痕の最大寸法を計測することにより
、上記試料の硬さを計測する演算手段と、同演算手段か
らの信号を受けて上記硬さの値を表示する第2の表示手
段とをそなえ、上記試料表面へ光を偏光させて照射すべ
く、上記投光系に偏光板が設けられたことを特徴として
いる。
以下、図面により本発明の一実施例としての硬さ計測表
示方法およびその装置について説明すると、第1図は上
記装置の全体構成図、第2図は上記装置における第1.
第2の表示手段によって試料表面の像と硬さの値とを表
示する一例を示す模式図、第3〜7図はいずれも圧痕か
ら試料の硬さを求める手段を示す説明図である。
第1図に示すごとく、圧痕1が形成された試料2の表面
へ光を照射する投光系3が設けられており、この投光系
3は光源としての照明ランプ4.集光レンズ5.ハーフ
ミラ−6および対物レンズ7で構成されている。
また、集光レンズ5とノ・−フミラー6との間には、偏
光板8が着脱できるように介設されている。
投光系3を通じて試料表面へ照射された光は試料表面で
反射して、この反射光が対物レンズ7、ハーフミラ−6
およびリレーレンズや接眼レンズから成るレンズ群9を
通じて導かれるようになっている。すなわち、これらの
対物レンズ7、ハーフミラ−6およびレンズ群9で反射
系10が構成される。
なお、対物レンズ7とハーフミラ−6は投光系3と反射
系10とに共通な部材として構成されている。
ところで、レンズ群9に近接して固体素子カメラ11が
設けられており、この固体素子カメラ11は、レンズ群
9と対向する位置に設けられて多数の光電変換素子がマ
トリックス状に配列されて構成された光電変換素子群1
2をそなえている。これによりとの光電変換素子群12
で反射光を電気信号に変換することができる。
なお、光電変換素子群12は、光電変換素子が例えば9
.7朋X12.7關のスペースに490X408個程度
マトリ・−クス状に集積化されて設けられたものである
また、光電変換素子群12からの電気信号を2値化する
2値化回路13が設けられている◇この2値化回路13
は光電変換素子群12の各光電変換素子からの電気信号
と所定のしきい値とを比較して、このしきい値よりも入
力電気信号が大きいときは「1」に相当する出力信号を
、逆に小さいときは「0」に相当する出力信号を出すも
のである。
一般KS圧痕lの部分へ照射された光の反射光は、試料
2の他の表面へ照射された光の反射光に比べ、反射系1
0に導かれる光量が少ないため、2値化回路13により
得られる2値化信号は、圧痕lの部分は「0」に相当す
る信号となり、圧痕l以外の部分は「1」に相当する信
号となる。
この2値化回路13からの2値化電気信号は。
マトリ、クスの配列順序に従って遂次第1の表示手段と
してのブラウン管14へ供給され、これにより第2図に
示すごとく、そのスクリーン14a上に圧痕1の像1′
が映し出される。
また、2値化回路13からの2値化電気信号は、同様に
マトリックスの配列、順序に従って遂次マイクロコンビ
ーータのごとき演算手段15へ供給される。
ところで、試料の硬さを示すものとして、プリネル硬さ
、ビッカース硬さ、ヌープ硬さ等ががあるが、これらの
硬さは圧痕作成の試験荷重をF・とすると、次のように
して求められる。
ブリネル硬さHBを求めるには、第3図に示すように、
圧痕1における所定の2方向の最大寸法dx、dyを求
め、LL口」 をdmとすればよく、これによりブリネ
ル硬さHBは次のようになる。
また、ビッカース硬さHVを求めるには、第4図に示す
ように、圧痕1における所定の2方向の最大寸法即ち対
角線の長さdx’、dy’を求りビッカース硬さHVは
次のようになる。
HV=に□ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・(2)dm” ここで、kは定数である。
さらに、ヌープ硬さHKを求めるには、第6図に示すよ
うに、圧f!IIKおける所定方向の最大寸法lを求め
ればよく、これによりヌープ硬さHKは次のようになる
ここでに′は定数である。
演算手段15では、求める硬さの種類に応じ上記の演算
式を適宜選択して、試料2の硬さを演算する。
例えば、ビッカース硬さHVを求める場合は、上記(2
)式を演算手段15内においてセットし、第5図に斜線
