JPH0643080A - Automatic measuring apparatus for vickers - Google Patents
Automatic measuring apparatus for vickersInfo
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- JPH0643080A JPH0643080A JP5942492A JP5942492A JPH0643080A JP H0643080 A JPH0643080 A JP H0643080A JP 5942492 A JP5942492 A JP 5942492A JP 5942492 A JP5942492 A JP 5942492A JP H0643080 A JPH0643080 A JP H0643080A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ビッカース硬度の自動
測定装置に関し、特に試験片の表面に圧子を押し付けて
くぼみを形成し、このくぼみの表面積と圧子の押し付け
荷重とから硬度を計測するビッカース硬度測定器におい
て、上記表面積の測定を自動的に行なって、その測定値
にもとづいてビッカース硬度を自動的に測定できるよう
にした装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for automatically measuring Vickers hardness, and more particularly to a Vickers for forming hardness by pressing an indenter on the surface of a test piece and measuring the hardness from the surface area of this recess and the pressing load of the indenter. The present invention relates to a device for automatically measuring the surface area in a hardness measuring device and automatically measuring the Vickers hardness based on the measured value.
【０００２】[0002]
【従来の技術とその問題点】ビッカース硬度の測定で
は、材料に対し一定の荷重のもとで圧子を押し込み、そ
のくぼみの大きさから硬度をもとめているが、これは材
料の機械的性質を知るうえで非常に便利な方法であるた
め、工業的に広く行なわれてきている。しかし、従来
は、くぼみの大きさの測定に計測顕微鏡を用いて肉眼に
より測定している。これでは測定精度に問題があり、か
つ測定時間も長いという欠点がある。2. Description of the Related Art In measuring Vickers hardness, an indenter is pushed into a material under a constant load and the hardness is determined from the size of the depression. It is widely used industrially because it is a very convenient way to know. However, conventionally, the size of the depression is measured with the naked eye using a measuring microscope. This has a problem in that the measurement accuracy has a problem and the measurement time is long.
【０００３】この欠点を解決すべく、硬度計にＴＶカメ
ラを取り付け、このＴＶカメラでくぼみを撮影し、その
画像を適当なデジタル画像処理を行なって自動的にくぼ
みの大きさを測定する装置が提案されている（特公昭63
-10379号）。しかしビッカースくぼみの自動測定を行な
ううえで、試料表面に存在する傷や汚れがしばしば障害
となるため、この特公昭63-10379号公報に記載のもので
は、試料表面の傷が多い場合に十分対応できていない。
すなわち、上記公報に記載の自動測定装置によれば、傷
の処理が１次元の平滑化処理によってなされており、通
常見られる傷の除去には不十分であり、また単に測定軸
上の明るさの平均変化率が所定のしきい値を超えること
によって境界点を検出しているので、傷などがあると境
界点を誤認しやすいなどの問題点がある。In order to solve this drawback, a device for attaching a TV camera to the hardness meter, photographing the dent with the TV camera, and performing an appropriate digital image processing on the image to automatically measure the size of the dent is provided. Proposed (Japanese Patent Sho 63
-10379). However, when performing automatic measurement of Vickers dents, scratches and stains present on the sample surface often become obstacles, so the one described in JP-B-63-10379 is adequate for dealing with many scratches on the sample surface. Not done.
That is, according to the automatic measuring device described in the above publication, the scratches are processed by the one-dimensional smoothing process, which is not sufficient for removing the scratches that are usually seen, and the brightness on the measurement axis is simply increased. Since the boundary point is detected when the average rate of change exceeds a predetermined threshold value, there is a problem that the boundary point is easily misrecognized if there is a scratch or the like.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
このような問題点の解決をはかろうとするものである。
すなわち、本発明は、くぼみのデジタル画像に対し２次
元の平滑化処理を行なって傷の度合いを選択的に低下せ
しめることと、境界点の判別に濃淡画像処理により輝度
の急変点から境界を求めることで識別能力を高めること
により、上述の従来のビッカース硬度の自動測定装置に
おける試料表面の傷などにより正しい読み取りがなされ
ないという問題点を解決し、これによりビッカースくぼ
みの自動読み取りの信頼性を格段に向上させた、ビッカ
ース硬度自動測定装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention seeks to solve such problems of the prior art.
