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特許7433319材料の硬さを測定および計算するためのシステムおよび方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-08

(45)【発行日】2024-02-19

(54)【発明の名称】材料の硬さを測定および計算するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

G01N 3/42 20060101AFI20240209BHJP

【ＦＩ】

G01N3/42 B

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2021535627

(86)(22)【出願日】2019-12-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-10

(86)【国際出願番号】 EP2019086018

(87)【国際公開番号】W WO2020127531

(87)【国際公開日】2020-06-25

【審査請求日】2022-10-18

(31)【優先権主張番号】18214413.9

(32)【優先日】2018-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】511126992

【氏名又は名称】エスエスアーベーテクノロジーアーベー

(74)【代理人】

【識別番号】100127926

【弁理士】

【氏名又は名称】結田純次

(74)【代理人】

【識別番号】100140132

【弁理士】

【氏名又は名称】竹林則幸

(72)【発明者】

【氏名】アンデシュ・カルレスタム

【審査官】鴨志田健太

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２０１２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公平０６－００５２０９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許第０５４９０４１６（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４１２２２０５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２４０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７７９６７１８（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０９－２１０８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０５６８４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ３／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

材料の硬さ値を計算するための方法であって：
機器によって測定された、材料の表面に作成された圧こん（４００）の３次元（３Ｄ）トポグラフィを表す生データのセットを受ける工程（３０２）と；
機器の測定品質に基づいて、生データのセットを処理することにより、生データのセットから完全なデータセットＣＤＳを生成する工程（３０４）と；
ＣＤＳを、Ｘ－Ｙ座標平面において、圧こんを表す円（５００）を中央に有する２次元（２Ｄ）画像を表す２ＤデータセットＣＤＳ＿２Ｄに変換する工程（３０６）と；
ＣＤＳ＿２Ｄにおいて円（５００）のＸ－Ｙ座標を使用することにより、ＣＤＳを２つのデータセット、すなわち円（５００）の内側のデータを含む第１のデータセットＣＤＳ１と、円の外側の残りのデータを含む第２のデータセットＣＤＳ２とに分割する工程（３０８）と；
Ｘ－Ｙ座標平面において、ＣＤＳ２に基づいて、傾斜係数を計算する工程（３１０）と；
傾斜係数を用いてＣＤＳを調整することにより、平準化された完全なデータセットＣＤＳ＿Ｌを生成し、ＣＤＳ＿Ｌから、円の内側のデータを含む第１の平準化データセットＣＤＳ１＿Ｌと、円の外側の残りのデータを含む第２の平準化データセットＣＤＳ２＿Ｌとを再生成する工程（３１２）と；
ＣＤＳ２＿Ｌから、Ｚ方向における平均値ＺＬを計算する工程（３１４）であって、該ＺＬは、材料表面の平均高さを表す、工程と；
ＺＬ値をＣＤＳ＿Ｌにおけるゼロレベルとして設定することにより、材料の元の表面を表すゼロ平面ＺＰを定義する工程（３１６）と；
材料表面の粗さ値Ｒａ１をＣＤＳ２＿Ｌから計算する工程（３１８）と；
Ｒａ１を引いた、ゼロ平面を下回るＣＤＳ１＿Ｌ内のすべてのデータを見いだすことによって、ＣＤＳ１＿Ｌから圧こんの完全なデータセットＣＤＳＩを生成する工程（３２０）と；
最小二乗法を使用して、ＣＤＳＩ内のすべてのデータ値に対して球の形状のフィッティングを行うことにより、球形状を選択する工程（３２２）であって、球の直径は、Ｓｐｈｅｒｅ＿１と呼ばれ、Ｘ－Ｙ平面における球の原点は、Ｓｐｈｅｒｅ＿１の原点と呼ばれる、工程と；
ＣＤＳ＿Ｌ内のすべてのデータが、Ｓｐｈｅｒｅ＿１の原点を中心とするように、ＣＤＳ＿Ｌを調整する工程（３２４）と；
ゼロ平面ＺＰと球との交差部の第２の直径Ｄｉａｍｅｔｅｒ＿２を計算する工程（３２６）と；
第２の直径Ｄｉａｍｅｔｅｒ＿２に基づいて、第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１を計算する工程（３２８）と
を含む前記方法。

【請求項2】

生データのセットを処理することは、
生データのセットの平均値の３標準偏差より外側の基準により、生データのセットの外れ値を除去すること、および欠損データおよび除去されたデータを、生データのセットにおける複数のその最近傍値の平均値で補填することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

傾斜係数は、Ｘ－Ｙ座標平面において最小二乗法によって計算される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

Ｓｐｈｅｒｅ＿１およびＣＤＳＩから、残りの差異を計算する工程（３３０）をさらに含み、残りの体積はｃｏｉｎ＿１と呼ばれる、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

ｃｏｉｎ＿１の粗さＲａ＿ｃｏｉｎ１を計算する工程（３３２）をさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

ＣＤＳ＿Ｌから圧こんのプロファイルを生成する工程（３３４）をさらに含み、該プロファイルは、圧こんを作成するために使用された負荷およびボール直径を含み、完全なデータセットＣＤＳの一部は、圧こんの半分の形状、および計算された第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１を表す、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

硬さレベルの異なる大量の材料から測定および生成された圧こんのプロファイルを含む統計データベースを生成する工程（３３６）をさらに含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

圧こんは、様々な材料に対して、様々な負荷とボールサイズとの組合せによって作成される、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

標準的な２Ｄブリネル硬さ測定によって測定および生成された圧こんの対応するプロファイルを、統計データベースに含めることをさらに含む、請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

材料の化学作用、厚さ、状態についてのデータを、統計データベースに含めることをさらに含む、請求項７～９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

ＨＢ＿１を第２のブリネル硬さ値ＨＢ＿２に変換する工程（３３８）をさらに含み、ＨＢ＿１もＨＢ＿２もＩＳＯ６５０６－１：２００６規格に準拠しており、ＨＢ＿２値は、従来の標準的な２Ｄブリネル硬さ評価法によって測定された硬さの同じ平均値に対応している、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