で示すととく圧痕の対角線を含むように中央部における
十文字の範囲を走査することにより得られる2値化電気
信号から対角線の長さdx’、dy’ を求め、これを
データとして予じめ記憶されているFやkの値とともに
、(2)式を演算して、ビッカース硬さnvに相当する
出力を出す。
なお、プリネル硬さHBを求める場合も、前述のビッカ
ース硬さHVを求める場合とほぼ同様にして、十文字の
範囲を走査することによって得られた信号に基づいて圧
痕1の最大寸法を計測することにより、試料2の硬さを
求めることが行なわれ、さらにヌープ硬さIIKを求め
る場合は、第7図に斜線で示すととく圧痕1の対角線を
含むように中央部分のみを走査することにより得られる
信号に基づいて試料2の硬さを求めることが行なわれる
そして、この演算手段15からの出力は図示しない適宜
のインターフェースを介して第2の表示手段としてのブ
ラウン管14やプリンタ17へ入力され、これにより第
2図に示すごとく。
ブラウン管14のスクリーン14a上に、硬さの値が表
示されたり、プリンタ17で硬さの値が印字されたりす
る。
また、演算手段15からの出力を計算機18へ入力して
、この計算機17で硬さの値に基づき更に所望の演算処
理を行なうこともできる。
ブラウン管14は第1.第2の表示手段を兼用しており
、そのスクリーン14a上には、第2図に示すごとく、
圧痕像1′と試料2の硬さの値とが同時に表示され更に
は圧痕対角線の長さも表示されるようになっているが、
第1.第2の表示手段を別々に設けて、例えば圧痕像1
′はブラウン管14で表示し、試料2の硬さは液晶素子
やニキシー管によってディジタル表示するようにしても
よい。
上述の構成により、試料の硬さを計測して表示するには
、投光系3によって光が試料2の表面に照射され、試料
表面からの反射光が固体素子カメラ11の光電変換素子
群12により電気信号に変換されて、この電気信号が2
値化回路13で2値化されたのち、この2値化電気信号
に基づき、ブラウン管14のスクリーン14a上に試料
表面の圧痕像1′が表示される。
また、上記2値化電気信号に基づき演算手段15によっ
て圧痕1の最大寸法を計測するだけで迅速に試料2の硬
さが計測されて、この硬さの値がブラウン管14のスク
リーン14a上に圧痕像1′とほぼ同時に表示されると
ともにプリンタ17で印字される。
なお、演算手段15からの信号は、計算機18へも必要
に応じて供給され、所望の演算処理を施される。
このとき、投光系3の光は偏光板8を通じて試料表面へ
照射されているので、圧痕1が例えば20μm以下の微
小な場合でも圧痕lの最大寸法を明確に認識でき、微小
圧痕lを形成された試料2の硬さをも正確に計測して表
示できるのである。
このように偏光板8を通じて光を照射することによって
圧痕1を明瞭に認識できるのは次の理由による。一般に
圧痕lが微小になると、対物レンズ7の倍率を40〜1
00というように高くする必要があり、これにより対物
レンズ7の開口数が大きくなる。
これによって、圧痕1の内部からの反射光が多くなり、
試料2の表面からの反射光との差が少なくなるため、圧
痕1の輪郭が不明瞭になるのであるが、偏光板8を投光
系3に介装することにより、投光系3の光を偏光させる
ことができ、これにより圧痕内部からの反射光と試料2
の表面″75)らの反射光との差を十分大きくできるか
らである。
以上詳述したよう゛に、本発明の硬さ計測表示方法およ
びその装置によれば、次のような効果ないし利点が得ら
れる。
(l)′試料の硬さを求めるに際し、少ないデータを用
いて行なうことができるので、演算処理時間を短くでき
るとともに、演算手段の容量を小さくできコストの低減
にも寄与しうる。
(2)  試料の硬さの計測と同時に圧痕像を表示する
ことができるので、誤計測のチェックを確実にできる。
(3)投光系に偏光板が介設されているので、非常に小
さい圧痕を形成された試料の硬さも正確に計測できる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例としての硬さ計測表示方法および
その装置を示すもので、第1図は上記装置の全体構成図
、第2図は上記装置における第1.第2の表示手段によ
って試料表面の像と硬さの値とを表示する一例を示す模
