JPH08285755A - 押込み型硬度計 - Google Patents
押込み型硬度計Info
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- JPH08285755A JPH08285755A JP7110210A JP11021095A JPH08285755A JP H08285755 A JPH08285755 A JP H08285755A JP 7110210 A JP7110210 A JP 7110210A JP 11021095 A JP11021095 A JP 11021095A JP H08285755 A JPH08285755 A JP H08285755A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
- G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
-
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
- G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
- G01N2203/0647—Image analysis
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ノイズがある場合でも圧痕を正確に特定して
硬度を測定することができる押込み型硬度計を提供す
る。 【構成】 二値化処理部52は、圧痕4についてのディ
ジタル画像信号S2 を二値画像信号S3 に変換する。閉
曲面認識手段54は、二値画像信号S3 に基づいて、連
結性を持つ領域(閉曲面)にラベル付けを行い、閉曲面
画像を抽出する。圧痕画像抽出手段56は、その抽出さ
れた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽出し、頂点座標算
出手段58は、その圧痕4についての二値画像信号S3
に基づいて圧痕の頂点位置を求める。その後、圧痕サイ
ズ測定部60で圧痕の対角線の長さを算出する。そし
て、硬度演算部70は、圧子12の押付荷重と圧痕4の
対角線の長さとから硬度を演算する。
硬度を測定することができる押込み型硬度計を提供す
る。 【構成】 二値化処理部52は、圧痕4についてのディ
ジタル画像信号S2 を二値画像信号S3 に変換する。閉
曲面認識手段54は、二値画像信号S3 に基づいて、連
結性を持つ領域(閉曲面)にラベル付けを行い、閉曲面
画像を抽出する。圧痕画像抽出手段56は、その抽出さ
れた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽出し、頂点座標算
出手段58は、その圧痕4についての二値画像信号S3
に基づいて圧痕の頂点位置を求める。その後、圧痕サイ
ズ測定部60で圧痕の対角線の長さを算出する。そし
て、硬度演算部70は、圧子12の押付荷重と圧痕4の
対角線の長さとから硬度を演算する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビッカース硬度やブリ
ネル硬度等を測定するための押込み型硬度計に関するも
のである。
ネル硬度等を測定するための押込み型硬度計に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】金属材料の機械的特性を判定するために
は、ビッカース硬度やブリネル硬度が用いられる。特
に、ビッカース硬度は、対面角が約136°の正四角錐
のダイヤモンド製圧子を用い、この圧子を試験片の表面
に一定荷重で押し付け、この押付荷重を、荷重を抜いた
後に残った圧痕の対角線の長さから求めた圧痕の表面積
で割った値として定義される。
は、ビッカース硬度やブリネル硬度が用いられる。特
に、ビッカース硬度は、対面角が約136°の正四角錐
のダイヤモンド製圧子を用い、この圧子を試験片の表面
に一定荷重で押し付け、この押付荷重を、荷重を抜いた
後に残った圧痕の対角線の長さから求めた圧痕の表面積
で割った値として定義される。
【0003】従来の押込み型硬度計としては、たとえば
特公昭63-10379号公報に開示されているものがある。か
かる押込み型硬度計は、図8に示すように、所定の荷重
で試験片2の表面に圧子112を押し付け、圧痕4を形
成可能な試験機110と、試験機110に備えた顕微鏡
114に接続された撮像器120と、A/D変換部13
0と、ディジタル画像処理部140と、圧痕サイズ測定
部150と、硬度演算部160と、プリンタ170とを
有する。A/D変換部130は、撮像器120に写し出
された圧痕4の光学画像情報S11を、たとえば256の
階調の灰調レベルでアナログ/ディジタル変換し、たと
えば図9(a)に示すようなディジタル画像信号S12と
してディジタル画像処理部140に出力する。ディジタ
ル画像処理部140は、図9(b)に示すように、A/
D変換部130からの灰調レベルのディジタル画像信号
S12が急激に変化する点P1 ,P2 を、測定軸Aに沿っ
て探索し、これを圧痕4の端部として抽出する。ここ
で、図9(b)において、縦軸は灰調レベルを表し、横
軸はx軸方向の位置を表す。圧痕サイズ測定部150
は、ディジタル画像処理部140で得られた圧痕4の端
部の位置から圧痕サイズを測定する。そして、硬度演算
部160は、圧痕サイズ測定部150によって測定され
た圧痕のサイズと圧子112の押付荷重とにより試験片
2の硬度を演算する。かかる演算結果はプリンタ170
から出力される。
