JP6530287B2 - 硬さ試験機及び硬さ試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、硬さ試験機及び硬さ試験方法に関する。

従来、所定の試験力で圧子を試料（ワーク）に押し付けて形成したくぼみの寸法に基づいて試料の硬さを計測する硬さ試験機が知られている。例えば、ビッカース硬さ試験機は、正四角錐の圧子を試料の表面に押し込んで形成したくぼみの対角線長さを計測し、この計測したくぼみの対角線長さに基づいて、硬さを算出している（例えば、特許文献１参照）。

従来の硬さ試験機では、図１２に示す流れで硬さ試験が行われる。具体的には、まず、オペレータは、試料を試験機本体にセットする（ステップＳ１）。次に、オペレータは、硬さ試験の各種条件（例えば、試料の材質、試験力、対物レンズの倍率等）を設定する（ステップＳ２）。次に、オペレータは、硬さ試験を行う場所をモニター上に表示可能な位置に試料を移動させて位置決めする（ステップＳ３）。次に、オペレータは、モニター上で試料の輪郭検出の始点及び終点を指定する（ステップＳ４）。次に、処理の主体が制御部のＣＰＵへと切り替わり、試料の輪郭検出の始点から終点まで輪郭検出を連続して実行し、試料の輪郭を抽出する（ステップＳ５）。次に、処理の主体が再度オペレータへと切り替わり、抽出された輪郭を基準として座標系を指定するとともに、試料の硬さ測定位置（測定パターン）を指定する（ステップＳ６）。また、オペレータは、測定間隔等のパラメータを入力する。次に、処理の主体が再度ＣＰＵへと切り替わり、抽出された輪郭と指定された試料の硬さ測定位置とに基づいて、試料の硬さ測定位置を算出する（ステップＳ７）。次に、ＣＰＵは、算出された硬さ測定位置が対物レンズの直下となるように移動させ、試料を位置決めする（ステップＳ８）。次に、ＣＰＵは、硬さ試験を行う（ステップＳ９）。具体的には、ＣＰＵは、硬さ測定位置にくぼみ付けを行い、くぼみ付けにより形成されたくぼみの自動読み取りを行って、試料の硬さを測定する。

特開２００３−１６６９２３号公報

しかしながら、上記従来の硬さ試験の流れでは、モニター上で試料の輪郭検出の始点及び終点を指定する処理を行う前に、硬さ試験を行う場所をモニター上に表示可能な位置に試料を位置決めする処理が行われるが、この処理はオペレータがジョイスティック等を操作して試料を観察しながら行うため、使い勝手が悪く、作業効率が悪いという問題がある。
また、上記従来の硬さ試験の流れでは、オペレータが主体となる処理とＣＰＵが主体となる処理とが混在しているため、やはり使い勝手が悪く、作業効率が悪いという問題がある。

本発明は、使い勝手がよく、作業効率を向上させることが可能な硬さ試験機及び硬さ試験方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
測定対象の試料を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された試料の画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された試料の画像データに対し、前記試料に基づいて選択されたパターン画像を利用してパターンサーチ処理を行い、前記パターン画像と一致する画像の位置を特定するパターンサーチ手段と、
前記パターンサーチ手段により特定された画像の位置に基づいて、前記試料の輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、
前記輪郭抽出手段により抽出された輪郭に基づいて、前記試料の硬さ測定位置を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された硬さ測定位置に基づいて前記試料に硬さ試験を実行し、当該試料の硬さを測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記パターン画像に対して前記試料の輪郭検出の始点及び終点、並びに前記試料の硬さ測定位置を設定した試験情報を記憶する記憶手段を備え、
前記輪郭抽出手段は、前記パターンサーチ手段により特定された画像の位置と、前記記憶手段に記憶された試験情報と、に基づいて、前記試料の輪郭を抽出し、
前記算出手段は、前記輪郭抽出手段により抽出された輪郭と、前記記憶手段に記憶された試験情報と、に基づいて、前記試料の硬さ測定位置を算出することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機の硬さ試験方法において、
測定対象の試料を撮像する撮像手段により撮像された試料の画像データを取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得された試料の画像データに対し、前記試料に基づいて選択されたパターン画像を利用してパターンサーチ処理を行い、前記パターン画像と一致する画像の位置を特定するパターンサーチ工程と、
前記パターンサーチ工程で特定された画像の位置に基づいて、前記試料の輪郭を抽出する輪郭抽出工程と、
前記輪郭抽出工程で抽出された輪郭に基づいて、前記試料の硬さ測定位置を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出された硬さ測定位置に基づいて前記試料に硬さ試験を実行し、当該試料の硬さを測定する測定工程と、
を含む硬さ試験方法である。

