JP6240206B2 - Displacement field and strain field measurement method and material testing machine - Google Patents
Displacement field and strain field measurement method and material testing machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6240206B2 JP6240206B2 JP2015540316A JP2015540316A JP6240206B2 JP 6240206 B2 JP6240206 B2 JP 6240206B2 JP 2015540316 A JP2015540316 A JP 2015540316A JP 2015540316 A JP2015540316 A JP 2015540316A JP 6240206 B2 JP6240206 B2 JP 6240206B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement
- gravity
- center
- field
- strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims description 145
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 title claims description 27
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 107
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 62
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 46
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N (12s,15r)-15-hydroxy-11,16-dioxo-15,20-dihydrosenecionan-12-yl acetate Chemical compound O1C(=O)[C@](CC)(O)C[C@@H](C)[C@](C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3[C@H]2[C@H]1CC3 IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- IYLGZMTXKJYONK-UHFFFAOYSA-N ruwenine Natural products O1C(=O)C(CC)(O)CC(C)C(C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3C2C1CC3 IYLGZMTXKJYONK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/045—Correction of measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
- G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
- G01N2203/0647—Image analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
この発明は、静的材料試験における変位場およびひずみ場の測定方法、および、材料試験機に関する。 The present invention relates to a displacement field and strain field measurement method in a static material test, and a material testing machine.
試験片に一方向の軸に沿って、引張負荷または圧縮負荷を与える静的試験では、試験片の荷重変形を、ひずみゲージなどの接触式伸び計やビデオカメラを利用した非接触式伸び計により、負荷軸方向の変位量およびひずみ量として測定している。 In a static test in which a tensile load or a compressive load is applied to a specimen along a unidirectional axis, the load deformation of the specimen is measured by a contact extensometer such as a strain gauge or a non-contact type extensometer using a video camera. Measured as displacement and strain in the load axis direction.
また、ビデオカメラにより取得した試験片の画像を解析することにより、負荷軸方向の変位量やひずみ量だけではなく、荷重により試験片に生じている連続した変形である変位場やひずみ場を計測し、試験片の力学特性を評価する材料試験機が提案されている(特許文献1および特許文献2参照)。
In addition, by analyzing the image of the test piece acquired by the video camera, not only the displacement and strain in the load axis direction, but also the displacement and strain fields, which are continuous deformations that occur in the test piece due to the load, are measured. In addition, a material testing machine for evaluating the mechanical properties of a test piece has been proposed (see
負荷を与えられた試験片に生じる変位場やひずみ場は、特許文献1および特許文献2に記載されているように、画像データ(例えば、各画素の階調値)を利用して算出される。従来のデジタル画像相関法を採用した計測では、変位をピクセル単位で同定することから、計測結果としての変位場やひずみ場の測定精度は、画像分解能による制限を受けることになる。なお、デジタル画像相関法とは、試験片の表面に複数の標点を付し、負荷が加えられる前と後での試験片における標点パターンを比較することにより、試験片の変位を求める手法である。
As described in
このため、近年ではドット重心追跡法と呼称される手法を採用することにより、変位場およびひずみ場の計測を画像分解能以上の高い精度で行うことも提案されている。図10は、ドット重心追跡法による従来の変位場およびひずみ場の算出手順を示すフローチャートである。 For this reason, in recent years, it has also been proposed to measure the displacement field and the strain field with a higher accuracy than the image resolution by adopting a technique called a dot centroid tracking method. FIG. 10 is a flowchart showing a conventional procedure for calculating a displacement field and a strain field by the dot centroid tracking method.
まず試験実行前に、表面にランダムに標点(ドット)が付された試験片を材料試験機の本体に取り付け、試験中の試験片の画像を収集するビデオカメラの配置、視野、サンプリング周波数などの設定、光や試験環境などの設定、および、試験片に与える荷重の設定を行う(ステップS101、S102)。 First, before the test is run, a test piece with random marks (dots) on the surface is attached to the main body of the material testing machine, and the video camera's layout, field of view, sampling frequency, etc. are collected. , Setting of light and test environment, and setting of load applied to the test piece (steps S101 and S102).
ビデオカメラによる撮影により得られた試験片の画像において、試験片の表面に付された各ドットの認識が行われ、各ドットの重心位置が算出される(ステップS103)。そして、試験片に負荷が与えられている試験中において、各ドットの重心位置の移動を追跡するドット重心測定を行う(ステップS104)。この時、試験中の各ドットの重心位置の移動量であるドットの変位量の算出が行われ(ステップS105)、この各ドットの変位量と形状関数に基づいて、試験片の任意の点における変位量およびひずみ量が算出されるとともに、変位場およびひずみ場が導出される(ステップS106、S107)。 In the test piece image obtained by photographing with the video camera, each dot attached to the surface of the test piece is recognized, and the center of gravity position of each dot is calculated (step S103). Then, during the test in which a load is applied to the test piece, dot centroid measurement is performed to track the movement of the centroid position of each dot (step S104). At this time, the displacement amount of the dot, which is the amount of movement of the center of gravity position of each dot under test, is calculated (step S105). Based on the displacement amount and the shape function of each dot, the dot at any point on the test piece is calculated. A displacement amount and a strain amount are calculated, and a displacement field and a strain field are derived (steps S106 and S107).
負荷を与えられた試験片に生じる2次元の連続した変化である変位場やひずみ場は、上述したドット重心の移動量に基づいて算出され、ドット重心は、画像におけるドットを構成する各画素の階調値(例えば、256階調のグレースケール)から算出される。このように、ドット重心追跡法では、画像分解能を超えた解像度でドットの移動を測定することができるため、変位場やひずみ場の測定精度が、デジタル画像相関法よりも向上し、接触式の歪みゲージを用いた場合に近い測定精度を実現している。 A displacement field or strain field, which is a two-dimensional continuous change occurring in a loaded specimen, is calculated based on the above-described movement amount of the dot centroid, and the dot centroid is calculated for each pixel constituting the dot in the image. It is calculated from a gradation value (for example, a gray scale of 256 gradations). In this way, the dot centroid tracking method can measure the movement of dots at a resolution exceeding the image resolution, so the measurement accuracy of the displacement field and strain field is improved compared to the digital image correlation method, Achieves measurement accuracy close to that when using strain gauges.
