专利名称：硬度试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硬度试验机。
背景技术：
以往，已知一种对样品的表面压入压头来形成压痕，根据该压痕的尺寸来测量样品的硬度的硬度试验机(例如参照专利文献I)。例如，在使用维氏硬度试验机测量样品的硬度的情况下，进行样品的水平方向的位置对准并在样品表面的压痕形成位置处进行高度方向的位置对准(对焦)，使得该压痕 形成位置在压头的正下方。然后，通过转动转台使压头与样品相向地配置，利用压头对样品表面加载规定的试验力来形成压痕。之后，对形成的压痕的对角线的长度进行测量，根据测量出的该压痕的对角线的长度来计算硬度。在这种硬度试验机中，利用CCD摄像机对样品的表面、由于压头而在样品的表面形成的压痕进行拍摄，并在监视器中显示这些图像。此时，被兆像素摄像机(CCD摄像机)拍入的图像由于像素数过高而不能在平常安装于硬度试验机的尺寸的监视器中全部显示，因此，例如采用如下的方法如图9所示，通过间隔剔除被拍入的图像G I的像素来缩小整个图像，并将缩小后的图像(缩小图像)G2显示在监视器71中。然而，在显示缩小图像G2的方法中，由于间隔剔除像素而导致图像的分辨率受损，不能发挥CCD摄像机的性能。作为不损害图像分辨率的显示方法，例如已知如下一种方法如图10所示，在被拍入的图像Gl上设定矩形视图B，在监视器81上仅显示矩形视图B中的图像(部分图像)G3。在该方法中，通过使图像Gl上的矩形视图B的位置移动(scroll)，能变更显示在监视器81上的部分图像G3。专利文献I :日本特开2003-166923号公报
发明内容
_9] 发明要解决的问题然而，在仅显示部分图像G3的方法中，存在如下问题由于只能显示矩形视图B中的图像(图像的一部分)，因此不能执行用户通过一边目视压痕的图像一边指定压痕的顶点(测量点)来测量对角线长度的手动读取。本发明的课题是提供一种能够在维持分辨率的状态下同时显示图像中的多个测量点的硬度试验机。用于解决问题的方案为了解决上述问题，本发明是一种硬度试验机，其利用压头对被载置在样品台上的样品的表面加载规定的试验力来形成压痕，通过测量该压痕的尺寸来测量样品的硬度，具备摄像单元，其通过物镜拍摄样品的表面所形成的压痕；显示单元，其显示由上述摄像单元拍摄到的压痕的图像；剪切单元，其从由上述摄像单元拍摄到的压痕的图像剪切包括规定的测量点的多个区域；以及显示控制单元，其使由上述剪切单元剪切出的多个区域的图像同时显示在上述显示单元中。另外，在上述的硬度试验机中，优选的是上述压痕的图像为四边形，上述规定的测量点为上述压痕的图像的顶点。另外，在上述的硬度试验机中，优选的是上述显示控制单元能够将沿垂直方向延伸的垂直标线和沿水平方向延伸的水平标线与上述显示单元上的图像相重叠地显示。另外，在上述的硬度试验机中，优选的是还具备判断单元，该判断单元判断由上述剪切单元剪切出的多个区域各自是否包括上述规定的测量点。
发明的效果根据本发明，具备剪切单元，其从由摄像单元拍摄到的压痕的图像剪切包括规定的测量点的多个区域；以及显示控制单元，其使由剪切单元剪切出的多个区域同时显示在显示单元中。因此，能够在维持分辨率的状态下将图像中的多个测量点同时显示在显示单元中。