特公昭63-10379号公報に開示されているものがある。か
かる押込み型硬度計は、図8に示すように、所定の荷重
で試験片2の表面に圧子112を押し付け、圧痕4を形
成可能な試験機110と、試験機110に備えた顕微鏡
114に接続された撮像器120と、A/D変換部13
0と、ディジタル画像処理部140と、圧痕サイズ測定
部150と、硬度演算部160と、プリンタ170とを
有する。A/D変換部130は、撮像器120に写し出
された圧痕4の光学画像情報S11を、たとえば256の
階調の灰調レベルでアナログ/ディジタル変換し、たと
えば図9(a)に示すようなディジタル画像信号S12と
してディジタル画像処理部140に出力する。ディジタ
ル画像処理部140は、図9(b)に示すように、A/
D変換部130からの灰調レベルのディジタル画像信号
S12が急激に変化する点P1 ,P2 を、測定軸Aに沿っ
て探索し、これを圧痕4の端部として抽出する。ここ
で、図9(b)において、縦軸は灰調レベルを表し、横
軸はx軸方向の位置を表す。圧痕サイズ測定部150
は、ディジタル画像処理部140で得られた圧痕4の端
部の位置から圧痕サイズを測定する。そして、硬度演算
部160は、圧痕サイズ測定部150によって測定され
た圧痕のサイズと圧子112の押付荷重とにより試験片
2の硬度を演算する。かかる演算結果はプリンタ170
から出力される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、試験片の圧
痕の近くに、傷、錆や腐食部等があると、ディジタル画
像信号にこれらの傷、錆や腐食部等がノイズとして取り
込まれてしまう。かかる場合、従来の押込み型硬度計で
は、圧痕をノイズと正確に区別することができない。こ
のため、ノイズを圧痕として誤って処理することがあ
り、試験片の硬度を正確に測定することができないとい
う問題があった。
痕の近くに、傷、錆や腐食部等があると、ディジタル画
像信号にこれらの傷、錆や腐食部等がノイズとして取り
込まれてしまう。かかる場合、従来の押込み型硬度計で
は、圧痕をノイズと正確に区別することができない。こ
のため、ノイズを圧痕として誤って処理することがあ
り、試験片の硬度を正確に測定することができないとい
う問題があった。
【0005】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、ノイズがある場合でも圧痕を正確に特定して硬
度を測定することができる押込み型硬度計を提供するこ
とを目的とするものである。
であり、ノイズがある場合でも圧痕を正確に特定して硬
度を測定することができる押込み型硬度計を提供するこ
とを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、所定の荷重で試験片の表面に角錐の圧子
を押し付け、圧痕を形成可能な試験機と、前記試験機に
備えた顕微鏡に接続された撮像器と、前記撮像器に写し
出された光学画像情報をアナログ/ディジタル変換する
A/D変換部とを有し、前記A/D変換部からのディジ
タル画像信号に基づいて圧痕サイズを測定し、前記試験
片の硬度を演算する押込み型硬度計において、前記A/
D変換部からのディジタル画像信号を数値化処理する処
理部と、前記処理部からの数値化信号を予め定められた
レベルと比較し、前記レベルを越えた画像情報の中から
閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、前記閉曲面認識手
段で得られた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽出する圧
痕画像抽出手段と、前記圧痕画像抽出手段で抽出された
圧痕についての数値化信号から圧痕の頂点座標を算出す
る頂点座標算出手段とを具備することを特徴とするもの
である。
めの本発明は、所定の荷重で試験片の表面に角錐の圧子
を押し付け、圧痕を形成可能な試験機と、前記試験機に
備えた顕微鏡に接続された撮像器と、前記撮像器に写し
出された光学画像情報をアナログ/ディジタル変換する
A/D変換部とを有し、前記A/D変換部からのディジ
タル画像信号に基づいて圧痕サイズを測定し、前記試験
片の硬度を演算する押込み型硬度計において、前記A/
D変換部からのディジタル画像信号を数値化処理する処
理部と、前記処理部からの数値化信号を予め定められた
レベルと比較し、前記レベルを越えた画像情報の中から
閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、前記閉曲面認識手
段で得られた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽出する圧
痕画像抽出手段と、前記圧痕画像抽出手段で抽出された
圧痕についての数値化信号から圧痕の頂点座標を算出す
る頂点座標算出手段とを具備することを特徴とするもの
である。
【0007】
【作用】本発明は前記の構成によって、処理部からの数
値化信号を予め定められたレベルと比較し、そのレベル
を越えた画像情報の中から閉曲面を認識する閉曲面認識
手段と、閉曲面認識手段で得られた閉曲面画像の中から
圧痕画像を抽出する圧痕画像抽出手段とを設けたことに
より、試験片の圧痕の近傍にノイズがある場合でも、圧
痕を正確に特定することができるので、硬度測定の信頼
性を向上させることができる。
値化信号を予め定められたレベルと比較し、そのレベル
を越えた画像情報の中から閉曲面を認識する閉曲面認識
手段と、閉曲面認識手段で得られた閉曲面画像の中から
圧痕画像を抽出する圧痕画像抽出手段とを設けたことに
