JPS605894B2 - ビツカ−ス硬さ試験機 - Google Patents
ビツカ−ス硬さ試験機Info
- Publication number
- JPS605894B2 JPS605894B2 JP51099050A JP9905076A JPS605894B2 JP S605894 B2 JPS605894 B2 JP S605894B2 JP 51099050 A JP51099050 A JP 51099050A JP 9905076 A JP9905076 A JP 9905076A JP S605894 B2 JPS605894 B2 JP S605894B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- indentation
- hardness tester
- sample
- length
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はイメージセンサを用いて試料の硬度を自動的
に測定でるようにしたビッカース硬さ試験機に関する。
に測定でるようにしたビッカース硬さ試験機に関する。
金属材料等の硬さ試験に、代表的なものの一つとして「
ビッカース硬さ試験」が広く採用されている。これは対
面角が８＝１３がなる正四角錐形のダイヤモンド圧子１
（第１図ａ参照）を用い、静かに荷重を加えて試料２の
試験面にくぼみ（以下圧痕とする）３をつくり、荷重を
除去した後に残った永久圧痕３（第１図ｂ参照）の表面
積で荷重を除した商をもって表わされる。すなわち、加
えた加重をＰｋ９とし、圧痕３の対角線の長さｄ肋を測
ればビツカース硬さＨｖはＨｖ＝２鯖ｉｎ６８０＝１，
８５奪ｋ９／柵である。
ビッカース硬さ試験」が広く採用されている。これは対
面角が８＝１３がなる正四角錐形のダイヤモンド圧子１
（第１図ａ参照）を用い、静かに荷重を加えて試料２の
試験面にくぼみ（以下圧痕とする）３をつくり、荷重を
除去した後に残った永久圧痕３（第１図ｂ参照）の表面
積で荷重を除した商をもって表わされる。すなわち、加
えた加重をＰｋ９とし、圧痕３の対角線の長さｄ肋を測
ればビツカース硬さＨｖはＨｖ＝２鯖ｉｎ６８０＝１，
８５奪ｋ９／柵である。
このビッカース硬さの試験にはマイクロビツカース硬度
計等が従来から広く用いられており、その測定方法は、
硬度計における負荷機構のダイヤモンド圧子１によって
試料２に荷重を加えて圧痕３を形成した後、試例２は移
動させないでダイヤモンド圧子１と計測顕微鏡をレボル
バ等で置き換える。
計等が従来から広く用いられており、その測定方法は、
硬度計における負荷機構のダイヤモンド圧子１によって
試料２に荷重を加えて圧痕３を形成した後、試例２は移
動させないでダイヤモンド圧子１と計測顕微鏡をレボル
バ等で置き換える。
そして、第２図ａに示すように、顕微鏡の視野内におい
て、試料表面上に形成された圧痕３の対角線のエッジ３
ａ，３ｂと側微授眼鏡内の焦点ガラスに刻まれた標線の
エッジ４ａ，４ｂを所定の操作によって合致させ、圧痕
３の対角線ｄの長さを預り手するのである。しかし、測
定者が顕微鏡の視野内で圧痕３のエッジ３ａ，３ｂと、
標線のエッジ４ａ，４ｂを合致させるとき「標線の形状
、圧痕３の大きさ、測定者の体調等により、測定するご
とに合致位置は変化をする。さらに第２図ｂ，ｃに示す
ように、標線のエッジ４ａ，４ｂと圧痕３のエッジ３ａ
，３ｂの合致位置に個人誤差による偏差が現われる。ま
た、２人以上の測定者が同一の圧痕を測定する場合、個
人誤差による測定者間の相互差が生じる。このように従
来の目視測定によるビッカース硬さ試験機にいては、測
定者自身あるいは測定者相互間の硯差、体調等によって
試料面上の圧痕エッジ３ａ，３ｂと標線エッジ４ａ，４
ｂの合致位置が一定せず、硬さ試験の測定値にかなり大
きな誤差が生じるという欠点があった。この発明は目視
測定によって生じる個人誤差を減少して試料の硬さ試験
を正確にすると共に、測定者の作業負担を戦滅すること
を目的とするものであって、ダイヤモンド圧子により試
料に圧痕を形成するビッカース硬さ試験機において、上
記圧痕の明暗像が投影される像画部に帯状のイメージセ
ンサを設置して、光電的に圧痕像の対角線の長さを測定
するようにしたビッカース硬さ試験機を提供するもので
