WO1993011420A1 - Method for measuring the hardness of a material and device for implementing same - Google Patents

Method for measuring the hardness of a material and device for implementing same Download PDF

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WO1993011420A1 PCT/FR1992/001050 FR9201050W WO9311420A1 WO 1993011420 A1 WO1993011420 A1 WO 1993011420A1 FR 9201050 W FR9201050 W FR 9201050W WO 9311420 A1 WO9311420 A1 WO 9311420A1
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Jacques Pain
Gontier Jean Claude
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Abstract

A method for measuring the dimensions (d', d'') of an imprint (E) made by a penetrator (3) on the surface (1) of an object in order to determine the hardness of the material of which it is made. The method comprises creating a final image (E3) of the imprint with the same dimensions (d'3, d''3) as a predetermined reference image (IR), and determining the actual dimensions of the imprint while considering the enlargement (K) required to turn the actual imprint into its final image.

Description

PROCEDE DE MESURE DE LA DURETE D'UN MATERIAU ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE.METHOD FOR MEASURING THE HARDNESS OF A MATERIAL AND DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD.
La présente invention concerne un procédé pour mesurer les dimensions d'une empreinte faite par un pénétrateur sur une pièce, afin de déterminer la dureté du matériau utilisé. L'invention concerne aussi le procédé de détermination de la dureté ainsi que le dispositif mettant en oeuvre ce procédé.The present invention relates to a method for measuring the dimensions of an impression made by a penetrator on a workpiece, in order to determine the hardness of the material used. The invention also relates to the method for determining the hardness as well as the device implementing this method.
La détermination des caractéristiques de dureté des matériaux est effectuée suivant des essais normalisés. Les résultats exprimés par ces essais ne sont pas des indications absolues, mais constituent une échelle de valeurs comparatives étroitement liées aux conditions des essais et le caractère non destructif des mesures en justifie largement leur emploi.The hardness characteristics of the materials are determined according to standardized tests. The results expressed by these tests are not absolute indications, but constitute a scale of comparative values closely linked to the conditions of the tests and the non-destructive nature of the measurements largely justifies their use.
Il existe différentes méthodes de mesures, par exemple les essais par rayure, par rebondissement et par pénétration, sans compter les méthodes indirectes du type magnétique ou par ultra-sons. La méthode la plus couramment utilisée pour déterminer la dureté des matériaux, tels que les métaux, est sans aucun doute l'essai de dureté dit par pénétration. Cet essai consiste à déterminer la dureté du matériau utilisé, à partir des dimensions d'une empreinte faite par un pénétrateur appliqué sur la surface de la pièce à analyser, sous une charge définie. Ladite empreinte étant pour une charge donnée, d'autant plus petite que le matériau de la pièce est dur. Dans l'essai du type dit Vickers, le pénétrateur est une pièce dont l' extrémité en diamant a la forme d'une pyramide à base carrée, d'angle au sommet de 136° entre faces opposées. Ce type d'essai est beaucoup utilisé car la loi de similitude est automatiquement respectée et l'on obtient des empreintes géométriquement semblables lorsqu'on fait varier la charge. L'empreinte laissée sur la surface de la pièce par le pénétrateur est carrée et on en mesure les deux diagonales pour en déterminer la dureté du matériau, selon une formule mathématique bien connue en soi. De nombreux constructeurs commercialisent des appareils destinés à mesurer les empreintes, et qui sont tous basés sur le même principe. Généralement, ces appareils, appelés encore duromètres, permettent simultanément de faire l'empreinte avec le pénétrateur, de pratiquer à la mesure des dimensions de l'empreinte réalisée et d'en déterrniner ainsi la valeur de la dureté de l'échantillon testé.. A cet effet, les duromètres actuels comprennent un pénétrateur mis en pression sur la pièce à mesurer, et un système optique permettant par un grossissement optique, de créer une image de l'empreinte que l'opérateur mesure grâce à un oculaire de visée. L'objectif de grossissement ayant un grossissement déterminé, les images des empreintes que l'on mesure ont des dimensions qui sont fonction des dimensions de l'empreinte. Aussi on comprendra que l'utilisation de tels appareils rend difficile la mesure des très petites empreintes, et qu'il est impossible de mesurer avec la même précision les petites empreintes de quelques microns et les empreintes plus grandes, par exemple de 100 à 200 microns.There are different measurement methods, for example scratch, rebound and penetration tests, not to mention indirect magnetic or ultrasonic methods. The most commonly used method for determining the hardness of materials, such as metals, is undoubtedly the so-called penetration hardness test. This test consists in determining the hardness of the material used, from the dimensions of an impression made by a penetrator applied to the surface of the part to be analyzed, under a defined load. The said imprint being for a given load, the smaller the harder the material of the part. In the test of the so-called Vickers type, the indenter is a piece whose diamond end has the shape of a pyramid with a square base, with an apex angle of 136 ° between opposite faces. This type of test is used a lot because the law of similarity is automatically respected and geometrically similar imprints are obtained when the load is varied. The imprint left on the surface of the part by the indenter is square and we measure the two diagonals to determine the hardness of the material, according to a mathematical formula well known in itself. Many manufacturers market devices for measuring fingerprints, all of which are based on the same principle. Generally, these devices, also called durometers, allow simultaneously to make the impression with the indenter, to practice measuring the dimensions of the impression made and thus to determine the value of the hardness of the sample tested. To this end, current durometers include an indenter put under pressure on the part to be measured, and an optical system allowing, by optical magnification, to create an image of the imprint that the operator measures by means of an aiming eyepiece. The objective of magnification having a determined magnification, the images of the imprints which one measures have dimensions which are a function of the dimensions of the imprint. Also it will be understood that the use of such devices makes it difficult to measure very small footprints, and that it is impossible to measure with the same precision small footprints of a few microns and larger footprints, for example from 100 to 200 microns .
