JP2000161927A - ビデオ式伸び計 - Google Patents

ビデオ式伸び計

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JP2000161927A
JP2000161927A JP10338953A JP33895398A JP2000161927A JP 2000161927 A JP2000161927 A JP 2000161927A JP 10338953 A JP10338953 A JP 10338953A JP 33895398 A JP33895398 A JP 33895398A JP 2000161927 A JP2000161927 A JP 2000161927A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試験片が弛んだり歪んだ状態でセッティング
されたり、試験機の上下の掴み具の中心が試験開始当初
にずれていても、正確に伸びを計測することのできるビ
デオ式伸び計を提供する。 【解決手段】 表裏両面のそれぞれに標線マークM1,
M2が付された試験片Wを、その表裏両面からそれぞれ
撮影する2台のビデオカメラ1a,1bを設け、その各
画像データを平均処理して伸びを算出することにより、
試験片Wのビデオカメラ1a,1bに対する前後方向へ
の移動に伴う誤差をキャンセルする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面に2つの標線
マークが付された試験片をビデオカメラで撮影すること
によって得られる画像データを用いて、試験片の伸びを
非接触のもとに計測する、いわゆるビデオ式伸び計に関
する。
【0002】
【従来の技術】ビデオ式伸び計においては、表面に2つ
の標線マークが付された試験片をビデオカメラで撮影
し、その画像データに含まれる各標線マークの刻々の位
置情報から、標線マーク間の伸びを算出する。
【0003】図5は従来のビデオ式伸び計の構成並びに
計測時のセッティング状態を示す模式図であり、試験片
Wの表面には、例えば白地に黒等の高コントラストの標
線マークMが付されたシール等からなるマーク体Sが、
試験片Wの伸びの計測方向に所定の間隔を開けて貼り付
けられる。ビデオカメラ51は、この2つの標線マーク
Mを視野内に入れて試験片Wを撮影し、その画像データ
は刻々とパーソナルコンピュータ等からなる演算装置5
2に取り込まれる。演算装置52においては、その画像
データから2つの標線マークMの刻々の位置情報を得
て、試験開始当初の標線マーク間距離GL(t0 )と、
試験開始後の刻々の標線マーク間距離GL(t)を算出
して、下記に例示する演算式によって2つの標線マーク
M間の伸びεを算出する。 ε={GL(t)−GL(t0 )/GL(t0 )}×100(%) ・・・・(1)
【0004】このようなビデオ式伸び計によれば、従来
の機械式の伸び計のように試験片に対して装着すること
なく非接触のもとに伸びを計測できる点において、試験
片のセッティングが容易であり、また、例えば高温下で
の試験等のように機械式の伸び計の装着が困難な場合で
も比較的容易に伸びの計測が可能であるという利点があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なビデオ式伸び計においては、図6(A)に模式的に示
すように、例えば試験片Wが試験機の掴み具53a,5
3bに対して弛んだり歪んだ状態で装着されている場合
や、あるいは上下の掴み具53a,53bの中心が一致
していない場合においては、引張試験の進行によって試
験片Wの弛みまたは歪みが解消されて図6(B)に示す
ような状態になるまで、もしくは掴み具53a,53b
の中心のずれが解消されて同じく図6(B)の状態にな
るまでの間に、各標線マークMがビデオカメラ51に対
して前後方向に移動する現象が生じる。
【0006】このような標線マークMのビデオカメラ5
1に対する前後方向への移動は、ビデオカメラ51によ
る被写体の撮影倍率が変化する結果となり、画像データ
上で2つの標線マークM間の距離が変化してしまい、正
確な伸びを算出することができない。すなわち、例えば
図6(A)に示す状態では、同図(B)に示す状態に比
して各標線マークMとビデオカメラ51との距離が短い
ため、これらの各状態において実際の標線マークM間の
距離が不変であったとしても、(A)で示す状態で採取
した画像データにおいては(B)で示す状態で採取した
画像データに比して標線マークM間の距離が長くなって
しまう。従って、試験途中で(A)に示す状態から
(B)に示す状態に移行すると、伸びの算出結果には誤
差が含まれることになる。
【0007】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、試験片が弛んだり歪んだ状態でセッティングさ