ＨＢ＿２値へのＨＢ＿１の変換は、主成分分析ＰＣＡモデルによりプロファイルの統計データベースを評価することによって実行され、ＨＢ＿１値をＰＣＡモデルにおいて使用して、ＨＢ＿２値が予測される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

降伏強度、ｅ係数、変形硬化、および可塑性のレベルの材料特性のうちのいずれか１つを、有限要素解析（ＦＥＡ）を使用してプロファイルの統計データベースに基づいて逆方向操作によって推定する工程（３４０）をさらに含む、請求項９～１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

圧こんプロファイルが特定の限度内にあるかどうかを検査することにより、材料を作るプロセスの変化を示す工程（３４２）をさらに含む、請求項６～１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品。

【請求項16】

請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを記憶しているコンピュータ読取り可能媒体。

【請求項17】

材料の硬さ値を測定するための方法であって：
材料の表面に圧こんを作成する工程（１３００）と；
圧こんの３Ｄトポグラフィを測定し、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向における３Ｄデータ値を含む生データのセットを生成する工程（１３１０）と；
生データのセットを処理ユニットに入力する工程（１３２０）であって、処理ユニットは、該処理ユニットにおいて実行されたときに、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを含む、工程と；
請求項１～１４のいずれか１項により、生データのセットを処理する工程（１３３０）と；
測定結果を出力する工程（１３４０）と
を含む前記方法。

【請求項18】

測定結果を出力することは、
第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１および第２のブリネル硬さ値ＨＢ＿２のいずれか１つまたはこの両方を出力することを含み、ＨＢ＿２値は、ＨＢ＿１値から変換されたものであり、ＨＢ＿１もＨＢ＿２もＩＳＯ６５０６－１：２００６規格に準拠しており、ＨＢ＿２値は、従来の標準的な２Ｄブリネル硬さ評価法によって測定された硬さの同じ平均値に対応している、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

パラメータＲａ＿ｃｏｉｎ１を検査することにより、測定の品質を検査することをさらに含む、請求項１７または１８に記載の方法。

【請求項20】

材料を作るプロセスの変化を示す指標を出力することをさらに含む、請求項１７～１９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項21】

材料の硬さ値を測定するための試験システム（１２００）であって：
材料の表面に圧こんを作成するための圧子（１２２０）を有する負荷（１２１０）と；
圧こんの３Ｄトポグラフィを測定し、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向における３Ｄデータ値を含む生データのセットを生成するための３Ｄ測定機器（１２３０）と；
処理ユニットにおいて実行されたときに、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラムコード（１２４２）を含む処理ユニット（１２４０）と
を含む前記試験システム。

【請求項22】

圧子がボールの形状を有する、請求項２１に記載の試験システム（１２００）。

【請求項23】

測定結果を出力および表示するためのディスプレイ（１２５０）をさらに含む、請求項２１または２２に記載の試験システム（１２００）。

【請求項24】

ライン内の硬さ自動測定ステーションとして、材料の製造ラインと一緒に実装される、請求項２１～２３のいずれか１項に記載の試験システム（１２００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の実施形態は、材料の硬さを測定および計算するための方法および試験システムに関する。特に、本明細書の実施形態は、材料の硬さ試験における３次元測定機器の使用、および３Ｄ測定データに基づいて材料の硬さを計算する方法に関する。さらに、本明細書の実施形態は、材料の硬さを測定するためのコンピュータ製品、試験システム、および試験システムにおける方法に関する。

【背景技術】

【0002】

硬さは、材料の一特性であり、圧こんへの耐性として定義され、圧こんの永久深さを測定することによって判定される。固定の力または負荷、および所与の圧子またはボールを使用するとき、圧こんが小さいほど、材料は硬い。圧こんの硬さ値は、多くの異なる試験方法のうちの１つを使用して、圧こんの深さまたは面積を測定することによって得られる。ブリネル硬さ（ＨＢ）を判定するために使用される硬さ試験法は、１９００年に開始され、それ以来、産業界において硬さを測定するための標準的な方法であり続けている。ブリネル硬さ試験法は、ＩＳＯ規格６５０６－２：２００５に規定され、この規格は、ブリネル硬さの判定に使用される試験機械の検証および較正の方法を指定している。

【0003】

厚板ミルの試験施設における、ブリネル硬さ方法の現在の使用は、以下の手順を含む：
ａ）試験片が、切断されて厚さ３～１７０ｍｍの２５０×２５０ｍｍの試験クーポンになった状態で、ミルから到着する；
ｂ）試験クーポンの表面が、厚さに応じて０．５～２ｍｍの深さまで、試験クーポンの中央において専用のフライス盤によって機械加工される。
ｃ）試験クーポンが、ロボットによりフライス盤から持ち上げられてＨＢ測定ステーションに入れられる；
ｄ）ＨＢ測定ステーションは、回転式の解決策を有し、この解決策は、圧子に負荷をかけて試験クーポンに圧こんを作成し、圧こんの光学的な読取りに切り替わり、光学的な測定データをデータシステムに送信し、新しい測定位置に移動する；
ｅ）典型的には、各試験クーポンについて３回の測定が行われる；
ｆ）試験クーポンが、ロボットによって収納場所に移動される。

【0004】

ブリネル硬さ方法は、圧こんに対する２次元（２Ｄ）測定に基づいており、２Ｄブリネル硬さ測定値の評価を、式（１）に示す：

【数1】

ここで
ＨＢＷ：ブリネル硬さウォルフラムカーバイド；
Ｆ：加えられた負荷または力（ニュートン）；
Ｄ：圧子またはボールの直径（ｍｍ）；
ｄ：圧こんの直径（ｍｍ）。

【0005】

上述した２ＤＨＢ試験システムに関する複数の問題または弱点が存在する。１つは、圧こんの光学的な読取りである。この読取りは、フライス加工された表面の状態、および光の状態に影響されやすい。これはおそらく、試験プロセスにおいてばらつきが生じる主な原因である。材料が硬いほど、形成される圧こんが小さく、ばらつきが大きくなり、硬さが４００ＨＢを上回る材料については、この方法は十分に正確ではない。

