硬度计和硬度测试方法技术

本发明专利技术提供一种硬度计和硬度测试方法。硬度计包括：摄像控制部，用于控制摄像部并且通过使摄像部拍摄试样的表面来获得试样表面的图像数据；压痕区域提取部，用于对图像数据进行二值化，对二值化图像数据应用缩减/扩展处理，对缩减/扩展处理后的图像数据应用距离转换处理，并且使用距离转换后的图像数据来提取与压头的外形相对应的封闭区域；压痕顶点提取部，用于基于封闭区域的轮廓来估计压痕测量用顶点，并且基于所估计出的顶点在二值化图像数据中提取满足预定条件的点作为压痕测量用顶点；硬度计算部，用于基于压痕测量用顶点来计算试样的硬度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
众所周知，在压痕硬度测试方法中，将在平面上的投影形状为多边形的压头压入要测试的材料的表面，并且根据材料上形成的多边形压痕的对角线长度来计算材料的硬度。该测试方法常用于评价金属材料的机械特性。众所周知，Vickers硬度测试方法使用金刚石制成的正四棱锥形状的压头。利用正四棱锥在试样表面上形成的压痕的两条对角线长度的平均长度与用于将压头压入试样的载荷之间的关系来计算材料试样的硬度。Knoop硬度测试方法使用金刚石制成的矩形四棱锥形状的压头。利用四棱锥在试样表面上形成的压痕的较长的对角线长度与用于将压头压入试样的载荷之间的关系来计算材料试样的硬度。公开了使用电脑的图像处理技术的用于该测试方法的硬度计(例如，日本特开平7-218410A)。日本特开平7-218410A中的方法利用连接到计算机的诸如CXD照相机等的摄像部件来拍摄通过将压头压入试样的表面而在该表面上形成的压痕的图像，通过对所拍摄的图像数据应用二值化处理等来提取表示压痕的各边的边界(点系列数据)或者压痕的角部，并且根据所提取的边界或者角部的坐标值来计算硬度。还公开了这样的技术在形成压痕之前通过CCD照相机拍摄试样的表面的初始图像数据，在形成压痕之后通过CCD照相机拍摄该表面的压痕图像数据，计算初始图像数据与压痕图像数据之间的差分图像数据，通过确定压痕的角部的坐标值来计算对角线长度，并且基于对角线长度以及压力载荷来计算试样硬度(例如，日本特开平9-210893A)。日本专利3071956公开了以下步骤以确定Vickers硬度。通过TV照相机对在试样表面上形成的压痕进行摄像，并且以多值灰度的形式对压痕图像进行数字化。通过对多值数字图像检测最佳阈值来形成二值(两值)图像，并且对二值图像进行二维降噪。之后确定图像中的压痕的四条边的粗略位置，并且根据粗略位置来检测压痕的边界点。确定边界点的四条多维回归曲线，并且估计这四条回归曲线的交点作为压痕的顶点。通过基于坐标位置而确定四个顶点的交叉的两条对角线的长度来计算压痕面积。可以根据压痕面积以及压头的按压载荷来计算Vickers硬度。然而，存在如下的问题由于在近似的四条多维曲线中估计压痕的四条边并且将这些曲线的交点估计作为压痕的顶点，因而以上传统技术可能产生可靠性低的结果。因此，确定顶点的位置的精度主要依赖于降噪的质量。此外，传统技术不是估计压痕区域本身而是基于边缘(边界)部或者顶点部来计算，因此在结果中可能包括误差，并且其可能引起可靠性更低的结果。根据上述的传统技术，预测图像中压痕的位置和形状。因此，在存在与压痕区域的轮廓平行的划痕的情况下，可能引起误识别，造成不精确的测试结果。此外，在传统技术的处理中假定在所拍摄的图像中只存在一个压痕。因此，该技术不能够应用于包含多个测试试样的图像。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供可以提高测试结果的可靠性并且可以应用于包括多个试样的测试的硬度计以及硬度测试方法。根据本专利技术的第一方面，提供一种硬度计，用于通过测量以预定的测试载荷按压压头而在放置于试样台上的试样的表面上所形成的压痕的大小来确定所述试样的硬度，所述硬度计包括摄像控制部，用于通过控制摄像部并且使所述摄像部拍摄所述试样的表面的图像，来获得所述试样的表面的图像数据；压痕区域提取部，用于基于所述摄像控制部所获得的图像数据，来提取在所述试样的表面上所形成的压痕区域；压痕顶点提取部，用于基于所述压痕区域提取部所提取出的压痕区域，来提取压痕测量用顶点以测量所述压痕的大小；以及硬度计算部，用于基于所述压痕顶点提取部所提取出的压痕测量用顶点来计算所述试样的硬度，其中，所述压痕区域提取部对所述试样的表面的图像数据进行二值化，对二值化后的图像数据应用缩减处理和扩展处理，对缩减/扩展处理后的图像数据应用距离转换处理，并且使用距离转换后的图像数据来提取与所述压头的外形相对应的封闭区域，以及所述压痕顶点提取部基于所述压痕区域提取部所提取出的封闭区域的轮廓来估计所述压痕测量用顶点，并且基于所估计出的顶点在所述二值化后的图像数据中提取满足预定条件的点作为所述压痕测量用顶点。