That is, according to the present invention, a two-dimensional smoothing process is performed on a digital image of a depression to selectively reduce the degree of scratches, and a boundary is determined from a sudden change point of brightness by grayscale image processing to determine a boundary point. By improving the identification ability by doing so, the problem of not being able to read correctly due to scratches on the sample surface in the above-mentioned conventional automatic measurement of Vickers hardness was solved, which greatly improves the reliability of automatic reading of Vickers dents. It is an object of the present invention to provide an improved automatic Vickers hardness measuring device.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のビッカース硬度自動測定装置は、所定の荷
重で試験片の表面に圧子を押し込み、ビッカースくぼみ
を形成する試験機と、同試験機の接眼部に取り付けたＴ
Ｖカメラと、同ＴＶカメラからのくぼみの映像を濃淡画
像として記録するデジタル画像記録部と、同画像記録部
に記録されたくぼみ画像の２次元平滑化処理を行なっ
て、傷を選択的に除去するノイズ処理部と、同ノイズ処
理部により加工された画像信号について、輝度の変化率
が極大となる点の中からくぼみの境界点を抽出するくぼ
み境界検出部と、同くぼみ境界検出部で得られたくぼみ
境界からくぼみの４頂点の位置を求めるくぼみ頂点検出
部と、同くぼみ頂点検出部で得られた頂点の位置から対
角線長を測定し、その測定値と圧子の押し込み荷重とに
より、硬度を演算し、結果の出力を行なう硬度演算部と
をそなえたことを特徴としている。In order to achieve the above object, the automatic Vickers hardness measuring apparatus of the present invention is the same as a tester that presses an indenter on the surface of a test piece with a predetermined load to form a Vickers depression. T attached to the eyepiece of the tester
The V camera and the digital image recording unit that records the image of the depression from the TV camera as a grayscale image, and the two-dimensional smoothing processing of the depression image recorded in the image recording unit are performed to selectively remove the scratches. For the noise processing unit and the image signal processed by the noise processing unit, the indentation boundary detection unit that extracts the indentation boundary points from the points where the rate of change in luminance is maximum, and the indentation boundary detection unit The indentation apex detection unit that obtains the positions of the four apexes of the indentation from the indentation boundary, and the diagonal length is measured from the apex positions obtained by the indentation apex detection unit. And a hardness calculation unit that outputs the result.
【０００６】[0006]
【作用】上述の本発明のビッカース硬度自動測定装置で
は、ＴＶカメラで撮影されたくぼみの画像を２次元平滑
化処理することにより、くぼみの境界が鮮明さを保ちつ
つ傷の部分が選択的に低減化されて、くぼみ境界の識別
が容易となる。In the automatic Vickers hardness measuring apparatus of the present invention described above, the image of the dent taken by the TV camera is subjected to the two-dimensional smoothing process, so that the boundary of the dent is kept sharp and the scratched portion is selectively formed. It is reduced to facilitate the identification of dimple boundaries.
【０００７】また、輝度の変化率が極大となる点の中か
らくぼみの境界点を抽出することにより、傷による境界
の誤認をおきにくくしている。Further, by extracting the boundary points of the depressions from the points where the rate of change in luminance is maximum, it is possible to prevent the boundaries from being mistakenly recognized due to scratches.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
ビッカース硬度自動測定装置について説明すると、図１
は硬度演算機をブロック線図として示した模式平面図、
図２はノイズ処理部で使用する２次元平滑化処理におけ
る種々の大きさからなる測定窓の配列図、図３はアルミ
ニウム合金試験片に対し＃１５００エメリーペーパーで
研磨した後、その表面に形成したビッカースくぼみを撮
影した画像、図４は図３の試験片について２次元平滑化
処理を行なったときのくぼみ画像、図５は図４の画像に
ついて境界検出部を連続的に作用させることにより得ら
れた境界点を連結・表示させた画像図、図６は図４の試
験片についてくぼみ頂点検出部より求めたくぼみの頂点
を図３のくぼみ画像に重ねて表示した画像、図７は実験
に使用した測定窓の配列図、図８は輝度変化についての
模式図を示すグラフ、図９は(A)が図３に示す画像に対
する輝度変化、(B)が図４に示す画像に対する輝度変化
の輝度曲線を示すグラフ、図10は図９の計測説明図であ
る。図１に示すように、この実施例のビッカース硬度自
動測定装置は、ビッカース式硬度試験機１と画像処理部
を内蔵した硬度演算機２とで構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A Vickers hardness automatic measuring apparatus as an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Is a schematic plan view showing the hardness calculator as a block diagram,
FIG. 2 is an array diagram of measurement windows of various sizes used in the two-dimensional smoothing process used in the noise processing section, and FIG. 3 is formed on the surface of an aluminum alloy test piece after being polished with # 1500 emery paper. An image of a Vickers dent is taken, FIG. 4 is an dent image when the two-dimensional smoothing process is performed on the test piece of FIG. 3, and FIG. 5 is obtained by continuously operating the boundary detection unit on the image of FIG. 6 is an image in which the boundary points are connected and displayed, FIG. 6 is an image in which the apexes of the indentations obtained from the indentation apex detection unit of the test piece in FIG. 4 are displayed by being superimposed on the indentation image in FIG. 3, and FIG. 7 is used for the experiment FIG. 8 is a graph showing a schematic diagram of the brightness change, FIG. 9 is a brightness change of the image shown in FIG. 3, and FIG. 9B is a brightness change of the image shown in FIG. Curve showing curve FIG. 10 is a measurement diagram of Figure 9. As shown in FIG. 1, the automatic Vickers hardness measuring apparatus of this embodiment is composed of a Vickers hardness tester 1 and a hardness calculator 2 incorporating an image processing unit.