La présente invention se propose donc de solutionner les problèmes rencontrés par les opérateurs qui utilisent les duromètres actuels et propose un nouveau procédé de mesure qui, tout en étant nouveau, respecte la norme actuelle.The present invention therefore proposes to solve the problems encountered by operators who use current durometers and proposes a new measurement method which, while being new, respects the current standard.
Le procédé de mesure selon l'invention d'une empreinte formée par un pénétrateur sur la surface d'une pièce pour en déterminer la dureté du matériau la constituant, est caractérisé en ce que l'on crée une image finale de l'empreinte ayant les dimensions d'une image de référence déterminée et l'on détermine les dimensions réelles de l'empreinte en tenant compte du grossissement ayant permis de passer de l'empreinte réelle à son image finale.The method of measuring according to the invention of an imprint formed by a penetrator on the surface of a part to determine the hardness of the material constituting it, is characterized in that a final image of the imprint having been created the dimensions of a determined reference image and the actual dimensions of the imprint are determined by taking into account the magnification which has made it possible to go from the actual imprint to its final image.
Selon une caractéristique complémentaire, l'on crée préalablement sur un support de visualisation, une image initiale dont les dimensions sont fonction des dimensions de l'empreinte et l'on modifie ladite image initiale pour lui donner les dimensions de l'image finale, puis l'on détermine les dimensions de l'empreinte en fonction des grossissements ayant permis de passer de l'image initiale à l'image finale. Selon un mode préféré de l'invention, l'on crée préalablement au moins une image intermédiaire de dimensions avant de créer l'image initiale.According to an additional characteristic, an initial image, the dimensions of which depend on the dimensions of the imprint, is created beforehand on a display medium, and said initial image is modified to give it the dimensions of the final image, then the dimensions of the imprint are determined according to the magnifications which have made it possible to pass from the initial image to the final image. According to a preferred embodiment of the invention, at least one intermediate image of dimensions is created beforehand before creating the initial image.
L'invention concerne aussi le dispositif de mesure destiné à mettre en oeuvre le procédé de mesure qui est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour créer une image initiale et pour la modifier pour créer une image finale ayant les dimensions prédéterminées d'une image de référence. Ces moyens étant avantageusement constitués par un duromètre comprenant une adaptation reliée à un ensemble d'analyse, de traitement et de visualisation.The invention also relates to the measuring device intended to implement the measuring method which is characterized in that it comprises means for creating an initial image and for modifying it to create a final image having the predetermined dimensions of a reference image. These means being advantageously constituted by a durometer comprising an adaptation connected to a set of analysis, processing and visualization.
Selon une disposition préférée, le dispositif de mesure comprend une caméra vidéo reliée à un ensemble d'analyse, de traitement et de visualisation. Ladite caméra étant soit montée mobile en translation sur le duromètre, soit comprend un objectif à focale variable.According to a preferred arrangement, the measurement device comprises a video camera connected to an analysis, processing and display assembly. Said camera being either mounted movable in translation on the durometer, or comprises a lens with variable focal length.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows with reference to the appended drawings which are given only by way of nonlimiting examples.
Les figures 1 représentent très schématiquement l'essai de dureté proprement dit.Figures 1 schematically represent the actual hardness test.
La figure la est une vue latérale avant essai de dureté.Figure la is a side view before hardness test.
La figure lb est une vue latérale pendant l'essai de dureté.Figure 1b is a side view during the hardness test.
La figure le est une vue de dessus montrant l'empreinte ainsi réalisée.Figure le is a top view showing the imprint thus produced.
La figure 2 est une représentation schématique illustrant un mode de réalisation du procédé selon l'invention.Figure 2 is a schematic representation illustrating an embodiment of the method according to the invention.
Les figures 3 et 4 sont des vues montrant un exemple de dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé dans une situation intermédiaire (figure 3) et dans une situation finale (figure 4). Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques illustrant le procédé mis en oeuvre par le dispositif selon les figures 3 et 4.Figures 3 and 4 are views showing an example of a device for implementing the method in an intermediate situation (Figure 3) and in a final situation (Figure 4). FIGS. 5 and 6 are schematic views illustrating the process implemented by the device according to FIGS. 3 and 4.
La figure 7 représente une partie du dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention.FIG. 7 represents a part of the device implementing the method of the invention.
La figure 8 est une vue similaire à la figure 7 représentant une variante de l'invention.Figure 8 is a view similar to Figure 7 showing a variant of the invention.
La figure 9 est une vue similaire à la figure 5 montrant une variante possible de l'invention.Figure 9 is a view similar to Figure 5 showing a possible variant of the invention.
