本申請根據(jù)35U.S.C.§119要求2015年9月10日提交的日本申請第2015-178173號的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用明確并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硬度測試機(jī)和硬度測試方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，常規(guī)的硬度測試機(jī)基于通過采用預(yù)定的測試力抵靠著樣品(工件)按壓壓頭而形成的壓痕的尺寸來測量樣品的硬度。例如，維氏硬度測試機(jī)測量通過按壓四邊形棱錐壓頭到樣品的表面中而形成的壓痕的對角線的長度，并且基于壓痕的對角線的所測量的長度來計算硬度(例如參見日本專利特許公開號2012-78306)。

近年來，在具有相同形狀的多個樣品通過使用上述硬度測試機(jī)而被重復(fù)測量的情況下，“零件管理器”已被使用。零件管理器是在重復(fù)執(zhí)行對于一個樣品制定的測試圖案的程序(零件程序)針對具有相同形狀的另一個樣品時所使用的功能。例如，圖10所示的零件管理器設(shè)置屏幕G2包括：零件數(shù)量限定器201，其限定沿每個列方向和行方向布置的具有相同形狀的樣品的數(shù)量；和間隔限定器202，其限定在列方向上相鄰的樣品之間的間隔和在行方向上相鄰的樣品之間的間隔。通過在零件管理器設(shè)置屏幕G2上限定沿每個列方向和行方向存在的樣品的數(shù)量以及在列和行方向上相鄰的樣品之間的間隔，對于多個樣品可限定相同的測試圖案。如圖11所示，例如在樣品S的方向和間隔規(guī)則的情況下，對于多個樣品限定測試圖案可以通過使用零件管理器而變得很容易。

然而，在樣品的方向和間隔不規(guī)則的情況下，測試圖案不能很容易地采用圖10所示的零件管理器設(shè)置屏幕G2限定。相反，在限定測試圖案之后，需要用戶的大量恢復(fù)過程，比如校正每個樣品的位置和方向。甚至例如當(dāng)樣品的方向和間隔通過使用夾具而變得規(guī)則時，樣品可能滑出布置，或者樣品的數(shù)量可能在零件程序被記錄的時間和零件程序被執(zhí)行的時間不同。在這種情況下，當(dāng)零件程序根據(jù)在零件程序被記錄的時間所限定的樣品的數(shù)量而被執(zhí)行時，測量誤差可能發(fā)生在不存在樣品的測量位置。因此，需要單獨(dú)的操作來指示省略測量，從而不利地影響可操作性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種能夠在重復(fù)測量具有相同形狀的多個樣品的硬度時提高可操作性的硬度測試機(jī)和硬度測試方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明的一方面是一種通過采用壓頭在樣品上加載預(yù)定測試力以在樣品的表面上形成壓痕來測量樣品的硬度、然后執(zhí)行所述壓痕的尺寸的測量和在形成所述壓痕時所述壓頭的按壓深度的測量之一的硬度測試機(jī)。所述硬度測試機(jī)包括：存儲器，儲存作為零件程序的包括坐標(biāo)系和測試位置的測量條件的限定，它們關(guān)于在執(zhí)行重復(fù)測量具有相同形狀的樣品的硬度時要被用作標(biāo)準(zhǔn)參照的標(biāo)準(zhǔn)參照樣品的圖像而被限定；圖案搜索器，參照待測量的多個樣品，使用基于所述標(biāo)準(zhǔn)參照樣品的圖像的圖案圖像來執(zhí)行圖案搜索過程，并且檢測具有與所述標(biāo)準(zhǔn)參照樣品的形狀相同的形狀的樣品的數(shù)量以及具有相同形狀的每個樣品的位置和角度；圖案限定器，基于由所述圖案搜索器檢測到的具有相同形狀的每個樣品的位置和角度和儲存在所述存儲器中的零件程序，對于具有相同形狀的每個樣品限定坐標(biāo)系和測試位置；以及測量器，關(guān)于已經(jīng)由所述圖案限定器限定了所述坐標(biāo)系和測試位置的樣品執(zhí)行硬度測試，并且測量樣品的硬度。