れたり、あるいは試験機の上下の掴み具の中心が試験開
始当初にずれていても、正確に伸びを計測することので
きるビデオ式伸び計の提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1に係る発明のビデオ式伸び計は、表面に2
つの標線マークが付された試験片をビデオカメラで撮影
し、その画像データから各標線マークの刻々の位置情報
を得て、その各位置情報に基づく標線マーク間の距離の
変化から当該標線マーク間の伸びを算出する演算手段を
備えたビデオ式伸び計において、表裏両面に標線マーク
が付された試験片を表裏両側からそれぞれ撮影する2台
のビデオカメラを備えるとともに、上記演算手段は、2
台のビデオカメラからの画像データを平均処理して伸び
の演算に供するよう構成されていることによって特徴づ
けられる。
【0009】ここで、「2台のビデオカメラからの画像
データを平均処理して伸びの演算に供する」とは、2台
のビデオカメラからの各画像データそれぞれから個々に
伸びを演算し、その演算結果を平均化して伸びの計測結
果とする方法のほか、2台のビデオカメラからの各画像
データそれぞれから、各標線マークの位置情報を個々に
算出し、その2種の位置情報を平均化し、その平均化後
の各標線マークの位置情報から伸びを算出する方法な
ど、伸びの演算過程中における2台のビデオカメラから
の画像データの平均化の時期は任意であって限定される
ものではない。
【0010】一方、同じ目的を達成するため、請求項2
に係る発明のビデオ式伸び計は、表面に2つの標線マー
クが付された試験片をビデオカメラで撮影し、その画像
データから各標線マークの刻々の位置情報を得て、その
各位置情報に基づく標線マーク間の距離の変化から当該
標線マーク間の伸びを算出する演算手段を備えたビデオ
式伸び計において、上記画像データから、試験体表面に
付された所定のマークの寸法情報を採取し、その寸法情
報に基づいて各標線マークのビデオカメラに対する前後
方向への移動量を算出し、その移動量の算出結果を用い
て、上記標線マーク間の距離を補正する補正演算手段を
備えていることによって特徴づけられる。
【0011】ここで、上記した所定のマークの「寸法情
報」とは、そのマークの長さや幅などの1次元の寸法情
報のほか、2次元の寸法情報である面積をも含む。ま
た、「所定のマーク」とは、ビデオカメラによる画像デ
ータからその寸法情報を得ることのできるものであれば
任意とすることができるが、その「所定のマーク」を標
線マーク自体とすること(請求項3)が望ましい。
【0012】請求項1に係る発明においては、試験片を
その表裏両側からそれぞれ個別のビデオカメラで撮影し
たとき、一方のビデオカメラに対する試験片の接近時に
は他方のビデオカメラに対しては後退することを利用し
て、標線マークのビデオカメラに対する前後方向への移
動に伴う伸びの計測誤差を解消しようとするものであ
る。
【0013】すなわち、試験片にはその表裏両面にそれ
ぞれ2つの標線マークを付するとともに、その表裏両側
の各標線マークを表裏両側から個別のビデオカメラで撮
影すると、例えば一方のビデオカメラに対して接近する
向きに各標線マークが移動したとき、そのビデオカメラ
による画像データ上では2つの標線マーク間の距離が拡
大したように読み取られ、かつ、他方のビデオカメラに
よる画像データ上では2つの標線マーク間の距離が縮小
したように読み取られる。従って、これら2台の画像デ
ータから得られる標線マークの2種の位置情報を平均化
して伸びの演算に供すれば、各標線マークのビデオカメ
ラに対する前後方向への移動に伴う誤差をキャンセルす
ることができる。
【0014】一方、請求項2に係る発明においては、被
写体がビデオカメラに対して前後方向に移動したときに
生じる撮影倍率の変化量を、画像データから採取したマ
ークの寸法情報から求めて補正に供することで、所期の
目的を達成しようとするものである。
【0015】すなわち、長さや幅、あるいは面積が一定
のマークを試験片表面に付してビデオカメラで撮像する
と、その画像データ上でのマークの寸法情報、つまり長
さや幅、あるいは面積の変化から、ビデオカメラに対す
るマークの前後方向への移動量を知ることができる。従
って、試験中にその寸法情報の変化を刻々と求めて各標
線マークのビデオカメラに対する前後方向への移動量を
算出し、その算出結果に基づいて標線マーク間の距離を
補正することにより、各標線マークのビデオカメラに対
する前後方向への移動に伴う伸びの計測誤差を解消する
ことができる。
【0016】寸法情報を採取すべき所定のマークとし
て、各標線マーク自体を兼用させる請求項3に係る発明
の構成の採用により、別途寸法情報採取用のマークを設
ける必要がなく、かつ、所定のマークと標線マークとの