ある。
て、試料表面上に形成された圧痕３の対角線のエッジ３
ａ，３ｂと側微授眼鏡内の焦点ガラスに刻まれた標線の
エッジ４ａ，４ｂを所定の操作によって合致させ、圧痕
３の対角線ｄの長さを預り手するのである。しかし、測
定者が顕微鏡の視野内で圧痕３のエッジ３ａ，３ｂと、
標線のエッジ４ａ，４ｂを合致させるとき「標線の形状
、圧痕３の大きさ、測定者の体調等により、測定するご
とに合致位置は変化をする。さらに第２図ｂ，ｃに示す
ように、標線のエッジ４ａ，４ｂと圧痕３のエッジ３ａ
，３ｂの合致位置に個人誤差による偏差が現われる。ま
た、２人以上の測定者が同一の圧痕を測定する場合、個
人誤差による測定者間の相互差が生じる。このように従
来の目視測定によるビッカース硬さ試験機にいては、測
定者自身あるいは測定者相互間の硯差、体調等によって
試料面上の圧痕エッジ３ａ，３ｂと標線エッジ４ａ，４
ｂの合致位置が一定せず、硬さ試験の測定値にかなり大
きな誤差が生じるという欠点があった。この発明は目視
測定によって生じる個人誤差を減少して試料の硬さ試験
を正確にすると共に、測定者の作業負担を戦滅すること
を目的とするものであって、ダイヤモンド圧子により試
料に圧痕を形成するビッカース硬さ試験機において、上
記圧痕の明暗像が投影される像画部に帯状のイメージセ
ンサを設置して、光電的に圧痕像の対角線の長さを測定
するようにしたビッカース硬さ試験機を提供するもので
ある。
以下、この発明の｝実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。
る。
第３図はこの発明に係るビッカース硬さ試験機の原理図
である。
である。
同図において「 ５は金属材料等の試料であって、この
試料５の表面上には硬さ試験機の負荷機構に運動するダ
イヤモンド圧子の押圧による正四角錐の圧痕６が形成さ
れており、この試料５は圧痕６部の拡大像を得るための
対物鏡７の直下にセットされている。８は上記試料面上
における圧痕部分とその周囲面との間に、大きな明暗差
をつくり出す照明系でこの照明系８は、タングステンラ
ンプ９，レンズ１０，１１、プリズム１２、ハーフミラ
ー１３等から構成されており、タングステンランプ９か
ら放出された可視光線はしンズ１０ｔプリズム１２、レ
ンズ１１を経てハーフミラー１３で反射し、対物鏡７を
経て試料面上に形成された圧痕部分とその周囲面を照射
する。
試料５の表面上には硬さ試験機の負荷機構に運動するダ
イヤモンド圧子の押圧による正四角錐の圧痕６が形成さ
れており、この試料５は圧痕６部の拡大像を得るための
対物鏡７の直下にセットされている。８は上記試料面上
における圧痕部分とその周囲面との間に、大きな明暗差
をつくり出す照明系でこの照明系８は、タングステンラ
ンプ９，レンズ１０，１１、プリズム１２、ハーフミラ
ー１３等から構成されており、タングステンランプ９か
ら放出された可視光線はしンズ１０ｔプリズム１２、レ
ンズ１１を経てハーフミラー１３で反射し、対物鏡７を
経て試料面上に形成された圧痕部分とその周囲面を照射
する。
また、圧痕６およびその周囲面６ａからの反射光は、再
び対物鏡７を経てハーフミラー１３を透過してハーフミ
ラー１４に導入され、このハーフミラー１４で反射した
光は接眼鏡１５に導入される。
び対物鏡７を経てハーフミラー１３を透過してハーフミ
ラー１４に導入され、このハーフミラー１４で反射した
光は接眼鏡１５に導入される。
またハーフミラー１４を透過した光は嫁面部１６に至る
。これにより圧痕６の傾斜面の階と「圧痕６の周囲面６
ａの明とに、くっきりと分けられた圧痕像が像画部１６
に結像されると共にトこの圧痕像を鞍眼鏡１５で目視す
ることができる。上記像画部１６に、フオトダィオード
あるいは電荷結合素子等のアレイよりなるイメージセン
サ１７が設置される。その受光面は第４図に示すように
、幅の狭いたんざく状の素子１７ａが多数その幅方向に
所定の間隔で直線的に配列されて構成されている。この
イメージセンサー７は〜その受光面に上記圧痕部の明暗
像が投影されるように上記像面部１６に配置されている
が、素子配列線〆（第４図のように各素子の中心をその
配列方向に結んだ想像線）と接眼鏡１５の焦点面におか
れるガラスに刻まれた湊線との方向は予め対応させてあ
る。すなわち、測定者が薮眼鏡１５をのぞいて圧痕像１