一方、ビデオカメラにより取得した画像データには、材料試験機が設置されている場所の彩光や振動などの環境ノイズ、カメラレンズのゆがみなどの機械的ノイズ、画像センサーにおける電気ノイズなどの様々なノイズが含まれている。そして、これらのノイズは、材料試験機を設置する環境や材料試験機に配設するカメラの選定およびそれらに関連したパラメータ設定により、その大きさが変動する。 On the other hand, image data acquired by a video camera includes various noises such as environmental noise such as chromatic light and vibration at the location where the material testing machine is installed, mechanical noise such as camera lens distortion, and electrical noise in the image sensor. Noise is included. The magnitudes of these noises vary depending on the environment in which the material testing machine is installed, the selection of cameras arranged in the material testing machine, and parameter settings related to them.
画素の階調値などのデータは、このような測定試験における観測値に相当するものであり、これらのデータに含まれるノイズは、観測値から計算により求められる物理量である変位場およびひずみ場の測定精度に影響を及ぼすことになる。さらに、ドット重心追跡法を用いた変位場およびひずみ場の評価においては、測定結果が数値解析法の近似誤差やコンピュータの丸め誤差の影響を受けるだけではなく、画像上のドットの大きさやドットの密度の影響も問題となる。 Data such as pixel gradation values correspond to the observed values in such measurement tests, and the noise contained in these data is the displacement and strain fields that are physical quantities calculated from the observed values. Measurement accuracy will be affected. Furthermore, in the evaluation of displacement and strain fields using the dot centroid tracking method, the measurement results are not only affected by the approximation error of the numerical analysis method and the rounding error of the computer, but also the dot size and dot density on the image. The effect of is also a problem.
ビデオカメラによる測定手法では、画像処理を介して得られた情報から一意に求められた測定値が、どの程度の信頼性を持つ数値であるのかの考察が難しかったため、測定値の誤差範囲に関する検討が行われていなかった。 In the measurement method using a video camera, it was difficult to consider how reliable the measured value uniquely obtained from the information obtained through image processing was. Was not done.
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、撮影手段により取得された画像データに含まれるノイズによって生じる変位場およびひずみ場の測定の不確かさを提示することが可能な変位場およびひずみ場の測定方法、および、材料試験機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a displacement field capable of presenting measurement uncertainty of a displacement field and a strain field caused by noise included in image data acquired by an imaging unit. An object of the present invention is to provide a strain field measurement method and a material testing machine.
請求項1に記載の発明は、試験片に負荷を与える負荷機構と、前記試験片を撮影する撮影手段とを備えた材料試験機を用いて、前記撮影手段により取得された負荷が加えられた前記試験片の画像を解析することにより、前記試験片に生じる変位場およびひずみ場を測定する変位場およびひずみ場の測定方法であって、試験実行前に、前記撮影手段により取得された前記試験片の画像データの各画素に含まれるノイズを確率的にモデル化する固定ノイズモデル作成工程と、前記試験片の表面に無作為に付された複数の標点を認識して各標点の重心を平均値として算出するとともに、前記固定ノイズモデル作成工程においてモデル化された各画素のノイズに基づいて各標点の重心の標準偏差を推定することにより、前記試験片に負荷が与えられているときの各標点の重心を確率的に測定する重心測定工程と、前記重心測定工程において算出された重心の平均値と標準偏差を利用して、各標点の重心の変位量を算出するとともに、該重心の変位量の不確かさを推定することにより、各標点の重心の変位量を確率的に算出する重心変位量算出工程と、前記重心変位量算出工程において算出された前記重心の変位量を利用して、前記試験片における任意の点での変位量およびひずみ量を算出するとともに、前記重心の変位量の不確かさを利用して、変位場およびひずみ場の不確かさを推定することにより、変位場およびひずみ場を確率的に算出する変位場およびひずみ場算出工程と、前記変位場およびひずみ場算出工程における算出結果を利用して、変位場の誤差範囲およびひずみ場の誤差範囲を推定する誤差範囲推定工程と、を有することを特徴とする。 In the first aspect of the present invention, the load acquired by the imaging unit is applied using a material testing machine including a load mechanism for applying a load to the test piece and an imaging unit for imaging the test piece. by analyzing the image of the test piece, a displacement field and strain field measurement method for measuring the displacement field and strain field generated in the specimen, prior to execution test, obtained by the shooting means and the A fixed noise model creation step for stochastically modeling the noise contained in each pixel of the image data of the test piece, and a plurality of marks randomly assigned to the surface of the test piece are recognized, and calculates the center of gravity as an average value, by estimating the standard deviation of the center of gravity of the target point based on the noise of the pixels modeled in the fixed noise model creation process, given the load on the specimen The center-of-gravity measurement step of probabilistically measuring the center of gravity of each target point and the average value and standard deviation of the center of gravity calculated in the center-of-gravity measurement step are used to calculate the displacement amount of the center of gravity of each target point In addition, by estimating the uncertainty of the displacement amount of the center of gravity, a center-of-gravity displacement amount calculation step for calculating the displacement amount of the center of gravity of each target point probabilistically, and the center of gravity calculated in the gravity center displacement amount calculation step Using the amount of displacement, calculate the amount of displacement and strain at an arbitrary point on the specimen, and estimate the uncertainty of the displacement field and strain field using the uncertainty of the displacement of the center of gravity. By using the displacement field and strain field calculation step for stochastically calculating the displacement field and strain field and the calculation results in the displacement field and strain field calculation step, the error range of the displacement field and the error range of the strain field are calculated. It characterized by having a a error range estimating step of estimating.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、固定ノイズモデル作成工程は、異なる暗度を持つ標本に対して前記撮影手段によりグレースケールで繰り返し取得した各画素の暗度の測定値を統計処理することにより、各画素における暗度の平均値と標準偏差を算出して暗度と標準偏差の相関を導出するとともに、任意の暗度の確率分布を推定する。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記重心測定工程は、前記複数の標点を認識して各標点を構成する各画素の暗度と、前記固定ノイズモデル作成工程において推定された任意の暗度における確率分布を利用して、平均値として算出された各標点の重心の不確かさを推定する。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the center-of-gravity measurement step recognizes the plurality of reference points, and the darkness of each pixel constituting each reference point, and the fixed noise model. Using the probability distribution at an arbitrary darkness estimated in the creation step, the uncertainty of the center of gravity of each gage calculated as an average value is estimated.