より、試験片の圧痕の近傍にノイズがある場合でも、圧
痕を正確に特定することができるので、硬度測定の信頼
性を向上させることができる。
【0008】
【実施例】以下に本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施例である押込み型
硬度計の概略構成図、図2はビッカース硬度の測定方法
を説明するための図、図3は本実施例の押込み型硬度計
における二値化処理及びラベリング処理を画像を用いて
説明するための図、図4はその押込み型硬度計における
圧痕画像の抽出処理を説明するための図である。
して説明する。図1は本発明の一実施例である押込み型
硬度計の概略構成図、図2はビッカース硬度の測定方法
を説明するための図、図3は本実施例の押込み型硬度計
における二値化処理及びラベリング処理を画像を用いて
説明するための図、図4はその押込み型硬度計における
圧痕画像の抽出処理を説明するための図である。
【0009】図1に示す押込み型硬度計は、試験機10
と、撮像器20と、コントロールユニット30と、A/
D変換部40と、画像処理部50と、圧痕サイズ測定部
60と、硬度演算部70と、プリンタ80とを備えるも
のである。本実施例では、かかる押込み型硬度計を用い
て、ビッカース硬度を測定する場合について考える。
と、撮像器20と、コントロールユニット30と、A/
D変換部40と、画像処理部50と、圧痕サイズ測定部
60と、硬度演算部70と、プリンタ80とを備えるも
のである。本実施例では、かかる押込み型硬度計を用い
て、ビッカース硬度を測定する場合について考える。
【0010】試験機10は、圧子12と、試験片2を載
置するステージ14と、顕微鏡16とを有する。圧子1
2としては、図2に示すように、対面角θが約136°
の正四角錐のダイヤモンド製のものを用いる。この圧子
12を試験片2の表面に一定荷重で押し付けることによ
り、試験片2にくぼみ(圧痕)4を付ける。ビッカース
硬度HV は、圧子12を試験片2に押し付けた押付荷重
P(kg)を、圧痕4の対角線の長さd(mm)から求
めた圧痕4の表面積で割った値であり、 HV =2P sin(θ/2)/d2 ・・・・(1) により算出される。また、ステージ14は、上下に移動
可能であり、また前後左右にも移動可能である。顕微鏡
16は、試験片2に残った圧痕4を拡大した光学像を得
るものである。
置するステージ14と、顕微鏡16とを有する。圧子1
2としては、図2に示すように、対面角θが約136°
の正四角錐のダイヤモンド製のものを用いる。この圧子
12を試験片2の表面に一定荷重で押し付けることによ
り、試験片2にくぼみ(圧痕)4を付ける。ビッカース
硬度HV は、圧子12を試験片2に押し付けた押付荷重
P(kg)を、圧痕4の対角線の長さd(mm)から求
めた圧痕4の表面積で割った値であり、 HV =2P sin(θ/2)/d2 ・・・・(1) により算出される。また、ステージ14は、上下に移動
可能であり、また前後左右にも移動可能である。顕微鏡
16は、試験片2に残った圧痕4を拡大した光学像を得
るものである。
【0011】撮像器20は、顕微鏡16に接続され、圧
痕4の光学像を撮像して光学画像情報S1 を得るもので
ある。コントロールユニット30は、顕微鏡16による
圧痕4の光学像の焦点を合わせるためにステージ14を
上下に移動させたり、顕微鏡16による圧痕4の光学像
の位置を調整するためにステージ14を前後左右に移動
させたりするものである。そして、コントロールユニッ
ト20は、撮像器20の撮像のタイミングをも制御す
る。また、A/D変換部40は、撮像器20に写し出さ
れた圧痕4の光学画像情報S1 を、灰調レベルでアナロ
グ/ディジタル変換する。これにより、A/D変換部4
0からは、各画素での明るさを数値に置き換えたディジ
タル画像信号S2 が得られる。
痕4の光学像を撮像して光学画像情報S1 を得るもので
ある。コントロールユニット30は、顕微鏡16による
圧痕4の光学像の焦点を合わせるためにステージ14を
上下に移動させたり、顕微鏡16による圧痕4の光学像
の位置を調整するためにステージ14を前後左右に移動
させたりするものである。そして、コントロールユニッ
ト20は、撮像器20の撮像のタイミングをも制御す
る。また、A/D変換部40は、撮像器20に写し出さ
れた圧痕4の光学画像情報S1 を、灰調レベルでアナロ
グ/ディジタル変換する。これにより、A/D変換部4
0からは、各画素での明るさを数値に置き換えたディジ
タル画像信号S2 が得られる。
【0012】画像処理部50は、二値化処理部52と、
閉曲面認識手段54と、圧痕画像抽出手段56と、頂点
座標算出手段58とを有するものである。二値化処理部
52は、A/D変換部40からのディジタル画像信号S
2 を、所定のしきい値に基づいて二値画像信号S3 に変
換する。ここでは、灰調レベルがしきい値以下である画
素に「1」の値を、灰調レベルがしきい値より大きい画
素に「0」の値を付与する。たとえば、試験片2の表面
に圧痕の他、傷、錆や腐食部等がある場合には、「1」
の値を持つ画素が傷等のノイズや圧痕を、「0」の値を
持つ画素が背景を表し、図3(a)に示す例では、斜線
の部分がノイズや圧痕の領域を、白の部分が背景の領域
を表す。
閉曲面認識手段54と、圧痕画像抽出手段56と、頂点
座標算出手段58とを有するものである。二値化処理部
52は、A/D変換部40からのディジタル画像信号S
2 を、所定のしきい値に基づいて二値画像信号S3 に変
換する。ここでは、灰調レベルがしきい値以下である画
素に「1」の値を、灰調レベルがしきい値より大きい画