８の対角線と上記標線との位置合せを行なえば、像両部
１６において、おおに結像された圧痕像１８の対角線が
イメージセンサー７の上記素子配列線夕と一致するよう
になっている（第４図参照）。またイメージセンサ１７
は制御回路１９によって制御され、その受光面の各素子
１７ａ，１７ａ・・…・に照射された光量に対応した出
力が、制御回路１０からのクロツク信号に同期して順次
直列的に出力され、このビデオ出力はミニコンピュータ
のごとき演算装置２０に入力されて、後述のような演算
が行なわれる。以上の構成において、照明系８及び対物
鏡７によってつくり出された圧痕像１８が像面部１６に
結像されるとトこのイメージセンサ１７の受光面の各素
子１７ａ，１７ａ・・…・の出力は第５図に示すように
像面上の明暗に対応した出力波形となる。
。これにより圧痕６の傾斜面の階と「圧痕６の周囲面６
ａの明とに、くっきりと分けられた圧痕像が像画部１６
に結像されると共にトこの圧痕像を鞍眼鏡１５で目視す
ることができる。上記像画部１６に、フオトダィオード
あるいは電荷結合素子等のアレイよりなるイメージセン
サ１７が設置される。その受光面は第４図に示すように
、幅の狭いたんざく状の素子１７ａが多数その幅方向に
所定の間隔で直線的に配列されて構成されている。この
イメージセンサー７は〜その受光面に上記圧痕部の明暗
像が投影されるように上記像面部１６に配置されている
が、素子配列線〆（第４図のように各素子の中心をその
配列方向に結んだ想像線）と接眼鏡１５の焦点面におか
れるガラスに刻まれた湊線との方向は予め対応させてあ
る。すなわち、測定者が薮眼鏡１５をのぞいて圧痕像１
８の対角線と上記標線との位置合せを行なえば、像両部
１６において、おおに結像された圧痕像１８の対角線が
イメージセンサー７の上記素子配列線夕と一致するよう
になっている（第４図参照）。またイメージセンサ１７
は制御回路１９によって制御され、その受光面の各素子
１７ａ，１７ａ・・…・に照射された光量に対応した出
力が、制御回路１０からのクロツク信号に同期して順次
直列的に出力され、このビデオ出力はミニコンピュータ
のごとき演算装置２０に入力されて、後述のような演算
が行なわれる。以上の構成において、照明系８及び対物
鏡７によってつくり出された圧痕像１８が像面部１６に
結像されるとトこのイメージセンサ１７の受光面の各素
子１７ａ，１７ａ・・…・の出力は第５図に示すように
像面上の明暗に対応した出力波形となる。
すなわちＬ暗く結像された圧痕像１８上に全体が位置し
ている素子１７ａ，１７ａ…・・・の出力波形は小さく
、また氏痕像１８から外れた位置にある素子１７ａ，１
７ａ…・・・の出力波形は大きい。そして圧痕像１８の
角部近傍上に位置する素子１７ａ，１７ａ・・・・・０
の出力波形は、暗く結像された圧痕像１８と、この圧痕
像１８の周囲の明るい部分とがつくる明と階の中間に相
当した出力波形となる。そこで「 この出力を一定の関
値で、明と階の２値に分類し、所定の演算を施せば暗部
の幅、すなわち圧痕の対角線の長さを一応求めることが
できる。また、さらに高精度に対角線の長さを求めよう
とする合は、第６図に示すように、像面部１６に結像さ
れた圧痕像１８の角部近傍上に位置する素子１７ａ，１
７ａ・…・・の出力波形の傾きを利用する。すなわち、
圧痕像１８の角部近傍上に位置する素子１７ａ，１７ａ
・・…・の出力波形は、暗く結像される圧痕像１８と、
その周囲の明るい部分とがつくる明暗の割合に対応した
出力波形となる。従って「圧痕像１８の角部近傍上に位
置する素子１７ａ，１７ａ・・・・・・の出力波形の波
高は、ある傾斜をつくり出す。そこで例えば出力波形の
波高が傾斜をなす素子１７ａのいくつかを通当に選出し
、この傾斜に基づき所定の演算処理を施せば傾斜の終了
点、すなわち圧痕像１８の角部の頂点を求めることがで
き「 これによって圧痕像１８の対角線の長さを極めて
高精度に求めることができる。従って何らかの理由で圧
痕像１８の角部が欠けていたり、あるいは角部の頂点が
素子１７ａ間の間隔部分に重なった場合においても圧痕
像１８の対角線の長さを正確に算出することができるの
である。以上の説明から明らかなように、この発明に係
るビッカース硬さ試験機は、試料面上に形成された圧痕
の明暗像を、像面部に光学系を介して結像すると共に、
