硬度试验机以及硬度试验机的硬度试验方法
【专利摘要】本发明提供能够迅速地实行硬度试验的硬度试验机以及硬度试验机的硬度试验方法。该硬度试验机具有：方程式运算部（83），其基于通过在被载置在载置台上的试验片的表面上的相互不同的3个位置进行对焦而得到的3个位置的Z坐标值，运算试验片的表面的方程式；存储试验片的表面的方程式的存储部（81）；Z坐标运算部（84），其基于试验片的表面的方程式运算试验片的表面的试验位置的Z坐标位置；以及移动机构，其根据试验片的表面的Z坐标位置，使载置台在Z方向上移动。
【专利说明】硬度试验机以及硬度试验机的硬度试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量试验片的硬度试验机以及硬度试验机的硬度试验方法。
【背景技术】
[0002]这样的硬度试验机具有:载置试验片的载置台；使该载置台在互相正交的X、Y、Z方向(水平方向以及铅垂方向)移动的移动机构；用于在试验片的表面形成压痕的压头；在试验片的试验位置相对的位置上，通过使压头在Z方向上移动而将压头按压向试验片的负载机构；具有用于对形成于试验片表面上的压痕进行拍摄的摄像机的摄像机构；以及通过使载置台在Z方向上移动而进行由摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦的对焦部，该硬度试验机构成为:基于由摄像机所拍摄的压痕的图像测量形成于试验片的表面的压痕的尺寸，通过测量该压痕的尺寸来测量试验片的硬度。
[0003]在这样的试验机中，虽然载置台的表面朝向标准的水平方向，但是试验片的表面不限于朝向水平方向。因此，在利用摄像机拍摄试验片的表面而测量压痕尺寸的情况下，对由摄像机所拍摄的图像进行图像处理，且通过基于该图像处理结果使试验片和载置台一起在Z方向移动，以实行试验片的图像的对焦(自动对焦)。
[0004]在专利文献I中，揭示有以下这样的硬度试验机:为了不依存于样本的倾斜或平面度的误差而实行自动试验，该硬度试验机具有用于在样本的表面对焦的AF (Z)台。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I日本特开2011-220790号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]关于这样的硬度试验机，在被载置于载置台上的试验片的表面不与水平面平行的情况下，需要在每个试验位置实行对焦动作。因此，存在为了进行硬度试验，需要长时间这样的问题。这样的问题在进行变更试验位置并多次连续反复硬度试验的自动试验的情况下，有特别明显的影响。
[0010]本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供能够迅速地实行硬度试验的硬度试验机以及硬度试验机的硬度试验方法。
[0011]解决课题的手段
[0012]技术方案I记载的发明的硬度试验机，其具有:载置试验片的载置台；使所述载置台在互相正交的X、Y、Z方向上移动的移动机构；用于在所述试验片的表面形成压痕的压头；在与所述试验片的试验位置相对的位置上，通过使所述压头在Z方向上移动而将所述压头按压向所述试验片的负载机构；用于对形成于所述试验片表面上的压痕进行拍摄的摄像机构；以及通过使所述载置台在Z方向上移动而进行由所述摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦的对焦部，所述硬度试验机的特征在于，具有:方程式运算部，其基于通过在被载置于所述载置台上的试验片的表面的相互不同的3个位置进行对焦而得到的3个位置的Z坐标值，运算所述试验片的表面的方程式；存储部，其存储由所述方程式运算部所运算的试验片的表面的方程式；以及Z坐标运算部，其基于存储在所述存储部中的试验片的表面的方程式，根据所述试验片的试验位置的X、Y坐标位置，运算该位置的所述试验片的表面的Z坐标位置，所述移动机构基于由Z坐标运算部所运算的所述试验片的表面的Z坐标位置，使所述载置台在Z方向上移动。