素に「0」の値を付与する。たとえば、試験片2の表面
に圧痕の他、傷、錆や腐食部等がある場合には、「1」
の値を持つ画素が傷等のノイズや圧痕を、「0」の値を
持つ画素が背景を表し、図3(a)に示す例では、斜線
の部分がノイズや圧痕の領域を、白の部分が背景の領域
を表す。
【0013】閉曲面認識手段54は、二値化処理部52
からの二値画像信号S3 に基づいて閉曲面を認識するも
のである。すなわち、閉曲面認識手段54は、二値画像
信号S3 の中で、同一の値を持つ画素の集合に対し、互
いに連結している領域(閉曲面)を特定するラベリング
処理を行う。たとえば、図3(a)に示す例の場合に
は、「1」の値を持つ画素に対して、連結性のチェック
を行い、図3(b)に示すように、互いに連結性を持つ
画素には同じラベルを与え、連結性のない画素には異な
ったラベルを与える。ここでは、四つの閉曲面がラベリ
ングされている。
からの二値画像信号S3 に基づいて閉曲面を認識するも
のである。すなわち、閉曲面認識手段54は、二値画像
信号S3 の中で、同一の値を持つ画素の集合に対し、互
いに連結している領域(閉曲面)を特定するラベリング
処理を行う。たとえば、図3(a)に示す例の場合に
は、「1」の値を持つ画素に対して、連結性のチェック
を行い、図3(b)に示すように、互いに連結性を持つ
画素には同じラベルを与え、連結性のない画素には異な
ったラベルを与える。ここでは、四つの閉曲面がラベリ
ングされている。
【0014】ところで、閉曲面認識手段54で認識され
た閉曲面が二つ以上あると、これらの閉曲面には、圧痕
だけでなく、傷、錆や腐食部等のノイズが含まれている
ことになる。そこで、圧痕画像抽出手段56では、閉曲
面認識手段54で得られた閉曲面画像の中から圧痕を表
す画像を抽出する。かかる圧痕画像を抽出する方法とし
ては、いくつか考えることができる。第一の方法として
は、本実施例で用いている圧子12による圧痕4は、図
4(a),(b)に示すように略正方形状であるので、
各閉曲面についてその稜線を求め、隣合う稜線同士が直
交するかどうかを調べる。稜線は圧痕画像の端部の各点
の座標をもとに近似式により求められる。稜線が四つあ
り、隣合う稜線同士が直交すれば、その閉曲面は圧痕を
表すものであると判定できる。ここでは、圧子12の取
り付け方向により、得られた近似式の傾きが予め判明し
ているので、その傾きと照合することによって、より正
確な判定が可能である。また、第二の方法としては、各
閉曲面について外接長方形を求め、そのx軸方向の長さ
d1 とy軸方向の長さd2 との積を算出する。ここで、
図4(a)に示すように圧痕4の対角線がx軸又はy軸
に平行である場合には、その圧痕4の面積値ST は、圧
痕4の外接長方形のx軸方向の長さd1 ′とy軸方向の
長さd2 ′を用いて、 2×ST =d1 ′×d2 ′ ・・・・(2) で与えられる。一方、図4(b)に示すように圧痕4の
稜線がx軸又はy軸に平行である場合には、その圧痕4
の面積値ST は、 ST =d1 ′×d2 ′ ・・・・(3) で与えられる。したがって、算出したd1 とd2 との積
を、圧痕4の向きに応じて、式(2)で与えられる基準
面積値の二倍、又は式(3)で与えられる基準面積値と
比較することにより、その閉曲面は圧痕を表すものかど
うかを判定できる。さらに、第三の方法としては、各閉
曲面の中心位置を求め、その中心位置を通りx軸及びy
軸に平行な直線に対して閉曲面が対称であるかどうかを
調べる。一般に、傷、錆や腐食部等は線対称な形状では
ないので、閉曲面が線対称であれば、その閉曲面は圧痕
を表すものであると判定できる。また、圧痕の各辺は真
っ直ぐな直線ではないが、比較的に直線からのばらつき
が小さい。このため、第四の方法として、所定の方向に
おける閉曲面の境界の画素について直線近似式を求め、
この直線近似式から各画素のばらつきの度合(分散値)
を算出する。そして、分散値が所定の値より小さいかど
うかを調べることにより、閉曲面が圧痕を表すものかど
うかを判定することができる。尚、上記の各方法をいく
つか組み合わせて、閉曲面が圧痕であるかどうかを判定
することにしてもよい。
た閉曲面が二つ以上あると、これらの閉曲面には、圧痕
だけでなく、傷、錆や腐食部等のノイズが含まれている
ことになる。そこで、圧痕画像抽出手段56では、閉曲
面認識手段54で得られた閉曲面画像の中から圧痕を表
す画像を抽出する。かかる圧痕画像を抽出する方法とし
ては、いくつか考えることができる。第一の方法として
は、本実施例で用いている圧子12による圧痕4は、図
4(a),(b)に示すように略正方形状であるので、
各閉曲面についてその稜線を求め、隣合う稜線同士が直
交するかどうかを調べる。稜線は圧痕画像の端部の各点
の座標をもとに近似式により求められる。稜線が四つあ
り、隣合う稜線同士が直交すれば、その閉曲面は圧痕を
表すものであると判定できる。ここでは、圧子12の取
り付け方向により、得られた近似式の傾きが予め判明し
ているので、その傾きと照合することによって、より正
確な判定が可能である。また、第二の方法としては、各
閉曲面について外接長方形を求め、そのx軸方向の長さ
d1 とy軸方向の長さd2 との積を算出する。ここで、
図4(a)に示すように圧痕4の対角線がx軸又はy軸
に平行である場合には、その圧痕4の面積値ST は、圧
痕4の外接長方形のx軸方向の長さd1 ′とy軸方向の
長さd2 ′を用いて、 2×ST =d1 ′×d2 ′ ・・・・(2) で与えられる。一方、図4(b)に示すように圧痕4の
稜線がx軸又はy軸に平行である場合には、その圧痕4