この像面部にイメージセンサを設置して圧痕像の対角線
の長さを光電的に測定できるよう構成してあるので、従
来、目視によって圧痕像の対角線長さを測定している測
定者の作業負担を軽減せることができると共に「上記圧
痕の対角線の長さを極めて高精度にかつ安定して測定す
ることができ、従来の目視測定によるビツカース硬さ試
験機にみられるような、測定者の個人偏差や測定者間の
相互差による測定誤差を減少させることができる等の効
果を奏する。
ている素子１７ａ，１７ａ…・・・の出力波形は小さく
、また氏痕像１８から外れた位置にある素子１７ａ，１
７ａ…・・・の出力波形は大きい。そして圧痕像１８の
角部近傍上に位置する素子１７ａ，１７ａ・・・・・０
の出力波形は、暗く結像された圧痕像１８と、この圧痕
像１８の周囲の明るい部分とがつくる明と階の中間に相
当した出力波形となる。そこで「 この出力を一定の関
値で、明と階の２値に分類し、所定の演算を施せば暗部
の幅、すなわち圧痕の対角線の長さを一応求めることが
できる。また、さらに高精度に対角線の長さを求めよう
とする合は、第６図に示すように、像面部１６に結像さ
れた圧痕像１８の角部近傍上に位置する素子１７ａ，１
７ａ・…・・の出力波形の傾きを利用する。すなわち、
圧痕像１８の角部近傍上に位置する素子１７ａ，１７ａ
・・…・の出力波形は、暗く結像される圧痕像１８と、
その周囲の明るい部分とがつくる明暗の割合に対応した
出力波形となる。従って「圧痕像１８の角部近傍上に位
置する素子１７ａ，１７ａ・・・・・・の出力波形の波
高は、ある傾斜をつくり出す。そこで例えば出力波形の
波高が傾斜をなす素子１７ａのいくつかを通当に選出し
、この傾斜に基づき所定の演算処理を施せば傾斜の終了
点、すなわち圧痕像１８の角部の頂点を求めることがで
き「 これによって圧痕像１８の対角線の長さを極めて
高精度に求めることができる。従って何らかの理由で圧
痕像１８の角部が欠けていたり、あるいは角部の頂点が
素子１７ａ間の間隔部分に重なった場合においても圧痕
像１８の対角線の長さを正確に算出することができるの
である。以上の説明から明らかなように、この発明に係
るビッカース硬さ試験機は、試料面上に形成された圧痕
の明暗像を、像面部に光学系を介して結像すると共に、
この像面部にイメージセンサを設置して圧痕像の対角線
の長さを光電的に測定できるよう構成してあるので、従
来、目視によって圧痕像の対角線長さを測定している測
定者の作業負担を軽減せることができると共に「上記圧
痕の対角線の長さを極めて高精度にかつ安定して測定す
ることができ、従来の目視測定によるビツカース硬さ試
験機にみられるような、測定者の個人偏差や測定者間の
相互差による測定誤差を減少させることができる等の効
果を奏する。
第１図ａはダイヤモンド圧子の一部を示す斜視図、第１
図ｂはビッカース硬さ試験におけるダイヤモンド圧子と
試料との関係を示す説明図、第２図ａ，ｂ，ｃは穣眼鏡
の視野内における標線と圧痕像の位置合せの実施態様を
示す説明図、第３図はこの発明に係るビッカース硬さ試
験機の原理図、第４図は像面部における圧痕像とイメー
ジセンサとの位置関係を示す平面図、第５図は圧痕像の
明暗像に対応したイメージセンサの出力波形図、第６図
は圧痕角部の明暗像に対応応したイメージセンサの出力
波形図である。 ５・・・…イメージセンサ、６……圧痕、８・・・・・
・光源系、１６……像面部、１７……イメージセンサ、
１７ａ……素子、１８……圧痕像。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
図ｂはビッカース硬さ試験におけるダイヤモンド圧子と
試料との関係を示す説明図、第２図ａ，ｂ，ｃは穣眼鏡
の視野内における標線と圧痕像の位置合せの実施態様を
示す説明図、第３図はこの発明に係るビッカース硬さ試
験機の原理図、第４図は像面部における圧痕像とイメー
ジセンサとの位置関係を示す平面図、第５図は圧痕像の
明暗像に対応したイメージセンサの出力波形図、第６図
は圧痕角部の明暗像に対応応したイメージセンサの出力
波形図である。 ５・・・…イメージセンサ、６……圧痕、８・・・・・
・光源系、１６……像面部、１７……イメージセンサ、
１７ａ……素子、１８……圧痕像。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- １ ダイヤモンド圧子を用いて試料面上に正四角形錐の
圧痕を形成し、その圧痕の対角線の長さを測定すること
により試料の硬さを検出するビツカース硬さ試験機であ
って、上記圧痕部の明暗像が光学系を介して結像される
像面部を設けると共に、この像面部には、多数の光電変
換素子を直線的に配列してなるイメージセンサを配置し
、上記圧痕像の対角線の長さを上記イメージセンサによ
り光電的に検出するようにしたビツカース硬さ試験機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51099050A JPS605894B2 (ja) | 1976-08-19 | 1976-08-19 | ビツカ−ス硬さ試験機 |
| GB34186/77A GB1563570A (en) | 1976-08-19 | 1977-08-15 | Hardness tester |
| US05/825,398 US4147052A (en) | 1976-08-19 | 1977-08-17 | Hardness tester |
| CH1015677A CH617772A5 (ja) | 1976-08-19 | 1977-08-18 | |
| DE19772737554 DE2737554A1 (de) | 1976-08-19 | 1977-08-19 | Vorrichtung zur haertepruefung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51099050A JPS605894B2 (ja) | 1976-08-19 | 1976-08-19 | ビツカ−ス硬さ試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5324883A JPS5324883A (en) | 1978-03-08 |
| JPS605894B2 true JPS605894B2 (ja) | 1985-02-14 |
Family
ID=14236733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51099050A Expired JPS605894B2 (ja) | 1976-08-19 | 1976-08-19 | ビツカ−ス硬さ試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS605894B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4691559A (en) * | 1985-02-07 | 1987-09-08 | Helmut Fischer | Device for measuring the properties of solid materials which can be derived from the behavior of a penetrating body |
| JPS636437A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-12 | Akashi Seisakusho Co Ltd | 電子顕微鏡用角錐圧子 |
| JP2014190890A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Mitsutoyo Corp | 硬さ試験機、及び硬さ試験方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444473A (en) * | 1977-09-16 | 1979-04-07 | Toshiba Corp | Nanufacture for semiconductor device |
-
1976
- 1976-08-19 JP JP51099050A patent/JPS605894B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5324883A (en) | 1978-03-08 |
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