【0006】

材料が硬いほど、圧こんの縁に「クレータ」が多くなり、これにより圧こんの縁部を画成することが困難になる。材料が異なれば、縁形状の種類も異なることがある。

【0007】

ブリネル試験システムのサプライヤは、９５％の信頼度で３％の確度、すなわち標準偏差２（２ｓ）しか請け合わない。

【0008】

これにより、４００ＨＢＷの材料、たとえばＳＳＡＢの鋼材Ｈａｒｄｏｘ４００については、２ｓにおいて＋／－１２ＨＢ、および３標準偏差（３ｓ）において＋／－１８ＨＢの確度になる。

【0009】

これにより、４５０ＨＢＷの材料、たとえばＳＳＡＢの鋼材Ｈａｒｄｏｘ４５０については、２ｓにおいて＋／－１３．５ＨＢ、および３ｓにおいて＋／－２０ＨＢの確度になる。

【0010】

これにより、５００ＨＢＷの材料、たとえばＳＳＡＢの鋼材Ｈａｒｄｏｘ５００については、２ｓにおいて＋／－１５ＨＢ、および３ｓにおいて＋／－２２．５ＨＢの確度になる。

【0011】

光学的読取りは、準備されていない表面に対して使用することができないので、試験クーポンの表面は、フライス加工または研削加工による準備が必要である。したがって、従来の２Ｄブリネル硬さ試験法は、破壊的な試験法である。

【0012】

別の問題は、材料の可塑化および変形硬化の体積である。可塑化される体積は、材料の硬さが増すにつれて少なくなり、これにより、材料上の圧こんの直径は、硬さに伴って線形に増大するわけではない。

【0013】

クレータの形状は、材料の変形硬化されやすさによって影響を受けることになる。負荷が解放されると、圧こんは跳ね返り、圧子ボールの形状よりも幅広くて浅い圧こんになる。これを図１に示す。クレータの縁において材料がさらに積み重なるまたは沈み込むことにより、圧こんの直径を画成することが困難になる。これを図２に示す。

【0014】

さらに、材料は、表面の準備のされ方に影響されやすい場合がある。研削加工またはフライス加工の動作は、表面を加熱する傾向があり、それにより材料が焼き戻され、硬さが変わる。この影響は、５００ＨＢＷレベルの焼入れ鋼において２０ＨＢの硬さ変化に相当するほど強力なことがある。表面粗さも、光学的読取りに対して著しい影響を及ぼす。ツールの摩耗も、最終的な試験結果に対して著しい影響を及ぼす。産業界における用途では、ツール摩耗の激しい特に非常に高強度な鋼材の機械加工において、ツール摩耗を十分に監視しなくてはならない。

【0015】

従来の２Ｄブリネル試験システムにはこれらの問題があるので、硬い材料についての試験精度は十分でない。ＳＳＡＢの３つの異なる研究室において、ラウンドロビン試験が実施されてきた。すべての研究室は、承認済みの機器を有し、ブリネル試験規格に準拠しているが、それでも４５０ＨＢを上回るＨＢレベルの材料については、測定された硬さ値に対して、約＋／－１０ＨＢの著しい偏差が研究室間で生じている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

したがって、本明細書の実施形態の目的は、材料の硬さを測定するための改善された方法および試験システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本明細書の実施形態の一態様によれば、この目的は、請求項１に記載の、材料の硬さ値を計算するための方法によって達成される。この方法は、以下の工程、すなわち：
機器によって測定された、材料の表面に作成された圧こんの３Ｄトポグラフィを表す生データのセットを受ける工程と；
機器の測定品質に基づいて、生データのセットを処理することにより、生データのセットから完全なデータセットＣＤＳを生成する工程と；
ＣＤＳを、Ｘ－Ｙ座標平面において、圧こんを表す円を中央に有する２Ｄ画像を表す２ＤデータセットＣＤＳ＿２Ｄに変換する工程と；
ＣＤＳ＿２Ｄを２つのデータセット、すなわち円の内側のデータを含む第１のデータセットＣＤＳ１と、円の外側の残りのデータを含む第２のデータセットＣＤＳ２とに分割する工程と；
Ｘ－Ｙ座標平面において、ＣＤＳ２に基づいて、傾斜係数を計算する工程と；
傾斜係数を用いてＣＤＳを調整することにより、平準化された完全なデータセットＣＤＳ＿Ｌを生成し、ＣＤＳ＿Ｌから、円の内側のデータを含む第１の平準化データセットＣＤＳ１＿Ｌと、円の外側の残りのデータを含む第２の平準化データセットＣＤＳ２＿Ｌを生成する工程と；
ＣＤＳ２＿Ｌから、Ｚ方向における平均値ＺＬを計算する工程であって、ＺＬは、材料表面の平均高さを表す、工程と；
ＺＬ値をＣＤＳ＿Ｌにおけるゼロレベルとして設定することにより、材料の元の表面を表すゼロ平面ＺＰを定義する工程と；
材料表面の粗さ値Ｒａ１をＣＤＳ２＿Ｌから計算する工程と；
Ｒａ１を引いた、ゼロ平面ＺＰを下回るＣＤＳ１＿Ｌ内のすべてのデータを見いだすことによって、ＣＤＳ１＿Ｌから圧こんの完全なデータセットＣＤＳＩを生成する工程と；
最小二乗法を用いて、ＣＤＳＩ内のすべてのデータ値について計算を行うことにより、球形状を選択する工程であって、球の直径はＳｐｈｅｒｅ＿１と呼ばれ、Ｘ－Ｙ平面における球の原点は、Ｓｐｈｅｒｅ＿１の原点と呼ばれる、工程と；
ＣＤＳ＿Ｌ内のすべてのデータが、Ｓｐｈｅｒｅ＿１の原点を中心とするように、ＣＤＳ＿Ｌを調整する工程と；
ゼロ平面ＺＰと球との交差部の第２の直径Ｄｉａｍｅｔｅｒ＿２を計算する工程と；
第２の直径Ｄｉａｍｅｔｅｒ＿２に基づいて、第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１を計算する工程とを含む。

【0018】

本明細書の実施形態の一態様によれば、目的は、上述した材料の硬さ値を計算するための方法工程を実行するためのコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品によって達成される。

【0019】

本明細書の実施形態の一態様によれば、目的は、上述した材料の硬さ値を計算するための方法工程を実行するためのコンピュータプログラムコードを記憶しているコンピュータ読取り可能媒体によって達成される。

【0020】

本明細書の実施形態の一態様によれば、この目的は、材料の硬さ値を測定するための方法によって達成される。この方法は、以下の動作または工程、すなわち：
材料の表面に圧こんを作成する工程と；
圧こんの３Ｄトポグラフィを測定し、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向における３Ｄデータ値を含む生データのセットを生成する工程と；
生データのセットを処理ユニットに入力する工程であって、処理ユニットは、処理ユニットにおいて実行されたときに材料の硬さ値を計算するための方法工程を実施するためのコンピュータプログラムコードを含む、工程と；
上述した材料の硬さ値を計算するための方法工程により、生データのセットを処理する工程と；
測定結果を出力する工程と
を含む。

【0021】

本明細書の実施形態の一態様によれば、この目的は、材料の硬さ値を計算するための試験システムによって達成される。試験システムは、材料の表面に圧こんを作成するためのボールを有する負荷と；圧こんの３Ｄトポグラフィを測定し、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向における３Ｄデータ値を含む生データのセットを生成するための３Ｄ測定機器と；処理ユニットであって、処理ユニットにおいて実行されたときに材料の硬さ値を計算するための方法工程を実施するためのコンピュータプログラムコードを含む処理ユニットとを含む。試験システムは、測定結果を出力および表示するためのディスプレイをさらに含んでよい。

【0022】

言い換えれば、本明細書の実施形態は、３Ｄ測定機器を使用して圧こんの形状を読み取り、圧こんのトポグラフィマップを、新しいアルゴリズム方法によって処理し、圧こんのプロファイルを対応するＨＢ値とともに生成することにより、従来のブリネル圧こんを評価するための方法および試験システムを提供する。完全なデータセットを平準化することにより、測定におけるばらつきおよび誤差が除去され、これにより圧こんのプロファイルおよび硬さに対する評価品質が改善される。したがって、本明細書の実施形態は、特により硬く、より小さい圧こんを有する材料に対して、従来の標準的な２Ｄブリネル硬さ試験方法に比べてより高い精度で硬さを計算する。ゼロ平面ＺＰを定義し、ＺＬ値をＣＤＳ＿Ｌにおけるゼロレベルとして設定することにより、材料の表面のデジタルフライス加工が達成される。したがって、本明細書の実施形態は、表面準備のためのフライス加工または研削加工のプロセスを必要としないことから、実際には非破壊的な硬さ試験であり、たとえば圧延されたままの鋼材の表面に対して直接測定を行うために使用することができる。

【0023】

本明細書の実施形態は、コスト削減、歩留まり改善、リードタイム改善、および瞬時のフィードバック、ならびに製造されたすべての板を試験または検査できる可能性など、鋼材ミルに対していくつかの利益を提供することができる。

【0024】

第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１がＩＳＯ６５０６－１：２００６規格に準拠していることから、本明細書の実施形態は、硬さを評価する新しい基準に寄与することができる。

【0025】

本明細書の実施形態を使用して、異なる用途における材料挙動を予測するために使用される材料モデルを較正することができる。

【0026】

本明細書の実施形態を使用して、降伏強度、変形硬化の程度を推定することができ、パターン認識により、材料のマイクロ構造の状態を推定することができる。

【0027】

本明細書の実施形態は、たとえば１ｍｍのボールを、４ｍｍ未満の非常に薄い材料に対して使用する産業的な３Ｄマイクロブリネル法へと発展させることができ、ここでこの３Ｄマイクロブリネル法は、今日の標準であるビッカーズ測定に置き換わることができる。ビッカーズ法は、研究室標準であり、ピラミット形のダイアモンド圧子を用いて試験材料に圧こん形成することから成る。ビッカーズ法は、時間のかかるサンプル準備を必要とし、ボール圧こんに基づくブリネル法に比べて、鋼材の測定される体積が非常に小さいので、実施するのに手間がかかり確度が低い。

【0028】

本明細書の実施形態は、ライン内の硬さ自動測定ステーションとして、材料を製造する任意の製造サイトにおいて製造ラインと一緒に実装することができる。

【0029】

したがって、本明細書の実施形態は、材料の硬さ測定のための改善された方法および試験システムを提供する。

【0030】

本明細書の実施形態の例を、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】跳ね返りに起因して、材料上の圧こんが浅くなることを示す図である。

【図2】圧こん縁部に積み重なりまたは沈み込みのある、材料上の圧こんを示す図である。

【図3a】本明細書の実施形態による方法を示すフローチャートである。

【図3b】本明細書の実施形態による方法を示すフローチャートである。

【図4】材料表面上に作成された圧こんの例を示す図である。

【図5】本明細書の実施形態による２Ｄデータセットを示す図である。

【図6】本明細書の実施形態によるゼロ平面および球を示す図である。

【図7】ゼロ平面ＺＰと直径Ｓｐｈｅｒｅ＿１を有する球との交差部を示す図である。

【図8】圧こんプロファイルの例を示す図である。

【図9】大量の材料に関する圧こんプロファイルの例を示す図である。

【図9A】６～１６ｍｍのマルテンサイト板に関する、予測される体積プロファイルの例を示す図である。

【図10】有限要素解析法によって計算された圧こんプロファイルの例を示す図である。

【図11】本明細書の実施形態による、様々な表面に対する出力圧こんプロファイルの例を示す図である。

【図12】本明細書の実施形態による試験システムを示す概略ブロック図である。

【図13】本明細書の実施形態による試験システムにおいて実施される方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

材料の硬さ値を計算するための方法の実施形態の例を、ここで図３ａおよび図３ｂを参照しながら説明する。この方法は、３Ｄ測定データに基づくことから、以下、本明細書の実施形態による３Ｄ硬さ方法と呼ばれる。この方法は、以下の動作または工程を含む：

【0033】

動作３０２
３Ｄ機器によって測定された、材料の表面に作成された圧こんの３Ｄトポグラフィを表す生データのセットＣＤｒａｗを受ける。３Ｄ機器は、共焦点顕微鏡、ラインレーザ、干渉法、または他のトポグラフィ法のうちのいずれか１つにより、圧こんの形状を読み取ってよい。ＣＤｒａｗは、Ｘ値、Ｙ値、およびＺ値、すなわちＸ－Ｙ－Ｚ方向の３Ｄデータ値を含む。Ｘ－Ｙ方向の測定は、ブリネル硬さ値を計算するために、最終的な圧こんの直径ｄのおおよそ２倍の長さでなくてはならない。

【0034】

図４は、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向の３Ｄで図示してある材料の表面に作成された圧こん４００の例を示す。

【0035】

動作３０４
３Ｄ機器の測定品質に基づいて、生データのセットを処理することにより、この生データのセットＣＤｒａｗから完全なデータセットＣＤＳを生成する。

【0036】

生データのセットＣＤｒａｗは、外れ値を除去し欠損値を補填することにより、洗浄またはクリーニングされる。洗浄されたデータファイルは、実際の圧こんを理論的に表したものであり、本明細書において完全なデータセットＣＤＳと呼ばれる。外れ値は、ＣＤｒａｗの平均Ｚ値の３標準偏差より外側という基準により除去される。この理由は、圧こんのＸ－Ｙ位置は座標によって与えられ、Ｘ値およびＹ値にはばらつきがないが、Ｚ方向、すなわち圧こんの方向においては、Ｚ値の欠損値または外れ値が存在する可能性があるからである。ＣＤｒａｗの除去された値および欠損値は、ＣＤｒａｗにおける複数のその最近傍値の平均値によって補填することができる。その最近傍値の個数は、入力データの品質と利用可能なコンピュータ性能に応じて異なる。その最近傍値の個数は、たとえば３０個であってよく、この個数は、評価プログラムをチューニングするときに調整することができる。洗浄手順を採用し、ＣＤｒａｗの品質に基づいてチューニングすることができる。ハーベストと呼ばれるキー値は、測定から得られた使用可能なデータのパーセンテージ、たとえばすべてのデータから欠損値および除去された外れ値を除いたものとして計算することができる。ＣＤｒａｗの品質は、使用される３Ｄ機器に応じて異なる。ハーベストのレベルを使用して、ＣＤｒａｗの品質が低い場合に評価プロセスを中止すること、および機器の品質を経時的に追跡することを決定することができる。

【0037】

動作３０６
ＣＤＳを、Ｘ－Ｙ座標平面において２ＤデータセットＣＤＳ＿２Ｄに変換する。これは、Ｚ値を強度またはグレイレベルとして、Ｘ－Ｙ座標の２Ｄ画像を生成することによって、実行可能である。平均グレイレベルを上回る値をすべて除去することにより、圧こんにおける観察値の主要部分が除去され、おおよそ圧こんのサイズの円として画像の中央に現れることになる。円形状がこの縁にフィッティングされて、２Ｄ円の第１の直径Ｄ１およびＸ－Ｙ座標が生成される。図５は、円５００とともにＣＤＳ＿２Ｄを示す。第１の直径Ｄ１は、圧こん４００のほぼ直径である。この２Ｄ変換の目的は、圧こんのおおよその縁を見いだし、この縁を使用して、３Ｄデータセットを２つのデータセット、すなわち円５００の内側と外側とに分割することである。

【0038】

動作３０８
図５に示すように、ＣＤＳ＿２Ｄの円５００のＸ－Ｙ座標を使用することにより、ＣＤＳを２つのデータセット、すなわち円５００の内側のデータを含む第１のデータセットＣＤＳ１と、円５００の外側の残りのデータを含む第２のデータセットＣＤＳ２とに分割する。ＣＤＳ１とＣＤＳ２から生じる、データのわずかな、直径Ｄのおおよそ３％の、すなわち第１の直径Ｄ１のばらつき程度の重なりを適用してよい。

【0039】

動作３１０
Ｘ－Ｙ座標平面において、第２のデータセットＣＤＳ２に基づいて、傾斜係数を計算する。測定誤差に起因して、圧こんの不要な傾斜がＸ－Ｙ方向に存在することがあり、これは圧こんプロファイルの最終的な評価に影響を及ぼすことがある。傾斜係数は、Ｘ－Ｙ座標平面における最小二乗法によって計算することができる。

【0040】

動作３１２
傾斜係数を用いてＣＤＳを調整することにより、平準化された完全なデータセットＣＤＳ＿Ｌを生成し、これから、円の内側のデータを含む第１の平準化データセットＣＤＳ１＿Ｌと、円の外側の残りのデータを含む第２の平準化データセットＣＤＳ２＿Ｌとを再生成する。完全なデータセットを平準化することにより、プロファイルを、原点を中心としてより対称的に分布させることになり、極座標として取り扱うことができる。

【0041】

動作３１４
Ｚ方向、すなわち圧こんの方向における、ＣＤＳ２＿Ｌからの平均値ＺＬを計算する。平均値ＺＬは、材料表面の平均高さを表す。

【0042】

動作３１６
ＺＬ値をＣＤＳ＿Ｌにおけるゼロレベルとして設定することにより、材料の元の表面を表すゼロ平面ＺＰを定義する。このプロセスは、材料表面のデジタルフライス加工に相当する。したがって、本明細書の実施形態は、表面準備のためのフライス加工または研削加工のプロセスを必要としないことから、実際には非破壊的な硬さ試験であり、たとえば圧延されたままの鋼材の表面に対して直接測定を行うために使用することができる。