图I是表示本发明的硬度试验机的整体结构的示意图。图2是表示图I的硬度试验机的试验机主体的示意图。图3是表示图I的硬度试验机的硬度测量部的示意图。图4是表示图I的硬度试验机的控制结构的框图。图5是示出拍摄到的压痕图像的剪切区域的概念图。图6是示出在显示单元中显示剪切出的区域的状态的一例。图7是示出在图6的显示了剪切出的区域的图像上叠加地显示垂直标线和水平标线的状态的一例。图8是表示变形例的硬度试验机的控制结构的框图。图9是用于说明硬度试验机的以往的图像的显示方法的图。图10是用于说明硬度试验机的以往的图像的显示方法的图。附图标记说明100 :硬度试验机；1 :硬度测量部；2 :样品台；2a :样品固定部；3 :XY载物台；4 AF载物台；5 :升降机构部；6 :控制部；7 :操作部；8 :监视器(显示单元)；10 :试验机主体；11 :照明装置；12 :(XD摄像机(摄像单元)；14 :压头轴；14a :压头；15 :物镜；16 :转台；17 帧捕获；61 :CPU(剪切单元、显示控制单元、判断单元)；62 =RAM ；63 :存储部；63a :图像数据存储部；63b :程序存储部；631 :载物台控制程序；632 :自动对焦程序；633 :压痕形成程序；634 :剪切程序(剪切单元)；635 :显示控制程序(显示控制单元)；636 :硬度计算程序；637 :判断程序(判断单元);S :样品；L1 :垂直标线；L2 :水平标线。
具体实施例方式下面，参照附图来详细地说明本实施方式所涉及的硬度试验机。
首先，说明本实施方式的硬度试验机100的结构。此外，在下面的说明中，如图I所示，将硬度试验机100的左右方向设为X方向，将前后方向设为Y方向，将高度方向设为Z方向。硬度试验机100例如是一种维氏硬度试验机，如图I所示，具备试验机主体10、控制部6、操作部7以及监视器8等。例如，如图2所示，试验机主体10具备进行样品S的硬度测量的硬度测量部I、载置样品S的样品台2、使样品台2移动的XY载物台3、用于对样品S的表面对焦的AF(Z)载物台4以及使样品台2 (XY载物台3、AF(Z)载物台4)升降的升降机构部5等。硬度测量部I例如构成为包括对样品S的表面进行照明的照明装置11、拍摄样 品S的表面的CCD (Charge Coupled Device :电荷I禹合器)摄像机12以及转台16等,其中，该转台16具备具有压头14a的压头轴14和物镜15，能够通过旋转来进行压头轴14与物镜15的切换。照明装置11作为照明单元，通过照射光来对样品S的表面进行照明，从照明装置11照射的光经由透镜la、半透半反镜Id、反射镜Ie以及物镜15到达样品S的表面。CXD摄像机12为摄像单元，例如，如图3所示，根据从该样品S表面经由物镜15、反射镜le、半透半反镜Id、反射镜Ig以及透镜Ih输入的反射光来拍摄该样品S的表面、由于压头14a而在样品S的表面形成的压痕，并获取图像数据，通过可同时累积、存储多帧图像数据的帧捕获17输出到控制部6。通过与控制部6输出的控制信号相应地进行驱动的负荷机构部(省略图示)使压头轴14朝向载置在样品台2上的样品S移动，该压头轴14以规定的试验力将配置在其前端部的压头14a压入样品S的表面。此外，本实施方式的压头14a的前端为四角锥形状，因此在样品S的表面形成俯视时为四边形的压痕。在转台16的下表面保持了多个物镜15，该多个物镜15是各不相同的倍率的聚光透镜，这些物镜由于转台16的旋转而配置在样品S的上方，由此使从照明装置11照射的光均勻地照射样品S的表面。具体地说，物镜15构成为具备高倍物镜15a和比高倍物镜15a倍率低的低倍物镜15b。转台16构成为在下表面具备压头轴14和多个物镜15 (高倍物镜15a、低倍物镜15b)，通过绕Z轴方向的轴旋转，能够将该压头轴14和多个物镜15中的某一个切换配置在样品S的上方。也就是说，能够通过在将压头轴14配置在样品S的上方的状态下使压头轴下降而在样品S的表面形成压痕，通过将物镜15配置在样品S的上方，能够观察所形成的该压痕。样品台2具备对载置在上表面的样品S进行固定的样品固定部2a。通过与控制部6输出的控制信号相应地进行驱动的驱动机构部(省略图示)来驱动XY载物台3，使样品台2朝向与压头14a的移动方向(Z方向)垂直的方向(X方向、Y方向)移动。与控制部6输出的控制信号相应地驱动AF载物台4，该AF载物台4根据由CXD摄像机12拍摄到的图像数据使样品台2略微升降，对样品S的表面进行对焦。