[0013]关于技术方案2记载的发明，其基于技术方案I的发明具有特征:所述移动机构在使所述载置台在X、Y方向上移动以将所述试验片的试验位置配置在与所述压头相对的位置时，通过使所述载置台在Z方向上移动，将所述试验片的试验位置的表面配置在由所述摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦点位置上。
[0014]关于技术方案3记载的发明，其基于技术方案2记载的发明具有特征:在所述载置台向Z方向的移动是所述试验片的表面远离所述压头的方向的情况下，所述移动机构使所述载置台在Z方向上移动之后使其在X、Y方向上移动，在所述载置台向Z方向的移动是所述试验片的表面靠近所述压头的方向的情况下，所述移动机构使所述载置台在X、Y方向上移动之后使其在Z方向上移动。
[0015]技术方案4记载的发明的硬度试验机的硬度试验方法，所述硬度试验机具有:载置试验片的载置台；使所述载置台在互相正交的X、Y、Z方向上移动的移动机构；用于在所述试验片的表面形成压痕的压头；在与所述试验片的试验位置相对的位置上，通过使所述压头在Z方向上移动而将所述压头按压向所述试验片的负载机构；用于对形成于所述试验片表面上的压痕进行拍摄的摄像机构；以及通过使所述载置台在Z方向上移动而进行由所述摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦的对焦部，所述硬度试验方法的特征在于，具有:坐标值测量工序，其通过在被载置在所述载置台上的试验片的表面的相互不同3个位置进行对焦，对所述3个位置的Z坐标值进行测量；方程式运算工序，其基于所述3个位置的Z坐标值，运算所述试验片的表面的方程式；方程式存储工序，其存储在所述方程式运算工序中所运算的试验片的表面的方程式；Z坐标运算工序，其基于在所述方程式存储工序中存储了的试验片的表面的方程式，根据所述试验片的试验位置的X、Y坐标位置，运算该位置的所述试验片的表面的Z坐标位置；移动工序，其利用所述移动机构，通过基于由Z坐标运算部所运算的所述试验片的表面的Z坐标位置使所述载置台在Z方向上移动，将试验片的试验位置的表面的Z坐标位置配置在由所述摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦点位置，且通过使所述载置台在X、Y方向上移动，将所述试验片的试验位置配置在与所述压头相对的位置；压痕形成工序，其通过使所述压头在Z方向上移动，将所述压头按压向所述试验片；以及压痕拍摄工序，其用于由所述摄像机构对形成在所述试验片的表面上的压痕进行。
[0016]关于技术方案5记载的发明，其基于技术方案4记载的发明具有特征:在所述移动工序中，所述载置台向Z方向的移动为所述试验片的表面远离所述压头的情况下，在使所述载置台在X、Y方向上移动以将所述试验片的试验位置配置在与所述压头相对的位置之前，使所述载置台在Z方向上移动，以使所述试验片的试验位置的表面的Z坐标位置移动到由所述摄像机构拍摄的试验片的图像的对焦点位置；所述载置台向Z方向的移动为所述试验片的表面靠近所述压头的情况下，在使所述载置台在X、Y方向上移动以将所述试验片的试验位置配置在与所述压头相对的位置之后，使所述载置台在Z方向上移动以使所述试验片的试验位置的表面的Z坐标位置移动到由所述摄像机构拍摄的试验片的图像的对焦点位置。
[0017]发明效果
[0018]根据技术方案1、技术方案2以及技术方案4记载的发明，在进行硬度试验时，能够省略对焦动作。因此，能够迅速地实行硬度试验。又，由于能够将试验片的试验位置的表面的Z坐标位置设置为一定，因此即使在试验片的表面相对水平面具有较大的交叉角的情况下，也能够将压头可靠地按压至试验片。
[0019]根据技术方案3以及技术方案5所记载的发明，根据在Z方向上移动载置台时的移动方向，选择先实行载置台的X、Y方向的移动和Z方向的移动中的某一个移动，由此即使在试验片的表面相对水平面具有较大的交叉角的情况下，也能够将试验片和压头的冲撞防止于未然。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明所涉及的硬度试验机的概略图。
[0021]图2是对载置台12进行升降的升降机构的概要图。
[0022]图3是示出被支撑于物镜转换器20上的物镜等的配置的说明图。