【０００９】試験機１は、自動焦点合わせ機構15と、こ
の自動焦点合わせ機構15上に装着されたＸＹ自動ステー
ジ12と、圧子11とをそなえ、この圧子11によりＸＹ自動
ステージ12上に載置された試験片10の表面にくぼみを形
成するように構成されており、さらに、接眼部にＴＶカ
メラ13が取り付けられている。The tester 1 includes an automatic focusing mechanism 15, an XY automatic stage 12 mounted on the automatic focusing mechanism 15, and an indenter 11. The indenter 11 places the XY automatic stage 12 on the XY automatic stage 12. A TV camera 13 is attached to the eyepiece section of the test piece 10 so as to form a recess on the surface thereof.
【００１０】ＴＶカメラ13で撮影されたくぼみの画像が
ケーブル16を介して硬度演算機２に送信される。An image of the depression taken by the TV camera 13 is transmitted to the hardness calculator 2 via the cable 16.
【００１１】硬度演算機２は、ＴＶカメラ13からのくぼ
みの映像を、たとえば512×512の画素に分解しかつ各画
素の明るさを256の階調のレベルに変換して記録するデ
ジタル画像記録部20と、同デジタル画像記録部20に記録
されたくぼみ画像の２次元平滑化処理を行なって、傷を
選択的に除去するノイズ処理部21と、同ノイズ処理部21
により加工された画像信号について、輝度の変化率が極
大となる点の中からくぼみの境界点を抽出するくぼみ境
界検出部22と、同くぼみ境界検出部22で得られたくぼみ
境界から境界の４頂点の位置を求めるくぼみ頂点検出部
23と、同くぼみ頂点検出部23で得られた頂点の位置から
対角線長を測定し、この測定値と圧子の押し込み荷重と
により、硬度を演算し、結果の出力を行なう硬度演算部
24と、プリンター25とから構成されている。The hardness calculator 2 decomposes the image of the depression from the TV camera 13 into, for example, 512 × 512 pixels, converts the brightness of each pixel into 256 gradation levels, and records the digital image. The unit 20, a noise processing unit 21 that selectively removes scratches by performing a two-dimensional smoothing process on the hollow image recorded in the digital image recording unit 20, and the noise processing unit 21.
With respect to the image signal processed by, the dent boundary detection unit 22 that extracts the boundary points of the dents from the points where the rate of change in luminance is maximum, and the dent boundary obtained from the dent boundary detection unit 22 Recessed vertices detection unit to find the position of vertices
23 and the indentation apex detection unit 23 measures the diagonal length from the position of the apex obtained, the hardness is calculated by the measured value and the pushing load of the indenter, and the hardness calculation unit that outputs the result
It is composed of a printer 24 and a printer 25.
【００１２】試験機１は、所定のビッカース硬度測定用
圧子11をそなえ、所定の荷重で試験片10の表面にくぼみ
（圧痕、図５、図10に符号３で示す）を形成できるもの
であって、従来のビッカース硬度試験機とほぼ同一の構
成である。ＴＶカメラ13は、試験機１の接眼部に取り付
けられて、150〜2500倍に拡大したくぼみ画像を撮像す
るもので、撮像管や固体撮像素子を用いた計測用ＴＶカ
メラなどが用いられる。図３は、＃１５００のエメリー
ペーパーで研磨したままのアルミニウム合金試料に、ビ
ッカース試験機で荷重500gfのもとで形成したくぼみの
画像である。The tester 1 is provided with a predetermined Vickers hardness measuring indenter 11 and can form an indentation (indentation, shown by reference numeral 3 in FIGS. 5 and 10) on the surface of the test piece 10 with a predetermined load. The structure is almost the same as that of the conventional Vickers hardness tester. The TV camera 13 is attached to the eyepiece part of the tester 1 and picks up an indented image magnified 150 to 2500 times, and a TV camera for measurement using an image pickup tube or a solid-state image pickup device is used. FIG. 3 is an image of a dimple formed on an aluminum alloy sample as-polished with # 1500 emery paper under a load of 500 gf by a Vickers tester.