与控制部6输出的控制信号相应地驱动升降机构部5，该升降机构部5使样品台2(XY载物台3、AF载物台4)在上下方向上移动，来改变样品台2与物镜15之间的相对距离。操作部I构成为具备键盘71、鼠标72等，在用户对利用硬度试验机100实施硬度测试时的各种条件进行设定等时使用操作部7。设定各种条件例如是设定测试条件(样品S的材质、压头14a施加于样品S的试验力(N)、物镜15的倍率等的值)、测试开始点、行数、列数、间距等。 当用户对操作部7进行规定的操作时，与该操作相应的规定的操作信号被输出到控制部6。监视器8是显示单元,例如由LCD (Liquid Crystal Display :液晶显示器)等显示装置构成，对CCD摄像机12拍摄到的样品S的表面图像、形成在样品S的表面的压痕的图像进行显示。另外，监视器8显示利用操作部7输入的硬度测试的设定条件、硬度测试的结果
坐寸。如图4所不，控制部6由CPU(Central Processing Unit :中央处理单兀)61、RAM (Random Access Memory :随机存储器)62以及存储部63等构成，具有通过执行存储部63中存储的规定的程序来进行用于进行规定的硬度测试的动作控制等。CPU 61读出存储部63中存储的处理程序等，并将其展开到RAM 62来执行，由此控制整个硬度试验机100。RAM 62将由CPU 61执行的处理程序等展开到RAM 62内的程序存储区域，并且将输入数据、执行上述处理程序时产生的处理结果等存储到数据存储区域中。存储部63例如具有用于存储程序、数据等的由半导体存储器等构成的记录介质(省略图示)，对用于使CPU 61实现控制整个硬度试验机100的功能的各种数据、各种处理程序以及通过执行这些程序而被处理的数据等进行存储。具体地说，存储部63具备图像数据存储部63a和程序存储部63b，其中，该图像数据存储部63a存储CCD摄像机12拍摄到的图像数据，该程序存储部63b存储程序。在图像数据存储部63a中存储有例如形成在样品S的表面的压痕的图像的图像数据。在程序存储部63b中存储有例如XY载物台控制程序631、自动对焦程序632、压痕形成程序633、剪切程序634、显示控制程序635以及硬度计算程序636等。XY载物台控制程序631例如是使CPU 61实现如下功能的程序在将样品S载置在样品台2上之后，控制XY载物台3的位置，使得样品S与CXD摄像机12相向。具体地说，CPU 61通过执行XY载物台控制程序631而使XY载物台3移动，使得样品S表面的规定区域位于CXD摄像机12的正下方。自动对焦程序例如是使CPU61实现对样品S的表面进行自动对焦的功能的程序。具体地说，CPU 61执行自动对焦程序632，由此根据由硬度测量部I的(XD摄像机12获得的图像信息使AF载物台4升降，从而对样品S的表面进行自动对焦。压痕形成程序633例如是使CPU 61实现在样品S的表面形成压痕的功能的程序。具体地说，CPU 61通过执行压痕形成程序633，以规定的试验力将压头14a压入样品S的表面来形成压痕。此外，在本实施方式中，形成俯视时为四边形的压痕，因此能够拍摄到四边形的压痕的图像。利用C CD摄像机12对形成的压痕进行拍摄，并将拍摄到的压痕图像的图像数据存储到图像数据存储部63a中。剪切程序634例如是使CPU 61实现如下功能的程序从由C⑶摄像机12拍摄到的压痕图像中剪切包括规定的测量点的多个区域。