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記誤差範囲推定工程は、前記変位場およびひずみ場算出工程において、前記標点の重心の変位量がガウス過程に従うと仮定して得られた前記任意の点での変位量およびひずみ量の確率密度関数を積分したときに、所定の確率が得られる積分範囲を測定誤差範囲とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the error range estimating step assumes that the displacement amount of the center of gravity of the gauge point follows a Gaussian process in the displacement field and strain field calculation step. An integration range in which a predetermined probability is obtained when integrating the probability density function of the displacement amount and strain amount at the arbitrary point obtained in this way is defined as a measurement error range.
請求項5に記載の発明は、試験片に負荷を与える負荷機構と、前記試験片を撮影する撮影手段とを備え、前記撮影手段により取得された負荷が加えられた前記試験片の画像を解析することにより、前記試験片に生じる変位場およびひずみ場を測定する材料試験機であって、試験実行前に前記撮影手段により取得された前記試験片の画像データの各画素に含まれるノイズをモデル化する固定ノイズモデル作成部と、前記試験片の表面に無作為に付された複数の標点を認識して該標点の重心を平均値として算出するとともに、前記固定ノイズモデル作成部においてモデル化された各画素のノイズに基づいて該標点の重心の標準偏差を推定することにより、前記試験片に負荷が与えられているときの各標点の重心を確率的に測定する重心測定部と、前記重心測定部において算出された重心の平均値と標準偏差を利用して、各標点の重心の変位量を算出するとともに、該標点の重心の変位量の不確かさを推定することにより、各標点の重心の変位量を確率的に算出する重心変位量算出部と、前記重心変位量算出部において算出された前記標点の重心の変位量と前記標点の重心の変位量の不確かさを利用して、前記試験片の表面の任意の点における変位量およびひずみ量を算出するとともに、変位場およびひずみ場の不確かさを推定することにより変位場およびひずみ場を確率的に算出する変位場およびひずみ場算出部と、前記変位場およびひずみ場算出部にける算出結果を利用して、変位場の誤差範囲およびひずみ場の誤差範囲を推定する誤差範囲推定部と、を有する画像解析手段を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 5 comprises a load mechanism for applying a load to the test piece, and a photographing means for photographing the test piece, and analyzes the image of the test piece to which the load acquired by the photographing means is applied. by, a material testing machine for measuring the displacement field and strain field generated in the test piece, the noise contained in each pixel of the image data of the test piece obtained by the shooting means before executing test In the fixed noise model creation unit, the fixed noise model creation unit that recognizes a plurality of random marks randomly attached to the surface of the test piece and calculates the center of gravity of the standard points as an average value. Center-of-gravity measurement that probabilistically measures the center of gravity of each target point when a load is applied to the test piece by estimating the standard deviation of the center of gravity of the target point based on the noise of each modeled pixel And Using the average value and standard deviation of the center of gravity calculated in the center-of-gravity measurement unit, calculating the displacement amount of the center of gravity of each target point, and estimating the uncertainty of the displacement amount of the center of gravity of the target point, and the center of gravity displacement calculation unit that calculates a displacement amount of the center of gravity stochastically each gauge, the uncertainty in the amount of displacement of the center of gravity of the displacement amount and the target point of the center of gravity of the target point calculated in said center-of-gravity displacement calculation unit The amount of displacement and strain at any point on the surface of the test piece is calculated using this, and the displacement and strain fields are calculated stochastically by estimating the uncertainty of the displacement and strain fields. An image analysis comprising: a displacement field and strain field calculation unit; and an error range estimation unit that estimates an error range of the displacement field and an error range of the strain field using a calculation result in the displacement field and strain field calculation unit With means And wherein the door.
請求項1から請求項5に記載の発明によれば、撮影手段により取得した画像データに含まれるノイズをモデル化し、従来のドット重心追跡法に統計学的手法を取り入れて、試験片に付された標点の重心を確率的に測定し、さらに、不確かさの伝播則により変位場およびひずみ場の不確かさを推定することにより、一般的には測定量の値の近似値あるいは推定値であると解される測定結果に、不確かさを併せて示すことができる。したがって、撮影手段により取得した画像を処理することにより導出される変位場およびひずみ場の測定値の信頼度を向上させることが可能となる。
According to
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明の材料試験機の構成を示す概要図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a material testing machine according to the present invention.
この材料試験機は、テーブル16と、テーブル16に鉛直方向を向く状態で回転可能に立設された一対のねじ棹11と、これらのねじ棹11に沿って移動可能なクロスヘッド13と、このクロスヘッド13を移動させて試験片10に対して試験力を付与するための負荷機構30と、試験片10の変位場およびひずむ場を計測するためのビデオカメラ23を備える。
This material testing machine includes a table 16, a pair of
クロスヘッド13は、一対のねじ棹11に対して、図示を省略したナットを介して連結されている。各ねじ棹11の下端部は、負荷機構30に連結されており、負荷機構30における動力源としてのモータ31(図2参照)からの動力が、一対のねじ棹11に伝達される構成となっている。一対のねじ棹11が同期して回転することにより、クロスヘッド13は、これら一対のねじ棹11に沿って昇降する。
The
クロスヘッド13には、試験片10の上端部を把持するための上つかみ具21が付設されている。一方、テーブル16には、試験片10の下端部を把持するための下つかみ具22が付設されている。引っ張り試験を行う場合には、試験片10の両端部をこれらの上つかみ具21および下つかみ具22により把持した状態で、クロスヘッド13を上昇させることにより、試験片10に試験力(引張荷重)を負荷する。このときに、試験片10に作用する試験力はロードセル14によって検出され、制御部35に入力される。また、試験片10の変位量などの物理量は、ビデオカメラ23により取得された画像に基づいて制御部35において算出される。
The
制御部35は、プログラムや各種データを格納可能なRAM、ROMなどの記憶装置と、CPUなどの演算装置とを備えたコンピュータにより構成され、この材料試験機の全体の動作を制御する制御装置として機能するとともに、この発明の画像解析手段として機能する。制御部35には、表示部36と入力部37が接続される。入力部37は、試験条件の変更などのユーザーによる操作を受け付ける。表示部36は、試験条件や試験中の試験片10の変位などを表示する。
The
図2は、この発明の材料試験機の主要な制御系を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a main control system of the material testing machine of the present invention.