Le procédé selon l'invention est destiné à mesurer les dimensions (d1, d") d'une empreinte (E) formée sur la surface (1) d'une pièce échantillon (2) dont on veut déterminer la dureté.The method according to the invention is intended to measure the dimensions (d 1 , d ") of an imprint (E) formed on the surface (1) of a sample piece (2) whose hardness is to be determined.
L'empreinte est réalisée de façon connue en soi (figures la, lb, le) par un pénétrateur (3) dont l'extrémité (30) en diamant a la forme d'une pyramide à base carrée et d'angle au sommet de 136 degrés. On ne décrira pas en détail l'essai de dureté proprement dit qui est bien connu en soi et qui est illustré très schêmatiquement aux figures la, lb et le. Notons seulement que le pénétrateur (3) est appliqué sur la pièce (2), dont on veut déterminer la dureté, sous une charge déterminée (F) (figure lb), laissant ainsi sur la surface (1) de ladite pièce (2), une empreinte (E) dont les dimensions (d1, d") sont fonction de sa dureté (figure le). Ainsi, plus la pièce est dure, plus l'empreinte est petite; inversement, moins la pièce est dure, plus l'empreinte est grande. La dureté est ainsi inversement proportionnelle aux dimensions de l'empreinte et est donc déterminée en mesurant cesdites dimensions. Etant donné la forme de extrémité (30) du pénétrateur (3), l'empreinte (E) a la forme d'un carré (a, b, c, d) dont on mesure la longueur des deux diagonales (ac) et (bd) respectivement (d1) et (d"). On en détermine ensuite la longueur d'+d" moyenne d = — 5 — et a valeur de la dureté (HV) est déterminée par laThe impression is made in a manner known per se (FIGS. 1a, 1b, 1c) by a penetrator (3) whose diamond end (30) has the shape of a pyramid with a square base and an angle at the top of 136 degrees. We will not describe in detail the actual hardness test which is well known per se and which is illustrated very schematically in Figures la, lb and le. Note only that the indenter (3) is applied to the part (2), the hardness of which is to be determined, under a determined load (F) (figure lb), thus leaving on the surface (1) of said part (2) , an imprint (E) whose dimensions (d 1 , d ") are a function of its hardness (figure le). Thus, the harder the part, the smaller the imprint; conversely, the harder the part, the more the imprint is large, the hardness is thus inversely proportional to the dimensions of the imprint and is therefore determined by measuring these dimensions. Given the shape of the end (30) of the indenter (3), the imprint (E) has the form of a square (a, b, c, d) whose length of the two diagonals (ac) and (bd) are measured respectively (d 1 ) and (d "). The average length of + d "d = - 5 - is then determined and the hardness value (HV) is determined by the
F formule 1,8544 —? , (F) étant la force d'application du pénétrateur sur la pièce à mesurer. Contrairement à ce qui est fait traditionnellement, le procédé selon l'invention (figure 2) consiste à créer sur un support (4) tel qu'un écran (15) de micro-ordinateur, une image finale (E3) dont les dimensions (d'3, d"3) ne sont pas fonction des dimensions (d1, d") de l'empreinte (E), mais égales ou sensiblement égales à un image de référence (IR) de dimensions pré-déterminées (d'3, d"3). Les dimensions (d1, d") de l'empreinte réelle (E) étant alors déterminées à partir des dimensions de l'image finale (E3) en tenant compte du coefficient de grossissement (K) ayant permis de visualiser l'empreinte de dimensions (d1, d") en une image finale (E3) de dimensions (d'3, d"3).F formula 1.8544 - ? , (F) being the force of application of the indenter on the part to be measured. Contrary to what is traditionally done, the method according to the invention (FIG. 2) consists in creating on a support (4) such as a screen (15) of a microcomputer, a final image (E3) whose dimensions ( d'3, d "3) are not a function of the dimensions (d 1 , d") of the imprint (E), but equal or substantially equal to a reference image (IR) of predetermined dimensions (d ' 3, d "3). The dimensions (d 1 , d") of the actual imprint (E) then being determined from the dimensions of the final image (E3) taking into account the magnification coefficient (K) having allowed to visualize the footprint of dimensions (d 1 , d ") in a final image (E3) of dimensions (of 3, d" 3).
La figure 2 illustre très schématiquement ce procédé et représente trois empreintes (E, E', E") de dimensions différentes. Selon le procédé, toutes les empreintes, quelles que soient leurs dimensions, sont visualisées sur le support (4) en une image finale (E3) de dimensions déterminées (d'3, d"3). Ainsi, pour passer de l'empreinte réelle (Ea) à son image finale (E3), il a fallu un grossissement de rapport (Ka); de même, pour passer de l'empreinte réelle (Eb) à son image finale (E3), il a fallu un grosssissement de rapport différent (Kb), et pour passer de l'empreinte réelle (Ec) à son image finale (E3), il a fallu un autre rapport de grossissement (Kc). Les dimensions des empreintes réelles seront bien entendu déterminées en tenant compte du rapport de grossissement correspondant ayant permis d'obtenir l'image finale mesurée. Ainsi, la dimension de d3 l'empreinte Ea sera da = 77- , celle de d3 l'empreinte Eb sera db = x~- , et celle de d3 d'3+d"3 l'empreinte Ec sera de = τr~ , "d3" étant bien entendu égal à — ~ — .FIG. 2 very schematically illustrates this process and represents three imprints (E, E ', E ") of different dimensions. According to the method, all the imprints, whatever their dimensions, are displayed on the support (4) in one image final (E3) of determined dimensions (d'3, d "3). Thus, to go from the actual imprint (Ea) to its final image (E3), it was necessary to magnify the ratio (Ka); in the same way, to pass from the real imprint (Eb) to its final image (E3), it was necessary a magnification of different ratio (Kb), and to pass from the real imprint (Ec) to its final image (E3) ), another magnification ratio (Kc) was required. The dimensions of the actual footprints will of course be determined taking into account the corresponding magnification ratio which has made it possible to obtain the final measured image. Thus, the dimension of d3 the footprint Ea will be da = 77-, that of d3 the footprint Eb will be db = x ~ -, and that of d3 of 3 + d "3 the footprint Ec will be of = τr ~ , "d3" being of course equal to - ~ -.