[0023]图4是用于对压头19和压头21赋予试验力的负载机构和用于观察形成在试验片100上的压痕的光学系统的概要图。
[0024]图5是示意性地示出通过压头21在试验片100上形成压痕的情况的说明图。
[0025]图6是示出形成在试验片100上的压痕的俯视图。
[0026]图7是示出该发明所涉及的硬度试验机的主要的控制系统的框图。
[0027]图8是本发明涉及的硬度试验机的硬度试验方法的流程图。
[0028]图9是示出试验片100的表面的方程式的运算方法的说明图。
【具体实施方式】
[0029]以下，基于附图对本发明的实施形态进行说明。图1是本发明所涉及的硬度试验机的概略图。图2是对载置台12进行升降的升降机构的概要图。
[0030]该硬度试验机具有台11和被配置在台11上的、载置试验片100的载置台12。载置台12是用于使试验片100在X方向(图1中的左右方向)和Y方向(图1中的垂直于纸面的方向)移动的部件。在该载置台12上，附设有用于使试验片100在X方向移动的电动机13和用于使试验片100在Y方向移动的电动机14。又，载置台12构成为通过图2中示出的升降机构的作用而在上下方向(Z方向)升降的结构。即，支撑载置台12的支撑部51通过在其侧面形成有齿轨53的升降部件52被支撑。该升降部件52上的齿轨53与通过电动机15的驱动而旋转的小齿轮54啮合。因此，载物台12通过电动机15的驱动进行升降。
[0031]又，该硬度试验机具有用于通过目视观察试验片100的目镜16 ;用于对试验片100进行拍摄的摄像机17 ;支撑压头21和物镜23、24等且进行旋转的物镜转换器20。该物镜转换器20通过操作旋钮26或者通过后面叙述的电动机30的驱动，以朝向铅垂方向的轴为中心进行旋转。又，该硬度试验机具有也能作为输入部和显示部发挥作用的触屏式的液晶显示部59。
[0032]图3是示出被支撑在物镜转换器20上的物镜等的配置的说明图。
[0033]在物镜转换器20上配置有:按压至被载置在载置台12上的试验片100的一对压头19、21 ;和5倍的物镜22、10倍的物镜23、40倍的物镜24以及100倍的物镜25。这些压头19、21以及物镜22、23、24、25被配置在以物镜转换器20的旋转中心为中心的圆上。又，物镜22、23、24、25的倍率以及配置个数不限制于此。
[0034]再次参照图1，该材料试验机与计算机50相连接，该计算机50由用于显示试验片100的表面的像的CRT等的显示部55 ;作为用于输入各种数据的输入单元而发挥作用的键盘57及鼠标58 ；以及主体56构成。
[0035]图4是用于对压头19和压头21赋予试验力的负载机构和用于观察形成在试验片100上的压痕的光学系统的概要图。又，图4示出在图3中用点划线表示的位置的截面。
[0036]该硬度试验机具有:对压头19、21赋予试验力的负载机构；和用于对被载置在载置台12上的试验片100进行照明且观察压痕的光学系统，所述试验力用于相对于试验片100对压头19、21的顶端进行按压。
[0037]如图4所示，物镜转换器20的轴筒27通过轴承29与旋转轴28相连，通过操作旋钮26或者通过后面叙述的电动机30的驱动，以朝向铅垂方向的旋转轴28为中心进行旋转。在图4中示出的是，利用物镜转换器20的旋转通过负载传递轴36对压头21赋予试验力的情况，即，压头21是被配置在与图1中示出的试验片100相对的位置的情况。对压头19赋予试验力的情况下，压头19被配置在图4中示出的压头21的位置。
[0038]负载机构具有能够以朝向水平方向的轴31为中心摇动的杆32。在杆32的一端配置有中空的按压部35。该按压部35的构成为伴随杆32的摇动，对被附设在与压头21连接的负载传递轴36的端部上的抵接部37进行按压。又，在杆32的另一端附设有永磁铁33。在该永磁铁33的外部配置有电磁线圈34。通过该永磁铁33和电磁线圈34，构成音圈电动机。该音圈电动机成为电磁式的负载机构，其能够通过控制在电磁线圈34流动的电流，对利用被配置在负载传递轴36的顶端的压头21向试验片100施加的试验力进行控制。
[0039]又，在该实施形态中，构成为，能够使此刻的试验力以例如2kgf、lkgf、0.5kgf、