【００１３】また、デジタル画像記録部20は、ＴＶカメ
ラ13から得られるくぼみ画像を512×512の画素に分解
し、かつそれらの明るさに応じて256レベルに変換して
記録できるもので、この程度の空間分解能があれば自動
測定には十分である。Further, the digital image recording section 20 is capable of decomposing the dent image obtained from the TV camera 13 into 512 × 512 pixels, and converting it into 256 levels according to their brightness and recording it. A degree of spatial resolution is sufficient for automatic measurement.
【００１４】ノイズ処理部21では、図２に一例を示すよ
うに、くぼみの各辺の方向にそって交差した所定の測定
窓をもち、測定窓のなかに位置する各画素の明るさの平
均値を中央の画素の明るさとする２次元の平滑化処理を
行なう。またこの場合、各画素の明るさの中央値を求め
てそれを中央の画素の明るさとする処理を行なってもよ
い。As shown in FIG. 2 as an example, the noise processing section 21 has a predetermined measurement window intersecting along the direction of each side of the depression, and averages the brightness of each pixel located in the measurement window. A two-dimensional smoothing process is performed in which the value is the brightness of the central pixel. Further, in this case, a process of obtaining the median value of the brightness of each pixel and setting it as the brightness of the center pixel may be performed.
【００１５】上記の２次元の平滑化処理を原画像に対し
て行なった後の画像を図４に示す。これからもわかるよ
うに、くぼみの輪郭は鮮明に保たれつつ、傷の部分のみ
が選択的に平滑化される。FIG. 4 shows an image after the above-described two-dimensional smoothing process is performed on the original image. As can be seen from this, the contour of the indentation is kept clear, while only the scratched portion is selectively smoothed.
【００１６】この実施例のように、ビッカースくぼみの
形状の特殊性に着目した２次元の平滑化処理によって、
傷のみを選択的に平滑化することが可能になる。本発明
者が行なった２次元平滑化処理では、２次元平滑化処理
の測定窓（ウインドウ）形状として、図７に示すもの、
すなわち１画素おきに直線に並んだ７画素をＸ字型に交
差させた合計14画素からなるものを用いた。これにより
耐ノイズ性能と処理速度を向上させることができる。な
おウインドウの形は基本的にはＸ字型とするが、その大
きさや、中の画素の配置の仕方には様々の変形例が考え
られる。なおこの平滑化処理は画面全体に行なってもよ
く、また必要に応じて部分的に実行してもよい。さらに
原画像はそのままに保存して、ノイズ処理部内部で前記
の平滑化処理を行なってもよい。As in this embodiment, by the two-dimensional smoothing processing focusing on the peculiarity of the shape of the Vickers dent,
It becomes possible to selectively smooth only the scratch. In the two-dimensional smoothing process performed by the inventor, the measurement window (window) shape of the two-dimensional smoothing process shown in FIG.
That is, a total of 14 pixels were used in which seven pixels arranged in a straight line every other pixel were crossed in an X shape. As a result, noise resistance performance and processing speed can be improved. It should be noted that the window is basically X-shaped, but various modifications can be considered for its size and the way of arranging the pixels inside. The smoothing process may be performed on the entire screen or may be partially performed as needed. Further, the original image may be stored as it is, and the smoothing process may be performed inside the noise processing unit.
【００１７】くぼみ境界検出部22では、上記の２次元の
平滑化処理を経たものについて、くぼみの対角線にそう
方向にとった任意の測定軸31とくぼみ３の境界との交点
Ｐ1、Ｐ2の位置を境界点として自動的に検出する（図５
参照）。ここで境界点では明るさ（輝度）の変化率が極
大になるという原理にもとずいて、境界点を探索する。
平滑化されてはいてもまだ傷の影響が残ることがあるの
で、境界点を確実に得るためには、変化率が極大となる
点をただちに境界点とするわけにはいかない。前記の特
公昭63-10379号公報のものでは、単に平均変化率が所定
のしきい値を超える点を境界点としているので傷の影響
を受けやすい。そこでこの実施例の場合、確実に境界点
を得るために、ひとつの方法として、測定軸上で輝度の
変化率の大きい順に境界点候補を並べ、その上位から順
次境界点であるかどうかの判定を行なっている。この判
定にはたとえば、その点から測定軸にそって反対方向に
等距離にあり、かつ所定の画素数からなる２つの領域の
明るさの平均をそれぞれ求め、それらの平均値の差ある
いは比が所定のしきい値を超える場合に境界点であると
してもよい。In the dent boundary detecting section 22, the points P 1 , P 2 between the arbitrary measuring axis 31 and the boundary of the dent 3 taken in the diagonal direction of the dent in the two-dimensional smoothing process described above. Is automatically detected as the boundary point (Fig. 5).
reference). Here, the boundary point is searched based on the principle that the rate of change in brightness (luminance) is maximized at the boundary point.