在本發(fā)明的另一方面，在一個樣品的硬度由所述測量器測量之后，所述圖案限定器為具有相同形狀的樣品中的待測量的下一個樣品限定坐標(biāo)系和測試位置。

在本發(fā)明的另一方面，所述硬度處理器還包括樣品計數(shù)限定器，限定由所述圖案搜索器檢測到的具有相同形狀的樣品的數(shù)量作為重復(fù)次數(shù)，其是相同測試圖案為此而重復(fù)的樣品的數(shù)量。

在本發(fā)明的另一方面，所述硬度測試機(jī)包括計算器，基于對于具有相同形狀的每個樣品由所述圖案限定器所限定的測試位置，計算當(dāng)對于具有相同形狀的所有樣品執(zhí)行單個硬度測試時的最短測試路線。所述測量器基于由所述計算器計算的測試路線執(zhí)行硬度測試。

本發(fā)明的另一方面是一種通過采用壓頭在樣品上加載預(yù)定測試力以在樣品的表面上形成壓痕來測量樣品的硬度、然后執(zhí)行所述壓痕的尺寸的測量和在形成所述壓痕時所述壓頭的按壓深度的測量之一的硬度測試機(jī)的硬度測試方法。所述硬度測試方法包括：執(zhí)行參照待測量的多個樣品的圖案搜索過程，通過使用基于在執(zhí)行重復(fù)測量具有相同形狀的樣品的硬度時要被用作標(biāo)準(zhǔn)參照的標(biāo)準(zhǔn)參照樣品的圖像的圖案圖像來執(zhí)行圖案搜索過程，并且檢測具有與所述標(biāo)準(zhǔn)參照樣品的形狀相同的形狀的樣品的數(shù)量以及具有相同形狀的每個樣品的位置和角度；圖案限定，基于在所述圖案搜索中檢測到的具有相同形狀的每個樣品的位置和角度和限定關(guān)于所述標(biāo)準(zhǔn)參照樣品的圖像的包括坐標(biāo)系和測試位置的測量條件的零件程序?qū)τ诰哂邢嗤螤畹拿總€樣品限定坐標(biāo)系和測試位置；以及測量在圖案限定中坐標(biāo)系和測試位置已經(jīng)為此而被限定的樣品的硬度。

根據(jù)本發(fā)明，在重復(fù)測量具有相同形狀的多個樣品的硬度時的可操作性可以得到提高。

附圖說明

下面參照附圖，通過本發(fā)明的示例性實施例的非限制性示例，在詳細(xì)描述中對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中在若干附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示類似的部件，其中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的硬度測試機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的透視圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的硬度測試機(jī)的測試機(jī)主體的示意圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的硬度測試機(jī)的硬度測量器的示意圖；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的硬度測試機(jī)的控制結(jié)構(gòu)的框圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的硬度測試機(jī)的過程的流程圖，其中重復(fù)測量具有相同形狀的樣品的硬度；

圖6示出了示例性圖案圖像；

圖7示出了對于每個樣品坐標(biāo)系被限定的示例性格式；

圖8是示出了根據(jù)變形例的硬度測試機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的透視圖；

圖9是示出了根據(jù)變形例的硬度測試機(jī)的控制結(jié)構(gòu)的框圖；

圖10示出了示例性零件管理器設(shè)置屏幕；以及

圖11示出了多個樣品的方向和間隔具有有序排列的示例性格式。

具體實施方式

本文示出的細(xì)節(jié)是通過示例呈現(xiàn)的，并且僅用于本發(fā)明實施例的說明性討論的目的，被認(rèn)為是本發(fā)明的原理和概念方面的最有用且最容易理解的描述。在這方面，沒有試圖更詳細(xì)地示出比對于本發(fā)明的基本理解所必要的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，結(jié)合附圖的描述使得本發(fā)明的形式可以如何在實踐中實施是顯而易見的。

