硬度测试器和程序制造技术

技术编号:21057469 阅读:23 留言:0更新日期:2019-05-08 05:28
一种硬度测试器,其使用压头加载预定的测试力并在样本的表面中形成压痕,并通过测量所述压痕的维度来测量所述样本的硬度,该硬度测试器包括在所述压痕形成之前和之后获取所述样本的所述表面的图像的CCD相机。CPU能够执行使用相互不同的方法的多个压痕区域提取处理,每个所述压痕区域提取处理基于由所述CCD相机获取的所述图像来提取压痕区域。所述CPU还确定由所述多个压痕区域提取处理提取的所述压痕区域是否与预定义的参考压痕区域匹配,并且基于被确定为匹配的压痕区域,所述CPU计算所述样本的硬度。

Hardness tester and program

A hardness tester uses an indenter to load a predetermined test force and form an indentation on the surface of the sample, and measures the hardness of the sample by measuring the dimension of the indentation. The hardness tester includes a CCD camera that acquires an image of the surface of the sample before and after the indentation is formed. The CPU can perform multiple indentation region extraction processes using different methods, and each indentation region extraction process extracts the indentation region based on the image acquired by the CCD camera. The CPU also determines whether the indentation region extracted by the multi-indentation region extraction process matches the predefined reference indentation region, and calculates the hardness of the sample based on the indentation region determined to be matched.