位置ずれに伴う移動量算出誤差も皆無となる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について述べる。図1(A)は請求項
1に係る発明の実施の形態の構成を示すブロック図で、
同図(B)はその試験片WのB矢視図である。なお、こ
の図1(A)においては、演算装置2を個々の機能ごと
のブロックによって示しているが、実際には、コンピュ
ータとこれらの各機能を実行するプログラムによって構
成される。
【0018】試験片Wには、その表裏両面に、それぞれ
伸びの計測方向に所定の距離を開けて2個ずつの標線マ
ークM1,M2が、両側で互いに同じ位置に付される。
この標線マークM1,M2の試験片Wへの付与は、例え
ば白地に黒のマークが印刷されたシール等からなるマー
ク体Sを試験片Wに貼着することによって行われ、ま
た、各標線マークM1,M2の形状・寸法は互いに同じ
である。
【0019】以上のような標線マークM1,M2が付さ
れた試験片Wは、2台のビデオカメラ1a,1bによっ
てその表裏両側から撮影される。各ビデオカメラ1a,
1bからの画像データはそれぞれ演算装置2に取り込ま
れる。演算装置2は、各ビデオカメラ1a,1bからの
画像データのそれぞれに対応して、2系統の伸び演算手
段21a〜23aおよび21b〜23bと、各系統の伸
び演算手段により算出された2種の伸びを平均化する平
均化演算部24によって構成されており、その平均化演
算部24からの出力が伸びの計測結果として出力され
る。
【0020】標線マーク位置演算部21a,21bは、
それぞれ、ビデオカメラ1a,1bからの画像データか
ら、各標線マークM1,M2の伸び計測方向への刻々の
位置を求める。また、標線マーク間距離演算部22a,
22bは、それぞれ、対応する標線マーク位置演算部2
1a,21bからの各標線マークM1,M2の位置情報
に基づき、標線マークM1,M2間の刻々の距離GLa
(t),GLb(t)を算出する。そして、伸び演算部
23a,23bは、それぞれ前記した(1)式に準じ
て、対応する標線マーク間距離演算部22a,22bか
らの試験開始後の標線マークM1,M2間の距離GLa
(t),GLb(t)とそれらの初期値GLa
(t0 ),GLb(t0 )を用いて、標線マークM1,
M2間の伸びεa,εbを算出する。従って、一方の伸
び演算部23aによる演算結果εaは、一方のビデオカ
メラ1aの画像データに基づく標線マークM1,M2間
の伸びを表し、他方の伸び演算部23bによる演算結果
εbは、他方のビデオカメラ1bの画像データに基づく
標線マークM1,M2間の伸びを表すことになる。これ
らの各伸びの演算結果εa,εbは、次段の平均化演算
部24により平均化されて伸びの計測結果εとして出力
される。
【0021】以上の実施の形態において、試験開始当初
において、試験片Wが前記図6(A)に例示したように
試験機の掴み具に対して弛んだ状態でセットされたり、
あるいは上下の掴み具の中心がずれており、試験の進行
に伴って図6(B)の状態となったとすると、その弛み
または掴み具の中心ずれが例えば一方のビデオカメラ側
1aに接近する向きであった場合、この一方のビデオカ
メラ1aの画像データ上では、標線マークM1,M2が
試験中にビデオカメラ1aに対して後退する分だけ、標
線マーク間距離GLa(t)にはその所期値GLa(t
0 )に比して縮小する方向への誤差が含まれることにな
る。これに対し、他方のビデオカメラ1bの画像データ
上では、標線マークM1,M2が試験中にビデオカメラ
1bに対して接近する分だけ、標線マーク間距離GLb
(t)にはその所期値GLb(t 0 )に比して拡大する
方向への誤差が含まれることになる。よって各伸び演算
部23a,23bにより算出されたεa,εbは、これ
らの誤差が含まれた値となる。
【0022】平均化演算部24でこのような伸びの演算
結果εaとεb平均化すると、試験片Wの弛みの解消ま
たは掴み具の中心位置ずれの解消に伴うビデオカメラ1
a/1bに対する後退量/接近量は等量であるが故に、
上記した誤差は解消される。
【0023】図2は、上記した例における標線マーク間
距離GLa(t)を用いて算出した伸びεaと、標線マ
ーク間距離GLb(t)を用いて算出した伸びεb、お
よびこれらを平均化処理して得た伸びεの一例を、誇張
して表す荷重−伸び曲線である。伸びεaは、試験中に
標線マークM1,M2がビデオカメラ1aから後退する
ために、その後退が顕著な試験開始当初における伸びが
実際よりも小さく現れる一方、伸びεbは、試験中に標
線マークM1,M2がビデオカメラ1bに接近するため
に、その接近が顕著な試験開始当初における伸びが実際
よりも大きく現れる。こられを平均化した伸びεは、ε
a,εbに含まれる誤差がキャンセルされ、より真値に
近い伸びを表している。