の面積値ST は、 ST =d1 ′×d2 ′ ・・・・(3) で与えられる。したがって、算出したd1 とd2 との積
を、圧痕4の向きに応じて、式(2)で与えられる基準
面積値の二倍、又は式(3)で与えられる基準面積値と
比較することにより、その閉曲面は圧痕を表すものかど
うかを判定できる。さらに、第三の方法としては、各閉
曲面の中心位置を求め、その中心位置を通りx軸及びy
軸に平行な直線に対して閉曲面が対称であるかどうかを
調べる。一般に、傷、錆や腐食部等は線対称な形状では
ないので、閉曲面が線対称であれば、その閉曲面は圧痕
を表すものであると判定できる。また、圧痕の各辺は真
っ直ぐな直線ではないが、比較的に直線からのばらつき
が小さい。このため、第四の方法として、所定の方向に
おける閉曲面の境界の画素について直線近似式を求め、
この直線近似式から各画素のばらつきの度合(分散値)
を算出する。そして、分散値が所定の値より小さいかど
うかを調べることにより、閉曲面が圧痕を表すものかど
うかを判定することができる。尚、上記の各方法をいく
つか組み合わせて、閉曲面が圧痕であるかどうかを判定
することにしてもよい。
【0015】頂点座標算出手段58は、圧痕画像抽出手
段56で抽出された圧痕についての二値画像信号S3 か
ら圧痕の頂点座標を抽出するものである。ここでは、ま
ず、圧痕についての二値画像信号S3 に基づいて、圧痕
の四辺に対応し、且つその四辺の角部近傍を除いた画素
を選定する。そして、選定した圧痕の四辺に対応する画
素を各辺ごとに分類し、それらの画素に座標を与えて、
圧痕の各辺に対する直線近似式を求める。その後、これ
ら四つの直線或いは曲線の近似式の交点の座標を求める
ことより、圧痕の頂点座標を得る。
段56で抽出された圧痕についての二値画像信号S3 か
ら圧痕の頂点座標を抽出するものである。ここでは、ま
ず、圧痕についての二値画像信号S3 に基づいて、圧痕
の四辺に対応し、且つその四辺の角部近傍を除いた画素
を選定する。そして、選定した圧痕の四辺に対応する画
素を各辺ごとに分類し、それらの画素に座標を与えて、
圧痕の各辺に対する直線近似式を求める。その後、これ
ら四つの直線或いは曲線の近似式の交点の座標を求める
ことより、圧痕の頂点座標を得る。
【0016】圧痕サイズ測定部60は、頂点座標算出手
段58で得られた圧痕の頂点座標に基づいて圧痕のサイ
ズ、すなわち圧痕の対角線の長さを測定するものであ
る。硬度演算部70は、圧子12の押付荷重と、圧痕サ
イズ測定部60で測定した対角線の長さとから、試験片
2の硬度を演算する。また、プリンタ80は、硬度演算
部70における演算結果を出力するものである。
段58で得られた圧痕の頂点座標に基づいて圧痕のサイ
ズ、すなわち圧痕の対角線の長さを測定するものであ
る。硬度演算部70は、圧子12の押付荷重と、圧痕サ
イズ測定部60で測定した対角線の長さとから、試験片
2の硬度を演算する。また、プリンタ80は、硬度演算
部70における演算結果を出力するものである。
【0017】次に、本実施例の押込み型硬度計において
硬度を測定する手順について説明する。図5はその押込
み型硬度計における硬度測定の手順を説明するための図
である。
硬度を測定する手順について説明する。図5はその押込
み型硬度計における硬度測定の手順を説明するための図
である。
【0018】まず、試験片2を試験機10のステージ1
4に載せ、圧子12を試験片2の表面に一定荷重で押し
付けることより、試験片2に圧痕4を付ける。そして、
顕微鏡16による圧痕4の光学像の焦点を合わせた後、
撮像器30で圧痕4の光学像を撮像することにより、光
学画像情報S1 を得る(step12)。この光学画像情報S
1 は、A/D変換部40でディジタル画像信号S2 に変
換されて、画像処理部50に出力される(step14)。デ
ィジタル画像信号S2 は、画像処理部50の二値化処理
部52で二値化処理され、二値画像信号S3 として閉曲
面認識手段54に出力される(step16)。閉曲面認識手
段54は、二値画像信号S3 に基づき、「1」の値を持
つ画素に対して連結性のチェックを行う。そして、連結
している領域(閉曲面)にラベル付けを行い、閉曲面画
像を抽出する(step18)。その後、圧痕画像抽出手段5
6は、上記で説明した方法のうちいずれかを用いて、閉
曲面認識手段54で得られた閉曲面画像の中から圧痕を
表す画像を抽出する(step22)。
4に載せ、圧子12を試験片2の表面に一定荷重で押し
付けることより、試験片2に圧痕4を付ける。そして、
顕微鏡16による圧痕4の光学像の焦点を合わせた後、
撮像器30で圧痕4の光学像を撮像することにより、光
学画像情報S1 を得る(step12)。この光学画像情報S
1 は、A/D変換部40でディジタル画像信号S2 に変
換されて、画像処理部50に出力される(step14)。デ
ィジタル画像信号S2 は、画像処理部50の二値化処理
部52で二値化処理され、二値画像信号S3 として閉曲
面認識手段54に出力される(step16)。閉曲面認識手
段54は、二値画像信号S3 に基づき、「1」の値を持
つ画素に対して連結性のチェックを行う。そして、連結
している領域(閉曲面)にラベル付けを行い、閉曲面画
像を抽出する(step18)。その後、圧痕画像抽出手段5
6は、上記で説明した方法のうちいずれかを用いて、閉
曲面認識手段54で得られた閉曲面画像の中から圧痕を
表す画像を抽出する(step22)。
【0019】こうして、二値画像信号S3 から圧痕を表
す画像が特定されると、頂点座標算出手段58は、圧痕
の頂点座標を探索する(step24)。図6は圧痕の境界線
を示す画素の特定の仕方を説明するための図、図7は圧