Even if it is smoothed, the influence of scratches may still remain. Therefore, in order to reliably obtain the boundary point, it is not possible to immediately set the point at which the rate of change is maximum as the boundary point. In the Japanese Patent Publication No. 63-10379, the boundary point is a point where the average rate of change exceeds a predetermined threshold value, so that it is easily affected by scratches. Therefore, in the case of this embodiment, in order to reliably obtain the boundary points, as one method, the boundary point candidates are arranged in descending order of the change rate of the luminance on the measurement axis, and it is determined whether or not the boundary points are sequentially from the top. Are doing. For this determination, for example, the average of the brightness of two regions that are equidistant in the opposite direction along the measurement axis from the point and have a predetermined number of pixels is obtained, and the difference or ratio of the average values is calculated. It may be a boundary point when a predetermined threshold is exceeded.
【００１８】すなわち図８に示すように、境界候補点を
中心にして左右に等距離のところに所定の測定領域を設
け、その平均輝度をＢ1,Ｂ2とするとき、平均輝度比Ｂ2
／Ｂ1が次の条件を満足すれば境界と判定する。 Ｂ2／Ｂ1≦Ｔ（しきい値） または Ｂ2／Ｂ1≧１／Ｔ ただし、０＜Ｔ＜１とする。That is, as shown in FIG. 8, when a predetermined measurement area is provided at equal distances to the left and right with the boundary candidate point as the center and the average brightness thereof is B 1 and B 2 , the average brightness ratio B 2
If / B 1 satisfies the following condition, it is judged as a boundary. B 2 / B 1 ≦ T (threshold value) or B 2 / B 1 ≧ 1 / T, where 0 <T <1.
【００１９】このように平均輝度比を用いると、カメラ
のゲインが異なってもある程度対応できる利点がある。
本発明者はＴ＝０.６として実験を行なった。The use of the average luminance ratio as described above has an advantage that it can cope with camera gains to some extent.
The inventor conducted an experiment with T = 0.6.
【００２０】なお、これとは逆に、測定軸上のすべての
点を境界候補点としてまず前記の判定を行ない、それを
満たす点のうちで変化率が最大となる点を境界点である
としてもよい。On the contrary, all the points on the measurement axis are used as the boundary candidate points to perform the above-mentioned judgment, and the point having the maximum rate of change among the points satisfying the judgment is regarded as the boundary point. Good.
【００２１】くぼみ頂点検出部23では上記の境界検出部
22で得られた境界点の位置から４頂点を求める。すなわ
ち測定軸31を垂直にとり少しずつずらしながら境界検出
を行ない、得られた境界点のなかで最も上または下に位
置する点から上下の２頂点位置を求める。同様に水平方
向に測定軸をとり少しずつずらしながら境界検出を行な
って左右の２頂点位置を求める。この時検出された境界
点を多項式に近似させてその交点から頂点を求めてもよ
い。なお得られた４頂点に対し図６に示すように頂点を
通るカーソル線を表示するようにすると頂点検出が正し
く行なわれたかどうかの確認ができる。In the depression vertex detecting section 23, the above-mentioned boundary detecting section is used.
4 vertices are obtained from the positions of the boundary points obtained in 22. That is, boundaries are detected while the measurement axis 31 is set vertically and shifted slightly, and upper and lower two vertex positions are obtained from the uppermost or lowermost points of the obtained boundary points. Similarly, the measurement axis is set in the horizontal direction and the boundary is detected while shifting the measurement axis little by little to obtain the two left and right vertex positions. It is also possible to approximate the boundary points detected at this time to a polynomial and obtain the vertices from the intersections. By displaying cursor lines passing through the four vertices obtained as shown in FIG. 6, it is possible to confirm whether the vertices are correctly detected.
【００２２】硬度演算部24では、前記のくぼみ頂点検出
部23で得られた頂点の位置から、２本の交差する対角線
の長さを求め、［数１］式によりビッカース硬度Ｈｖを
算出する。The hardness calculation unit 24 obtains the lengths of two intersecting diagonal lines from the positions of the vertices obtained by the indentation vertex detection unit 23, and calculates the Vickers hardness Hv by the formula [1].