【0024】なお、以上の実施の形態では、各ビデオカ
メラ1a,1bからの画像データの平均化処理を、それ
ぞれの画像データに基づく伸びεa,εbの算出後に行
ったが、各標線マークM1,M2の演算過程、あるいは
標線マーク間距離GLa(t),GLb(t)の演算過
程で両者を平均化処理しても、同等の作用効果を得るこ
とができる。
【0025】次に、請求項2および3に係る発明の実施
の形態について述べる。図3はその構成を示すブロック
図であり、この図3においても、演算装置3は機能ごと
のブロック図によって示している点は図1と同じであ
る。この実施の形態においては、試験片Wには従来と同
様にその一面側にのみ、上記例と同等の、形状・寸法が
一定の標線マークM1,M2が付され、その標線マーク
M1,M2は1台のビデオカメラ10によって撮影され
る。そして、ビデオカメラ10からの画像データは刻々
と演算装置30に取り込まれる。
【0026】演算装置3は、ビデオカメラ10から出力
される画像データから、各標線マークM1,M2の刻々
の位置を求める標線マーク位置演算部31と、その各標
線マークM1,M2の位置情報から標線マークM1,M
2間の刻々の距離GL(t)を算出する標線マーク間距
離演算部32を備えるとともに、同じ画像データから各
標線マークM1,M2の刻々の寸法情報m1(t),m
2(t)を採取するマーク寸法演算部33と、そのマー
ク寸法演算部33による演算結果m1(t),m2
(t)を用いて、標線マーク間距離演算部32による演
算結果GL(t)を補正する補正演算部34、および、
その補正演算部34により補正された後の標線マーク間
距離GLc(t)を用いて標線マークM1,M2間の伸
びεを算出する伸び演算部35を備えている。
【0027】マーク寸法演算部33で採取する寸法情報
m1(t),m2(t)としては、例えば図4に示すよ
うに、標線マークM1,M2の伸び方向への寸法A、あ
るいはそれに直交する方向への寸法B、更には面積(A
×B)のいずれかに設定するとこができる。補正演算部
34では、このマーク寸法演算部33で採取された標線
マークM1およびM2の刻々の寸法情報m1(t)およ
びm2(t)に基づいて、各標線マークM1およびM2
のビデオカメラ10に対する前後方向への移動量を算出
し、標線マーク間距離演算部32による演算結果GL
(t)を補正する。
【0028】すなわち、標線マークM1ないしはM2が
ビデオカメラ10に対して後退すると、その撮影倍率が
小さくなるが故に、寸法情報m1(t)ないしはm2
(t)は後退量に応じた分だけ縮小する。逆に、標線マ
ークM1ないしはM2がビデオカメラ10に対して接近
すると、撮影倍率が大きくなる故に、寸法情報m1
(t)ないしはm2(t)は接近量に応じた分だけ拡大
する。従って、試験中における寸法情報m1(t),m
2(t)の拡大/縮小の量から、各標線マークM1およ
びM2のビデオカメラ10に対する接近/後退の量を求
めることができる。試験中にこの標線マークM1,M2
のビデオカメラ10に対するこの接近量/後退量が判明
すれば、標線マーク間距離演算部32で求めた標線マー
ク間距離GL(t)に含まれる誤差を補正して正確な標
線マーク間距離GLc(t)を求めることができる。そ
の補正の仕方については種々の方法を考えることができ
るが、例えば、試験開始当初の標線マーク間距離GL
(t0 )を基準とする場合、その当初の標線マーク間距
離GL(t0 )の採取時における画像データ上での寸法
情報m1(t0 ),m2(t0 )に対する試験中の刻々
の寸法情報m1(t),m2(t)の比を求め、その比
によって刻々の標線マーク間距離GL(t)を補正する
方法を挙げることができる。
【0029】伸び演算部35において、以上のような補
正が施された後の標線マーク間距離GLc(t)を用い
て伸びを算出すると、得られる伸びεは標線マークM
1,M2のビデオカメラ10に対する前後方向への移動
に伴う誤差を含まない正確なものとなる。
【0030】ここで、以上の実施の形態においては、標
線マークM1,M2のビデオカメラ10に対する前後方
向への移動を知るためのマークとして標線マークM1,
M2自体を用いたが、別途専用のマークを付してもよ
く、あるいは標線マークM1,M2が印刷されたマーク
体Sの下地を、試験片Wの表面に対して高コントラスト
の色に設定して、そのマーク体全体の寸法情報をとって
もよい。
【0031】また、寸法情報m1(t),m2(t)を
採取すべきマークの形状は任意であり、上記の実施の形
態のように線状とするほか、特に、方向性を有さない円
形とすることが、試験片W上でのマークの姿勢を厳密に
する必要がないが故に有利である。このような円形のマ
ークは、画像処理により伸びの計測方向に直交する直径
部分にピークを持つデータとすることができるため、標
線マークとしても使用することができる。