この材料試験機の制御部35は、機能的構成として、負荷制御部41、画像処理部50、表示制御部42、記憶部43とを備える。負荷制御部41は、入力部37を介してユーザーにより設定された試験条件に基づいて、負荷機構30におけるモータ31を作動させるとともに、試験中のロードセル14が検出した荷重に基づいて、試験中のモータ31の動作を調整する。
The
画像処理部50は、試験前にビデオカメラ23により取得された画像データにおける各画素での固定ノイズをモデル化する固定ノイズモデル作成部51と、試験片10の画像データを処理することにより試験片10の表面にランダムに付された標点(ドット)の重心を測定するとともにその測定の不確かさ(Uncertainty of Measurement)を算出するドット重心測定部52と、各ドットの重心の変位量を算出するドット変位量算出部53と、変位場およびひずみ場等を確率的に算出するとともに、算出された物理量および物理場等の不確かさを推定する変位場およびひずみ場算出部54と、推定された不確かさから変位場およびひずみ場の誤差範囲を推定する誤差範囲推定部55、を備える。なお、変位場およびひずみ場の誤差範囲は、例えば、変位場およびひずみ場算出部54において算出された試験片10の表面における任意の点の変位量およびひずみ量の確率分布における信頼の水準が、例えば、90〜95%となるような信頼区間である。
The
表示制御部42は、ビデオカメラ23が撮影した試験片10の画像を表示部36に表示するとともに、画像データおよび画像処理部50における各種演算結果などの表示を実行する。
The
記憶部43は、ビデオカメラ23により取得された画像データを記憶するとともに、画像解析部50における各種処理結果などを記憶する。
The
上述した構成を備える材料試験機に、以下に説明する変位場およびひずみ場の測定方法を適用して、材料試験の準備から材料試験を実行し、変位場およびひずみ場を画像データに基づいて算出するとともに、その算出された値の誤差範囲を推定するまでの動作について説明する。図3は、この発明の材料試験機における変位場およびひずみ場の測定手順を示すフローチャートである。図4および図5は、画像における各画素の固定ノイズのモデル化を説明するグラフである。図6は、試験片10に付されたドットの一例を示す模式図である。また、図7は、ドット重心の確率的測定の概念図であり、図8は、ドット変位量の確率的算出の概念図である。
Apply the displacement field and strain field measurement method described below to the material testing machine with the above-described configuration, execute the material test from the material test preparation, and calculate the displacement field and strain field based on the image data In addition, the operation until the error range of the calculated value is estimated will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for measuring a displacement field and a strain field in the material testing machine of the present invention. 4 and 5 are graphs for explaining modeling of fixed noise of each pixel in an image. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of dots attached to the
この材料試験機による変位場およびひずみ場の計測では、ビデオカメラ23によりグレースケールで取得した画像における固定ノイズを、暗度に基づいて確率的にモデル化し、この固定ノイズの確率的モデルを利用して、荷重が与えられたときの試験片の表面に付されたドットの重心の測定値の不確かさを評価する。そして、ドットの重心の測定結果から、ドット変位量、変位場およびひずみ場を、不確かさの伝播則により確率的に算出する。すなわち、ドット重心追跡法による計測を確率的に行うことにより、観測値から計算により導出される各物理量に不確かさを伝播させることにより、測定値の信頼度をユーザーに提示するものである。
In the measurement of the displacement field and strain field by this material testing machine, fixed noise in an image acquired in gray scale by the
まず、材料試験の準備として、試験片10の両端を上つかみ具21および下つかみ具22に把持させ、ビデオカメラ23の配置、視野、データのサンプリング周波数などの設定、光や試験環境などの設定を行う(ステップS1)。試験片10に与える荷重を設定して(ステップS2)試験を実行する前に、ビデオカメラ23からグレースケールで取得される画像の各画素の固定ノイズの確率的モデル化を行う(ステップS3)。
First, as preparation for the material test, the upper gripping
各画素の固定ノイズの確率的モデル化は、次のような手順で行う。まず、白から黒の色の濃さを段階的に異ならせた紙を10枚程度、順次試験片10の表面に張り付け、それぞれ異なる濃さの紙ごとに暗度測定を少なくとも2000回以上繰り返し行い、階調値を取得する。通常、256階調のグレースケールの階調値は、白が255、黒が0の値となるが、固定ノイズの確率的モデル化においては、この階調値を反転させて、白を0、黒を255とする暗度を表す測定値として記憶部43に記憶させる。なお、暗度を表す測定値(暗度値)は、色を表現する要素の一つである輝度値に基づくものである。すなわち、ビデオカメラ23から取得した試験片10のカラー画像を、輝度値のみの画像に変換することによりグレースケール画像を取得し、暗度値を得るようにしている。
Stochastic modeling of the fixed noise of each pixel is performed in the following procedure. First, about 10 sheets of paper with different shades of white to black are applied to the surface of the
そして、各画素の暗度の平均値と標準偏差を計算し、図4のグラフを完成させる。図4に示すように、暗度値が小さいより白く明るい色の方が、より黒く暗い色よりもノイズを含みやすく測定における不確かさが増す傾向にある。図4のグラフは、画素の暗度の平均値を入力、標準偏差を出力とする下記の式(1)に示す関数で表される。 And the average value and standard deviation of the darkness of each pixel are calculated, and the graph of FIG. 4 is completed. As shown in FIG. 4, white and bright colors with smaller darkness values are more likely to contain noise than black and darker colors and tend to increase measurement uncertainty. The graph of FIG. 4 is represented by the function shown in the following equation (1), in which the average value of the darkness of the pixels is input and the standard deviation is output.
このように、この発明では、各画素の測定暗度を統計処理することにより、図4のグラフに示すように、各画素の固定ノイズの確率的モデルを構築している。これにより、図5に示すように、任意の暗度における確率分布、言い換えると、正規分布の確率密度関数の推定が可能になる。 In this way, in the present invention, a stochastic model of fixed noise of each pixel is constructed as shown in the graph of FIG. 4 by statistically processing the measured darkness of each pixel. As a result, as shown in FIG. 5, it is possible to estimate a probability distribution in an arbitrary darkness, in other words, a probability density function of a normal distribution.