痕の境界線からその頂点座標を抽出する仕方を説明する
ための図である。まず、図6(b)に示すように、各x
座標の値に対して二値画像信号S3 を積算し、積算信号
SGx を求める。また、図6(c)に示すように、各y
座標の値に対して二値画像信号S3 を積算し、積算信号
SGy を求める。この積算信号SGx ,SGy をそれぞ
れ、所定のレベルTx ,Ty で二値化することにより、
圧痕を表す領域Dx ,Dy が特定される。図6(a)に
示すように、圧痕を表す画像において、このDx の中点
を通りy軸に平行な線分をCx 、また、Dy の中点を通
りx軸に平行な線分をCy とする。そして、圧痕を表す
画像内において、たとえばCx 上の各画素を始点とし
て、左右に探索して、最初に画素値が「1」から「0」
になった画素を圧痕の境界を表す画素として選定する。
あるいは、圧痕を表す画像内において、Cy 上の各画素
を始点として、上下に探索して、最初に画素値が「1」
から「0」になった画素を圧痕の境界を表す画素として
選定する。こうして選定した画素を繋ぐと、図7に示す
太線が得られる。ここでは、圧痕の内部から探索して、
圧痕の境界を表す画素を選定しているが、本実施例で
は、予め圧痕を表す画像を特定しているので、圧痕の外
部から探索して圧痕の境界を表す画素を選定することに
してもよい。次に、圧痕の角部近傍を除いて、四辺に対
応する領域a−a′,b−b′,c−c′,d−d′を
定める。ここで、領域a−a′,b−b′,c−c′,
d−d′の決め方は、たとえばDx ,Dy に基づいて設
定する。そして、領域a−a′に含まれる各画素の座標
を(xi ,yi )(i=1,2,・・・ ,n)として、領
域a−a′に対する直線近似式y=α1 x+α2 を求め
る。この直線近似式の求め方は、最小二乗法によるもの
が最も望ましい。また、各座標(xi ,yi )(i=
1,2,・・・ ,n)との偏差が最も小さくなるようなも
のとして直線近似式を求めてもよい。同様にして、領域
b−b′,c−c′,d−d′に対しても、それぞれ直
線近似式y=β1 x+β2 ,y=γ1 x+γ2 ,y=δ
1 x+δ2を求める。その後、これら四つの直線近似式
の交点の座標を算出することにより、圧痕の頂点位置H
a ,Hb ,Hc ,Hd を求める。
す画像が特定されると、頂点座標算出手段58は、圧痕
の頂点座標を探索する(step24)。図6は圧痕の境界線
を示す画素の特定の仕方を説明するための図、図7は圧
痕の境界線からその頂点座標を抽出する仕方を説明する
ための図である。まず、図6(b)に示すように、各x
座標の値に対して二値画像信号S3 を積算し、積算信号
SGx を求める。また、図6(c)に示すように、各y
座標の値に対して二値画像信号S3 を積算し、積算信号
SGy を求める。この積算信号SGx ,SGy をそれぞ
れ、所定のレベルTx ,Ty で二値化することにより、
圧痕を表す領域Dx ,Dy が特定される。図6(a)に
示すように、圧痕を表す画像において、このDx の中点
を通りy軸に平行な線分をCx 、また、Dy の中点を通
りx軸に平行な線分をCy とする。そして、圧痕を表す
画像内において、たとえばCx 上の各画素を始点とし
て、左右に探索して、最初に画素値が「1」から「0」
になった画素を圧痕の境界を表す画素として選定する。
あるいは、圧痕を表す画像内において、Cy 上の各画素
を始点として、上下に探索して、最初に画素値が「1」
から「0」になった画素を圧痕の境界を表す画素として
選定する。こうして選定した画素を繋ぐと、図7に示す
太線が得られる。ここでは、圧痕の内部から探索して、
圧痕の境界を表す画素を選定しているが、本実施例で
は、予め圧痕を表す画像を特定しているので、圧痕の外
部から探索して圧痕の境界を表す画素を選定することに
してもよい。次に、圧痕の角部近傍を除いて、四辺に対
応する領域a−a′,b−b′,c−c′,d−d′を
定める。ここで、領域a−a′,b−b′,c−c′,
d−d′の決め方は、たとえばDx ,Dy に基づいて設
定する。そして、領域a−a′に含まれる各画素の座標
を(xi ,yi )(i=1,2,・・・ ,n)として、領
域a−a′に対する直線近似式y=α1 x+α2 を求め
る。この直線近似式の求め方は、最小二乗法によるもの
が最も望ましい。また、各座標(xi ,yi )(i=
1,2,・・・ ,n)との偏差が最も小さくなるようなも
のとして直線近似式を求めてもよい。同様にして、領域
b−b′,c−c′,d−d′に対しても、それぞれ直
線近似式y=β1 x+β2 ,y=γ1 x+γ2 ,y=δ
1 x+δ2を求める。その後、これら四つの直線近似式
の交点の座標を算出することにより、圧痕の頂点位置H
a ,Hb ,Hc ,Hd を求める。
【0020】圧痕サイズ測定部60は、頂点座標算出手
段58で得られた圧痕の頂点位置に基づいて圧痕4の対
角線の長さを計算する(step26)。この対角線の長さ
は、対向する圧痕の頂点位置から、ピタゴラスの定理を
用いて容易に求めることができる。そして、硬度演算部
70は、圧子12の押付荷重と、圧痕サイズ測定部60
で測定した対角線の長さとから、式(1)を用いて、試
験片2の硬度を演算する(step28)。この演算結果は、
プリンタ80から出力される。
段58で得られた圧痕の頂点位置に基づいて圧痕4の対
角線の長さを計算する(step26)。この対角線の長さ
は、対向する圧痕の頂点位置から、ピタゴラスの定理を
用いて容易に求めることができる。そして、硬度演算部
70は、圧子12の押付荷重と、圧痕サイズ測定部60