【数１】Ｈｖ＝１．８５４Ｐ／ｄ2（ｋｇｆ／ｍｍ2） ただし、Ｐは押し込み荷重、ｄは２本の対角線の平均長
である。さらに、得られた硬度について必要な統計処理
をすることもでき、またＸＹ自動ステージ12の座標から
硬度の平面分布を立体的に表示することも可能である。
図９の曲線Ｂは２次元平滑化処理を行なった画像（図４
のもの）について図10に示すように、測定軸31をくぼみ
３の左右頂点Ｐ3，Ｐ5を通って水平にとったときの輝度
の変化の状態を、縦軸を輝度、横軸を位置として示した
輝度曲線であり、図９中の縦軸（破線）は自動検出した
頂点Ｐ3，Ｐ5の位置を示している。また図９の曲線Ａは
原画像（２次元平滑化処理を行なわない画像、図３）に
ついての同様の輝度曲線であって、両曲線Ａ,Ｂを比べ
てみるとき、２次元平滑化処理を行なうことが頂点（境
界点）の位置を明瞭にしていることが理解できる。特に
頂点Ｐ5の位置が、原画像の場合傷４の影響を受けて不
明瞭であるのに対し、２次元平滑化処理を行なことによ
り、頂点Ｐ5の境界が明瞭になっていることが理解でき
る。なお、曲線Ａを単に平滑化しただけでは曲線Ｂを得
ることはできず、また２次元平滑化処理によって輝度の
最大変化点が本来あるべき位置から移動しないことも、
両曲線Ａ,Ｂを比較するとき理解できる。上述のよう
に、この実施例のビッカース硬度自動測定装置では、表
面に傷のある試験片のビッカース硬度試験において、試
験片の表面につけられたくぼみの測定を行なうにあた
り、はじめに行なわれる２次元平滑化処理により、撮影
画像上のくぼみの境界が鮮明さを保ちつつ傷の部分が選
択的に低減化され、くぼみ境界の識別が容易となる。さ
らに輝度の変化率が極大となる点の中からくぼみ境界を
判別する方法に改良を加えているので、傷による境界の
誤認がおきにくくなり、ビッカースくぼみの自動読み取
りの信頼性が向上する。## EQU1 ## Hv = 1.854 P / d 2 (kgf / mm 2 ) where P is the pushing load and d is the average length of the two diagonal lines. Further, it is possible to perform necessary statistical processing on the obtained hardness, and it is also possible to stereoscopically display the hardness distribution in a plane from the coordinates of the XY automatic stage 12.
A curve B in FIG. 9 is an image subjected to a two-dimensional smoothing process (see FIG. 4).
As shown in FIG. 10, the state of change in brightness when the measurement axis 31 is taken horizontally through the left and right vertices P 3 and P 5 of the depression 3 is shown in FIG. The vertical axis (broken line) in FIG. 9 indicates the positions of the automatically detected vertices P 3 and P 5 . A curve A in FIG. 9 is a similar luminance curve for the original image (an image that is not subjected to the two-dimensional smoothing process, FIG. 3), and when the two curves A and B are compared, the two-dimensional smoothing process is performed. It can be understood that what is done makes the positions of vertices (boundary points) clear. In particular, the position of the vertex P 5 is unclear due to the influence of the scratch 4 in the case of the original image, whereas the boundary of the vertex P 5 is clear by performing the two-dimensional smoothing process. Can understand. Note that it is not possible to obtain the curve B by simply smoothing the curve A, and the maximum change point of the luminance does not move from the original position due to the two-dimensional smoothing process.
This can be understood when comparing both curves A and B. As described above, in the Vickers hardness automatic measuring apparatus of this embodiment, in the Vickers hardness test of the test piece having a scratch on the surface, the two-dimensional smoothing which is first performed when the depressions formed on the surface of the test piece are measured. By the processing, the scratched portion is selectively reduced while the sharpness of the recessed boundary on the captured image is maintained, and the recessed boundary can be easily identified. Furthermore, since the method for discriminating the indented boundary from the point where the rate of change in brightness is maximized is improved, misrecognition of the boundary due to scratches is less likely to occur and the reliability of automatic reading of Vickers indentation is improved.