在此，图5示出表示拍摄到的压痕图像的剪切区域的概念图。如图5所示，CPU 61通过执行剪切程序634来剪切出包括压痕图像的顶点Pf P4的四个区域(剪切区域)Rf R4，该压痕图像的顶点P114作为规定的测量点。 此时，根据硬度测试中使用的压头的形状预先设定剪切区域Rf R4的位置、形状。例如，在本实施方式中，由于是拍摄四边形的压痕图像的硬度测试，因此设想压痕的四个顶点分别位于拍摄到的图像的上部和下部各自的中央部以及图像的左部和右部各自的中央部，将三角形的剪切区域Rl和R3设定在图像的上部和下部各自的中央部，将五角形的剪切区域R2和R4设定在图像的左部和右部各自的中央部。CPU 61通过执行上述剪切程序634来作为剪切单元而发挥功能。显示控制程序635例如是使CPU 61实现如下功能的程序将通过执行剪切程序634而剪切出的多个区域(剪切区域Rf R4)同时显示在监视器8中。具体地说，如图6所示，CPU 61通过执行显示控制程序635，使从压痕图像中仅提取剪切区域Rf R4而得到的图像显示在监视器8中。另外，如图7所示，CPU 61通过执行显示控制程序635，能够将沿垂直方向延伸的垂直标线L I和沿水平方向延伸的水平标线L2与显示器8上显示的剪切区域R fR4的图
像相重叠地显示。垂直标线LI包括中央垂直标线Lll，其被设定为穿过监视器8的宽度方向的中央；左垂直标线L 12，其被设定为与中央垂直标线L 11平行，且位于顶点P2的附近；右垂直标线L 13，其被设定为与中央垂直标线Lll平行，且位于顶点P4的附近。另外，水平标线L2包括中央水平标线L21，其被设定为穿过监视器8的高度方向的中央；上水平标线L22，其被设定为与中央水平标线L21平行，且位于顶点Pl的附近；下水平标线L23，其被设定为与中央水平标线L21平行，且位于顶点P3的附近。CPU 61根据来自用户的指示操作显示这些标线L 1、L2。用户能够利用这些标线LI、L2使顶点Pl和顶点P3的位置对准，使顶点P2和顶点P4的位置对准。CPU 61通过执行上述显示控制程序635来作为显示控制部而发挥功能。硬度计算程序636例如是使CPU 61实现以下功能的程序根据压痕的图像测量压痕的对角线长度，根据测量出的压痕的对角线长度来计算样品S的硬度。具体地说，例如当用户指定压痕的顶点Pf P4来作为测量点时，CPU 61执行硬度计算程序636，测量压痕的对角线的长度。此外，CPU 61在进行计算时当然也将监视器8中未显示的图像部分的像素数包括在内进行计算。此时，压痕的四个顶点Pf P4被同时显示在监视器8中，因此用户能够一边确认四个顶点Pf P4的位置一边测量宽度和高度。接着，说明本实施方式的硬度试验机100的作用。在上述结构的硬度试验机100中，当在监视器8中显示由CXD摄像机12拍摄到的压痕的图像时，剪切出包括规定的测量点(压痕图像的顶点prp4)的多个剪切区域R1 R4(参照图5)，并在显示器8上仅显示该剪切区域R 1 R4的图像(参照图6)。因此，不需要显示由CXD摄像机12拍摄到的整个图像，不显示除剪切区域R rR4以外的区域部分，因此不需要间隔剔除显示在监视器8中的剪切区域Rf R4的图像的像素，从而不会使分辨率受损。另外，显示在监视器8中的剪切区域Rf R4的图像是对压痕图像中的包括有用的测量点(顶点PfP4)的部分进行剪切后得到的图像，能够在监视器8上同时确认压 痕图像的所有顶点p rp40另外，当在监视器8上显示剪切区域R rR4的图像时，能够与该图像相重叠地显示垂直标线LI和水平标线L2。因此，用户能使相向的顶点(Pl和P3，P2和P4)的位置对准，能够一边目视顶点prp4的位置一边测量压痕的宽度和高度。