【技术实现步骤摘要】
硬度测试器和程序相关申请的交叉引用本申请依据35U.S.C.§119要求于2017年10月30日提交的日本申请No.2017-209201的优先权,其公开内容通过引用明确地整体并入本文。
本专利技术涉及硬度测试器和程序。
技术介绍
已知传统的硬度测试器,其基于通过用预定的测试力将压头压在样本(工件)上而形成的压痕的维度来测量样本的硬度。例如,Vickers硬度测试器在通过将方形金字塔形压头压入样本表面形成压痕之后测量压痕的对角线长度,并基于压痕的对角线的测量长度来计算硬度。对于上述硬度测试器,已经提出了测量压痕顶点的位置的技术,该技术通过执行以下处理(背景减法处理)来更容易地提取压痕区域:在样本中形成压痕之前(印模之前)捕获样本表面的图像以获得背景图像,并且在样本中形成压痕之后(印模之后)捕获样本表面的图像以获得测量图像,并且从测量图像中减去背景图像以获得差异图像(例如,参见日本专利特许公开No.H09-210893)。但是,日本专利特许公开No.H09-210893中描述的技术无修改地使用亮度信息,因此对于要测量的图像具有复杂亮度分布的样本(例如,诸如对于已经雕刻(蚀刻)的样本、保留大量切割痕迹的样本等),简单地进行图像相减可能无法准确地提取压痕区域。
技术实现思路
本专利技术提供了能够以良好的准确度从测量图像中提取压痕区域,并且能够提高测量结果的准确度的硬度测试器和程序。为了解决上述问题,根据本专利技术的硬度测试器是使用压头加载预定的测试力并在样本的表面中形成压痕,并通过测量压痕的维度来测量样本的硬度的硬度测试器。硬度测试器包括:图像获取器,其在形成压痕之前和之后获取样本表面的图像;使用相互不同的方法的多个压痕区域提取器,压痕区域提取器基于由图像获取器获取的图像来提取压痕区域;确定器,确定由多个压痕区域提取器提取的压痕区域是否与预定义的参考压痕条件匹配;以及硬度计算器,基于由确定器确定匹配的压痕区域来计算样本的硬度。此外,根据本专利技术的程序是使硬度测试器的计算机加载预定的测试力并使用压头在样本的表面中形成压痕,并通过测量压痕的维度来测量样本的硬度的程序,以充当:形成压痕之前和之后获取样本表面图像的图像获取器;使用相互不同的方法的多个压痕区域提取器,压痕区域提取器基于由图像获取器获取的图像提取压痕区域;确定器,确定由多个压痕区域提取器提取的压痕区域是否与预定义的参考压痕条件匹配;以及硬度计算器,基于由确定器确定匹配的压痕区域来计算样本的硬度。根据本专利技术,可以以良好的准确度从测量图像中提取压痕区域,并且可以提高测量结果的准确度。附图说明通过本专利技术的示例性实施例的非限制性示例,参考所提到的多个附图,在下面的详细描述中进一步描述本专利技术,其中相同的标号贯穿若干视图表示相似的部分,并且其中:图1是图示根据本专利技术的硬度测试器的整体结构的透视图;图2是图示根据本专利技术的硬度测试器的测试器主体的示意图;图3是图示根据本专利技术的硬度测试器的硬度测量器的示意图;图4是图示根据本专利技术的硬度测试器的控制结构的框图;图5是图示根据本专利技术的硬度测试器的操作的流程图;图6是图示第一压痕区域提取处理的流程图;图7A图示了示例性背景图像;图7B图示了示例性测量图像;图7C图示了示例性差异图像;图8是图示第二压痕区域提取处理的流程图;图9A图示了示例性背景图像;图9B图示了背景图像被划分为多个块的示例;图10A图示了示例性测量图像;图10B图示了将测量图像划分为多个块的示例;图11图示了示例性提取图像,其包括从测量图像中提取的压痕区域;图12是图示第三压痕区域提取处理的流程图;图13A图示了测量图像旋转45°的示例;图13B图示了缩小图像的示例;图14图示了示例性扫描模型;图15图示了不执行缩小图像周边的匹配处理的区域;以及图16图示了将图14中所示的扫描模型划分为五个区域的示例。具体实施方式本文示出的细节仅仅是示例性的,并且仅仅是为了本专利技术的实施例的说明性讨论,并且是为了提供被认为是最有用且易于理解的本专利技术的原理和概念方面的描述而呈现的。在这方面,没有试图比对本专利技术的基本理解所必需的更详细地示出本专利技术的结构细节,连同附图一起进行的描述使本领域技术人员明白本专利技术的形式如何可以在实践中实施。下面参考附图详细描述本专利技术的实施例。而且,在以下描述中,在图1中,X方向是左右方向,Y方向是前后方向,并且Z方向是上下方向。此外,X-Y平面是水平的平面。1.配置的描述图1是图示根据本实施例的硬度测试器100的整体配置的透视图。硬度测试器100是Vickers硬度测试器,例如,其包括具有矩形平面形状的压头14a(参见图3)。如图1中所示,硬度测试器100被配置为包括例如测试器主体10、控制器6、控制台7和监视器8。图2是图示硬度测试器100的测试器主体10的示意图。如图2中所示,测试器主体10包括例如:测量样本S的硬度的硬度测量器1;放置样本S的样本台2;使样本台2移位的XY台3;使得能够聚焦在样本S的表面上的AF台4;以及升降样本台2(XY台3和AF台4)的电梯机制5。图3是图示测试器主体10的硬度测量器1的示意图。如图3中所示,硬度测量器1被配置为包括例如照射样本S的表面的照明设备11;捕获样本S表面的图像的CCD相机12;以及转台16。转台16包括压头柱14和场镜15,其中压头柱14包括压头14a。转台16能够通过旋转在压头柱14和场镜15之间切换。照明设备11发光以照射样本S的表面。由照明设备11发出的光经由透镜1a、半反射镜1d、反射镜1e和场镜15到达样本S的表面。基于经由场镜15、反射镜1e、半反射镜1d、反射镜1g和透镜1h从样本S的表面输入的反射光,CCD相机12通过捕获样本S的表面以及由压头14a在样本S的表面中形成的压痕的图像来获取图像数据。然后,CCD相机12经由帧抓取器17将所获取的图像数据输出到控制器6,其中帧抓取器17能够同时累积并存储多帧图像数据。换句话说,CCD相机12与CPU61一起用作本专利技术中的图像获取器。通过负载机制(图中未示出)将压头柱14朝着放置在样本台2上的样本S移位,该负载机制响应于由控制器6输出的控制信号而被驱动。在压头柱14的最前端上提供的压头14a以预定的测试力被压在样本S的表面上。本实施例使用四角锥形Vickers压头(具有136±0.5°的相对角度)作为压头14a。场镜15是聚光器,其中每个透镜配置有不同的放大率,并且多个场镜15保持在转台16的底表面上。场镜15通过旋转转台16而位于样本S的上方。由此,由照明设备11发出的光均匀地照射样本S的表面。转台16被配置为允许压头柱14和多个场镜15附连到其底表面。转台16还被配置为能够通过围绕Z轴方向为中心旋转转台16来将压头柱14和多个场镜15中的任何一个定位在样本S上方。具体而言,通过将压头柱14定位在样本S上方,可以在样本S的表面中形成压痕,并且可以通过将场镜15定位在样本S上方来观察所形成的压痕。回到图2,将样本S放置在样本台2的上表面上并利用样本支架2a固定就位。XY台3由驱动机制(图中未示出)驱动,该驱动机制响应于由控制器6输出的控制信号而被驱动。然后,XY台3然后在垂直于压头14a的位移方向(Z方向)的方向(X和Y方向)上移位样本台2。响应于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬度测试器,其加载预定测试力并使用压头在样本的表面中形成压痕,并且通过测量所述压痕的维度来测量所述样本的硬度,所述硬度测试器包括处理器和存储指令的存储器,作为当所述处理器执行存储在所述存储器中的所述指令时的配置,所述硬度测试器还包括:图像获取器,在形成所述压痕之前和之后获取所述样本的表面的图像;多个压痕区域提取器,其使用相互不同的方法,所述多个压痕区域提取器中的每个压痕区域提取器被配置为基于由所述图像获取器获取的所述图像来提取压痕区域;确定器,其确定由所述多个压痕区域提取器提取的所述压痕区域是否与预定义的参考压痕条件匹配;以及硬度计算器,其基于由所述确定器确定的压痕区域与所述预定义的参考压痕条件匹配来计算所述样本的硬度。

