硬度测试仪和硬度测试方法技术

本发明专利技术涉及一种硬度测试仪和硬度测试方法。该硬度测试仪具有：压痕形成器，用于通过使压头压抵试样的表面来形成压痕；摄像控制器，用于控制CCD照相机以对试样的表面摄像并且获得图像数据；压痕区域提取器，用于基于所获得的图像数据来提取压痕区域；以及硬度计算器，用于基于所提取出的压痕区域来计算试样的硬度。该压痕区域提取器具有：缩小图像生成器，用于按从多个预定缩尺比中所选择的缩尺比来缩小根据试样的表面的图像数据所获得的图像，并且生成缩小图像；以及模式匹配器，用于对所生成的缩小图像进行模式匹配，并且提取压痕区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
传统上已知的硬度测试仪基于通过利用预定的测试力使压头压抵试样所形成的压痕的尺寸来测量该试样的硬度。例如，维氏(Vickers)硬度测试仪将四棱锥体压头压入试样的表面并且测量所形成的压痕的对角线长度。维氏硬度测试仪基于所测量到的压痕的对角线长度来计算硬度。 在测试金属材料的硬度时，已知的硬度测试仪通常通过针对摄像器所拍摄到的试样表面的图像判断亮度值是否低于预定值(阈值)来执行二值化，然后提取形成在试样表面中的压痕区域(例如,参见日本专利4029832)。 然而，在上述传统的硬度测试仪中，在整个所拍摄图像中发生诸如阴影等的亮度变化。因而，传统的硬度测试仪在图像整体的二值化期间，有时由于亮度变化的影响而无法正确地提取压痕区域。特别是在压痕区域小的情况下，难以正确地提取压痕区域。另外，在如图14所示、所形成的压痕K2的附近被污染的情况下，传统的硬度测试仪难以正确地提取压痕区域。
技术实现思路
本专利技术的非限制性特征提供使得能够正确地提取压痕区域的。 鉴于上述，本专利技术的第一方面提供一种硬度测试仪，用于通过利用压头向试样的表面施加预定测试力以形成压痕、并且测量所述压痕的尺寸，来测量所述试样的硬度，所述硬度测试仪包括:压痕形成器，用于通过使所述压头压抵所述试样的表面，在所述试样的表面中形成所述压痕；摄像控制器，用于控制摄像器以对所述试样的表面进行摄像并且获得所述试样的表面的图像数据；压痕区域提取器，用于基于所述摄像控制器所获得的所述试样的表面的图像数据来提取形成在所述试样的表面中的压痕区域，所述压痕区域提取器包括:缩小图像生成器，用于按从多个预定缩尺比中所选择的缩尺比来缩小根据所述试样的表面的图像数据所获得的图像，其中所述缩小图像生成器进一步生成缩小图像；以及模式匹配器，用于对所述缩小图像生成器所生成的所述缩小图像进行模式匹配，其中所述模式匹配器进一步提取所述压痕区域；以及硬度计算器，用于基于所述压痕区域提取器所提取出的所述压痕区域来计算所述试样的硬度。 本专利技术的第二方面提供根据第一方面的硬度测试仪，其中，所述模式匹配器基于通过利用包括与所述压头相对应的压痕形状的模型来扫描所述缩小图像所计算出的相关度，来提取所述压痕区域。 本专利技术的第三方面提供根据第二方面的硬度测试仪，其中，所述模式匹配器通过扫描按预定顺序的缩尺比缩小后的缩小图像，来计算所述相关度。在判断为所计算出的相关度中的最大相关度等于或大于预定阈值的情况下，所述模式匹配器提取示出所述最大相关度的区域作为所述压痕区域。 本专利技术的第四方面提供根据第二方面或第三方面的硬度测试仪，其中，所述模式匹配器提取示出通过扫描按所有缩尺比缩小后的所有缩小图像所计算出的所有相关度中的最大相关度的区域，作为所述压痕区域。 本专利技术的第五方面提供根据第一方面至第四方面中任一方面的硬度测试仪，其中，还包括显示控制器，所述显示控制器用于将所述硬度计算器所计算出的所述试样的硬度显示在显示器上。 本专利技术的第六方面提供一种硬度测试方法，用于利用硬度测试仪，通过利用压头向试样的表面施加预定测试力以形成压痕、并且测量所述压痕的尺寸，来测量硬度，所述硬度测试方法包括以下步骤:通过使所述压头压抵所述试样的表面，在所述试样的表面中形成所述压痕；摄像控制步骤，用于控制摄像器以对所述试样的表面进行摄像并且获得所述试样的表面的图像数据；压痕区域提取步骤，用于基于所述摄像控制步骤中所获得的所述试样的表面的图像数据来提取形成在所述试样的表面中的压痕区域，其中所述压痕区域提取步骤包括:缩小图像生成步骤，用于按从多个预定缩尺比中所选择的缩尺比来缩小根据所述试样的表面的图像数据所获得的图像，并且生成缩小图像；以及模式匹配步骤，用于对所述缩小图像生成步骤中所生成的所述缩小图像进行模式匹配，并且提取所述压痕区域；以及基于所述压痕区域提取步骤中所提取出的所述压痕区域来计算所述试样的硬度。 根据本专利技术，无需进行二值化以提取压痕区域，由此使得能够在不会受到亮度变化或污染影响的情况下正确地提取压痕区域。 【附图说明】 在以下的详细说明中，通过本专利技术的典型实施例的非限制性示例的方式参考所述的多个附图来进一步说明本专利技术，其中在附图的几个视图中，相同的附图标记表示类似的部件，其中: 图1是根据本专利技术的硬度测试仪的整体结构的斜视图； 图2是根据本专利技术的硬度测试仪的硬度测试仪主体的示意图； 图3是根据本专利技术的硬度测试仪的硬度测量器的示意图； 图4是根据本专利技术的硬度测试仪的控制结构的框图； 图5是根据本专利技术的硬度测试仪的操作的流程图； 图6示出根据试样表面的图像数据所获得的示例性图像； 图7是根据本专利技术的硬度测试仪中的压痕区域提取的流程图； [0021 ] 图8是使图6的图像旋转了 45 °所得的图； 图9示出图8的示例性缩小图像； 图10示出示例性扫描模型； 图11示出图9的缩小图像周围的没有进行匹配的区域； 图12示出将图10的扫描模型分割成五个区域的示例； 图13示出扫描模型的一列的区域；以及 图14示出所形成的压痕的附近被污染的示例。 【具体实施方式】 这里所示的细节是举例，是仅用于例示性地论述本专利技术的实施例的目的，并且是为了提供被认为是针对本专利技术的原理和概念方面的最有用和最容易理解的说明而呈现的。在这方面，没有尝试以比本专利技术的基本理解所需的细节更详细的方式示出本专利技术的结构细节，其中利用附图所进行的说明使本领域技术人员显而易见地明白在实践中可以如何实现本专利技术的形式。 以下参考附图来详细说明本实施例的实施例。在以下的说明中，图1中的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面是水平面。 硬度测试仪100例如是包括平面形状为正方形的压头14a(参见图3)的维氏硬度测试仪。参见图1?4，硬度测试仪100具有测试仪主体10、控制器6、操作器7和监视器8。 参考图2，测试仪主体10包括:硬度测量器1，用于测量试样S的硬度；试样台2，其中在该试样台2上放置试样S ；XY台3，用于使试样台2移动；AF台4，用于聚焦于试样S的表面；以及升降机构5，用于使试样台2 (XY台3和AF台4)升降。 参考图3，硬度测量器I包括:照明装置11，用于对试样S的表面进行照明；(XD照相机12，用于对试样S的表面摄像；以及转台16。转台16包括:压头柱14，其包含压头14a ；以及物镜15。转台16能够通过转动来在压头柱14和物镜15之间切换。 照明装置11发出光以对试样S的表面进行照明。从照明装置11发出的光经由透镜la、半透半反镜Id、镜Ie和物镜15到达试样S的表面。 基于从试样S的表面经由物镜15、镜le、半透半反镜IcU镜Ig和透镜Ih所输入的反射光，(XD照相机12通过对试样S的表面和利用压头14a形成在试样S的表面中的压痕进行摄像来获得图像数据。然后，CCD照相机12将所获得的图像数据经由帧捕获器17输出至控制器6，其中该帧捕获器17能够同时累积并存储多个帧的图像数据。因而，CCD照相机12用作本专利技术的摄像器。 利用响应于控制器6所输出的控制信号而被驱动的负荷机构(图中未不出)使压头柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬度测试仪，用于通过利用压头向试样的表面施加预定测试力以形成压痕、并且测量所述压痕的尺寸，来测量所述试样的硬度，所述硬度测试仪包括：压痕形成器，用于通过使所述压头压抵所述试样的表面，在所述试样的表面中形成所述压痕；摄像控制器，用于控制摄像器以对所述试样的表面进行摄像并且获得所述试样的表面的图像数据；压痕区域提取器，用于基于所述摄像控制器所获得的所述试样的表面的图像数据来提取形成在所述试样的表面中的压痕区域，所述压痕区域提取器包括：缩小图像生成器，用于按从多个预定缩尺比中所选择的缩尺比来缩小根据所述试样的表面的图像数据所获得的图像，其中所述缩小图像生成器进一步生成缩小图像；以及模式匹配器，用于对所述缩小图像生成器所生成的所述缩小图像进行模式匹配，其中所述模式匹配器进一步提取所述压痕区域；以及硬度计算器，用于基于所述压痕区域提取器所提取出的所述压痕区域来计算所述试样的硬度。