図4に示すグラフを完成させ、式(1)を得ると、次に、試験片10に荷重を与える材料試験を実行する。この実施形態においては、図6に示すように、中央部に円孔が形成された試験片10の表面に、円孔から放射状に大きさの異なるドットを付している。なお、ドットの付し方はこの実施形態に示すものに限定されるものではなく、同じサイズのドットをランダムに付してもよい。
When the graph shown in FIG. 4 is completed and Expression (1) is obtained, next, a material test for applying a load to the
材料試験の実行中においては、ビデオカメラ23により逐次画像を取得して、試験片10の表面に付された各ドットの重心を算出し、その重心の移動を追跡する。すなわち、画像上の各ドット形状の認識(ステップS4)と、認識されたドット形状におけるドット重心の確率的測定(ステップS5)と、ドット変位量の確率的算出(ステップS6)とを、試験片10に与えられる荷重の変化に応じて繰り返し行う。図6に示すように、試験片10の表面に付されている各ドットは、複数の画素から成り、各ドットを構成する各画素における測定暗度はそれぞれ異なる。このため、式(1)より、ステップk(任意のある時間の画像)でのi番目のドットのj番目の画素の測定暗度に対する推定標準偏差は、以下の式(2)で表される。
During the execution of the material test, the
なお、i番目のドットの重心位置は、測定を無限回反復したと仮想して、以下の式(3)により平均値として算出される。 Note that the barycentric position of the i-th dot is calculated as an average value by the following equation (3), assuming that the measurement is repeated infinitely.
正規分布の重み付き合計として与えられるドット重心の平均値の式(3)を用いて、ドット重心の測定不確かさは、解析的に以下の式(4)で導かれる。 Using the equation (3) of the average value of the dot centroid given as a weighted sum of the normal distribution, the measurement uncertainty of the dot centroid is analytically derived by the following equation (4).
式(4)に示すドット重心の測定不確かさは、式(2)の推定標準偏差を、式(3)を利用した不確かさの伝播則に従って伝播させることにより推定できる。すなわち、図7の上段に示すように、ある1つのドット形状を構成する各画素における中心と推定される位置xiの標準偏差を、図4に示す暗度と標準偏差との関係を利用して推定する。すなわち、各ドットを構成する各画素で観測された暗度の確率分布を推定する(図5参照)。そして、図7の下段に示すように、各画素の推定標準偏差をx方向およびy方向の2次元において合成することにより、ドット重心の不確かさが推定できる。なお、通常、この実施形態に示すようなドットにおいては、x方向とy方向とで同じ不確かさを持つことが実験的にわかっていることから、以下の式(5)に示すように、x方向の標準偏差とy方向の標準偏差を同じものとして扱うことができる。The measurement uncertainty of the dot centroid shown in equation (4) can be estimated by propagating the estimated standard deviation of equation (2) according to the uncertainty propagation law using equation (3). That is, as shown in the upper part of FIG. 7, the standard deviation of the position x i to be estimated with the center of each pixel constituting a certain single dot shapes, using the relationship between the shade and the standard deviation shown in FIG. 4 To estimate. That is, the probability distribution of darkness observed at each pixel constituting each dot is estimated (see FIG. 5). Then, as shown in the lower part of FIG. 7, the uncertainty of the dot centroid can be estimated by combining the estimated standard deviation of each pixel in two dimensions in the x direction and the y direction. In general, since it has been experimentally known that a dot as shown in this embodiment has the same uncertainty in the x direction and the y direction, as shown in the following equation (5), x The standard deviation in the direction and the standard deviation in the y direction can be treated as the same.
次に、i番目のドットのステップk−1でのドット重心とステップkでのドット重心から、ステップk−1とステップkの間の時間でのi番目のドット重心の変位量は、以下の式(6)と表される(図8の上段参照)。 Next, from the dot centroid at step k-1 and the dot centroid at step k of the i-th dot, the displacement amount of the i-th dot centroid at the time between step k-1 and step k is This is expressed as Equation (6) (see the upper part of FIG. 8).
i番目のドットのステップk−1でのドット重心の不確かさとステップkでのドット重心の不確かさは、式(4)により与えられる。式(6)の各項のそれぞれの不確かさは、ステップk−1でのドット重心の不確かさと、ステップkでのドット重心の不確かさを、式(6)を利用して解析的またはシミュレーションにより伝播することにより推定する(図8の下段参照)。ドット重心の変位量の不確かさは式(7)と表される。 The uncertainty of the dot centroid of the i-th dot at step k-1 and the uncertainty of the dot centroid at step k are given by equation (4). The uncertainties of the respective terms in the equation (6) are the uncertainties of the dot centroids in the step k-1 and the uncertainties of the dot centroids in the step k by analytical or simulation using the equation (6). It estimates by propagating (see the lower part of FIG. 8). The uncertainty of the displacement amount of the dot centroid is expressed as equation (7).
なお、通常、この実施形態に示すようなドットにおいては、x方向とy方向とで同じ不確かさを持つことが実験的にわかっていることから、式(8)に示すように、x方向の標準偏差とy方向の標準偏差を同じものとして扱うことができる。 In general, since it has been experimentally known that a dot as shown in this embodiment has the same uncertainty in the x direction and the y direction, as shown in equation (8), The standard deviation and the standard deviation in the y direction can be treated as the same thing.
上述した式(6)により、試験片10に付された全てのドットにおけるドット重心の変位量が算出される(ステップS6)。すなわち、変位場およびひずみ場を確率的に算出するとは、式(6)で表される平均値であるドット重心の変位量を既知として、未知の値である任意の点での変位量およびひずみ量の平均値と分散を求めることに相当する。任意の点での変位量は、有限要素法またはメッシュフリー法のいずれを用いても、近傍のドットにおけるドット重心の変位量と形状関数の近似行列から、式(9)で表される。
The displacement amount of the dot centroid in all the dots attached to the
任意の点でのひずみ量は、式(9)に、さらにラプラス微分演算子行列を加えた下記式(10)により算出される。 The strain amount at an arbitrary point is calculated by the following equation (10) obtained by adding a Laplace differential operator matrix to the equation (9).
式(9)により平均値として算出される任意の点での変位量と、式(10)により平均値として算出される任意の点でのひずみ量の不確かさは、式(7)で示されるドット変位量の不確かさで表現できる。したがって、変位場の不確かさiσk uは、ドット変位量の不確かさを式(9)により伝播させることで推定でき(ステップS7)、ひずみ場の不確かさiσk εは、ドット変位量の不確かさを式(10)により伝播させることで推定できる(ステップS8)。すなわち、変位量およびひずみ量の確率的算出とは、ドット重心の測定から導かれるドット変位量がガウス過程に従っていると仮定して、任意の点での変位量およびひずみ量の不確かさを推定することである。The amount of displacement at an arbitrary point calculated as an average value by Equation (9) and the uncertainty of the amount of strain at an arbitrary point calculated as an average value by Equation (10) are expressed by Equation (7). It can be expressed by the uncertainty of the amount of dot displacement. Therefore, the uncertainty i σ k u of the displacement field can be estimated by propagating the uncertainty of the dot displacement amount by the equation (9) (step S7), and the uncertainty i σ k ε of the strain field is the dot displacement amount. Can be estimated by propagating the uncertainties in accordance with equation (10) (step S8). That is, the probabilistic calculation of displacement and strain estimates the uncertainty of the displacement and strain at any point, assuming that the dot displacement derived from the dot centroid measurement follows a Gaussian process. That is.