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のビッカー
ス硬度自動測定装置によれば、傷の処理に２次元の平滑
化処理を行なうことと、さらに境界の判別においても傷
の影響を効果的に排除したことにより、傷の多い試験片
においてもビッカース硬度の自動測定が安定して実行で
きるようになる。ちなみに従来技術では、１次元の平滑
化処理を行なっていたため、傷の排除が十分でなく傷を
境界と誤認する場合があり、また境界の判定において
も、単に輝度の平均変化率が所定のしきい値より大きい
ことを条件としていたため、境界の状態により判定に不
安定さがのこっていたが、本発明はこれらの欠点を排除
できる。また、従来の肉眼による測定を自動測定に置き
換えることにより、省力化がはかれるとともに、測定の
迅速化、信頼度の向上を図ることができる。さらにくぼ
み付け、焦点合わせの自動化システムと組み合わせれ
ば、信頼性の高い安定した自動測定システムを確立する
ことができる。なお、ビッカース硬さ試験機のほか、微
小硬さ試験機およびこれらに類する硬さ試験機に適用で
きることは言うまでもない。As described in detail above, according to the automatic Vickers hardness measuring apparatus of the present invention, two-dimensional smoothing processing is carried out for the processing of scratches, and the effect of scratches is also effective in the determination of boundaries. By automatically eliminating it, the automatic measurement of Vickers hardness can be stably performed even on a test piece having many scratches. By the way, in the prior art, since one-dimensional smoothing processing is performed, the removal of scratches may not be sufficient and the scratches may be erroneously recognized as a boundary. Moreover, even when the boundary is determined, the average rate of change in luminance is simply a predetermined value. Since the condition is that the threshold value is larger than the threshold value, the determination is unstable due to the boundary state, but the present invention can eliminate these drawbacks. Further, by replacing the conventional naked-eye measurement with automatic measurement, labor can be saved, and measurement can be speeded up and reliability can be improved. Further, when combined with an automatic denting and focusing system, a reliable and stable automatic measuring system can be established. Needless to say, it can be applied to a micro hardness tester and a hardness tester similar to these in addition to the Vickers hardness tester.
【図１】本発明の一実施例としてのビッカース硬度自動
測定装置を、硬度演算機をブロック線図として示した模
式正面図である。FIG. 1 is a schematic front view of a Vickers hardness automatic measuring apparatus as an embodiment of the present invention, showing a hardness calculator as a block diagram.
【図２】ノイズ処理部で使用する２次元平滑化処理にお
ける種々の大きさからなる測定窓の配列図である。FIG. 2 is an array diagram of measurement windows of various sizes in the two-dimensional smoothing process used in the noise processing unit.
【図３】アルミニウム合金試験片に対し＃１５００のエ
メリーペーパーで研磨した後、その表面に形成したビッ
カースくぼみを撮影した画像である。FIG. 3 is an image of a Vickers dent formed on the surface of an aluminum alloy test piece after being polished with # 1500 emery paper.
【図４】図３の試験片について２次元平滑化処理を行な
ったときのくぼみ画像である。4 is an indentation image when two-dimensional smoothing processing is performed on the test piece of FIG.
【図５】図４の画像について境界検出部を連続的に作用
させることにより得られた境界点を連結・表示させた画
像図である。5 is an image diagram in which boundary points obtained by continuously operating a boundary detection unit on the image of FIG. 4 are connected and displayed.
【図６】図４の試験片についてくぼみ頂点検出部より求
めたくぼみの頂点を、図３のくぼみ画像に重ねて表示し
た画像である。6 is an image in which the apexes of the indentations obtained from the indentation apex detection unit for the test piece of FIG. 4 are displayed in an overlapping manner on the indentation image of FIG.
【図７】実験に使用した測定窓の配列図である。FIG. 7 is an array diagram of measurement windows used in an experiment.
【図８】輝度変化についての模式図を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing a schematic diagram of changes in luminance.
【図９】輝度曲線の一例を示すグラフで曲線(A)は図３
に示す画像に対する輝度変化、曲線(B)が図４に示す画
像に対する輝度変化をそれぞれ示している。9 is a graph showing an example of a brightness curve, and the curve (A) is shown in FIG.
The luminance change for the image shown in FIG. 4 and the curve (B) show the luminance change for the image shown in FIG.
【図10】図９の輝度曲線をうるための計測説明図であ
る。FIG. 10 is a measurement explanatory diagram for obtaining the luminance curve of FIG. 9.