【技术特征摘要】
2013.03.28 JP 2013-0678281.一种硬度测试仪，用于通过利用压头向试样的表面施加预定测试力以形成压痕、并且测量所述压痕的尺寸，来测量所述试样的硬度，所述硬度测试仪包括: 压痕形成器，用于通过使所述压头压抵所述试样的表面，在所述试样的表面中形成所述压痕； 摄像控制器，用于控制摄像器以对所述试样的表面进行摄像并且获得所述试样的表面的图像数据； 压痕区域提取器，用于基于所述摄像控制器所获得的所述试样的表面的图像数据来提取形成在所述试样的表面中的压痕区域，所述压痕区域提取器包括: 缩小图像生成器，用于按从多个预定缩尺比中所选择的缩尺比来缩小根据所述试样的表面的图像数据所获得的图像，其中所述缩小图像生成器进一步生成缩小图像；以及 模式匹配器，用于对所述缩小图像生成器所生成的所述缩小图像进行模式匹配，其中所述模式匹配器进一步提取所述压痕区域；以及 硬度计算器，用于基于所述压痕区域提取器所提取出的所述压痕区域来计算所述试样的硬度。2.根据权利要求1所述的硬度测试仪，其中，所述模式匹配器进一步基于通过利用包括与所述压头相对应的压痕形状的模型来扫描所述缩小图像所计算出的相关度，来提取所述压痕区域。3.根据权利要求2所述的硬度测试仪，其中，所述模式匹配器进一步进行以下操作: 通过扫描按预定顺序的缩尺比缩小后的缩小图像，来计算所述相关度；以及 在判断为所计算出的相关度中的最大相关度等于或大于预定阈值的情况下，提取示出...

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