Ainsi, étant donné que l'on utilise toujours une image de dimensions déterminées, la précision des mesures sera aussi bonne pour des petites empreintes que pour des grandes.Thus, since an image of determined dimensions is always used, the accuracy of the measurements will be as good for small fingerprints as for large ones.
Selon un processus particulier de l'invention, on crée préalablement sur l'écran, une image initiale (E2) de l'empreinte (E) de dimensions (d'2, d"2) (voir figures 3, 5, 6 et 7), et on en modifie les dimensions pour amener cette dite image initiale (E2) à avoir les dimensions ou sensiblement les dimensions de l'image de référence (IR) dont on en mesure les dimensions pour en déduire les dimensions de l'empreinte (E). L'image initiale (E2) ayant bien entendu des dimensions, fonction des dimensions de l'empreinte réelle.According to a particular process of the invention, an initial image (E2) of the imprint (E) of dimensions (of 2, d "2) is previously created on the screen (see FIGS. 3, 5, 6 and 7), and we modify the dimensions to bring this said initial image (E2) to have the dimensions or substantially the dimensions of the reference image (IR) whose dimensions are measured to deduce the dimensions of the imprint (E). The initial image (E2) of course having dimensions, a function of the dimensions of the actual imprint.
Pour une meilleure compréhension du procédé sur lequel nous reviendrons plus loin, nous allons à présent décrire un exemple de dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Il va de soi que les dispositifs décrits ci-après ne sont donnés qu'à titre d'exemples et que tout dispositif équivalent mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ferait aussi partie de l'invention.For a better understanding of the process to which we will return later, we will now describe an example of a device intended to implement the process according to the invention. It goes without saying that the devices described below are given only by way of examples and that any equivalent device implementing the method according to the invention would also form part of the invention.
Le dispositif selon le premier mode de réalisation comprend un appareil de base tel qu'un duromètre désigné sous la référence générale (5) et un ensemble d'analyse et de traitement de l'information et de visualisation, désigné sous la référence générale (6). Le duromètre (5) est constitué d'un bâti (7) et d'un plateau support (8) sur lequel est placé l'échantillon (2) à tester. Il comprend aussi de façon connue en soi, un système de mise en charge d'un pénétrateur et des moyens pour éclairer l'empreinte (E) réalisée par le pénétrateur (3) non représentés. Il comprend par ailleurs un premier objectif de grossissement (9) destiné à créer une image intermédiaire (El) de dimensions (d'1, d"l) sur un prisme diviseur (10). Notons aussi que cette image intermédiaire peut être éventuellement vue par l'opérateur grâce à un oculaire de vision (11) mis en place à cet effet. L'image intermédiaire (El) constitue une première image de l'empreinte dont les dimensions sont par exemple multipliées par un premier rapport de grossissement (kl) d'environ 50. Ainsi, l'image intermédiaire (El) est kl fois plus grosse que l'empreinte réelle (E), et par exemple 50 fois plus grosse.The device according to the first embodiment comprises a basic device such as a durometer designated under the general reference (5) and a set of analysis and processing of information and display, designated under the general reference (6 ). The durometer (5) consists of a frame (7) and a support plate (8) on which the sample (2) to be tested is placed. It also comprises, in a manner known per se, a system for charging a penetrator and means for illuminating the imprint (E) produced by the penetrator (3) not shown. It also includes a first magnification objective (9) intended to create an intermediate image (El) of dimensions (1, d "l) on a dividing prism (10). Note also that this intermediate image can possibly be seen by the operator thanks to a vision eyepiece (11) set up for this purpose. The intermediate image (El) constitutes a first image of the imprint whose dimensions are for example multiplied by a first magnification ratio (kl ) of around 50. Thus, the intermediate image (El) is kl times larger than the actual imprint (E), and for example 50 times larger.