下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)地說明。此外，在以下的說明中，在圖1中，X方向是左右方向，Y方向是前后方向，Z方向是上下方向。另外，X-Y平面是水平面。

例如，硬度測試機(jī)100是維氏硬度測試機(jī)，其包括具有正方形平面形狀的壓頭14a(參照圖3)。如圖1至4所示，硬度測試機(jī)100配置為包括測試機(jī)主體10、控制器6、控制臺7和監(jiān)視器8。

如圖2所示，測試機(jī)主體10包括測量樣品S硬度的硬度測量器1；其上放置有樣品S的樣品臺2；位移樣品臺2的XY臺3；能夠聚焦在樣品S的表面上的AF臺4；以及升降樣品臺2(XY臺3和AF臺4)的升降機(jī)構(gòu)5。

如圖3所示，硬度測量器1配置有照射樣品S表面的照明裝置11；捕獲樣品S表面的圖像的CCD照相機(jī)12；以及轉(zhuǎn)臺16。轉(zhuǎn)臺16包括壓頭柱14(其包括壓頭14a)和場透鏡15。轉(zhuǎn)臺16能夠通過旋轉(zhuǎn)在壓頭柱14與場透鏡15之間切換。

照明裝置11發(fā)出光來照射樣品S的表面。由照明裝置11發(fā)出的光經(jīng)由透鏡1a、半反射鏡1d、反射鏡1e以及場透鏡15到達(dá)樣品S的表面。

基于經(jīng)由場透鏡15、反射鏡1e、半反射鏡1d、反射鏡1g和透鏡1h從樣品S的表面輸入的反射光，CCD照相機(jī)12通過捕獲樣品S表面的圖像以及由壓頭14a形成在樣品S表面上的壓痕來獲得圖像數(shù)據(jù)。CCD照相機(jī)12然后經(jīng)由幀抓取器17將所獲取的圖像數(shù)據(jù)輸出至控制器6，該幀抓取器能夠同時積累和儲存圖像數(shù)據(jù)的多個幀。

壓頭柱14由負(fù)載機(jī)構(gòu)(圖中未示出)朝向放置在樣品臺2上的樣品S位移，該機(jī)構(gòu)響應(yīng)于由控制器6輸出的控制信號而被驅(qū)動。設(shè)置在壓頭柱14的前沿端上的壓頭14a采用預(yù)定的測試力壓靠著樣品S的表面。本實施例使用四邊形錐體維氏壓頭(具有136±0.5°的相對角)作為壓頭14a。

場透鏡15是聚光透鏡，每個透鏡配置有不同的放大率。多個場透鏡15保持在轉(zhuǎn)臺16的底表面上。場透鏡15通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺16而位于樣品S的上面。由此，由照明裝置11發(fā)出的光均勻地照射樣品S的表面。

轉(zhuǎn)臺16配置為使得壓頭柱14和多個場透鏡15能夠附接到其底表面。轉(zhuǎn)臺16還配置為能夠通過轉(zhuǎn)動繞Z軸方向定心的轉(zhuǎn)臺16將壓頭柱14和多個場透鏡15中的任何一個定位在樣品S的上方。具體地，壓痕可以通過將壓頭柱14定位在樣品S的上方而形成在樣品S的表面上，并且所形成的壓痕可以通過將場透鏡15定位在樣品S的上方而被觀察。