如上所述，根据本实施方式的硬度试验机100，具备(XD摄像机12，其通过物镜15对形成在样品S的表面的压痕进行拍摄；监视器8，其显示由CCD摄像机12拍摄到的四边形的压痕的图像；剪切单元(CPU 61、剪切程序634)，其从由CXD摄像机12拍摄到的压痕图像剪切包括作为规定测量点的压痕图像的顶点Pf P4的多个区域Rf R4 ;显示控制单元(CPU61、显示控制程序635)，其将由剪切单元剪切出的多个区域Rf R4同时显示在监视器8中。因此，能够在维持分辨率的状态下将图像中的多个测量点(压痕图像的顶点prp4)同时显示在监视器8中。由此，能够正确执行以手动方式指定测量点的手动读取的处理。另外，根据本实施方式的硬度试验机100，显示控制单元能够将沿垂直方向延伸的垂直标线L I和沿水平方向延伸的水平标线L2与监视器8上的图像相重叠地显示。因此，能够使相向的顶点(Pl和P3、P2和P4)的位置对准，能够一边目视图像上的四个顶点Pf P4的位置一边测量宽度和高度。此外，如图8所示，还可以具备判断单元(CPU 61、判断程序637)，在利用剪切单元剪切出多个区域R rR4之后，在将其显示在监视器8中进行显示之前，该判断单元判断所剪切出的多个区域RfR4各自是否包括规定的测量点(压痕图像的顶点P fP4)。具体地说，CPU 61通过执行该判断程序637，在剪切出剪切区域Rf R4之后，对各剪切区域Rf R4进行边缘检测，由此判断是否包括图像的顶点P fP4。通过这样，即使在摄像位置发生偏移的情况下，也能够快速进行重拍等处理。另外，在上述实施方式中，例示并说明了压痕的图像为四边形的情况，但压痕图像的形状并不限定于此。即，压头不限定于四角锥形状。而且，只要与基于压头形状而设想的压痕图像的形状相应地设定剪切区域即可。另外，在上述实施方式中，例示并说明了设定三角形以及五角形的剪切区域的情况，但是剪切区域的形状并不限定于此。
权利要求
1.一种硬度试验机，利用压头对被载置在样品台上的样品的表面加载规定的试验力来形成压痕，通过测量该压痕的尺寸来测量样品的硬度，该硬度试验机的特征在于，具备 摄像单元，其通过物镜拍摄样品的表面所形成的压痕； 显示单元，其显示由上述摄像单元拍摄到的压痕的图像； 剪切单元，其从由上述摄像单元拍摄到的压痕的图像剪切包括规定点的多个区域；以及 显示控制单元，其使由上述剪切单元剪切出的多个区域的图像同时显示在上述显示单元中。
2.根据权利要求I所述的硬度试验机，其特征在于， 上述压痕的图像为四边形， 上述规定点为上述压痕的图像的顶点。
3.根据权利要求I或2所述的硬度试验机，其特征在于， 上述显示控制单元能够将沿垂直方向延伸的垂直标线和沿水平方向延伸的水平标线与上述显示单元上的图像相重叠地显示。
4.根据权利要求I至3中的任一项所述的硬度试验机，其特征在于， 还具备判断单元，该判断单元判断由上述剪切单元剪切出的多个区域各自是否包括上述规定点。
全文摘要
本发明提供一种硬度试验机，能够在维持分辨率的情况下同时显示图像中的多个测量点。硬度试验机(100)具备CCD摄像机(12)，其通过物镜对形成在样品的表面的压痕进行拍摄；监视器(8)，其显示由CCD摄像机(12)拍摄到的压痕的图像；剪切单元(CPU(61)、剪切程序(634))，其从CCD摄像机(12)拍摄到的压痕图像中剪切包括规定的测量点的多个区域；以及显示控制单元(CPU(61)、显示控制程序(635))，其使由剪切单元剪切出的多个区域的图像同时显示在监视器(8)中。
文档编号G01N3/40GK102967516SQ201210320798
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者有我幸三 申请人:株式会社三丰