【0032】
【発明の効果】以上のように、請求項1に係る発明によ
れば、表裏両面に標線マークが付された試験片を、2台
のビデオカメラで表裏両側から撮影し、その各ビデオカ
メラからの画像データを平均処理して伸びを算出するた
め、試験途中に試験片がビデオカメラに対して前後方向
に移動しても、その移動に伴う撮影倍率の変化は2台の
ビデオカメラの画像データの平均処理によって相殺され
る結果、正確な伸びの計測結果を得ることができる。
【0033】また、請求項2に係る発明によれば、ビデ
オカメラにより試験片表面に付された所定のマークの寸
法情報を採取し、その寸法情報の試験中における変化か
ら標線マークのビデオカメラに対する接近/後退の量を
求め、その量を用いてビデオカメラの画像データから得
た標線マーク間距離を補正し、その補正後の標線マーク
間距離を用いて伸びの演算を行うため、ビデオカメラか
らの画像データに含まれる標線マークのビデオカメラに
対する前後方向への移動に伴う誤差が解消され、正確な
伸びの計測結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は請求項1に係る発明の実施の形態
の構成を示すブロック図で、図1(B)はそのB矢視図
である。
【図2】図1の実施の形態で算出される伸びεa,εb
およびεの一例を示す荷重−伸び曲線を示すグラフであ
る。
【図3】請求項2または3に係る発明の実施の形態の構
成を示すブロック図である。
【図4】図3の実施の形態で用いられる標線マークM
1,M2より得るべき寸法情報m1(t),m2(t)
の例の説明図である。
【図5】従来のビデオ式伸び計の構成並びに計測時のセ
ッティング状態を示す模式図である。
【図6】試験片Wのセッティング状況により生じる伸び
の計測誤差の説明図で、(A)は試験開始当初における
セッティング状況の例を示し、(B)は試験の進行によ
り試験片Wの状況が変化した状態を示す図である。
【符号の説明】
1a,1b,10 ビデオカメラ 2,3 演算装置 21a,21b,31 標線マーク位置演算部 22a,22b,32 標線マーク間距離演算部 23a,23b,35 伸び演算部 24 平均化演算部 33 マーク寸法演算部 34 補正演算部 W 試験片 M1,M2 標線マーク S マーク体
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA02 AA07 AA09 AA22 AA23 AA65 BB13 BB28 CC00 DD00 EE00 EE05 FF04 JJ03 JJ05 JJ09 PP11 QQ23 QQ25 QQ26 QQ28 QQ42 2G061 AA01 DA20 EA02 EB07 EC02 EC05 EC06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に2つの標線マークが付された試験
    片をビデオカメラで撮影し、その画像データから各標線
    マークの刻々の位置情報を得て、その各位置情報に基づ
    く標線マーク間の距離の変化から当該標線マーク間の伸
    びを算出する演算手段を備えたビデオ式伸び計におい
    て、表裏両面に標線マークが付された試験片を表裏両側
    からそれぞれ撮影する2台のビデオカメラを備えるとと
    もに、上記演算手段は、2台のビデオカメラからの画像
    データを平均処理して伸びを算出するよう構成されてい
    ることを特徴とするビデオ式伸び計。
  2. 【請求項2】 表面に2つの表線マークが付された試験
    片をビデオカメラで撮影し、その画像データから各標線
    マークの刻々の位置情報を得て、その各位置情報に基づ
    く標線マーク間の距離の変化から当該標線マーク間の伸
    びを算出する演算手段を備えたビデオ式伸び計におい
    て、上記画像データから、試験片表面に各標線マークに
    対応して設けられている所定のマークの寸法情報を採取
    し、その寸法情報に基づいて各標線マークのビデオカメ
    ラに対する前後方向への移動量を算出し、その移動量の
    算出結果を用いて、上記標線マーク間の距離を補正する
    補正演算手段を備えていることを特徴とするビデオ式伸
    び計。
  3. 【請求項3】 上記所定のマークが、上記各標線マーク
    自体であることを特徴とする請求項2に記載のビデオ式
    伸び計。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110806182A (zh) * 2019-10-30 2020-02-18 河海大学 基于远心镜头的高精度光学引伸计及测量方法
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