优选所述压头具有平面形状为矩形的外形，以及所述压痕顶点提取部件修正所述压痕区域提取部所提取出的封闭区域的轮廓从而使得该轮廓为直线的组合，在修正后的轮廓中提取方向改变的点，基于所提取出的点来确定四个顶点的初始位置，将连接所确定的初始位置的四条轮廓线近似作为四条分配直线，并且估计所近似出的四条分配直线的交点作为所述压痕测量用顶点。优选所述压痕顶点提取部利用在由所述压痕区域提取部所二值化后的图像数据的封闭区域的轮廓上的点线中满足所述预定条件的点，来替换所估计出的所述压痕测量用顶点。优选硬度测试器还包括显示控制部，其能够控制显示，以显示所述硬度计算部所计算出的所述试样的硬度。根据本专利技术的第二方面，提供一种使用硬度计进行的硬度测试方法，所述硬度计用于通过测量以预定的测试载荷按压压头而在放置于试样台上的试样的表面上所形成的压痕的大小来确定所述试样的硬度，所述硬度测试方法包括摄像控制步骤，用于控制摄像部，以拍摄所述试样的表面的图像从而获得所述试样的表面的图像数据；压痕区域提取步骤，用于基于经由所述摄像控制步骤所获得的图像数据，来提取在所述试样的表面上形成的压痕区域；压痕顶点提取步骤，用于基于经由所述压痕区域提取步骤所提取出的压痕区域，来提取压痕测量用顶点以测量所述压痕的大小；以及硬度计算步骤，用于基于经由所述压痕顶点提取步骤所提取出的压痕测量用顶点来计算所述试样的硬度，其中，所述压痕区域提取步骤对所述试样的表面的图像数据进行二值化，对二值化后的图像数据应用缩减处理和扩展处理，对缩减/扩展处理后的图像数据应用距离转换处理，并且使用距离转换后的图像数据来提取与所述压头的外形相对应的封闭区域，以及所述压痕顶点提取步骤基于经由所述压痕区域提取步骤所提取出的封闭区域的轮廓来估计所述压痕测量用顶点，并且基于所估计出的顶点在所述二值化后的图像数据中提取满足预定条件的点作为所述压痕测量用顶点。根据本专利技术，当提取压痕测量用顶点时，特别使用在进行用于降噪的缩减和扩展处理之前的二值化图像数据。由于可以在不依赖于降噪的精度的情况下提取顶点，因此可以获得更加可靠的结果。由于可以估计整个压痕区域而不是选择压痕区域的诸如边缘部、顶点部等的局部，可以减小测试结果中包含的误差，因此可以增加可靠性。由于可以根据压头形状提取封闭区域，并且可以在不依赖于图像中的压痕区域的形状的情况下提取区域，因此即使当试样的表面上存在与压痕区域的边线平行的划痕时，也可以防止误识别并且可以进行精确的测试。此外，由于可以从一个图像数据中提取多个封闭区域，该方法可以应用于包括多个试样的测试。附图说明根据以下给出的详细说明和附图，将更加全面地理解本专利技术，其中说明和附图仅以示意的方式给出，因此不用来限定本专利技术，其中，图1是示出根据本专利技术的典型实施例的硬度计的整体结构的透视图，图2示出根据典型实施例的硬度计的主体，图3示出根据典型实施例的硬度计的硬度测量部，图4是根据典型实施例的硬度计的控制框图，图5是根据典型实施例的硬度计在压入之后的操作的流程图，图6是根据典型实施例的硬度计的压痕区域提取步骤的流程图，图7是根据典本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬度计，用于通过测量以预定的测试载荷按压压头而在放置于试样台上的试样的表面上所形成的压痕的大小来确定所述试样的硬度，所述硬度计包括：摄像控制部，用于通过控制摄像部并且使所述摄像部拍摄所述试样的表面的图像，来获得所述试样的表面的图像数据；压痕区域提取部，用于基于所述摄像控制部所获得的图像数据，来提取在所述试样的表面上所形成的压痕区域；压痕顶点提取部，用于基于所述压痕区域提取部所提取出的压痕区域，来提取压痕测量用顶点以测量所述压痕的大小；以及硬度计算部，用于基于所述压痕顶点提取部所提取出的压痕测量用顶点来计算所述试样的硬度，其中，所述压痕区域提取部对所述试样的表面的图像数据进行二值化，对二值化后的图像数据应用缩减处理和扩展处理，对缩减/扩展处理后的图像数据应用距离转换处理，并且使用距离转换后的图像数据来提取与所述压头的外形相对应的封闭区域，以及所述压痕顶点提取部基于所述压痕区域提取部所提取出的封闭区域的轮廓来估计所述压痕测量用顶点，并且基于所估计出的顶点在所述二值化后的图像数据中提取满足预定条件的点作为所述压痕测量用顶点。

【技术特征摘要】
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【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：