で測定した対角線の長さとから、式(1)を用いて、試
験片2の硬度を演算する(step28)。この演算結果は、
プリンタ80から出力される。
【0021】本実施例の押込み型硬度計では、二値画像
信号に基づいて閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、閉
曲面認識手段で得られた閉曲面画像の中から圧痕を表す
画像を抽出する圧痕画像抽出手段とを設けたことによ
り、試験片の圧痕の近傍にノイズがある場合でも、圧痕
を正確に特定することができるので、硬度測定の信頼性
を向上させることができる。
信号に基づいて閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、閉
曲面認識手段で得られた閉曲面画像の中から圧痕を表す
画像を抽出する圧痕画像抽出手段とを設けたことによ
り、試験片の圧痕の近傍にノイズがある場合でも、圧痕
を正確に特定することができるので、硬度測定の信頼性
を向上させることができる。
【0022】尚、本発明は、上記の実施例に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。上記の実施例では、圧痕サイズ測定部にお
いて、圧痕の四辺の直線近似式を用いて圧痕の頂点座標
を求める場合について説明したが、予め圧痕を表す領域
を特定しているので、たとえば図4(a)に示すように
圧子が傾いているときには、圧痕を表す画像内の画素の
うち、x座標が最大の画素、x座標が最小の画素、y座
標が最大の画素、及びy座標が最小の画素を求め、これ
らの四つの画素の位置を圧痕の頂点座標としてもよい。
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。上記の実施例では、圧痕サイズ測定部にお
いて、圧痕の四辺の直線近似式を用いて圧痕の頂点座標
を求める場合について説明したが、予め圧痕を表す領域
を特定しているので、たとえば図4(a)に示すように
圧子が傾いているときには、圧痕を表す画像内の画素の
うち、x座標が最大の画素、x座標が最小の画素、y座
標が最大の画素、及びy座標が最小の画素を求め、これ
らの四つの画素の位置を圧痕の頂点座標としてもよい。
【0023】また、上記の実施例では、A/D変換部か
らのディジタル画像信号を二値化処理する場合について
説明したが、ディジタル画像信号を数値化処理し、その
中で適切なレベルを選択するようにしてもよい。この場
合、閉曲面認識手段では、数値化信号を予め定めたレベ
ルと比較し、そのレベルを越えた画像情報の中から閉曲
線を認識することになる。
らのディジタル画像信号を二値化処理する場合について
説明したが、ディジタル画像信号を数値化処理し、その
中で適切なレベルを選択するようにしてもよい。この場
合、閉曲面認識手段では、数値化信号を予め定めたレベ
ルと比較し、そのレベルを越えた画像情報の中から閉曲
線を認識することになる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、処
理部からの数値化信号を予め定められたレベルと比較
し、そのレベルを越えた画像情報の中から閉曲面を認識
する閉曲面認識手段と、閉曲面認識手段で得られた閉曲
面画像の中から圧痕画像を抽出する圧痕画像抽出手段と
を設けたことにより、試験片の圧痕の近傍にノイズがあ
る場合でも、圧痕を正確に特定することができるので、
硬度測定の信頼性を向上させることができる押込み型硬
度計を提供することができる。
理部からの数値化信号を予め定められたレベルと比較
し、そのレベルを越えた画像情報の中から閉曲面を認識
する閉曲面認識手段と、閉曲面認識手段で得られた閉曲
面画像の中から圧痕画像を抽出する圧痕画像抽出手段と
を設けたことにより、試験片の圧痕の近傍にノイズがあ
る場合でも、圧痕を正確に特定することができるので、
硬度測定の信頼性を向上させることができる押込み型硬
度計を提供することができる。
【図1】本発明の一実施例である押込み型硬度計の概略
構成図である。
構成図である。
【図2】ビッカース硬度の測定方法を説明するための図
である。
である。
【図3】本実施例の押込み型硬度計における二値化処理
及びラベリング処理を画像を用いて説明するための図で
ある。
及びラベリング処理を画像を用いて説明するための図で
ある。
【図4】その押込み型硬度計における圧痕画像の抽出処
理を説明するための図である。
理を説明するための図である。
【図5】その押込み型硬度計における硬度測定の手順を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図6】圧痕の境界線を示す画素の特定の仕方を説明す
るための図である。
るための図である。
【図7】圧痕の境界線からその頂点座標を抽出する仕方
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図8】従来の押込み型硬度計の概略構成図である。
【図9】その押込み型硬度計において圧痕の端部を抽出
する方法を説明するための図である。
する方法を説明するための図である。
2 試験片 4 圧痕 10 試験機 20 撮像器 30 コントロールユニット 40 A/D変換部 50 画像処理部 52 二値化処理部 54 閉曲面認識手段 56 圧痕画像抽出手段 58 頂点座標算出手段 60 圧痕サイズ測定部 70 硬度演算部 80 プリンタ
Claims (1)
- 【請求項1】 所定の荷重で試験片の表面に角錐の圧子
を押し付け、圧痕を形成可能な試験機と、前記試験機に
備えた顕微鏡に接続された撮像器と、前記撮像器に写し
出された光学画像情報をアナログ/ディジタル変換する
A/D変換部とを有し、前記A/D変換部からのディジ
タル画像信号に基づいて圧痕サイズを測定し、前記試験
片の硬度を演算する押込み型硬度計において、 前記A/D変換部からのディジタル画像信号を数値化処
理する処理部と、前記処理部からの数値化信号を予め定
められたレベルと比較し、前記レベルを越えた画像情報
の中から閉曲面を認識する閉曲面認識手段と、前記閉曲
面認識手段で得られた閉曲面画像の中から圧痕画像を抽
出する圧痕画像抽出手段と、前記圧痕画像抽出手段で抽
出された圧痕についての数値化信号から圧痕の頂点座標
を算出する頂点座標算出手段とを具備することを特徴と
する押込み型硬度計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7110210A JPH08285755A (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 押込み型硬度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7110210A JPH08285755A (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 押込み型硬度計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08285755A true JPH08285755A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14529857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7110210A Pending JPH08285755A (ja) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 押込み型硬度計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08285755A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102998193A (zh) * | 2011-09-15 | 2013-03-27 | 株式会社三丰 | 硬度计和硬度测试方法 |
CN103123313A (zh) * | 2011-11-17 | 2013-05-29 | 株式会社三丰 | 硬度计和硬度测试方法 |
CN103335905A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-10-02 | 江苏大学 | 一种测量曲面显微硬度的方法 |
KR20200133585A (ko) * | 2019-05-20 | 2020-11-30 | 서강대학교산학협력단 | 미소압흔 주변에 디지털 화상적합기술을 적용하여 재료물성치와 응력상태를 측정하는 장치 및 방법 |
-
1995
- 1995-04-11 JP JP7110210A patent/JPH08285755A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102998193A (zh) * | 2011-09-15 | 2013-03-27 | 株式会社三丰 | 硬度计和硬度测试方法 |
JP2013061302A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-04 | Mitsutoyo Corp | 硬さ試験機、及び硬さ試験方法 |
US9146185B2 (en) | 2011-09-15 | 2015-09-29 | Mitutoyo Corporation | Hardness tester and hardness test method |
EP2570793A3 (en) * | 2011-09-15 | 2018-03-07 | Mitutoyo Corporation | Hardness tester and hardness test method |
CN103123313A (zh) * | 2011-11-17 | 2013-05-29 | 株式会社三丰 | 硬度计和硬度测试方法 |
JP2013104864A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-05-30 | Mitsutoyo Corp | 硬さ試験機、及び硬さ試験方法 |
US9003871B2 (en) | 2011-11-17 | 2015-04-14 | Mitutoyo Corporation | Hardness tester and hardness test method |
CN103335905A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-10-02 | 江苏大学 | 一种测量曲面显微硬度的方法 |
KR20200133585A (ko) * | 2019-05-20 | 2020-11-30 | 서강대학교산학협력단 | 미소압흔 주변에 디지털 화상적합기술을 적용하여 재료물성치와 응력상태를 측정하는 장치 및 방법 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040220 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040625 |