樣品S放置在樣品臺2的上表面上，并且采用樣品保持器2a而被固定在適當(dāng)位置。XY臺3由響應(yīng)于由控制器6輸出的控制信號而被驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)(圖中未示出)驅(qū)動。XY臺3然后在垂直于壓頭14a的位移方向(Z方向)的方向(X和Y方向)上位移樣品臺2。AF臺4響應(yīng)于由控制器6輸出的控制信號而被驅(qū)動。AF臺4然后基于由CCD照相機(jī)12捕獲的圖像數(shù)據(jù)微微升降樣品臺2以聚焦在樣品S的表面上。升降機(jī)構(gòu)5響應(yīng)于由控制器6輸出的控制信號而被驅(qū)動。升降機(jī)構(gòu)5然后通過在Z方向上位移樣品臺2(XY臺3和AF臺4)來改變樣品臺2和場透鏡15之間的相對距離。此外，升降機(jī)構(gòu)5可以配置成一體地包括AF臺4。既不包括AF臺4也不包括升降機(jī)構(gòu)5的配置也是可能的。在這種情況下，硬度測量器1可以配置為可在Z方向上向上和向下運(yùn)動。具體地，通過硬度測量器1在Z方向上的向上和向下運(yùn)動，樣品臺2與場透鏡15之間的相對距離發(fā)生變化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)聚焦在樣品S的表面上的自動聚焦。

控制臺7配置有鍵盤71和鼠標(biāo)72?？刂婆_7在硬度測試過程中接收由用戶輸入的操作。另外，當(dāng)控制臺7接收由用戶執(zhí)行的預(yù)定輸入操作時，對應(yīng)于輸入操作的預(yù)定操作信號產(chǎn)生并輸出到控制器6。具體地，控制臺7接收用戶選擇確定壓痕的聚焦位置的條件的操作。控制臺7還接收用戶指定樣品臺2(升降機(jī)構(gòu)5和AF臺4)的位移范圍(樣品臺2與場透鏡15之間的相對距離的范圍)的操作。此外，控制臺7接收在采用硬度測試機(jī)100進(jìn)行硬度測試時用戶輸入要被使用的測試條件值的操作。所輸入的測試條件值被發(fā)送到控制器6。在此，測試條件值是這樣的值，例如比如樣品S的材料、由壓頭14a加載在樣品S上的測試力(N)或場透鏡15的放大率。此外，控制臺7接收用戶選擇手動圖案(壓痕的聚焦位置手動確定)和自動圖案(自動地進(jìn)行確定)中的一個的操作?？刂婆_7還接收用戶在進(jìn)行硬度試驗時對要被使用的測試位置進(jìn)行編程的操作。

監(jiān)視器8由顯示裝置構(gòu)成，例如比如LCD。例如，監(jiān)視器8顯示在控制臺7上輸入的硬度測試設(shè)置、硬度測試的結(jié)果、以及由CCD照相機(jī)12捕獲的樣品S表面和形成在樣品S表面上的壓痕的圖像。

如圖4所示，控制器6配置為包括CPU61、RAM62和存儲器63?？刂破?通過執(zhí)行儲存在存儲器63中的預(yù)定程序來進(jìn)行預(yù)定的硬度測試的性能的操作控制。

CPU61檢索儲存在存儲器63中的處理程序，然后打開并執(zhí)行RAM62中的處理程序，從而執(zhí)行硬度測試機(jī)100的總體控制。RAM62打開在RAM62內(nèi)的程序儲存區(qū)域中由CPU61執(zhí)行的處理程序，并且將輸入數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)儲存區(qū)域中，處理在執(zhí)行處理程序的過程中產(chǎn)生的結(jié)果等。存儲器63例如包括儲存程序、數(shù)據(jù)等的記錄介質(zhì)(圖中未示出)。例如，記錄介質(zhì)配置有半導(dǎo)體存儲器。此外，存儲器63儲存各種數(shù)據(jù)、各種處理程序以及通過運(yùn)行允許CPU61執(zhí)行硬度測試機(jī)100的總體控制的程序所處理的數(shù)據(jù)。此外，存儲器63儲存布置在樣品S之一上的測試圖案的程序(零件程序)。