式図、第3〜7図はいずれも圧痕から試料の硬さを求め
る手段を示す説明図である。 1・・圧痕 1/・・圧痕像、2・・試料、3・・投光
系、4・・照明ランプ、5・・集光レンズ、6・・ノ・
−フミラー、7・・対物レンズ、8・・偏光板、9・・
レンズ群、lO・・反射系、11・・固体素子カメラ、
12・・光電変換素子群、13・・2値化回路、14・
・第1゜第2の表示手段を兼ねるブラウン管、1 lI
 a・・スクリーン、15・・演算手段、17・・プリ
ンタ、18・・計算機。 代理人 弁理士  飯 沼 義 彦 第1図 第2図 第3図 第4図 第6図 昭和57年 8月 6日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1 事件の表示 昭和56年特 許顧 第92824号 2 発明の名称 硬さ計測表示方法およびその装置 3 補正をする者 事件との関係 出願人 郵便番号   160 住所     東京都新宿区南元町5番地3号5 補正
命令の日付 (自発補正) 明細書の発明の詳細な説明の欄。 7 補正の内容 (1)明細書第10頁第16行に記載された「計算機1
7」を「計算機18」に補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fil  圧痕を形成された試料表面へ光を照射し、同
    試料表面からの反射光をマ) IJフックス置された光
    電変換素子群により電気信号に変換して、この電気信号
    を2値化したのち、この2値化電気信号に基づき、上記
    試料表面の圧痕像を表示するとともに、上記圧痕の最大
    寸法を計測することにより上記試料の硬さを計測してこ
    の硬さの値を表示することを特徴とする、硬さ計測表示
    方法。 (2)圧痕を形成された試料表面へ光を照射する投光系
    と、上記試料表面から反射した光を導く反射系とをそな
    えるとともに、同反射系からの光を受けて電気信号に変
    換すべくマトリックス配置された光電変換素子群と、同
    光電変換素子群からの電気信号を2値化する2値化回路
    と、同2値化回路からの2値化電気信号を受けて上記試
    料表面の像を表示する第1の表示手段と、上記2値化回
    路からの2値化電気信号を受けて上記圧痕の最大寸法を
    計測することにより上記試料の硬さを計測する演算手段
    と、同演算手段からの信号を受けて上記硬さの値を表示
    する第2の表示手段とをそなえ、上記試料表面へ光を偏
    光させて照射すべく、上記投光系に偏光板が設けられた
    ことを特徴とする、硬さ計測表示装置。
JP9282481A 1981-06-16 1981-06-16 硬さ計測表示方法およびその装置 Pending JPS58738A (ja)

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JPS58738A true JPS58738A (ja) 1983-01-05

Family

ID=14065175

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JP (1) JPS58738A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4627096A (en) * 1984-02-24 1986-12-02 Consiglio Nazionale Delle Ricerche Procedure and apparatus for the survey of the impression made on a specimen in measuring the hardness at penetration
US4860351A (en) * 1986-11-05 1989-08-22 Ibm Corporation Tamper-resistant packaging for protection of information stored in electronic circuitry

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