0.3kgf、0.2kgf、0.lkgf、0.05kgf、0.025kgf、0.0lkgf 阶段性地变化。
[0040]负载传递轴36由将上下的板簧61通过支撑部件62固定在物镜转换器20的轴筒27上的罗伯威尔结构(口 〃一 〃構造)所支撑，且能够根据通过负载机构被赋予的试验力来升降。在负载传递轴36上连接有检测该负载传递轴36的移动量的差动变压器式的位移检测器60。该位移检测器60通过支撑部件63与物镜转换器20的轴筒27连接，通过物镜转换器20的旋转和负载传递轴36同步地移动。又，该位移检测器60用于对试验片100的表面进行检测。即，始终对用极其微小的力使压头21下降时的移动量进行检测，判断在压头21的移动停止时压头21是否与试验片100的表面抵接。
[0041]光学系统具有:LED光源41 ;将来自LED光源41的光导向水平方向的光筒42 ;为了从上方对试验片100照明将通过光筒42所引导的光引导至按压部35的中空部、且使来自试验片100的表面的反射光透过至摄像机17侧的半透半反镜43 ;将透过了半透半反镜43的、来自试验片100的表面的反射光分开至目镜16以及摄像机17的半透半反镜44。物镜22被配置在图4中的负载传递轴36的位置、即形成在试验片100上的压痕的观察位置的情况下，来自试验片100的表面的反射光通过按压部35的中空部、物镜22、半透半反镜43、44入射到目镜16以及摄像机17。由此，能够通过目镜16观察试验片100的放大像，且能够将通过摄像机17所拍摄的放大像显示在计算机50的显示部55上。其他的物镜23、24,25被配置在压痕的观察位置的情况也和物镜22的情况同样。
[0042]图5是示意性地示出通过压头21在试验片100上形成压痕的情况的说明图，图6是示出形成在试验片100上的压痕的俯视图。
[0043]一对压头19、21中的压头21是用于进行作为硬度试验的维氏硬度试验的压头，其顶端是四棱锥形状。如图5所示，该压头21通过图4中示出的负载机构的作用在试验片100的表面被压入深度h。然后，解除该试验力，使图1中示出的物镜转换器20旋转以使所希望的倍率的物镜移动至与试验片100相对的位置。而且，从通过物镜以及摄像机17得到的、在试验片100的表面所形成的压痕(凹处)的图像，对压痕的对角线长度d [d = (dx +dy) / 2]进行测量(参照图6)。维氏硬度与试验力除以凹处的表面积所得到的值成比例，所述凹处假设是底面为正方形、且其顶点的角度和压头21相同的棱锥。然后，根据从压痕的对角线长度d (mm:毫米)求出的凹处的表面积和试验力，算出维氏硬度。
[0044]这里，将试验力设为F (N:牛顿)的情况下，维氏硬度HV用下述的算式表示。
[0045]HV = 0.1891 (F / d2)
[0046]又，作为一对压头19、21中的另一个压头19，例如使用在努普硬度试验中采用的菱形的金字塔型的压头。
[0047]图7是示出该发明所涉及的硬度试验机的主要的控制系统的框图。
[0048]该硬度试验机具有控制装置整体的控制部80。如后所述，该控制部80具有:对焦部82，其通过使载置台12在Z方向上移动，进行由摄像机17所拍摄的试验片100的图像的对焦；方程式运算部83，其基于通过在被载置在载置台12上的试验片100的表面的相互不同的3个位置进行对焦而得到的3个位置的Z坐标值，运算试验片100的表面的方程式；Z坐标运算部84，其基于该试验片100的表面的方程式，根据试验片100的试验位置的X、Y坐标位置，运算该位置的试验片100的表面的Z坐标位置。
[0049]又，该控制部80与上述的摄像机17、液晶显示部59、LED光源41、位移检测器60、电磁线圈34、计算机50、用于使物镜转换器20旋转的电动机30以及用于使载置台12在X、Y、Z方向上移动的电动机13、14、15连接。进一步，该控制部80也与存储由方程式运算部83所运算的试验片100的表面的方程式的存储部81连接。
[0050]另外，上述对焦部82使试验片100和载置台12—起在Z方向上移动，通过对此时由摄像机17所拍摄的试验片100的表面的图像进行图像处理，确认成为对焦点的试验片100的表面的位置。该对焦部82具有如下构成:首先使试验片100在Z方向上以高速广范围的方式移动，以进行焦点的粗略对位，然后使试验片100以低速窄范围的方式移动，以进行焦点的精密对位。由此，能够实行高速且高精度地对焦。
[0051]接着，对使用具有以上那样的构成的硬度试验机，进行硬度试验的情况的动作进行说明。图8是本发明涉及的硬度试验机的硬度试验方法的流程图。
[0052]在进行硬度试验时，首先，将试验片100载置在载置台12上。而且，利用对焦部82的作用，在被载置在载置台12上的试验片100的表面上的相互不同的3个位置进行对焦，由此测量这3个位置的Z坐标值(步骤SI)。这时，将物镜22、23、24、25中的某一个配置在与试验片100相对的位置上。而且，使载置台12在X、Y方向上移动，以将3个测量点中的某一个配置在与物镜22、23、24、25相对的位置上。接着，使载置台12在Z方向上移动，将试验片100的表面配置在由摄像机17所拍摄的试验片100的图像的对焦点的位置，由此来进行对焦。该对焦通过对焦部82的作用被实行。而且，此时的Z坐标值被存储在存储部81中。变更测量点，该动作被实行总计3次。
[0053]接着，基于在坐标测量工序(步骤SI)求出的3个位置的Z坐标值，运算试验片100的表面的方程式(步骤S2)。
[0054]图9是表示试验片100的表面的方程式的运算方法的说明图。
[0055]如该图所示,设在坐标测量工序求出的3个测量点A、B、C的坐标为A(Ax,Ay,Az)、B (Bx, By, Bz)、C (Cx, Cy, Cz)。又,此时的试验片100的表面的方程式由下述的算式(I)表示，向量AB型与向量AC的向量积由下述的算式(2)表示。
[0056]ax + by + cz + d = 0...(I)
[0057]向量ABX 向量 AC=(a，b，c)...(2)
[0058]此时，向量AB以及向量AC由下述的算式(3)以及算式(4)表示。
[0059]向量 AB = (Bx — Ax, By — Ay, Bz — Az)…(3)
[0060]向量 AC = (Cx — Ax，Cy — Ay, Cz — Az)…(4) [0061]因此，上述的a、b、c、d成为以下的算式(5)、算式(6)、算式(7)、算式(8)那样。
[0062]a = (By — Ay) (Cz — Az) — (Cy — Ay) (Bz — Az)…(5)
[0063]b = (Bz-Az) (Cx-Ax) - (Cz-Az) (Bx-Ax)…(6)
[0064]c = (Bx — Ax) (Cy — Ay) — (Cx — Ax) (By — Ay)...(7)
[0065]d = — (aAx + bAy + cAz)…(8)
[0066]由此，能够确定试验片100的表面的方程式。该方程式被存储在存储部81中(步骤S3)。又，基于该方程式，设定试验片100的试验位置的X、Y坐标的情况下，该试验位置的Z坐标由下述的算式(9)表示。
[0067]Z = — (ax + by + d) / c...(9)
[0068]在该状态下，等待试验片100的试验位置的X坐标以及Y坐标的输入(步骤S4)。这时，在不同的试验位置实行多次的硬度试验的情况下，多个试验位置被预先存储在存储部81中，由控制部80读出该试验位置的X坐标以及Y坐标。
[0069]试验片100的试验位置的X坐标以及Y坐标被输入的话，该X坐标值以及坐标值被输入上述的算式(9)中，运算该试验位置的试验片100的表面的Z坐标值(步骤S5)。
[0070]接着，通过电动机15的驱动，使载置台12和试验片100 —起在Z方向上移动，将试验片100的表面配置在之前所运算出的Z坐标值的高度，且通过电动机13以及电动机14的驱动，使载置台12和试验片100 —起在X方向以及Y方向上移动，将试验片100的试验位置配置在与压头19或者压头21相对的位置。又，此时，通过电动机30的驱动，物镜转换器20旋转，压头19或者压头21替换物镜22、23、24、25中的某一个，被预先配置在能与试验片100的试验位置相对的位置上。
[0071]这时，先实行Z方向的移动还是X、Y方向移动，根据试验片100的表面的Z方向的移动为靠近压头19或者压头21的方向的移动还是远离压头19或者压头21的方向的移动而有所不同。[0072]即，需要使试验片100的表面在远离压头19或者压头21的方向上移动的情况下(步骤S6)，首先使试验片100和载置台12—起在Z方向上移动(步骤S71)，之后使其在X、Y方向上移动(步骤S72)。另一方面，需要使试验片100的表面在靠近压头19或者压头21的方向上移动的情况下(步骤S6)，首先使试验片100和载置台12 —起在X、Y方向上移动(步骤S73)，之后使其在Z方向上移动(步骤S74)。[0073]由此，能够防止试验片100的表面与压头19或者压头21的碰撞。即，在试验片100的表面相对于水平面具有较大的交叉角的情况下，使载置台12与试验片100 —起在X、Y方向上移动时，压头19或者压头21的下端部与试验片100的表面有碰撞的可能性。但是，在该硬度试验机中，根据试验片100在Z方向上移动时的移动方向，能够选择使试验片100首先在Z方向上移动还是在X、Y方向上移动，由此即使在试验片100的表面相对于水平面具有较大的交叉角的情况下，也能够将试验片100与压头19或者压头21碰撞的情况防止于未然。
[0074]而且，由于采用这样的构成，能够将试验片100的试验位置的表面的Z坐标位置设置为一定，由此能够可靠地将压头19或者压头21按压向试验片100。即，在试验片100的表面相对于水平面具有较大的交叉角的情况下，即使使压头19或者压头21下降，在该冲程较小的情况下，也有压头19或者压头21的顶端无法到达试验片100的表面的可能性。但是，在该硬度试验机中，因为能够将试验片100的试验位置的表面的Z坐标位置设置为一定，因此即使在试验片100的表面相对于水平面具有较大的交叉角的情况下，也能够可靠地将压头19或者压头21按压向试验片100。
[0075]试验片100的移动完成了的话，通过图4所示的负载机构的作用，使压头19或者压头21在Z方向上移动，将压头19或者压头21按压向试验片100。由此，在试验片100的表面上形成压痕(步骤S8)。
[0076]而且，利用摄像机17对形成在试验片100的表面上的压痕进行拍摄(步骤S9)。此时，由于试验片100的表面的Z轴坐标值已与对焦点位置一致，因此不实行对焦动作，也能够对压痕进行拍摄。由此，能够高效率地实行硬度试验。
[0077]但是，为了更高精度地对焦，也可以再次实行对焦动作。这时，因为将试验片100的表面的Z轴坐标值对准在对焦点位置，试验片100的Z轴方向的移动量变得极小，能够在短时间完成对焦动作。此时，使上述的试验片100以高速广范围的方式移动以进行焦点的粗略对位的动作和使其以低速狭窄范围的方式移动以进行焦点的精密对位的动作中，也可以仅实行精密对位的动作。
[0078]形成于试验片100的表面上的压痕的拍摄完成的话，通过测量该压痕的尺寸，运算试验片100的硬度(步骤S10)。
[0079]符号说明
[0080]11 台19 压头
[0081]12 载置台20 物镜转换器
[0082]13 电动机21 压头
[0083]14 电动机22 物镜
[0084]15 电动机23 物镜
[0085]16 目镜24 物镜[0086]17摄像机25物镜
[0087]26旋钮54小齿轮
[0088]27轴筒55显示部
[0089]28旋转轴56主体
[0090]29轴承57键盘
[0091]30电动机58鼠标
[0092]31轴59液晶显示部
[0093]32杆60位移检测器
[0094]33永磁铁61板簧
[0095]34 电磁线圈62支撑构件
[0096]35按压部63支撑构件
[0097]36负载传递轴80控制部
[0098]41LED光源81存储部
[0099]42光筒82对焦部
[0100]43半透半反镜83方程式运算部
[0101]44 半透半反镜84Z坐标运算部
[0102]50计算 机100 试验片。
[0103]53齿轨。
【权利要求】