１ 試験機 ２ 硬度演算機 ３ くぼみ ４ 頂点Ｐsより伸びた傷 10 試験片 11 圧子 12 ＸＹ自動ステージ 13 ＴＶカメラ 20 デジタル画像記録部 21 ノイズ処理部 22 くぼみ境界検出部 23 くぼみ頂点検出部 24 硬度演算部 25 プリンター 26 接続コード Ｐ1,Ｐ2 測定軸31とくぼみ境界との交点 Ｐ3,Ｐ4,Ｐ5,Ｐ6 頂点1 Testing machine 2 Hardness calculator 3 Dimples 4 Scratches extending from vertex Ps 10 Test piece 11 Indenter 12 XY motorized stage 13 TV camera 20 Digital image recording part 21 Noise processing part 22 Dimple boundary detection part 23 Dimple vertex detection part 24 Hardness calculation Part 25 Printer 26 Connection code P 1 , P 2 Intersection of measuring axis 31 and indentation boundary P 3 , P 4 , P 5 , P 6 vertices
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年２月１９日[Submission date] February 19, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】符号の説明[Correction target item name] Explanation of code
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【符号の説明】 １ 試験機 ２ 硬度演算機 ３ くぼみ４ 頂点Ｐ５より伸びた傷 １０ 試験片 １１ 圧子 １２ ＸＹ自動ステージ １３ ＴＶカメラ ２０ デジタル画像記録部 ２１ ノイズ処理部 ２２ くぼみ境界検出部 ２３ くぼみ頂点検出部 ２４ 硬度演算部 ２５ プリンター ２６ 接続コード Ｐ１，Ｐ２ 測定軸３１とくぼみ境界との交点 Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ 頂点[Explanation of Codes] 1 Testing machine 2 Hardness calculator 3 Dimples 4 Scratches extending from vertex P 5 10 Test piece 11 Indenter 12 XY motorized stage 13 TV camera 20 Digital image recording part 21 Noise processing part 22 Dimple boundary detection part 23 Dimple Vertex detection unit 24 Hardness calculation unit 25 Printer 26 Connection code P 1 , P 2 Intersection point of measurement axis 31 and hollow boundary P 3 , P 4 , P 5 , P 6 vertex
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図８[Correction target item name] Figure 8
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図８】 [Figure 8]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図９[Correction target item name] Figure 9
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図９】 [Figure 9]
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年６月５日[Submission date] June 5, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図８[Correction target item name] Figure 8
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図８】 [Figure 8]
Claims (1)
込み、ビッカースくぼみを形成する試験機と、同試験機
の接眼部に取り付けたＴＶカメラと、同ＴＶカメラから
のくぼみの映像を濃淡画像として記録するデジタル画像
記録部と、同画像記録部に記録されたくぼみ画像の２次
元平滑化処理を行なって、傷を選択的に除去するノイズ
処理部と、同ノイズ処理部により加工された画像信号に
ついて、輝度の変化率が極大となる点の中からくぼみの
境界点を抽出するくぼみ境界検出部と、同くぼみ境界検
出部で得られたくぼみ境界からくぼみの４頂点の位置を
求めるくぼみ頂点検出部と、同くぼみ頂点検出部で得ら
れた頂点の位置から対角線長を測定し、その測定値と圧
子の押し込み荷重とにより、硬度を演算し、結果の出力
を行なう硬度演算部とをそなえたことを特徴とする、ビ
ッカース硬度自動測定装置。1. A tester that presses an indenter on the surface of a test piece with a predetermined load to form a Vickers dent, a TV camera attached to the eyepiece of the tester, and an image of the dent from the TV camera. A digital image recording unit for recording as a grayscale image, a noise processing unit for performing two-dimensional smoothing processing of the hollow image recorded in the image recording unit, and selectively removing scratches, and a noise processing unit for processing the noise processing unit. For the image signal, the depression boundary detection unit that extracts the boundary points of the depression from the points where the rate of change of luminance is maximum, and the positions of the four vertices of the depression are obtained from the depression boundary obtained by the depression boundary detection unit. A dent apex detection unit and a hardness calculation unit that measures the diagonal length from the vertices positions obtained by the dent apex detection unit, calculates the hardness based on the measured value and the pushing load of the indenter, and outputs the result. Vickers hardness automatic measuring device, characterized by having
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5942492A JPH0643080A (en) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Automatic measuring apparatus for vickers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5942492A JPH0643080A (en) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Automatic measuring apparatus for vickers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0643080A true JPH0643080A (en) | 1994-02-18 |
Family
ID=13112872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5942492A Pending JPH0643080A (en) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | Automatic measuring apparatus for vickers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643080A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0968488A (en) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Shimadzu Corp | Push-in type hardness meter |
| JP2002310869A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Akashi Corp | Hardness tester |
| TWI448682B (en) * | 2009-03-31 | 2014-08-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Vickers-hardness testing system and method |
-
1992
- 1992-02-13 JP JP5942492A patent/JPH0643080A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0968488A (en) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Shimadzu Corp | Push-in type hardness meter |
| JP2002310869A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Akashi Corp | Hardness tester |
| JP4519353B2 (en) * | 2001-04-19 | 2010-08-04 | 株式会社ミツトヨ | Hardness testing machine |
| TWI448682B (en) * | 2009-03-31 | 2014-08-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Vickers-hardness testing system and method |
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