【0043】

動作３１８
材料表面の粗さ値Ｒａ１をＣＤＳ２＿Ｌから計算する。粗さ値は、プロファイル、すなわち線に対して計算するか、表面、すなわち面積に対して計算することができる。使用されている多くの異なる粗さパラメータが存在するが、Ｒａが群を抜いて最も一般的な粗さパラメータである。それぞれの粗さパラメータは、表面を記述するための式を使用して計算可能である。プロファイルの粗さパラメータは、ＩＳＯ４２８７：１９９７と同一であるＢＳＥＮＩＳＯ４２８７：２０００英国規格に含まれる。この規格は、平均線「Ｍ」システムに基づく。

【0044】

Ｒａは、評価長さｎ内で、中心線ｙ_ｉ周りの偏差から判定されたフィルタリング済みの粗さプロファイルの算術平均値であり、式２として計算される：

【数2】

【0045】

動作３２０
Ｒａ１を引いた、ゼロ平面ＺＰを下回るＣＤＳ１＿Ｌ内のすべてのデータを見いだすことによって、ＣＤＳ１＿Ｌから圧こんの完全なデータセットＣＤＳＩを生成する。このデータセットＣＤＳＩは、圧こんに関する観測値のみを有し、すなわち板表面からの値は省かれている。したがってＣＤＳＩは、圧こんの高品質で完全なデータセットである。

【0046】

動作３２２
最小二乗法を用いて、ＣＤＳＩ内のすべてのデータ値について計算を行うことにより、球形状を選択し、ここで球の直径は、Ｓｐｈｅｒｅ＿１と呼ばれ、Ｘ－Ｙ平面における球の原点は、Ｓｐｈｅｒｅ＿１の原点と呼ばれる。最小二乗法は、データフィッティングのための標準的な手法である。図６は、直径Ｓｐｈｅｒｅ＿１、ゼロ平面ＺＰ、およびＸ－Ｙ平面における球の原点を有する球形を示す。

【0047】

Ｓｐｈｅｒｅ＿１は、圧こんを形成したブリネルボールの直径とは異なる。なぜなら、圧こんは、跳ね返り効果に起因してより幅広であることから、Ｓｐｈｅｒｅ＿１は、圧こんの実際のデータに適合するように、ほとんどの場合、ブリネルボールよりも大きい直径に調整されているからである。

【0048】

動作３２４
ＣＤＳ＿Ｌ内のすべてのデータが、Ｓｐｈｅｒｅ＿１のＸ－Ｙ原点を中心とするように、ＣＤＳ＿Ｌを調整する。この工程は、極座標から圧こんのプロファイルを生成するために必要である。

【0049】

動作３２６
ゼロ平面ＺＰと球形状との交差部の第２の直径Ｄｉａｍｅｔｅｒ＿２を計算する。図７は、ゼロ平面ＺＰと球形状との交差部を示す。この直径Ｄｉａｍｅｔｅｒ＿２を使用して、第１のＨＢ値ＨＢ＿１が計算される。この工程は、この手順において最も重要な動作である。なぜなら、先行技術の解決策では、圧こんの縁部を見いだすことに基づいて直径を計算することを重要視してきているからである。ここで重要視されるのは、すべての利用可能なデータを使用して、圧こんの原点および形状に基づいて直径を計算することである。

【0050】

動作３２８
第２の直径Ｄｉａｍｅｔｅｒ＿２に基づいて、式（１）によって、第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１を計算し、ここで圧こんの直径ｄは、Ｄｉａｍｅｔｅｒ＿２に置換される。

【0051】

表面の情報を利用していないことを除き、すなわちゼロ平面より下の値にのみＳｐｈｅｒｅ＿１がフィッティングされているので板表面からの値が省かれていることを除き、ＨＢ＿１値は、測定のすべてのデータに基づいているので、硬さの非常に確実な記述である。このＨＢ＿１値は、ブリネル規格による圧こんの直径の読取りに関するすべての要件を満たしている場合でも、導かれた出力のまま直接使用することができない。このＨＢ＿１値は、従来の２Ｄ硬さ試験プロセスによって生成される硬さ値からのオフセットを有する。このことは、従来の試験プロセスを置換するときに軽微な問題を引き起こすことがある。しかし、長期的には、この新しいＨＢ＿１値を標準にすることができる。この段階において、このＨＢ＿１値は、最終的に報告されるＨＢ値、つまり表面からの情報、すなわちゼロ平面より上の測定値にも基づいたＨＢ値の、開始値として使用されることになる。

【0052】

ＨＢ＿１値を、従来の標準的な２Ｄ硬さ試験プロセスによって測定された対応するＨＢ値に変換し、材料の他の特性を評価し、材料を識別するために、この方法はさらに、以下の動作または工程を含んでよい：

【0053】

動作３３０
Ｓｐｈｅｒｅ＿１およびＣＤＳＩから、残りの差異を計算する。残りの体積は、コインに似た形状を有し、したがってｃｏｉｎ＿１と呼ばれる。ｃｏｉｎ＿１のデータは、Ｓｐｈｅｒｅ＿１がどのくらい良好に実際のデータに適合しているかの測定値である。

【0054】

動作３３２
ｃｏｉｎ＿１の粗さＲａ＿ｃｏｉｎ１を計算する。Ｒａ＿ｃｏｉｎ１値は、測定の品質を検査するために使用可能である。測定の品質検査は、Ｒａ＿ｃｏｉｎ１が特定の限度内または閾値内にあるかどうかを検査することにより実施可能である。検査が承認されない場合には、すなわちＲａ＿ｃｏｉｎ１が閾値より大きい場合には、Ｓｐｈｅｒｅ＿１が適合しておらず、圧こんの形状が不完全であることを示しており、測定は破棄される。この品質検査は、完全に自動化された試験システムの実装を可能にするために非常に重要である。

【0055】

動作３３４
圧こんのプロファイルを生成する。圧こんのプロファイルは、極座標においてＣＤＳ＿Ｌから生成される。ＣＤＳ＿Ｌは、欠損値と外れ値について調整され、平準化された完全な測定値である。ＣＤＳ＿Ｌ内のすべてのデータ点を使用して、プロファイルが生成される。図８は、４００ＨＢ、４５０ＨＢ、および５００ＨＢの鋼材に対する圧こんの典型的なプロファイルの３つの例を示す。圧こんのプロファイルは、圧こんを作成するために使用された負荷およびボール直径、ならびに計算された第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１も含む。プロファイルのファイルは、原点周りに対称であることから、ＣＤＳ＿Ｌファイルの幅の半分である同じ長さを有する。