本発明によれば、使い勝手がよくなり、作業効率を向上させることができる。

本発明に係る硬さ試験機の全体構成を示す斜視図である。 本発明に係る硬さ試験機の試験機本体を示す模式図である。 本発明に係る硬さ試験機の硬さ測定部を示す模式図である。 本発明に係る硬さ試験機の制御構造を示すブロック図である。 試料台に試料を装着した状態の一例を示す平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ部の一例を示す断面図である。 本実施形態に係る硬さ試験機で行われる硬さ試験処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係る硬さ試験機で行われる硬さ試験処理を示すフローチャートである。 試験試料に対応するパターン画像の一例を示す図である。 試験試料に対応するパターン画像上で、試験試料の輪郭検出の始点及び終点が指定された様子の一例を示す図である。 図１０のＭ部の拡大図である。 従来技術に係る硬さ試験機で行われる硬さ試験処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、図１におけるＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を前後方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｘ−Ｙ面を水平面とする。

硬さ試験機１００は、例えば、圧子１４ａ（図３参照）の平面形状が矩形状に形成されたビッカース硬さ試験機である。硬さ試験機１００は、図１〜図４に示すように、試験機本体１０と、制御部６と、操作部７と、モニター８と、を備えて構成されている。

試験機本体１０は、図２に示すように、試料Ｓの硬さ測定を行う硬さ測定部１と、測定対象の試料（以下試験試料）が樹脂モールドされた試料Ｓを装着して固定する試料台２と、試料台２を移動させるＸＹステージ３と、試料Ｓの表面に焦点を合わせるためのＡＦステージ４と、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦステージ４）を昇降する昇降機構部５と、を備えて構成されている。

硬さ測定部１は、図３に示すように、試料Ｓの表面を照明する照明装置１１と、試料Ｓの表面を撮像するＣＣＤカメラ１２と、圧子１４ａを備える圧子軸１４と対物レンズ１５を備え、回転することにより圧子軸１４と対物レンズ１５との切り替えが可能なターレット１６と、を備えて構成されている。

照明装置１１は、光を照射することにより試料Ｓの表面を照明するものである。照明装置１１から照射される光は、レンズ１ａ、ハーフミラー１ｄ、ミラー１ｅ、及び対物レンズ１５を介して試料Ｓの表面に到達する。

ＣＣＤカメラ１２は、試料Ｓの表面から対物レンズ１５、ミラー１ｅ、ハーフミラー１ｄ、ミラー１ｇ、及びレンズ１ｈを介して入力された反射光に基づき、試料Ｓの表面や圧子１４ａにより試料Ｓの表面に形成されるくぼみを撮像して画像データを取得する。そして、ＣＣＤカメラ１２は、複数フレームの画像データを同時に蓄積、格納可能なフレームグラバー１７を介して、取得した画像データを制御部６に出力する。
即ち、ＣＣＤカメラ１２は、本発明の撮像手段として機能する。

圧子軸１４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動される負荷機構部（図示省略）により試料台２に載置された試料Ｓに向けて移動し、先端部に備えた圧子１４ａを試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付ける。本実施形態では、圧子１４ａとして、ビッカース用の四角錐圧子（対面角が１３６±０．５°）を使用する。

対物レンズ１５は、それぞれ異なる倍率からなる集光レンズであって、ターレット１６の下面に複数保持されている。対物レンズ１５は、ターレット１６の回転により試料Ｓの上方に配置されることで、照明装置１１から照射される光を一様に試料Ｓの表面に照射させる。