接著，對根據(jù)本實施例的硬度測試機(jī)100的操作進(jìn)行說明。首先，對用戶創(chuàng)建和注冊零件程序的過程進(jìn)行說明。通過使用CCD照相機(jī)12，用戶首先捕獲主工件S0的形狀的圖像并獲取主工件S0的圖像，其是在執(zhí)行重復(fù)測量具有相同形狀的樣品S的硬度時要被用作標(biāo)準(zhǔn)參照的參照樣品。接著，用戶限定關(guān)于主工件S0的所獲取的圖像的坐標(biāo)系。然后，用戶采用所限定的坐標(biāo)系勾畫出測試圖案作為參照，并且將該測試圖案注冊為零件程序。連同測量程序一起，除了測試位置之外，零件程序記錄手動限定的測量條件，比如關(guān)于要使用的壓頭14a的數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)臺16的放置、壓頭14a的形狀)和測試力。注冊的零件程序儲存在存儲器63中。因此，存儲器63是本發(fā)明中的存儲器。以上完成了零件程序注冊過程。

接著，參照圖5中的流程圖對在根據(jù)本實施例的硬度測試機(jī)100中重復(fù)測量具有相同形狀的樣品S的硬度的過程進(jìn)行說明。該過程始于檢測到由用戶的指令操作來啟動自動測試時。

首先，控制器6的CPU61執(zhí)行零件程序中的“工件識別命令”；執(zhí)行參照待測量的多個樣品S的圖案搜索過程，CPU61基于主工件S0的圖像通過使用圖案圖像G1(參照圖6)來執(zhí)行圖案搜索過程；并且檢測具有與主工件S0的形狀相同的形狀的樣品S的數(shù)量以及具有相同形狀的每個樣品S的位置和角度(步驟S101：圖案搜索)。具體地，CPU61是本發(fā)明中的圖案搜索器。

接著，CPU61限定具有在步驟S101中檢測到的相同形狀的樣品的數(shù)量作為“重復(fù)次數(shù)”，這是對于相同測試圖案被重復(fù)的樣品S的數(shù)量(步驟S102)。具體地，CPU61是本發(fā)明中的樣品計數(shù)限定器。

接著，CPU61執(zhí)行零件程序中的“工件偏移命令”；基于：在步驟S101中檢測到的具有相同形狀的每個樣品S的位置和角度，和儲存在存儲器63中的零件程序，產(chǎn)生關(guān)于每個樣品S的坐標(biāo)系數(shù)據(jù)；然后對于待測量的樣品S限定坐標(biāo)系和測試圖案(測試位置)(步驟S103：圖案限定)。具體地，CPU61是本發(fā)明中的圖案限定器。圖7示出了對于每個樣品S坐標(biāo)系C1被限定的示例性格式。

接著，CPU61關(guān)于在步驟S103中已被限定了坐標(biāo)系和測試位置的樣品S執(zhí)行硬度測試(圖案測試)；并且測量樣品S的硬度(步驟S104：測量)。更具體地，硬度測試是通過采用壓頭14a加載預(yù)定測試力以在樣品S的表面上的每個測試位置形成壓痕來測量樣品S的硬度然后測量壓痕尺寸的過程。具體地，CPU61是本發(fā)明中的測量器。

接著，CPU61確定測量是否已經(jīng)被執(zhí)行達(dá)在步驟S102中所限定的重復(fù)次數(shù)(步驟S105)。在CPU61確定測量已經(jīng)被執(zhí)行達(dá)重復(fù)次數(shù)(步驟S105：是)的情況下，CPU61確定所有的測量已被執(zhí)行，該過程結(jié)束。同時，在CPU61確定測量未被執(zhí)行達(dá)重復(fù)次數(shù)(步驟S105：否)的情況下，CPU61確定至少一個樣品S的測量尚未執(zhí)行，移動到步驟S103，然后對于待測量的樣品S限定坐標(biāo)系和測試位置。通過上述過程，可以執(zhí)行具有相同形狀的樣品S的硬度的重復(fù)測量。