Selon l'invention, la partie supérieure (70) du duromètre (5) comprend une caméra vidéo (12) et un objectif (13) disposés dans l'axe (XX1) du premier objectif (9). La caméra vidéo (12) étant reliée à l'ensemble d'analyse de traitement et de visualisation (6) qui comprend une unité centrale (14), un écran de visualisation (15), un clavier (16) et une souris (160), pour créer sur l'écran (15) et à partir de l'image intermédiaire (El) filmée par la caméra (12), l'image initiale (E2) dont les dimensions (d'2, d"2) sont égales à k2 fois les dimensions (d'1, d"l) de ladite image intermédiaire (El), k2 étant par exemple égal à 20.According to the invention, the upper part (70) of the durometer (5) comprises a video camera (12) and a lens (13) arranged in the axis (XX 1 ) of the first lens (9). The video camera (12) being connected to the processing analysis and display assembly (6) which comprises a central unit (14), a display screen (15), a keyboard (16) and a mouse (160 ), to create on the screen (15) and from the image intermediate (El) filmed by the camera (12), the initial image (E2) whose dimensions (of 2, d "2) are equal to k2 times the dimensions (of 1, d" l) of said image intermediate (El), k2 being for example equal to 20.
Selon le procédé de l'invention, l'opérateur, au lieu de mesurer les dimensions (d'2, d"2) de l'image initiale ainsi créée, modifie les dimensions de celle-ci pour qu'elles soient égales ou sensiblement égales aux dimensions d'une image de référence (IR) et créer ainsi une image finale (E3) qu'il mesurera.According to the method of the invention, the operator, instead of measuring the dimensions (of 2, d "2) of the initial image thus created, modifies the dimensions of the latter so that they are equal or substantially equal to the dimensions of a reference image (IR) and thus create a final image (E3) that it will measure.
Afin de permettre la modification de l'image initiale pour l'adapter aux dimensions de l'image de référence, la caméra vidéo (12) est liée au duromètre de façon mobile. A cet effet, ladite caméra (12) est fixée sur un chariot (17) mobile verticalement sur un support (18) fixé à la paroi supérieure (70) du duromètre, tandis que l'objectif (13) est fixé et relié rigidement à ladite paroi (70). Le déplacement vertical vers le bas (ba) ou vers le haut (ha) de la caméra (12) permettant ainsi de modifier les dimensions de l'image initiale (E2) pour lui donner les dimensions de l'image de référence (IR), et ainsi créer l'image finale (E3) que l'on mesure pour en déterminer les dimensions de l'empreinte. Ce déplacement de la caméra peut se faire soit manuellement à l'aide par exemple d'un molette de commande (19), soit automatiquement grâce à un moteur (20), non représenté, piloté par un logiciel approprié.In order to allow the modification of the initial image to adapt it to the dimensions of the reference image, the video camera (12) is linked to the durometer in a mobile manner. To this end, said camera (12) is fixed on a carriage (17) movable vertically on a support (18) fixed to the upper wall (70) of the durometer, while the objective (13) is fixed and rigidly connected to said wall (70). The vertical movement down (ba) or up (ha) of the camera (12) thus making it possible to modify the dimensions of the initial image (E2) to give it the dimensions of the reference image (IR) , and thus create the final image (E3) that we measure to determine the dimensions of the imprint. This movement of the camera can be done either manually using, for example, a control wheel (19), or automatically using a motor (20), not shown, controlled by appropriate software.
La figure 3 représente le dispositif avant modification de l'image initiale (E2). Dans cette situation, la caméra vidéo (12) est à une hauteur (hi) de la paroi supérieure (70) du duromètre et crée sur l'écran (15) du micro-ordinateur, l'image initiale (E2) de dimensions (d'2, d"2). Pour modifier les dimensions de cette image et créer l'image finale (E3), l'opérateur ou la commande automatique déplace la caméra vers le haut jusqu'à ce que ladite image finale (E3) aient les dimensions ou sensiblement les dimensions de l'image de référence (IR), plaçant ainsi la caméra à une distance (h3) de la paroi (70).FIG. 3 represents the device before modification of the initial image (E2). In this situation, the video camera (12) is at a height (hi) from the upper wall (70) of the durometer and creates on the screen (15) of the microcomputer, the initial image (E2) of dimensions ( d'2, d "2). To modify the dimensions of this image and create the final image (E3), the operator or automatic control moves the camera upwards until said final image (E3) have the dimensions or substantially the dimensions of the reference image (IR), thus placing the camera at a distance (h3) from the wall (70).
La figure 4 représente le dispositif dans cette situation finale, dans laquelle la caméra se trouve à une hauteur (h3) de la surface supérieure (70) du duromètre (5), la hauteur (h3) étant supérieure à la hauteur (hi). Le coefficient de grossissement (k3) ayant permis de passer de l'image initiale (E2) à l'image finale (E3) étant alors fonction du déplacement de la caméra. A titre d'exemple, le coefficient de grossissement (k3) peut être de 5.FIG. 4 represents the device in this final situation, in which the camera is at a height (h3) from the upper surface (70) of the durometer (5), the height (h3) being greater than the height (hi). The magnification coefficient (k3) having made it possible to pass from the initial image (E2) to the final image (E3) then being a function of the movement of the camera. For example, the magnification coefficient (k3) can be 5.
Les dimensions (d'2, d"2) de l'image initiale (E2) sont, comme nous l'avons déjà signalé, fonction des dimensions (d1, d") de l'empreinte, car essentiellement fonction des coefficients des grossissements successifs (kl) et (k2). Par contre, les dimensions (d'3, d"3) de l'image finale (E3) ne le sont pas. Toutefois, lesdites dimensions de l'empreinte peuvent être déterminées car fonction des différents grossissements successifs (kl, k2 et k3). Les coefficients de grossissement (kl et k2) étant déterminés et donc connus, les dimensions (d', d") de l'empreinte seront déterminées en d3 fonction du rapport (k3). Ainsi, d = Xfe~-The dimensions (of 2, d "2) of the initial image (E2) are, as we have already pointed out, a function of the dimensions (d 1 , d") of the imprint, because essentially a function of the coefficients of successive magnifications (kl) and (k2). On the other hand, the dimensions (of 3, d "3) of the final image (E3) are not. However, said dimensions of the imprint can be determined as a function of the different successive magnifications (kl, k2 and k3 The coefficients of magnification (kl and k2) being determined and therefore known, the dimensions (d ′, d ″) of the imprint will be determined as a function of the ratio (k3). So, d = Xfe ~ -
Notons que les dimensions de l'image de référence sont choisies pour que cette image soit exploitable dans les meilleures conditions possibles. Elle est par exemple telle que la surface de l'écran de visualisation soit occupé au moins à 50% par l'image finale (E3). Par ailleurs, l'image initiale (E2) peut être telle que ses dimensions doivent être augmentées pour avoir les dimensions de l'image de référence, mais elle peut aussi être telle que ses dimensions doivent être diminuées. Dans le premier cas, le rapport "k3" est supérieur à 1, et dans le second cas, ce dernier est inférieur à 1.Note that the dimensions of the reference image are chosen so that this image can be used in the best possible conditions. It is for example such that the surface of the display screen is occupied at least 50% by the final image (E3). Furthermore, the initial image (E2) can be such that its dimensions must be increased in order to have the dimensions of the reference image, but it can also be such that its dimensions must be reduced. In the first case, the ratio "k3" is greater than 1, and in the second case, the latter is less than 1.
L'invention concerne le procédé de mesure, mais aussi le dispositif mettant en oeuvre le procédé. Elle concerne aussi les moyens de prise de vue de l'image intermédiaire (El) constitués par l'adaptation (20) qui est illustrée plus en détail à la figure 7. Comme nous l'avons déjà précisé, l'adaptation (20) est fixée sur la surface supérieure (70) du duromètre (7) par une embase (21) retenue par des vis (22) et comprend un objectif ou oculaire de projection (13) sur lequel est retenu un support (18) comprenant une première plaque fixe (23) et une deuxième plaque (17) mobile verticalement sur deux colonnes verticales (24). La caméra (12) étant liée à la deuxième plaque mobile (17), un soufflet (25) étant disposé entre les deux plaques. Bien entendu, l'adaptation (20) est disposée de telle sorte que l'axe de son objectif (13) et l'axe de sa caméra (12) soient sur l'axe vertical (XX1). Un système à crémaillère ou tout autre système tel que vis à douille, vis sans fin (26) permettant, par rotation de la molette (19), de déplacer vers le haut (ha) ou vers le bas (ba) la plaque support (17).The invention relates to the measurement method, but also to the device implementing the method. It also relates to the means for shooting the intermediate image (El) formed by the adaptation (20) which is illustrated in more detail in FIG. 7. As we have already specified, the adaptation (20) is fixed to the upper surface (70) of the durometer (7) by a base (21) retained by screws (22) and comprises a projection lens or eyepiece (13) on which is retained a support (18) comprising a first fixed plate (23) and a second plate (17) movable vertically on two vertical columns (24). The camera (12) being linked to the second movable plate (17), a bellows (25) being arranged between the two plates. Of course, the adaptation (20) is arranged so that the axis of its lens (13) and the axis of its camera (12) are on the vertical axis (XX 1 ). A rack-and-pinion system or any other system such as a socket screw, an endless screw (26) allowing, by rotation of the thumb wheel (19), to move the support plate up (ha) or down (ba) 17).
La figure 8 est une vue similaire à la figure 7 illustrant une variante de réalisation de l'adaptation. Variante selon laquelle la caméra vidéo (120) est fixe et comprend un objectif (121) à focale variable du type "Zoom". La modification de la focale de cet objectif permettant de passer de l'image initiale (E2) à l'image finale (E3), sans avoir à modifier la position verticale de ladite caméra, comme précédemment. La modification de focale pouvant se faire bien entendu soit manuellement, soit automatiquement. Par ailleurs, il est également possible de prévoir plusieurs objectifs (13, 130, 131) montés sur une tourelle (210) pivotante, permettant ainsi le choix de la focale appropriée.Figure 8 is a view similar to Figure 7 illustrating an alternative embodiment of the adaptation. Variant according to which the video camera (120) is fixed and comprises a lens (121) with variable focal length of the "Zoom" type. The modification of the focal length of this objective making it possible to pass from the initial image (E2) to the final image (E3), without having to modify the vertical position of said camera, as previously. The focal length modification can of course be done either manually or automatically. Furthermore, it is also possible to provide several objectives (13, 130, 131) mounted on a pivoting turret (210), thus allowing the choice of the appropriate focal length.