ターレット１６は、下面に圧子軸１４と複数の対物レンズ１５を取り付け可能に構成される。ターレット１６は、Ｚ軸方向を中心に回転することにより、圧子軸１４及び複数の対物レンズ１５の中の何れか一つを試料Ｓの上方に配置可能なように構成されている。即ち、圧子軸１４を試料Ｓの上方に配置することで試料Ｓの表面にくぼみを形成することができ、対物レンズ１５を試料Ｓの上方に配置することで形成されたくぼみを観察することができるようになっている。

試料台２は、試験試料が樹脂モールドされた試料Ｓを装着して固定する。本実施形態では、図５及び図６に示すように、試料台２に２つの試料Ｓ（Ｓ１、Ｓ２）が埋め込まれ、試料台２の表面と２つの試料Ｓ１、Ｓ２の表面とが略面一の状態となっている。試料Ｓ１には２つの試験試料Ａ１、Ｂ１が樹脂モールドされ、試料Ｓ２には２つの試験試料Ａ２、Ｂ２が樹脂モールドされている。
ＸＹステージ３は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、試料台２を圧子１４ａの移動方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ，Ｙ方向）に移動させる。
ＡＦステージ４は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、ＣＣＤカメラ１２が撮像した画像データに基づき試料台２を微細に昇降させることで、試料Ｓの表面に焦点を合わせる。
昇降機構部５は、制御部６が出力する制御信号に応じて駆動され、試料台２（ＸＹステージ３、ＡＦステージ４）をＺ方向に移動させることで、試料台２と対物レンズ１５との間の相対距離を変化させる。

操作部７は、キーボード７１と、マウス７２と、を備えて構成され、硬さ試験を行う際のオペレータによる入力操作を受け付ける。そして、操作部７は、オペレータによる所定の入力操作を受け付けると、その入力操作に応じた所定の操作信号を生成して、制御部６へと出力する。
具体的には、操作部７は、オペレータが、くぼみの合焦位置を決定する条件を選択する操作を受け付ける。
また、操作部７は、オペレータが、試料台２（昇降機構部５及びＡＦステージ４）の移動する範囲（試料台２と対物レンズ１５との間の相対距離の範囲）を指定する操作を受け付ける。
また、操作部７は、オペレータが、硬さ試験機１００による硬さ試験を実施する際の試験条件値を入力する操作を受け付ける。入力された試験条件値は、制御部６に送信される。ここで、試験条件値とは、例えば、試料Ｓの材質、圧子１４ａにより試料Ｓに負荷される試験力（Ｎ）、対物レンズ１５の倍率、等の値である。
また、操作部７は、オペレータが、くぼみの合焦位置の決定を手動で行う手動モード又は自動で行う自動モードの何れかを選択する操作を受け付ける。
また、操作部７は、オペレータが、硬さ試験を実施する際の試験位置をプログラミングする操作を受け付ける。

モニター８は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置により構成されている。モニター８は、操作部７において入力された硬さ試験の設定条件、硬さ試験の結果、及びＣＣＤカメラ１２が撮像した試料Ｓの表面や試料Ｓの表面に形成されるくぼみの画像等を表示する。

制御部６は、図４に示すように、ＣＰＵ６１と、ＲＡＭ６２と、記憶部６３と、を備えて構成され、記憶部６３に記憶された所定のプログラムが実行されることにより、所定の硬さ試験を行うための動作制御等を行う機能を有する。

ＣＰＵ６１は、記憶部６３に格納された処理プログラム等を読み出して、ＲＡＭ６２に展開して実行することにより、硬さ試験機１００全体の制御を行う。
ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により実行された処理プログラム等をＲＡＭ６２内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をデータ格納領域に格納する。
記憶部６３は、例えば、プログラムやデータ等を記憶する記録媒体（図示省略）を有しており、この記録媒体は、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部６３は、ＣＰＵ６１が硬さ試験機１００全体を制御する機能を実現させるための各種データ、各種処理プログラム、これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。
また、記憶部６３は、試料Ｓ（本実施形態では、各試験試料Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）に基づいて選択されたパターン画像に対して試料Ｓの輪郭検出の始点及び終点、並びに試料Ｓの硬さ測定位置を設定した試験情報を記憶する。