図9は、変位場およびひずみ場の確率的算出後の表示例である。 FIG. 9 is a display example after the stochastic calculation of the displacement field and the strain field.
式(1)から式(10)を参照して説明した確率的算出手法により得られた変位場およびひずみ場は、試験片10の表面に生じている2次元の変形状態のユーザーによる理解を助けるために、画像処理部50および表示制御部42の作用により、画像化され表示部36に表示される。
The displacement field and strain field obtained by the probabilistic calculation method described with reference to the equations (1) to (10) help the user understand the two-dimensional deformation state occurring on the surface of the
図6に示す板の中央部に円孔が形成された試験片10に引張荷重を加えると、円孔近傍にせん断力による変形(負荷軸に対して角度を持った変形)が生じる。このため、図9においては、円孔周辺で観測された試験片10の表面における変位およびひずみの場をせん断ひずみ(Shear Strain)分布として表している。試験片10の表面画像上に挿入した平均値であるせん断ひずみの値を、図9中に所定の数値範囲ごとに異なるハッチングで示すことにより可視化している。加えて、せん断ひずみ分布の不確かさ(Uncertainty)を、図9中に所定の数値ごとに異なる線種で示す等値線図を試験片10の表面のせん断ひずみ分布を表示する画面に重ねて表示している。なお、この図9に等値線図で示す不確かさは、平均値として導出されたせん断ひずみの標準偏差である。
When a tensile load is applied to the
図9に示すように、円孔から右上および左下方向に大きなせん断ひずみが生じていることがわかり、円孔から右上に実線で示された等値線の領域では不確かさの値が小さく、測定精度が高いことが理解される。なお、図9では、便宜上、せん断ひずみの数値範囲を異なるハッチングで示し、不確かさについては異なる線種を用いて表現しているが、多数の色を用いた色分けにより、ユーザーに対してよりわかりやすい態様で情報を提示することができる。 As shown in FIG. 9, it can be seen that large shear strain is generated in the upper right and lower left directions from the circular hole, and the uncertainty value is small in the area of the isoline indicated by the solid line from the circular hole to the upper right. It is understood that the accuracy is high. In FIG. 9, for convenience, the numerical range of the shear strain is indicated by different hatching, and the uncertainty is expressed using different line types, but it is easier to understand for the user by color coding using a large number of colors. Information can be presented in a manner.
また、この実施形態では、平均値として算出されるそれぞれの測定値の不確かさの表記として、測定誤差範囲を数値によりユーザー側に提示する。変位量やひずみ量などの測定値の母集団としての性質は確率密度関数で表されることから、変位場およびひずみ場の測定誤差範囲は、確率密度関数を積分して1に近い確率(例えば、0.95や0.90)が得られる範囲(信頼の水準)として推定することができる(ステップS9、S10)。 In this embodiment, the measurement error range is presented to the user as a numerical value as a representation of the uncertainty of each measurement value calculated as an average value. Since the properties of the measured values such as displacement and strain are expressed as a probability density function, the measurement error range of the displacement field and strain field has a probability close to 1 by integrating the probability density function (for example, , 0.95 and 0.90) can be estimated (range of confidence) (steps S9 and S10).
また、この実施形態における変位場およびひずみ場の計測では、表示部36への画像表示や物理量の数値表示と併せて測定値の誤差範囲の数値を、材料試験機のユーザーに提供することができ、測定値の信頼度を向上させることが可能となる。
Further, in the measurement of the displacement field and the strain field in this embodiment, the numerical value of the error range of the measurement value can be provided to the user of the material testing machine together with the image display on the
上述したように、この発明を適用した変位場およびひずみ場の計測では、ビデオカメラ23によりグレースケールで取得した画像における固定ノイズを、暗度に基づいて確率的にモデル化し、この固定ノイズの確率的モデルを利用して、荷重が与えられたときの試験片の表面に付されたドットの重心の測定値の不確かさを評価している。そして、このようなドット重心の測定値の不確かさを、ドット重心の測定結果から、さらに計算によって求められるドット変位量、変位場およびひずみ場に伝播させることにより、これらの物理量を確率的に算出している。したがって、従来の材料試験機によるドット重心追跡法による変位場およびひずみ場の計測では、確定値として測定値を出力しているのに対し、この発明を適用した材料試験機では、一般的には測定量の値の近似値あるいは推定値であると解される測定結果に、不確かさを併せて示すことが可能となる。
As described above, in the measurement of the displacement field and the strain field to which the present invention is applied, the fixed noise in the image acquired in gray scale by the
10 試験片
11 ねじ棹
13 クロスヘッド
14 ロードセル
16 テーブル
19 支柱
21 上つかみ具
22 下つかみ具
23 ビデオカメラ
30 負荷機構
31 モータ
35 制御部
36 表示部
37 入力部
41 負荷制御部
42 表示制御部
43 記憶部
50 画像処理部
51 固定ノイズモデル作成部
52 ドット重心算出部
53 ドット変位量算出部
54 変位場およびひずみ場算出部
55 誤差範囲推定部DESCRIPTION OF
Claims (5)
試験実行前に、前記撮影手段により取得された前記試験片の画像データの各画素に含まれるノイズを確率的にモデル化する固定ノイズモデル作成工程と、
前記試験片の表面に無作為に付された複数の標点を認識して各標点の重心を平均値として算出するとともに、前記固定ノイズモデル作成工程においてモデル化された各画素のノイズに基づいて各標点の重心の標準偏差を推定することにより、前記試験片に負荷が与えられているときの各標点の重心を確率的に測定する重心測定工程と、
前記重心測定工程において算出された重心の平均値と標準偏差を利用して、各標点の重心の変位量を算出するとともに、該重心の変位量の不確かさを推定することにより、各標点の重心の変位量を確率的に算出する重心変位量算出工程と、
前記重心変位量算出工程において算出された前記重心の変位量を利用して、前記試験片における任意の点での変位量およびひずみ量を算出するとともに、前記重心の変位量の不確かさを利用して、変位場およびひずみ場の不確かさを推定することにより、変位場およびひずみ場を確率的に算出する変位場およびひずみ場算出工程と、
前記変位場およびひずみ場算出工程における算出結果を利用して、変位場の誤差範囲およびひずみ場の誤差範囲を推定する誤差範囲推定工程と、
を有する変位場およびひずみ場の測定方法。 Analyzing the image of the test piece to which the load acquired by the photographing means is applied, using a material testing machine including a load mechanism for applying a load to the test piece and a photographing means for photographing the test piece. A displacement field and strain field measuring method for measuring a displacement field and a strain field generated in the test piece,
Before test execution, the fixed noise model creation step for stochastically modeling a noise included in each pixel of the image data of the acquired test piece by the shooting means,
Recognizing a plurality of marks randomly attached to the surface of the test piece, calculating the center of gravity of each mark as an average value, and based on the noise of each pixel modeled in the fixed noise model creation step A center-of-gravity measurement step for probabilistically measuring the center of gravity of each test point when a load is applied to the test piece by estimating the standard deviation of the center of gravity of each test point;
By using the average value and standard deviation of the center of gravity calculated in the center-of-gravity measurement step, calculating the displacement amount of the center of gravity of each target point, and estimating the uncertainty of the displacement amount of the center of gravity, A center-of-gravity displacement amount calculating step for stochastically calculating a displacement amount of the center of gravity;
Using the displacement amount of the center of gravity calculated in the center-of-gravity displacement calculation step, the displacement amount and strain amount at an arbitrary point in the test piece are calculated, and the uncertainty of the displacement amount of the center of gravity is used. A displacement field and strain field calculating step for stochastically calculating the displacement field and strain field by estimating the uncertainty of the displacement field and strain field;