【0056】

動作３３６
硬さレベルの異なる大量の材料から測定および生成された圧こんのプロファイルを含む統計データベースを生成する。圧こんは、様々な材料に対して、様々な負荷とボールサイズとの組合せによって作成することができる。図９は、硬さレベルの異なる大量の材料の圧こんプロファイルの例を示す。プロファイルは、様々な負荷およびボール直径でマルテンサイト鋼材から生成される。

【0057】

比較するために、標準的な２Ｄブリネル硬さ測定によって測定および生成された圧こんの対応するプロファイルを、統計データベースに含めることができる。圧こんの２Ｄプロファイルは、標準的な２Ｄブリネル硬さ法よって測定されたＨＢ値と、圧こんを作成するために使用された負荷およびボール直径とを含む。

【0058】

材料の特性についての他の情報、たとえば鋼材の化学作用、鋼材の厚さ、鋼材の状態、たとえば圧延された状態、冷却された状態、焼き戻された状態などについてのデータも、統計データベースに含めることができる。

【0059】

動作３３８
ＨＢ＿１を第２のブリネル硬さ値ＨＢ＿２に変換する。ＨＢ＿１もＨＢ＿２も、ＩＳＯ６５０６－１：２００６規格に適合している。ＨＢ＿２値は、従来の標準的な２Ｄブリネル硬さ評価法によって測定された硬さの同じ平均値に対応している。ＨＢ＿１もＨＢ＿２も、特に４００ＨＢを上回る硬さレベルについて、より高い確度を示す。また、ＨＢ＿２値は、他の材料特性を予測するという機能も有する。

【0060】

ＨＢ＿１をＨＢ＿２に変換するための、または本明細書の実施形態による３Ｄ硬さ方法により生成された圧こんプロファイルを、従来の２Ｄブリネル硬さ方法から得られると予想される通常の結果に関連付けるための、多くの異なる統計ツールが存在する。

【0061】

本明細書の実施形態によれば、ＨＢ＿２へのＨＢ＿１の変換は、主成分分析（ＰＣＡ）により圧こんプロファイルの統計データベースを評価して予測モデルを作成することによって、実施することができる。

【0062】

ＰＣＡは、直交変換を使用して、おそらく相関関係にある変数の観測値のセット、すなわちそれぞれが様々な数値を取るエンティティを、主成分と呼ばれる、線形的な相関関係のない変数の値のセットに変換する統計手順である。

【0063】

たとえば、図８および図９に示す圧こんプロファイルは、深さと半径のプロファイルである。深さプロファイルではなく体積プロファイルを使用してＰＣＡを訓練することは、より強力な統計モデルを提供するとともに、よりわかりやすい提示も提供し、たとえば体積の変化は、従来の２Ｄ方法における単なる半径の変化よりも、硬さの変化にはるかに強力に相関している。したがって、ＨＢ＿１をＨＢ＿２に変換するために、圧こんプロファイルが、半径プロファイルによって蓄積体積に変換される。この変換により、評価が単純化される。ＰＣＡに基づくモデルは、３Ｄの測定されたプロファイルと、同じサンプルからの対応する２Ｄ値とを含むデータベースから生成される。チューニングされたモデルは、硬さレベルの典型的な形状（図９Ａを参照）を予測することができ、ここでそれぞれの線は、対応する硬さ値、たとえば３５０～７００を有するプロファイルを表す。これにより、体積プロファイルの基準セットが生成される。新しく測定されたプロファイルを評価するとき、この測定されたプロファイルが、プロファイルのこの基準セットと照合され、最も近い硬さ値の線が、新しいＨＢ＿２値として報告される。

【0064】

ＨＢ＿１とＨＢ＿２の値の違いは、ＨＢ２には完全なプロファイルが使用されており、ＨＢ２は、標準的な２Ｄ評価と同じ平均値を提供するように、プロファイルデータベースについて統計的に訓練されており、その一方でばらつきが少ないことである。ＨＢ＿２値は、本明細書の実施形態による３Ｄ硬さ方法から報告されたＨＢ値であり、新規３ＤＨＢ値と呼ばれる。

【0065】

この手順を使用して、新規３ＤＨＢ値が、独立した測定における旧２ＤＨＢ値に相関していることを証明することもできる。ＰＣＡ適合のＴベクトルは、プロファイルデータベースを生成および評価するためのソフトウェアから切り離されて使用することができる統計モデルとして、エクスポートすることができる。ＩＳＯ６５０６－１：２００６に準拠した対応する標準的な２Ｄのブリネル測定が存在する限り、統計モデルは、３Ｄ硬さ方法によって生成された新規プロファイルを考慮して継続的に改善することができる。

【0066】

本明細書のいくつかの実施形態によれば、この方法は、降伏強度、ヤング係数とも呼ばれる弾性係数（ｅ係数）、変形硬化、可塑性のレベルなどの材料特性のうちのいずれか１つを、有限要素解析（ＦＥＡ）、たとえば連続的な媒体のフックの法則、およびミーゼスの降伏応力条件を使用することにより、プロファイルの統計データベースに基づいて逆方向操作によって推定すること３４０をさらに含むことができる。

【0067】

図１０は、ＦＥＡ法によって計算されたＨＢ圧こんプロファイルの例を示し、ここで圧こんは、３つの異なる硬さレベルの材料に対して、５ｍｍのボールおよび２０００ｋｇの負荷を使用することにより作成される。このプロファイルから、矢印によって示された積み重なりを確認することができる。これは、変形硬化の欠如により生じる。

【0068】

図１１は、圧延されたままの状態の表面とフライス加工された表面に対する材料の圧こんプロファイルを示し、ここから材料がどの状態にあるか、たとえば圧延された状態、冷却された状態、焼き戻された状態などを推定することができる。