次に、本実施形態に係る硬さ試験機１００の動作について、説明する。
まず、オペレータは、図７及び図８に示す硬さ試験処理の前段階として、試料Ｓのパターン画像を作成し登録する処理を行う。登録されたパターン画像は、記憶部６３に記憶される。なお、この処理は、硬さ試験処理の最初に行うようにしてもよい。

次に、本実施形態に係る硬さ試験機１００で行われる硬さ試験処理について、図７及び図８のフローチャートを参照して説明する。
まず、硬さ試験処理において、オペレータを主体として行われる処理を、図７のフローチャートを参照して説明する。

まず、オペレータは、２つの試料Ｓ１、Ｓ２を試料台２に装着し、試料Ｓ１、Ｓ２を装着した試料台２を試験機本体１０の所定位置に取り付ける（ステップＳ１０１）。

次に、オペレータは、硬さ試験機１００を制御するソフトウェアを起動して硬さ試験機１００を起動し、硬さ試験の各種条件（例えば、試料Ｓ１、Ｓ２の材質、試験力、対物レンズ１５の倍率等）を設定する（ステップＳ１０２）。

次に、オペレータは、試料Ｓ１に樹脂モールドされた試験試料Ａ１、Ｂ１及び試料Ｓ２に樹脂モールドされた試験試料Ａ２、Ｂ２のそれぞれに対応するパターン画像を選択する（ステップＳ１０３）。図９は、試験試料Ａ１に対応するパターン画像Ｇ１の一例を示す図である。

次に、オペレータは、ステップＳ１０３で選択された各試験試料に対応するパターン画像上で、各試験試料の輪郭検出の始点及び終点を指定する（ステップＳ１０４）。例えば、図１０では、試験試料Ａ１に対応するパターン画像Ｇ１上で、試験試料Ａ１の輪郭検出の始点Ｐ１及び終点Ｐ２が指定された様子の一例が示されている。

次に、オペレータは、ステップＳ１０４で輪郭検出の始点及び終点が指定された各試験試料に対応するパターン画像上で、パターン画像の輪郭を基準として座標系を指定するとともに、各試験試料の硬さ測定位置（測定パターン）を指定する（ステップＳ１０５）。例えば、図１１では、試験試料Ａ１に対応するパターン画像Ｇ１上で、試験試料Ａ１の硬さ測定位置Ｐ３、…が指定された様子の一例が示されている。また、オペレータは、測定間隔等のパラメータを入力する。
これらの情報は、試料Ｓ（本実施形態では、各試験試料Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）に基づいて選択されたパターン画像に対して試料Ｓの輪郭検出の始点及び終点、並びに試料Ｓの硬さ測定位置を設定した試験情報として、記憶部６３に記憶される。
なお、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０５の処理に関しては、図７に示す処理の前段階で、設定ファイル（試験情報）を作成する処理として行うようにしてもよい。

次に、硬さ試験処理において、ＣＰＵ６１を主体として行われる処理を、図８のフローチャートを参照して説明する。この処理は、ＣＰＵ６１が、オペレータによる自動試験開始の指示操作（例えば、モニター８に表示された自動試験開始アイコンをマウス７２でクリックする操作）を検出したことを契機として開始される。なお、本実施形態では、試料Ｓ１の試験試料Ａ１、試験試料Ｂ１、試料Ｓ２の試験試料Ａ２、試験試料Ｂ２の順に硬さ試験を行うものとする。

まず、ＣＰＵ６１は、試料Ｓ１の表面を観察する（ステップＳ２０１）。具体的には、ＣＰＵ６１は、まず、ターレット１６を回転し、対物レンズ１５に切り替える。次いで、ＣＰＵ６１は、試料Ｓ１（図５参照）の中央が対物レンズ１５の直下となるようにＸＹステージ３を動作させる。次いで、ＣＰＵ６１は、ＡＦステージ４を上昇させながらＣＣＤカメラ１２で連続的に画像を取得させ、合焦座標を算出する。次いで、ＣＰＵ６１は、ＡＦステージ４を動作させて、合焦座標の位置で停止させる。これにより、試料Ｓの表面を観察することができる。

次に、ＣＰＵ６１は、試験試料のパターンサーチを行う（ステップＳ２０２）。具体的には、ＣＰＵ６１は、まず、試験試料をパターンサーチさせるためのパターンサーチプログラムを起動させ、ＣＣＤカメラ１２により合焦画像（サーチ対象画像）を取得させる（画像取得工程）。即ち、ＣＰＵ６１は、本発明の画像取得手段として機能する。次いで、ＣＰＵ６１は、取得したサーチ対象画像に対し、測定対象の試験試料に対応するパターン画像を利用して、試験試料のパターンサーチを行う（パターンサーチ工程）。即ち、ＣＰＵ６１は、本発明のパターンサーチ手段として機能する。例えば、測定対象が試験試料Ａ１の場合、試験試料Ａ１に対応するパターン画像Ｇ１（図９参照）を利用して、試験試料Ａ１のパターンサーチを行う。

次に、ＣＰＵ６１は、パターン画像上で指定された試験試料の輪郭検出の始点及び終点に基づいて、サーチ対象画像における試験試料の輪郭検出の始点及び終点を算出する（ステップＳ２０３）。例えば、測定対象が試験試料Ａ１の場合、パターン画像Ｇ１上で指定された試験試料Ａ１の輪郭検出の始点Ｐ１及び終点Ｐ２に基づいて、サーチ対象画像における試験試料Ａ１の輪郭検出の始点及び終点を算出する。
次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２０３で算出された試験試料の輪郭検出の始点から終点まで輪郭検出を連続して実行し、試験試料の輪郭を抽出する（ステップＳ２０４：輪郭抽出工程）。即ち、ＣＰＵ６１は、本発明の輪郭抽出手段として機能する。例えば、測定対象が試験試料Ａ１の場合、ステップＳ２０３で算出された試験試料Ａ１の輪郭検出の始点から終点まで輪郭検出を連続して実行し、試験試料Ａ１の輪郭を抽出する。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２０４で抽出された輪郭と、パターン画像上で指定された試験試料の硬さ測定位置と、に基づいて、試験試料の硬さ測定位置を算出する（ステップＳ２０５：算出工程）。即ち、ＣＰＵ６１は、本発明の算出手段として機能する。例えば、測定対象が試験試料Ａ１の場合、ステップＳ２０４で抽出された輪郭と、パターン画像Ｇ１上で指定された試験試料Ａ１の硬さ測定位置Ｐ３、…と、に基づいて、試験試料Ａ１の硬さ測定位置を算出する。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２０５で算出された硬さ測定位置のうち次の測定対象である硬さ測定位置が対物レンズ１５の直下となるようにＸＹステージ３を動作させる（ステップＳ２０６）。次いで、ＣＰＵ６１は、ＡＦステージ４を動作させて、合焦動作を行う。これにより、測定対象の試料（測定対象が試験試料Ａ１の場合、試験試料Ａ１）が適切な位置に位置決めされる。

次に、ＣＰＵ６１は、硬さ試験を行い、測定対象の試験試料の硬さを測定する（ステップＳ２０７：測定工程）。即ち、ＣＰＵ６１は、本発明の測定手段として機能する。具体的には、ＣＰＵ６１は、まず、ターレット１６を回転し、圧子１４ａに切り替える。次いで、ＣＰＵ６１は、圧子１４ａにより一番目の硬さ測定位置にくぼみ付けを行う。次いで、ＣＰＵ６１は、ターレット１６を回転し、対物レンズ１５に切り替える。次いで、ＣＰＵ６１は、上記のくぼみ付けにより合焦位置にずれが生じている虞があるため、ＡＦステージ４を動作させて、再度の合焦動作を行う。次いで、ＣＰＵ６１は、くぼみ付けにより形成されたくぼみの自動読み取りを行う。これにより、測定対象の試験試料（測定対象が試験試料Ａ１の場合、試験試料Ａ１）に硬さ試験を実行し、当該試験試料の硬さを測定することができる。

次に、ＣＰＵ６１は、全ての硬さ測定位置で硬さ試験が実行されたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。
ＣＰＵ６１は、全ての硬さ測定位置で硬さ試験が実行されたと判定した場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、次のステップＳ２０９へと移行する。
一方、ＣＰＵ６１は、少なくとも１つの硬さ測定位置で硬さ試験が実行されていないと判定した場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、ステップＳ２０６へと移行して、未測定の硬さ測定位置で硬さ試験を実行する。

次に、ＣＰＵ６１は、全ての試料Ｓ（試験試料）で硬さ試験が実行されたか否かを判定する（ステップＳ２０９）。本実施形態では、試料Ｓ１の試験試料Ａ１、Ｂ１及び試料Ｓ２の試験試料Ａ２、Ｂ２で硬さ試験が実行されたか否かを判定する
ＣＰＵ６１は、全ての試料Ｓで硬さ試験が実行されたと判定した場合（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）、処理を終了する。
一方、ＣＰＵ６１は、少なくとも１つの試料Ｓで硬さ試験が実行されていないと判定した場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）、ステップＳ２０１へと移行して、未測定の試料Ｓで硬さ試験を実行する。

以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１００は、測定対象の試料Ｓを撮像する撮像手段（ＣＣＤカメラ１２）と、撮像手段により撮像された試料Ｓの画像データを取得する画像取得手段（ＣＰＵ６１）と、画像取得手段により取得された試料Ｓの画像データに対し、試料Ｓ（本実施形態では、各試験試料Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）に基づいて選択されたパターン画像を利用してパターンサーチ処理を行い、パターン画像と一致する画像の位置を特定するパターンサーチ手段（ＣＰＵ６１）と、パターンサーチ手段により特定された画像の位置に基づいて、試料Ｓの輪郭を抽出する輪郭抽出手段（ＣＰＵ６１）と、輪郭抽出手段により抽出された輪郭に基づいて、試料Ｓの硬さ測定位置を算出する算出手段（ＣＰＵ６１）と、算出手段により算出された硬さ測定位置に基づいて試料Ｓに硬さ試験を実行し、当該試料Ｓの硬さを測定する測定手段（ＣＰＵ６１）と、を備える。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、硬さ試験を行う場所をモニター８上に表示可能な位置に試料Ｓを位置決めする処理を省略することができるので、使い勝手がよくなり、作業効率を向上させることができる。また、オペレータが主体となる処理を終えると、自動的にＣＰＵが主体となる処理が行われるため、オペレータが主体となる処理とＣＰＵが主体となる処理とが混在することがなくなり、使い勝手が向上して作業効率を向上させることができる。また、オペレータが主体となる処理とＣＰＵが主体となる処理との混在が解消されることで、同一形状の試料Ｓを複数個試験する場合に、２個目の試料Ｓからは、試料Ｓを試験機本体１０にセットするのみで試験を実施することができるようになり、更なる作業効率の向上を図ることができる。また、オペレータが主体となる処理とＣＰＵが主体となる処理との混在が解消されることで、自動化ラインへの投入が容易となり、作業に掛かる人員コストを削減することができる。

また、本実施形態に係る硬さ試験機１００は、パターン画像に対して試料Ｓの輪郭検出の始点及び終点、並びに試料Ｓの硬さ測定位置を設定した試験情報を記憶する記憶手段（記憶部６３）を備える。また、輪郭抽出手段は、パターンサーチ手段により特定された画像の位置と、記憶手段に記憶された試験情報と、に基づいて、試料Ｓの輪郭を抽出し、算出手段は、輪郭抽出手段により抽出された輪郭と、記憶手段に記憶された試験情報と、に基づいて、試料Ｓの硬さ測定位置を算出する。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、予め試験情報を設定しておきさえすれば、自動的に試料Ｓの輪郭を抽出して硬さ測定位置を算出することができるので、オペレータが作業の段取りを把握し易くなり、時間を有効活用することができる。よって、作業効率を向上させることができるとともに、人員コストを削減することができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態では、パターン画像に対して試料Ｓの輪郭検出の始点及び終点、並びに試料Ｓの硬さ測定位置を設定した試験情報に基づいて、試料Ｓの輪郭を抽出し、試料Ｓの硬さ測定位置を算出するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、抽出された試料Ｓの輪郭と、予め定められている所定の条件と、に基づいて、試料Ｓの硬さ測定位置を算出するようにしてもよい。ここで、所定の条件とは、例えば、円形の試料Ｓの場合には、外周（輪郭）にそって所定の間隔で硬さ測定位置を設定する等、試料Ｓの硬さ測定位置を設定するための条件のことである。