1.一种硬度试验机，其具有:载置试验片的载置台；使所述载置台在互相正交的x、Y、z方向上移动的移动机构；用于在所述试验片的表面形成压痕的压头；在与所述试验片的试验位置相对的位置上，通过使所述压头在Z方向上移动而将所述压头按压向所述试验片的负载机构；用于对形成于所述试验片表面上的压痕进行拍摄的摄像机构；以及通过使所述载置台在Z方向上移动而进行由所述摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦的对焦部， 所述硬度试验机的特征在于，具有: 方程式运算部，其基于通过在被载置于所述载置台上的试验片的表面的相互不同的3个位置进行对焦而得到的3个位置的Z坐标值，运算所述试验片的表面的方程式； 存储部，其存储由所述方程式运算部所运算的试验片的表面的方程式；以及 Z坐标运算部，其基于存储在所述存储部中的试验片的表面的方程式，根据所述试验片的试验位置的X、Y坐标位置，运算该位置的所述试验片的表面的Z坐标位置， 所述移动机构基于由Z坐标运算部所运算的所述试验片的表面的Z坐标位置，使所述载置台在Z方向上移 动。
2.如权利要求1所述的硬度试验机，其特征在于， 所述移动机构在使所述载置台在X、Y方向上移动以将所述试验片的试验位置配置在与所述压头相对的位置时，通过使所述载置台在Z方向上移动，将所述试验片的试验位置的表面配置在由所述摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦点位置上。
3.如权利要求2所述的硬度试验机，其特征在于， 在所述载置台向Z方向的移动是所述试验片的表面远离所述压头的方向的情况下，所述移动机构使所述载置台在Z方向上移动之后使其在X、Y方向上移动，在所述载置台向Z方向的移动是所述试验片的表面靠近所述压头的方向的情况下，所述移动机构使所述载置台在X、Y方向上移动之后使其在Z方向上移动。
4.一种硬度试验机的硬度试验方法，所述硬度试验机具有:载置试验片的载置台；使所述载置台在互相正交的Χ、Υ、Ζ方向上移动的移动机构；用于在所述试验片的表面形成压痕的压头；在与所述试验片的试验位置相对的位置上，通过使所述压头在Z方向上移动而将所述压头按压向所述试验片的负载机构；用于对形成于所述试验片表面上的压痕进行拍摄的摄像机构；以及通过使所述载置台在Z方向上移动而进行由所述摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦的对焦部， 所述硬度试验方法的特征在于，具有: 坐标值测量工序，其通过在被载置在所述载置台上的试验片的表面的相互不同3个位置进行对焦，对所述3个位置的Z坐标值进行测量； 方程式运算工序，其基于所述3个位置的Z坐标值，运算所述试验片的表面的方程式； 方程式存储工序，其存储在所述方程式运算工序中所运算的试验片的表面的方程式； Z坐标运算工序，其基于在所述方程式存储工序中存储了的试验片的表面的方程式，根据所述试验片的试验位置的X、Y坐标位置，运算该位置的所述试验片的表面的Z坐标位置； 移动工序，其利用所述移动机构，通过基于由Z坐标运算部所运算的所述试验片的表面的Z坐标位置使所述载置台在Z方向上移动，将试验片的试验位置的表面的Z坐标位置配置在由所述摄像机构所拍摄的试验片的图像的对焦点位置，且通过使所述载置台在X、Y方向上移动，将所述试验片的试验位置配置在与所述压头相对的位置； 压痕形成工序，其通过使所述压头在Z方向上移动，将所述压头按压向所述试验片；以及 压痕拍摄工序，其用于由所述摄像机构对形成在所述试验片的表面上的压痕进行。
5.如权利要求4所述的硬度试验方法，其特征在于，在所述移动工序中，所述载置台向Z方向的移动为所述试验片的表面远离所述压头的情况下，在使所述载置台在X、Y方向上移动以将所述试验片的试验位置配置在与所述压头相对的位置之前，使所述载置台在Z方向上移动，以使所述试验片的试验位置的表面的Z坐标位置移动到由所述摄像机构拍摄的试验片的图像的对焦点位置；所述载置台向Z方向的移动为所述试验片的表面靠近所述压头的情况下，在使所述载置台在X、Y方向上移动以将所述试验片的试验位置配置在与所述压头相对的位置之后，使所述载置台在Z方向上移动以使所述试验片的试验位置的表面的Z坐标位置移动到由所述摄像机构 拍摄的试验片的图像的对焦点位置。
【文档编号】G01N3/42GK103575607SQ201210451744
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2012年8月9日
【发明者】岩永幸满 申请人:株式会社岛津制作所