如上所述，根據(jù)本實施例的硬度測試機(jī)100包括：存儲器(存儲器63)，其儲存作為零件程序的包括坐標(biāo)系和測試位置的測量條件的限定，它們關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)參照樣品(主工件S0)的圖像而被限定，其是在執(zhí)行重復(fù)測量具有相同形狀的樣品S的硬度時要被用作標(biāo)準(zhǔn)參照的參照樣品；圖案搜索器(CPU61)，其執(zhí)行參照待測量的多個樣品S的圖案搜索過程，圖案搜索器通過使用基于標(biāo)準(zhǔn)參照樣品的圖像的圖案圖像來執(zhí)行圖案搜索過程，并且檢測具有與標(biāo)準(zhǔn)參照樣品的形狀相同的形狀的樣品的數(shù)量以及具有相同形狀的每個樣品的位置和角度；圖案限定器(CPU61)，其基于由圖案搜索器檢測到的具有相同形狀的每個樣品S的位置和角度來限定具有相同形狀的每個樣品S的坐標(biāo)系和測試位置；以及測量器(CPU61)，其關(guān)于由圖案限定器限定了坐標(biāo)系和測試位置的樣品S執(zhí)行硬度測試，并且測量樣品S的硬度。因此，采用本實施例的硬度測試機(jī)100，當(dāng)重復(fù)測量具有相同形狀的多個樣品S的硬度時，可以自動進(jìn)行測量，而不論樣品S的數(shù)量和方向(姿勢)。這對用戶來說避免需要執(zhí)行恢復(fù)任務(wù)或操作來省略測量，并且可以改善可操作性。此外，以陣列布置多個樣品S的夾具是不必要的，因此可以降低成本。

另外，根據(jù)本實施例的硬度測試機(jī)100，在一個樣品S的硬度由測量器測量之后，圖案限定器對于具有相同形狀的樣品S中的待測量的下一個樣品S限定坐標(biāo)系和測試位置。因此，采用本實施例的硬度測試機(jī)100，通過對于待測量的樣品S連續(xù)地限定坐標(biāo)系和測試位置，可以根據(jù)需要進(jìn)行限定坐標(biāo)系和測試位置的任務(wù)。因此，例如在發(fā)生錯誤且用戶希望中途結(jié)束測量的情況下，可以省略對于未被測量的樣品S限定坐標(biāo)系和測試位置的任務(wù)，并且可以有效地進(jìn)行測量而無浪費(fèi)。

另外，根據(jù)本實施例的硬度測試機(jī)100包括樣品計數(shù)限定器(CPU61)，其限定由圖案搜索器檢測到的具有相同形狀的樣品的數(shù)量作為重復(fù)次數(shù)，其是相同測試圖案為此而重復(fù)的樣品S的數(shù)量。因此，采用根據(jù)本實施例的硬度測試機(jī)100，可以省略通過用戶來限定重復(fù)次數(shù)的操作，因此可以進(jìn)一步改善可操作性，并且可以更有效地進(jìn)行測量任務(wù)，且涉及測量任務(wù)的時間可以減少。

在上文中，基于根據(jù)本發(fā)明的實施例，給出了具體的描述。然而，本發(fā)明不限于上述實施例，并且可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行修改。

變形例

另外，在上述實施例中，維氏硬度測試機(jī)被描述為示例了硬度測試機(jī)100。然而，本發(fā)明并不局限于此。例如，圖8和9示出了洛氏硬度測試機(jī)200作為變形例。此外，為了簡化描述，相同的附圖標(biāo)記用于實施例中類似的結(jié)構(gòu)，并省略其詳細(xì)說明。

如圖8至9所示，硬度測試機(jī)200配置為包括測試機(jī)主體210、控制器6、控制臺7和監(jiān)視器8。

如圖8所示，測試機(jī)主體210包括測量樣品S硬度的硬度測量器201；其上放置有樣品S的樣品臺202；位移樣品臺202的XY臺203；以及升降樣品臺202(XY臺203)的升降機(jī)構(gòu)205。

硬度測量器201配置為包括捕獲樣品S表面的圖像的圖像捕獲器212和設(shè)置有壓頭214a的壓頭柱214。

圖像捕獲器212布置在沿左右方向(X方向)從壓頭柱214偏移的位置。壓頭柱214的中心與圖像捕獲器212的中心之間的偏移量被預(yù)先確定。圖像捕獲器212配置為例如包括：照射樣品S表面的照明裝置；捕獲樣品S表面的圖像并獲取圖像數(shù)據(jù)的CCD照相機(jī)；布置在圖像捕獲器212的底表面上并且由樣品S的表面反射的光從其穿過的場透鏡；以及引導(dǎo)光穿過場透鏡至CCD照相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)。圖像捕獲器212將樣品S表面的所獲取的圖像數(shù)據(jù)輸出到控制器6。