An error range estimation step of estimating an error range of the displacement field and an error range of the strain field using the calculation result in the displacement field and strain field calculation step;
Displacement field and strain field measurement method having
固定ノイズモデル作成工程は、異なる暗度を持つ標本に対して前記撮影手段によりグレースケールで繰り返し取得した各画素の暗度の測定値を統計処理することにより、各画素における暗度の平均値と標準偏差を算出して暗度と標準偏差の相関を導出するとともに、任意の暗度の確率分布を推定する変位場およびひずみ場の測定方法。 The displacement field and strain field measurement method according to claim 1,
Fixed noise model creation process, by statistically processing the measurement values of the shade of each pixel repeatedly acquired in grayscale by the shooting means against the specimen with different shade, the average value of the darkness of each pixel A displacement field and strain field measurement method that calculates the standard deviation and the correlation between the darkness and the standard deviation, and estimates the probability distribution of any darkness.
前記重心測定工程は、前記複数の標点を認識して各標点を構成する各画素の暗度と、前記固定ノイズモデル作成工程において推定された任意の暗度における確率分布を利用して、平均値として算出された各標点の重心の不確かさを推定する変位場およびひずみ場の測定方法。 In the displacement field and strain field measuring method according to claim 2,
The center-of-gravity measurement step uses the probability distribution at the darkness estimated at the fixed noise model creation step and the darkness of each pixel constituting each of the target points by recognizing the plurality of points. A displacement field and strain field measurement method for estimating the uncertainty of the center of gravity of each gage calculated as an average value.
前記誤差範囲推定工程は、前記変位場およびひずみ場算出工程において、前記標点の重心の変位量がガウス過程に従うと仮定して得られた前記任意の点での変位量およびひずみ量の確率密度関数を積分したときに、所定の確率が得られる積分範囲を測定誤差範囲とする変位場およびひずみ場の測定方法。 The displacement field and strain field measurement method according to claim 1,
The error range estimating step is a probability density of the displacement amount and the strain amount at the arbitrary point obtained on the assumption that the displacement amount of the center of gravity of the gauge point follows a Gaussian process in the displacement field and strain field calculation step. A displacement field and strain field measurement method in which a measurement error range is an integration range in which a predetermined probability is obtained when a function is integrated.
試験実行前に前記撮影手段により取得された前記試験片の画像データの各画素に含まれるノイズをモデル化する固定ノイズモデル作成部と、
前記試験片の表面に無作為に付された複数の標点を認識して該標点の重心を平均値として算出するとともに、前記固定ノイズモデル作成部においてモデル化された各画素のノイズに基づいて該標点の重心の標準偏差を推定することにより、前記試験片に負荷が与えられているときの各標点の重心を確率的に測定する重心測定部と、
前記重心測定部において算出された重心の平均値と標準偏差を利用して、各標点の重心の変位量を算出するとともに、該標点の重心の変位量の不確かさを推定することにより、各標点の重心の変位量を確率的に算出する重心変位量算出部と、
前記重心変位量算出部において算出された前記標点の重心の変位量と前記標点の重心の変位量の不確かさを利用して、前記試験片の表面の任意の点における変位量およびひずみ量を算出するとともに、変位場およびひずみ場の不確かさを推定することにより変位場およびひずみ場を確率的に算出する変位場およびひずみ場算出部と、
前記変位場およびひずみ場算出部にける算出結果を利用して、変位場の誤差範囲およびひずみ場の誤差範囲を推定する誤差範囲推定部と、
を有する画像解析手段を備える材料試験機。 A load mechanism that applies a load to the test piece, and a photographing unit that photographs the test piece, and is generated in the test piece by analyzing an image of the test piece to which the load acquired by the photographing unit is applied A material testing machine for measuring displacement and strain fields,
A fixed noise modeling unit that models the noise contained in each pixel of the image data of the acquired test piece by the shooting means prior test execution,
Recognizing a plurality of marks randomly attached to the surface of the test piece, calculating the center of gravity of the marks as an average value, and based on the noise of each pixel modeled in the fixed noise model creation unit A center-of-gravity measuring unit that probabilistically measures the center of gravity of each of the test points when a load is applied to the test piece, by estimating the standard deviation of the center of gravity of the test points;
Using the average value and standard deviation of the center of gravity calculated in the center of gravity measuring unit, calculating the displacement amount of the center of gravity of each target point, and estimating the uncertainty of the displacement amount of the center of gravity of the target point, A center-of-gravity displacement calculation unit that calculates the displacement of the center of gravity of each gauge point, and
Using the uncertainties of the displacement of the center of gravity of the gauge and the displacement of the center of gravity of the gauge calculated in the gravity center displacement calculation unit, the displacement and strain at any point on the surface of the test piece And a displacement field and strain field calculation unit for probabilistically calculating the displacement field and the strain field by estimating the uncertainty of the displacement field and the strain field,
Using the calculation results in the displacement field and strain field calculation unit, an error range estimation unit for estimating the error range of the displacement field and the error range of the strain field,
A material testing machine provided with an image analysis means.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2013/076920 WO2015049757A1 (en) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Displacement field and strain field measurement method, and material testing machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2015049757A1 JPWO2015049757A1 (en) | 2017-03-09 |
JP6240206B2 true JP6240206B2 (en) | 2017-11-29 |
Family
ID=52778368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015540316A Active JP6240206B2 (en) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Displacement field and strain field measurement method and material testing machine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6240206B2 (en) |
WO (1) | WO2015049757A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220026877A (en) * | 2020-08-26 | 2022-03-07 | 현대제철 주식회사 | Metal plate bending processing test device |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9962532B2 (en) * | 2015-06-11 | 2018-05-08 | The Procter & Gamble Company | Cartridges for use in an apparatus for modifying keratinous surfaces |