また、上記実施形態では、図７のステップＳ１０３に示すように、試料Ｓ（各試験試料Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）に対応するパターン画像を選択する際、オペレータが選択するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、試料Ｓの画像データを取得するようにし、取得した画像データに基づいて自動的にパターン画像を選択するようにしてもよい。

また、図８のステップＳ２０７で硬さ測定位置にくぼみ付けを行う際に、試料表面に傷や汚れ、異物等が存在するか否かを判定するようにし、試料表面に異物等が存在する場合には、硬さ試験に適合する試験エリアではないと判定して、そのエリアではくぼみ付け（硬さ試験）を行わないようにしてもよい。

また、上記実施形態では、硬さ試験機１００としてビッカース硬さ試験機を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。圧子の形状が既知のものであればいかなる硬さ試験機に適用してもよく、例えば、ダイヤモンド長四角錘による圧子を備えるヌープ硬さ試験機等に適用することも可能である。

その他、硬さ試験機１００を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ 硬さ試験機
１０ 試験機本体
１ 硬さ測定部
１１ 照明装置
１２ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１４ 圧子軸
１４ａ 圧子
１５ 対物レンズ
１６ ターレット
１７ フレームグラバー
２ 試料台
３ ＸＹステージ
４ ＡＦステージ
５ 昇降機構部
６ 制御部
６１ ＣＰＵ（画像取得手段、パターンサーチ手段、輪郭抽出手段、算出手段、測定手段）
６２ ＲＡＭ
６３ 記憶部（記憶手段）
７ 操作部
８ モニター
Ｓ 試料

Claims (3)

1. 試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
   測定対象の試料を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された試料の画像データを取得する画像取得手段と、
   前記画像取得手段により取得された試料の画像データに対し、前記試料に基づいて選択されたパターン画像を利用してパターンサーチ処理を行い、前記パターン画像と一致する画像の位置を特定するパターンサーチ手段と、
   前記パターンサーチ手段により特定された画像の位置に基づいて、前記試料の輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、
   前記輪郭抽出手段により抽出された輪郭に基づいて、前記試料の硬さ測定位置を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された硬さ測定位置に基づいて前記試料に硬さ試験を実行し、当該試料の硬さを測定する測定手段と、
   を備えることを特徴とする硬さ試験機。
2. 前記パターン画像に対して前記試料の輪郭検出の始点及び終点、並びに前記試料の硬さ測定位置を設定した試験情報を記憶する記憶手段を備え、
   前記輪郭抽出手段は、前記パターンサーチ手段により特定された画像の位置と、前記記憶手段に記憶された試験情報と、に基づいて、前記試料の輪郭を抽出し、
   前記算出手段は、前記輪郭抽出手段により抽出された輪郭と、前記記憶手段に記憶された試験情報と、に基づいて、前記試料の硬さ測定位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。
3. 試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機の硬さ試験方法において、
   測定対象の試料を撮像する撮像手段により撮像された試料の画像データを取得する画像取得工程と、
   前記画像取得工程で取得された試料の画像データに対し、前記試料に基づいて選択されたパターン画像を利用してパターンサーチ処理を行い、前記パターン画像と一致する画像の位置を特定するパターンサーチ工程と、
   前記パターンサーチ工程で特定された画像の位置に基づいて、前記試料の輪郭を抽出する輪郭抽出工程と、
   前記輪郭抽出工程で抽出された輪郭に基づいて、前記試料の硬さ測定位置を算出する算出工程と、
   前記算出工程で算出された硬さ測定位置に基づいて前記試料に硬さ試験を実行し、当該試料の硬さを測定する測定工程と、
   を含む硬さ試験方法。

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