【技术特征摘要】
2017.10.30 JP 2017-2092011.一种硬度测试器,其加载预定测试力并使用压头在样本的表面中形成压痕,并且通过测量所述压痕的维度来测量所述样本的硬度,所述硬度测试器包括处理器和存储指令的存储器,作为当所述处理器执行存储在所述存储器中的所述指令时的配置,所述硬度测试器还包括:图像获取器,在形成所述压痕之前和之后获取所述样本的表面的图像;多个压痕区域提取器,其使用相互不同的方法,所述多个压痕区域提取器中的每个压痕区域提取器被配置为基于由所述图像获取器获取的所述图像来提取压痕区域;确定器,其确定由所述多个压痕区域提取器提取的所述压痕区域是否与预定义的参考压痕条件匹配;以及硬度计算器,其基于由所述确定器确定的压痕区域与所述预定义的参考压痕条件匹配来计算所述样本的硬度。2.如权利要求1所述的硬度测试器,其中:所述多个压痕区域提取器被布置在预定义的执行层级中,该预定义的执行层级被配置为执行所述压痕区域提取处理,以及所述确定器确定每次根据所述执行层级由所述多个压痕区域提取器中的一个压痕区域提取器提取压痕区域时,是否匹配所述参考压痕条件。3.如权利要求2所述的硬度测试器,其中所述执行层级是基于提前获得的结果,优先化具有利用所述多个压痕区域提取器中的每一个压痕区域提取器使用具有预定硬度的标准测试件提取压痕区域的更大提取准确度的项的次序。4.如权利要求1所述的硬度测试器,其中:所述图像获取器还在形成所述压痕之前获取所述样本的所述表面的图像作为背景图像,并且在所述压痕形成之后获取所述样本的所述表面的图像作为测量图像,以及所述多个压痕区域提取器包括:第一压痕区域提取器,其基于所述背景图像与所述测量图像的差异图像来提取压痕区域;第二压痕区域提取器,其将所述背景图像划分为多个块并为每个划分的块创建亮度信息的直方图,将所述测量图像划分为多个块,并且对于每个划分的块中的每个像素,参考所述背景图像中与包含所述像素的块对应的块处创建的所述直方图,以确定所述像素与所述背景图像的相似度,并基于所述确定的所述结果来提取所述压痕区域;以及第三压痕区域提取器,其通过从多个预定比例因子中选择的比例因子来缩小所述测量图像以生成缩小图像,并且对所述缩小图像执行图案匹配处理,以提取所述压痕区域。5.如权利要求2所述的硬度测试器,其中:所述图像获取器还在形成所述压痕之前获取所述样本的所述表面的图像作为背景图像,并且在所述压痕形成之后获取所述样本的所述表面的图像作为测量图像,以及所述多个压痕区域提取器包括:第一压痕区域提取器,其基于所述背景图像与所述测量图像的差异图像来提取压痕区域;第二压痕区域提取器,其将所述背景图像划分为多个块并为每个划分的块创建亮度信息的直方图,将所述测量图像划分为多个块,并且对于每个划分的块中的每个像素,参考所述背景图像中与包含所述像素的块对应的块处创建的所述直方图,以确定所述像素与所述背景图像的相似度,并基于所述确定的所述结果来提取所述压痕区域;以及第三压痕区域提取器,其通过从多个预定比例因子中选择的比例因子来缩小所述测量图像以生成缩小图像,并且对所述缩小图像执行图案匹配处理,以提取所述压痕区域。6.如权利要求3所述的硬度测试器,其中:所述图像获取器还在形...

【专利技术属性】
技术研发人员:定广真一
申请(专利权)人:株式会社三丰
类型:发明
国别省市:日本,JP

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