La figure 9 est une vue similaire à la figure 5 illustrant schématiquement une variante du procédé de l'invention, dans lequel l'on crée une deuxième image intermédiaire (E'1) de dimensions (d"l, d"'l) qui est l'image de la première image intermédiaire (El) obtenue par un grossissement déterminé (k'2), et c'est cette deuxième image intermédiaire qui est utilisée pour créer l'image initiale (E2), comme cela est représenté schématiquement.FIG. 9 is a view similar to FIG. 5 schematically illustrating a variant of the method of the invention, in which a second intermediate image (E'1) of dimensions (d "l, d" 'l) is created which is the image of the first intermediate image (El) obtained by a determined magnification (k'2), and it is this second intermediate image which is used to create the initial image (E2), as shown diagrammatically.
Par ailleurs, notons que le dispositif peut être entièrement automatisé et que le pilotage de la caméra (12, 120) peut être géré par un logiciel (Ll) adapté, et que le traitement de l'image finale (E3) et notamment la mesure de ses dimensions, peuvent être gérés automatiquement ou semi-automatiquement par un logiciel (L2) de reconnaissance des formes et d'analyse d'images. Le logiciel d'analyse d'images localise automatiquement les angles (a, b, c, d) de l'image finale (E3) et en détermine les distances (ac) et (db) pour en faire la moyenne, pour en déduire la dureté du matériau de l'échantillon, en tenant bien entendu compte des différents coefficients successifs de grossissement ayant permis de créer l'image initiale (E2), mais surtout du dernier coefficient (k3) amenant l'image initiale (E2) aux dimensions de l'image finale (E3), ledit coefficient (k3) pouvant lui aussi être déterminé automatiquement.Furthermore, note that the device can be fully automated and that the control of the camera (12, 120) can be managed by suitable software (L1), and that the processing of the final image (E3) and in particular the measurement of its dimensions, can be managed automatically or semi-automatically by software (L2) for pattern recognition and image analysis. The image analysis software automatically locates the angles (a, b, c, d) of the final image (E3) and determines the distances (ac) and (db) to make the average, to deduce the hardness of the material of the sample, taking into account of course the different successive coefficients of magnification which made it possible to create the initial image (E2), but especially the last coefficient (k3) bringing the initial image (E2) to the dimensions of the image final (E3), said coefficient (k3) also being able to be determined automatically.
L'invention précédemment décrite, l'a été dans le cadre d'un essai du type Vickers dont l'empreinte est carrée, mais il va de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention, si le procédé selon l'invention était utilisé dans le cadre d'essais d'un autre type, comme par exemple l'essai Brinell ou l'essai du type Knoop où l'empreinte formée sur la pièce est un losange.The invention described above was done in the context of a Vickers type test whose footprint is square, but it goes without saying that it would not go beyond the scope of the invention if the process according to the invention was used in the context of tests of another type, such as the Brinell test or the Knoop type test where the imprint formed on the part is a rhombus.
Il va de soi que le mode de réalisation représenté à la figure 7 pourrait être tel que l'adaptation (20) comporte une tourelle avec plusieurs objectifs, telle que celle utilisée dans la réalisation de la figure 8 et portant la référence (210).It goes without saying that the embodiment shown in FIG. 7 could be such that the adaptation (20) comprises a turret with several objectives, such as that used in the embodiment of FIG. 8 and bearing the reference (210).
Notons aussi que l'objectif de grossissement (13) qui est fixe dans les modes de réalisation précédemment décrits, pourrait être mobile et notamment verticalement vers le haut ou vers le bas, comme cela est représenté en trait interrompu sur la figure 7. Ce déplacement pouvant être totalement indépendant du déplacement de la caméra (12).Note also that the magnification objective (13) which is fixed in the embodiments previously described, could be mobile and in particular vertically upwards or downwards, as shown in broken lines in FIG. 7. This displacement can be completely independent of the movement of the camera (12).
Le procédé et le dispositif selon l'invention ont été décrits dans une application particulière de mesure de dureté et donc, de mesure de dimensions d'une empreinte, mais il va de soi que le procédé et le dispositif correspondant pourraient être utilisés dans un autre contexte de mesures des dimensions, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.The method and the device according to the invention have been described in a particular application for measuring hardness and therefore for measuring the dimensions of an imprint, but it goes without saying that the method and the corresponding device could be used in another context of dimension measurements, without departing from the scope of the invention.
L'appareillage décrit précédemment à titre d'exemple est tel que l'adaptation (20) est fixée rigidement sur la paroi supérieure (70) du duromètre, mais bien entendu on ne sortirait pas du cadre de l'invention si cela était autrement, et notamment si elle était fixée plus ou moins souplement ou fixée sur le côté d'un duromètre ou à tout autre endroit de ce dernier.The apparatus described above by way of example is such that the adaptation (20) is rigidly fixed on the upper wall (70) of the durometer, but of course it would not go beyond the scope of the invention if it were otherwise, and in particular if it was fixed more or less flexibly or fixed on the side of a durometer or at any other place on the latter.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons, et pourrait notamment utiliser tout principe optique. De même, en cas d'automatisation complète du dispositif, les différentes images pourraient n'être que virtuelles et ne pas apparaître réellement sur l'écran. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown by way of examples, but it also includes all the technical equivalents and their combinations, and could in particular use any optical principle. Likewise, in case of complete automation of the device, the various images could be only virtual and not really appear on the screen.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de mesure des dimensions (d',d") d'une empreinte (E) formée par un pénétrateur (3) sur la surface (1) d'une pièce (2) pour en déterminer la dureté du matériau la constituant, caractérisé en ce que l'on crée une image finale (E3) de l'empreinte ayant les dimensions (d'3, d"3) d'une image de référence déterminée (IR) et l'on détermine les dimensions réelles (d', d") de l'empreinte (E) en tenant compte du grossissement (K) ayant permis de passer de l'empreinte (E) réelle à son image finale (E3).1. Method for measuring the dimensions (d ′, d ″) of an imprint (E) formed by a penetrator (3) on the surface (1) of a part (2) to determine the hardness of the material constituting it , characterized in that a final image (E3) of the imprint having the dimensions (of 3, d "3) of a determined reference image (IR) is created and the actual dimensions are determined ( d ', d ") of the imprint (E) taking into account the magnification (K) which made it possible to pass from the actual imprint (E) to its final image (E3).
2. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on crée l'image finale (E3) de l'empreinte sur un support de visualisation (15).2. Measuring method according to claim 1, characterized in that the final image (E3) of the imprint is created on a display medium (15).
3. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on crée préalablement sur le support de visualisation (15) une image initiale (E2) dont les dimensions (d'2, d"2) sont fonction des dimensions (d1, d") de l'empreinte et l'on modifie ladite image initiale (E2) pour lui donner les dimensions (d3) de l'image finale (E3), puis l'on détermine les dimensions (d1, d") de l'empreinte (E) en fonction des grossissements ayant permis de passer de l'image initiale à l'image finale.3. Measuring method according to claim 1 or 2, characterized in that an initial image (E2) is created on the display support (15), the dimensions of which (d2, d "2) are a function of dimensions (d 1 , d ") of the imprint and we modify said initial image (E2) to give it the dimensions (d3) of the final image (E3), then we determine the dimensions (d 1 , d ") of the imprint (E) as a function of the magnifications which made it possible to pass from the initial image to the final image.
4. Procédé de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on crée préalablement au moins une image intermédiaire (El) de dimensions (d'1, d"l) avant de créer l'image initiale (E2).4. Measuring method according to claim 3, characterized in that at least one intermediate image (El) of dimensions (from 1, d "l) is created before creating the initial image (E2).
5. Dispositif de mesure destiné à mettre en oeuvre le procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour créer une image initiale (E2) et pour la modifier pour créer une image finale (E3) ayant les dimensions prédéterminées d'une image de référence (IR).5. Measuring device intended to implement the measuring method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for creating an initial image (E2) and for modifying it to create a final image ( E3) having the predetermined dimensions of a reference image (IR).
6. Dispositif de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour créer une image initiale (E2) et pour la modifier pour créer une image finale (E3) ayant les dimensions prédéterminées d'une image de référence (IR), sont constitués par un duromètre (5) comprenant une adaptation (20) reliée à un ensemble d'analyse, de traitement et de visualisation (6).6. Measuring device according to claim 5, characterized in that the means for creating an initial image (E2) and for modifying it to create a final image (E3) having the predetermined dimensions of a reference image (IR), consist of a durometer (5) comprising an adaptation (20) connected to a set of analysis, processing and display (6).
7. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'adaptation (20) comprend une caméra vidéo (12, 120) reliée à l'ensemble d'analyse, de traitement et de visualisation (6).7. Measuring device according to claim 6, characterized in that the adaptation (20) comprises a video camera (12, 120) connected to the analysis, processing and display assembly (6).
8. Dispositif de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce que la caméra (12) est montée mobile en translation sur le duromètre (5).8. Measuring device according to claim 7, characterized in that the camera (12) is mounted movable in translation on the durometer (5).
9. Dispositif de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce que la caméra (120) comprend un objectif à focale variable (121).9. Measuring device according to claim 8, characterized in that the camera (120) comprises a variable focal length lens (121).
10. Adaptation pour dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend une caméra vidéo (12, 120).10. Adaptation for device according to any one of claims 5 to 9, characterized in that it comprises a video camera (12, 120).
11. Adaptation pour dispositif selon la revendication 10, caractérisée en ce que la caméra vidéo (12) est montée sur une plaque11. Adaptation for device according to claim 10, characterized in that the video camera (12) is mounted on a plate
(17) mobile en translation.(17) movable in translation.
12. Adaptation pour dispositif selon la revendication 10, caractérisée en ce que la caméra vidéo (120) comprend un objectif à focale variable.12. Adaptation for device according to claim 10, characterized in that the video camera (120) comprises a lens with variable focal length.
13. Adaptation pour dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un objectif de grossissement (13, 130).13. Adaptation for device according to any one of claims 10 to 12, characterized in that it comprises at least one magnification objective (13, 130).
14. Adaptation pour dispositif selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'objectif de grossissement (13, 130) est disposé sur une tourelle pivotante (210).14. Adaptation for device according to claim 13, characterized in that the magnification objective (13, 130) is arranged on a pivoting turret (210).
15. Adaptation pour dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce que l'objectif de grossissement (13, 130) est mobile en translation. 15. Adaptation for device according to claim 13 or 14, characterized in that the magnification objective (13, 130) is movable in translation.
16. Adaptation pour dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend un support (18) relié à un duromètre (7). 16. Adaptation for device according to any one of claims 10 to 15, characterized in that it comprises a support (18) connected to a durometer (7).
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