【0069】

本明細書のいくつかの実施形態によれば、方法は、圧こんプロファイルが特定の限度内にあるかどうかを検査することにより、材料を作るプロセスの変化を示すこと３４２をさらに含むことができる。すなわち、プロファイルを使用して、材料の典型的な圧こんプロファイルが特定の限度内にあることを検査し、これによりＨＢ値のみの場合よりも高い感度でプロセスの変化を認識する。

【0070】

材料の硬さ値を計算し、圧こんプロファイルを含む統計データベースを生成し、統計データベースを評価するための本明細書の実施形態は、本明細書の実施形態の機能および動作を実行するためのコンピュータプログラムコードを含む処理ユニットに実装することができる。上に述べたプログラムコードは、たとえば本明細書の実施形態を実行するためのコンピュータプログラムコードを担持するデータキャリアの形態で、コンピュータプログラム製品として提供することもできる。そのような１つの担体は、ＣＤＲＯＭディスクの形態とすることができる。しかし、メモリスティックなどの他のデータ担体を用いて実行することも可能である。コンピュータプログラムコードは、サーバまたはクラウド上の純粋なプログラムコードとしてさらに提供することができる。

【0071】

本明細書のいくつかの実施形態によれば、材料の硬さ値を測定するための試験システム、および試験システムにおいて実施される方法を、ここで図１２～図１３を参照しながら説明する。

【0072】

試験システム１２００は、材料の表面に圧こんを作成するための圧子１２２０を有する負荷１２１０を含む。圧子１２２０は、ボールの形状を有してよい。ボールの形状は、２～３ｍｍでの測定時に最も効率的である。しかし、ダイヤ形、ピラミッド形、ノップ（ｋｎｏｐ）形など、圧子の他の形状も可能である。ボールは、様々なサイズを有してよく、ツールに装着されてよく、回転式の解決策が使用される場合には自動的に切り替えられてよく、または手動で切り替えられてよい。

【0073】

試験システム１２００は、圧こんの３Ｄトポグラフィを測定し、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向の３Ｄデータ値を含む生データのセットを生成するための３Ｄ測定機器３Ｄ１２３０をさらに含む。

【0074】

試験システム１２００は、コンピュータプログラムコード１２４２を含む処理ユニット１２４０をさらに含み、このコンピュータプログラムコード１２４２は、処理ユニット１２４０において実行されたときに、材料の硬さ値を計算するための上述した方法工程３０２～３４１のうちの少なくとも１つを実行する。

【0075】

試験システム１２００は、測定結果を出力および表示するためのディスプレイ１２５０をさらに含んでよい。

【0076】

試験システム１２００は、ライン内の硬さ自動測定ステーションとして、任意の製造サイトにおいて材料の製造ラインと一緒に実装することができる。

【0077】

試験システム１２００は、全自動で動作してよく、最終的な試験結果を、製造ラインのプロセス制御システムに送信することができる。しかし、メンテナンスおよび拡張の動作には、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）が必要なこともある。

【0078】

試験システム１２００から得られた試験結果の評価は、製造ラインの監視システムまたはプロセス制御システムにおいて行うことができ、ここに承認の規則および例外処理の規則などが記憶される。たとえば、製品板が、品質要件を満たす測定値を有しており、製品の特定の限度内の値を提供する場合には、製品板は承認され、そのプロセス経路が続くことになる。品質要件が満たされない場合には、新規の位置において製品板に対して測定を繰り返すことができる。測定が品質要件を満たすが、製品の硬さ限度の外側にある場合には、硬さの二次検査についての規則に応じて、測定を繰り返すことができる。板が二次検査にも通過しなかった場合には、板はプロセス制御システムによって不合格にされ、経路変更することができる。

【0079】

試験システム１２００は、研究室環境用にライン外のシステムとして構築することもできる。

【0080】

本明細書のいくつかの実施形態によれば、試験システム１２００において実施される材料の硬さ値を測定するための方法は、以下の動作または工程を含む。

【0081】

動作１３００
材料の表面に圧こんを作成する。

【0082】

動作１３１０
圧こんの３Ｄトポグラフィを測定し、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向における３Ｄデータ値を含む生データのセットを生成する。

【0083】

動作１３２０
生データのセットを処理ユニットに入力する。処理ユニットは、処理ユニットにおいて実行されたときに、材料の硬さ値を計算するための上述した方法工程３０２～３４２のうちのいずれか１つを実行するためのコンピュータプログラムコードを含む。

【0084】

動作１３３０
上述した方法工程３０２～３４２のうちのいずれか１つにより、生データのセットを処理する。

【0085】

動作１３４０
測定結果を出力する。測定結果は、第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１と第２のブリネル硬さ値ＨＢ＿２であってよい。ＨＢ＿２値は、ＨＢ＿１値から変換されたものであり、ＨＢ＿１もＨＢ＿２も、ＩＳＯ６５０６－１：２００６規格に適合している。ＨＢ＿２値は、従来の標準的な２Ｄブリネル硬さ評価法によって測定された硬さの同じ平均値に対応している。第１のブリネル硬さ値ＨＢ＿１および第２のブリネル硬さ値ＨＢ＿２のいずれか１つ、またはその両方を、試験システムから出力してよい。

【0086】

この方法は、以下の動作をさらに含んでよい：

【0087】

動作１３５０
パラメータＲａ＿ｃｏｉｎ１を検査することにより、測定の品質を検査する。

【0088】

動作１３６０
材料を作るプロセスの変化を示す指標を出力する。

【0089】

表１は、表面タイプの異なるおおよそ６００個のサンプルに対する、本明細書の実施形態による３Ｄ硬さ方法の検証結果を示す。測定された硬さの３シグマの偏差、すなわち観測値の最小値および最大値が、２％未満であることを確認することができる。表１のＣ．Ｖ値は、標準的な１シグマの偏差を平均で割ったもの、たとえば標準偏差をパーセンテージで表しており、典型的な１シグマの偏差はおおよそ１％である。これらの数字は、従来の２Ｄ試験法より著しく低い。

【0090】

【表1】