壓頭柱214由負(fù)載機(jī)構(gòu)(圖中未示出)朝向放置在樣品臺202上的樣品S位移，該機(jī)構(gòu)響應(yīng)于由控制器6輸出的控制信號而被驅(qū)動。設(shè)置在壓頭柱214的前沿端上的壓頭214a采用預(yù)定的測試力壓靠著樣品S的表面。在變形例中，使用具有120°的點(diǎn)角度的洛氏金剛石錐形壓頭或球壓頭(例如，直徑為1/16英寸、1/8英寸、1/4英寸或1/2英寸的壓頭)。

樣品S放置在樣品臺202的上表面上。XY臺203由響應(yīng)于由控制器6輸出的控制信號而被驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)(圖中未示出)驅(qū)動。XY臺203然后在垂直于壓頭214a的位移方向(Z方向)的方向(X和Y方向)上位移樣品臺202。XY臺203具有的沖程兼顧壓頭柱214的中心與圖像捕獲器212的中心之間的偏移量。升降機(jī)構(gòu)205響應(yīng)于由控制器6輸出的控制信號而被驅(qū)動。升降機(jī)構(gòu)5然后通過在Z方向上位移樣品臺202(XY臺203)來改變樣品臺202與圖像捕獲器212的場透鏡之間的相對距離。此外，該配置還可以包括AF臺，其能夠通過基于由圖像捕獲器212捕獲的圖像數(shù)據(jù)微微升降樣品臺202以聚焦在樣品S的表面上。此外，升降機(jī)構(gòu)205可以配置成一體地包括AF臺。不包括升降機(jī)構(gòu)205的配置也是可能的。在這種情況下，硬度測量器201可以配置為可在Z方向上向上和向下運(yùn)動。具體地，通過硬度測量器201在Z方向上的向上和向下運(yùn)動，樣品臺202與圖像捕獲器212的場透鏡之間的相對距離發(fā)生變化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)聚焦在樣品S的表面上的自動聚焦。

根據(jù)本變形例的硬度測試機(jī)200通過首先采用壓頭214a將初始測試力施加到樣品S的表面，然后施加真實測試力(其將額外測試力增加到初始測試力)，然后再次恢復(fù)到初始測試力來進(jìn)行測量。硬度測試機(jī)200基于在初始測試力的第一和第二施加期間(洛氏硬度測試)按壓壓頭214a的深度差來測量樣品S的硬度。

根據(jù)本變形例的硬度測試機(jī)200通過采用圖像捕獲器212獲取樣品S表面的圖像數(shù)據(jù)來識別樣品S的形狀。當(dāng)圖像捕獲器212獲取圖像數(shù)據(jù)時，XY臺203從壓頭柱214的中心在X方向上向右偏移。硬度測試機(jī)200的CPU61基于樣品S的所識別的形狀自動打開測試圖案。當(dāng)執(zhí)行硬度測試(圖案測試)時，CPU61通過將XY臺203的偏移恢復(fù)到其原始狀態(tài)來執(zhí)行測試。

此外，在根據(jù)該變形例的硬度測試機(jī)200中，例如通過使用控制臺7和監(jiān)視器8來執(zhí)行布置測試圖案(零件程序注冊過程)的任務(wù)，如在實施例中那樣。此外，因為根據(jù)本變形例的硬度測試機(jī)200執(zhí)行類似于圖5所示的實施例的過程，所以省略了重復(fù)測量具有相同形狀的樣品S的硬度的過程的描述。

如上所述，采用根據(jù)該變形例的硬度測試機(jī)200(洛氏硬度測試機(jī))，當(dāng)重復(fù)測量具有相同形狀的多個樣品S的硬度時，可以自動地進(jìn)行測量，而不論樣品S的數(shù)量和方向(姿勢)。因此，可以獲得類似于根據(jù)實施例的硬度測試機(jī)100(維氏硬度測試機(jī))的效果。

其他變形例

另外，在上述實施例中，在圖5的步驟S103中，對于具有相同形狀的樣品S中的待測量的下一個樣品S，坐標(biāo)系和測試位置被限定。然而，本發(fā)明并不局限于此。例如，可對于具有相同形狀的所有樣品S限定坐標(biāo)系和測試位置，而不是僅對于待測量的下一個樣品S。

另外，在上述實施例中，在圖5的步驟S102中，在步驟S101中檢測到的具有相同形狀的樣品的數(shù)量被限定為重復(fù)次數(shù)，其是相同測試圖案為此而重復(fù)的樣品S的數(shù)量。然而，本發(fā)明并不局限于此。例如，在步驟S101中檢測到的具有相同形狀的樣品的數(shù)量可以顯示在監(jiān)視器8上，并且檢查顯示內(nèi)容的用戶可以將該顯示內(nèi)容與樣品的實際數(shù)量進(jìn)行比較，在此之后，用戶可以手動地限定重復(fù)次數(shù)。因此，例如即使在樣品的實際數(shù)量不同于樣品的檢測到的數(shù)量的情況下，可以限定重復(fù)的正確數(shù)量，因此可以更加可靠地避免測量誤差。

另外，在上述實施例中，在圖5的步驟S104中，對于每個樣品S執(zhí)行硬度測試。然而，本發(fā)明并不局限于此。例如，在測試位置對于具有相同形狀的所有樣品S被提前限定的狀態(tài)下，可以基于所限定的測試位置計算當(dāng)對于具有相同形狀的所有樣品S執(zhí)行單個硬度測試時的最短測試路線。在這種情況下，CPU61是本發(fā)明中的計算器。因此，可以盡量減小執(zhí)行硬度測試所花費(fèi)的時間量，從而可以采用甚至更高的效率來執(zhí)行測量任務(wù)。

另外，在上述實施例中，在圖5的步驟S101中，當(dāng)執(zhí)行圖案搜索過程時，使用基于主工件S0的整體圖像的圖案圖像。然而，本發(fā)明并不局限于此。例如，這樣的配置是可能的，其中只有特征部分是從主工件S0的形狀提取的，通過使用基于所提取的特征部分的圖像的圖案圖像來執(zhí)行圖案搜索過程。例如，在主工件S0具有齒輪形狀的情況下，這樣的配置是可能的，其中僅具有一個或多個齒的部分被提取，并且通過使用基于一個或多個齒的圖像的圖案圖像來執(zhí)行圖案搜索過程。

另外，在上述實施例中，維氏硬度測試機(jī)被說明為示出了硬度測試機(jī)100。然而，本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明可以應(yīng)用于具有已知形狀的壓頭的任何硬度測試機(jī)。例如，本發(fā)明還可以應(yīng)用于具有四角錐金字塔金剛石壓頭的努氏硬度測試機(jī)。

此外，在不偏離本發(fā)明實質(zhì)的范圍內(nèi)，還可以對配置硬度測試機(jī)100的每個部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和操作進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>

應(yīng)當(dāng)指出，上述示例僅用于解釋的目的，不以任何方式被解釋為限制本發(fā)明。雖然已經(jīng)參照示例性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中所用的詞語是描述性和說明性的詞語，而不是限制性的詞語。在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)，可以如所述和所修改的那樣進(jìn)行變化，而不在這些方面背離本發(fā)明的范圍和精神。雖然已經(jīng)參照具體的結(jié)構(gòu)、材料和實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不旨在被限定于本文所公開的細(xì)節(jié)；相反，本發(fā)明延伸到所有功能上等同的結(jié)構(gòu)、方法和用途，比如在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明并不限定于上述實施例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化和修改。