US11116302B2 (en) | 2015-06-11 | 2021-09-14 | The Procter & Gamble Company | Apparatus and methods for modifying keratinous surfaces |
US9949547B2 (en) * | 2015-06-11 | 2018-04-24 | The Procter & Gamble Company | Cartridges for use in an apparatus for modifying keratinous surfaces |
USRE49230E1 (en) | 2015-06-11 | 2022-10-04 | The Procter & Gamble Company | Cartridges for use in an apparatus for modifying keratinous surfaces |
CN106124336B (en) * | 2016-07-22 | 2018-11-02 | 吉林大学 | High-temperature Superplasticity stretches large-deformation measuring device and method |
CN107121333B (en) * | 2017-04-24 | 2019-04-30 | 苏州汇才土水工程科技有限公司 | A kind of sample deformation measuring device and method that entirety-Local Phase combines |
JP7281661B2 (en) * | 2018-08-30 | 2023-05-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Displacement measuring device and displacement measuring method |
WO2020044866A1 (en) * | 2018-08-30 | 2020-03-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Displacement measurement device and displacement measurement method |
CN109342189B (en) * | 2018-10-09 | 2021-01-22 | 华东理工大学 | Tension-torsion combined multi-axis fracture experiment system and experiment method |
JP7215308B2 (en) * | 2019-04-12 | 2023-01-31 | 株式会社島津製作所 | Material testing machine and control method for material testing machine |
JP7234795B2 (en) * | 2019-05-17 | 2023-03-08 | コニカミノルタ株式会社 | Inspection device and image generation method |
CN110940570A (en) * | 2019-11-21 | 2020-03-31 | 中国飞机强度研究所 | Material controllable high-temperature test device and method based on laser irradiation |
CN112033298B (en) * | 2020-08-25 | 2021-08-20 | 大连理工大学 | Spacecraft cabin body weight deformation measurement method based on motionless datum points |
WO2022074879A1 (en) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 | 株式会社島津製作所 | Material testing machine |
CN113513999B (en) * | 2021-06-08 | 2023-11-10 | 北京卫星制造厂有限公司 | Large-view-field real-time deformation measurement system and method for static test of spacecraft structure |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004020323A (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Shimadzu Corp | Measuring instrument provided with function for finding uncertainty |
JP3799419B2 (en) * | 2002-12-02 | 2006-07-19 | 関西ティー・エル・オー株式会社 | Non-contact mechanical property measurement system |
JP3119564U (en) * | 2005-12-13 | 2006-03-02 | 株式会社島津製作所 | Material testing machine |
JP4257982B2 (en) * | 2006-03-14 | 2009-04-30 | 国立大学法人山口大学 | Strain distribution measurement system, elastic modulus distribution measurement system and methods thereof |
-
2013
- 2013-10-03 JP JP2015540316A patent/JP6240206B2/en active Active
- 2013-10-03 WO PCT/JP2013/076920 patent/WO2015049757A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220026877A (en) * | 2020-08-26 | 2022-03-07 | 현대제철 주식회사 | Metal plate bending processing test device |
KR102378199B1 (en) | 2020-08-26 | 2022-03-24 | 현대제철 주식회사 | Metal plate bending processing test device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015049757A1 (en) | 2015-04-09 |
JPWO2015049757A1 (en) | 2017-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6240206B2 (en) | Displacement field and strain field measurement method and material testing machine | |
KR100987687B1 (en) | Distortion evaluating apparatus and distortion evaluating method | |
CA2843892C (en) | System and method for remote full field three-dimensional displacement and strain measurements | |
US8600147B2 (en) | System and method for remote measurement of displacement and strain fields | |
Promma et al. | Application of the virtual fields method to mechanical characterization of elastomeric materials | |
US8655602B2 (en) | Hardness test method, hardness tester, and computer-readable storage medium storing program | |
JP4811567B2 (en) | Stress measurement method for structures using photographed images | |
CN113252700B (en) | Structural crack detection method, equipment and system | |
US20110106459A1 (en) | In-situ optical crack measurement using a dot pattern | |
KR101163916B1 (en) | A mesuring method for stress-strain curve and a apparatus for the same | |
US6874370B1 (en) | Finite element analysis fatigue gage | |
JP5029424B2 (en) | Tension stiffness measurement method and apparatus | |
Hassan et al. | Digital image correlation with dynamic subset selection | |
Lampeas et al. | On the validation of solid mechanics models using optical measurements and data decomposition | |
JP6007947B2 (en) | Method and apparatus for testing rigidity of automobile body | |
KR102218594B1 (en) | Device and Method for measuring material properties and stress state by digital image correlation(DIC) near micro-indentation mark | |
JP2007078659A (en) | Method and device for determining analysis condition of digital image correlation method | |
JP7356823B2 (en) | Parameter estimation device, parameter estimation method and program | |
JP2009236754A (en) | Distortion measurement method, and distortion measurement system | |
Ilg et al. | Application of a full-field calibration concept for parameter identification of HS-steel with LS-OPT® | |
JP6278512B2 (en) | Information processing method, information processing system, information processing apparatus, and program | |
CN114627121B (en) | Structural member stress detection method, device, equipment and medium | |
Korswagen et al. | Monitoring and quantifying crack-based light damage in masonry walls with Digital Image Correlation | |
JP2018077719A (en) | Fracture analyzer and fracture analysis method | |
KR100564329B1 (en) | An image processing technique to analysis a permanent deformation characteristics of asphalt mixture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170411 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170526 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171010 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6240206 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |