JP2000249670A - 熱間における変位測定装置 - Google Patents

熱間における変位測定装置

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JP2000249670A
JP2000249670A JP11053753A JP5375399A JP2000249670A JP 2000249670 A JP2000249670 A JP 2000249670A JP 11053753 A JP11053753 A JP 11053753A JP 5375399 A JP5375399 A JP 5375399A JP 2000249670 A JP2000249670 A JP 2000249670A
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displacement
ccd cameras
high temperature
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heating furnace
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Yoshiro Sugiyama
芳朗 杉山
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Tokai Carbon Co Ltd
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Tokai Carbon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックスや耐火材などの高温下で使用さ
れる耐熱材料の高温における変位、例えば高温における
熱膨張率の測定装置を提供する。 【解決手段】 加熱炉内に配置した試料2の両端部3、
3′を監視する2つの観測窓4、4′を設けた加熱炉1
と、夫々の観測窓4、4′から放射エネルギーを観測す
る2台のCCDカメラ5、5′と、CCDカメラ5、
5′の映像信号を二値化処理して端部3、3′の座標を
算出する画像処理装置8と、座標の変化を表示するPC
モニタ12とからなることを特徴とする熱間における変
位測定装置。CCDカメラ5、5′のレンズ前面には減
光フィルタ制御装置6、6′を装着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスや耐
火材などの高温下で使用される耐熱材料の高温における
変位、例えば高温における熱膨張率を非接触で測定する
ための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミックスや耐火材など高温下で使用
される各種材料の高温に加熱された際の形態的変化、例
えば熱膨張率などを精確に測定、把握することは材料設
計や炉設計において極めて重要であり、また、製鋼用ア
ーク炉においては黒鉛電極間の距離を管理することは安
定操業面からも重要となる。熱膨張率の測定には接触式
と非接触式とがあるが、接触式は構造が簡単で取扱いも
簡単である反面高温における測定が困難であり、また高
温において軟化する材料には適用することができないと
いう欠点がある。
【0003】非接触式熱膨張計にはこのような欠点がな
く、特に高温における測定が可能となる利点があり、例
えば特公平4−65338号公報には試料加熱炉の一側
に2組の照明装置を配設し、その対向側にレンズのF番
号が5〜8で作動距離が300〜500mmの2組の望遠
レンズと0.8μm 〜1mm波長の赤外線除去用フィルタ
ーを具備する固体走査受光素子カメラ及びオシロスコー
プに接続されたカメラコントロールユニットをコンピュ
ータ及びデジタルプロッターに接続、配設したことを特
徴とする熱膨張率測定装置が提案されている。
【0004】この熱膨張率測定装置は、固体走査受光素
子を内蔵しレンズ系と組合せたカメラとカメラコントロ
ール部よりなる変位測定装置と照明装置を各々2組組合
せて試料の変位を自動的に測定するものであり、常温か
ら1600℃の高温までの測定が可能となる。しかしな
がら、炭素材をはじめ一部のセラミック材料では、その
用途から3000℃程度の高温における熱膨張が重要視
される場合があり、特公平4−65338号公報の熱膨
張率測定装置では1600℃以上の高温になるとカメラ
への入射エネルギーが増加して飽和状態になりコントラ
ストが不明瞭になって測定できなくなるという問題点が
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、高温にお
いては放射エネルギーが増大してCCDカメラへの入射
エネルギーが飽和状態になり、精確な測定ができなくな
るという上記問題点を解消するために研究を進めた結
果、加熱炉内平均輝度を算出し、これによってCCDカ
メラの電子シャッタースピード及び減光フィルタ制御装
置によりCCDカメラへの入射エネルギーを制御するこ
とにより、高温かつ広範囲に亘って測定できることを見
出した。
【0006】本発明はこの知見に基づいて開発されたも
のであって、その目的は高温下で使用される耐熱材料の
高温、特に約3000℃までの高温に亘る広い温度範囲
における変位測定装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の熱間における変位測定装置は、加熱炉内に
配置した試料2の両端部3、3′を監視する2つの観測
窓4、4′を設けた加熱炉1と、夫々の観測窓4、4′
から放射エネルギーを観測する2台のCCDカメラ5、
5′と、CCDカメラ5、5′の映像信号を二値化処理
して端部3、3′の座標を算出する画像処理装置8と、
座標の変化を表示するPCモニタ12とからなることを
構成上の特徴とする。この場合、CCDカメラ5、5′
のレンズ前面には減光フィルタ制御装置6、6′を装着
することが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、高温加熱時における試
料の両端部を2台のCCDカメラにより観測し、得られ
た映像信号を画像処理装置に入力し、画像処理して試料
の両端部の端面座標を算出して、両端面の測定開始時と
の画素数の差から試料の膨張による変位を経時的に測定
するものである。この際、高温に昇温するにつれ加熱炉
内からの放射エネルギーが上昇して、CCDカメラへ入
射されるエネルギーが飽和状態となるため精確な測定が
困難となる。そこで、加熱炉内平均輝度を算出し、この
値によってCCDカメラの電子シャッター速度及び減光
フィルタ制御装置を調節することによりCCDカメラへ
の入射エネルギーを制御して、高温かつ広範囲における
変位の測定が可能となる。
【0009】図1は本発明の熱間における変位測定装置
を例示したブロック図である。図1において、1は試料
2を所定の温度に加熱するための加熱炉であり、加熱炉
1内に配置した試料2の両端部3、3′を監視するため
の観測窓4、4′が設けられている。所定温度に加熱さ
れた試料2の両端部3、3′からの映像信号を観測窓
4、4′を通して2台のCCDカメラ5、5′で観測
し、得られた映像信号はカメラコントローラ7を介して
画像処理装置8に入力される。
【0010】画像処理装置8に入力された映像信号を、
画像処理装置に内蔵されているフレームメモリ9に取り
込み、ヒストグラムカウンタ10により輝度レベル0〜
255の各輝度レベルの頻度を示すヒストグラムが作成
される。得られたヒストグラムはCPU11に入力さ
れ、CPU11で判別分析法によりしきい値を求め、濃
淡フレームメモリの映像を二値化処理する。
【0011】なお、二値化処理するためのしきい値は下
記の手法により求められる。輝度レベルiを0〜255
の範囲として、輝度レベルiの度数をni 、全度数をN
とすると、輝度レベルの確率変数Pi は下記(1) 式で示
され、 Pi =ni /N …(1) 画像の全平均レベルμT は(2) 式で表される。
【0012】また、輝度レベルiまでの輝度分布におけ
る0次の平均値ω(i) および1次の平均値μ(i) は、そ
れぞれ下記(3) 、(4) 式で表すことができ、 ω(i) =ω(i−1)+Pi …(3) μ(i) =μ(i−1)+i ×Pi …(4) 画像を輝度レベルによって2つのクラスに分けた場合、
各クラス間の分散は下記(5) 式で表される。 σB 2 =〔μT ×ω(i) −μ(i) 〕2 /〔ω(i) ×[1−ω(i)]〕…(5)
【0013】したがって最適しきい値αは、下記(6) 式
により求めることができる。 i* =σB 2(i * ) =max σB 2(i) …(6)
【0014】このようにして求めたしきい値により二値
化処理された端部3、3′の映像をそれぞれ上方向から
走査して最初に白レベルが発生した座標を記憶する。こ
の座標と両端部の測定開始時の座標との画素数の差に1
画素の重み(1画素が相当する実長mm)を積算して測定
試料の膨張による変位を算出し、PCモニタ12に経時
的に表示する。
【0015】なお、ヒストグラムカウンタ10により平
均輝度を算出し、その値が設定範囲を超える場合にはC
CDカメラの電子シャッタースピード及び減光フィルタ
制御装置6、6′を調節し、CCDカメラへの入射エネ
ルギーを制御して平均輝度を下げることにより、放射エ
ネルギーが増大してCCDカメラへの入射エネルギーが
飽和状態となり精確な測定が不能となる事態は防止され
る。このようにして高温下においても連続測定が可能と
なり、700〜3000℃の高温で広い温度範囲に亘っ
て変位を測定することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を炭素材を加熱した際の変位の
測定を例に具体的に説明する。
【0017】図2は、図1に例示した本発明の変位測定
装置を用いて熱間における変位を測定する際の処理手順
を示したフローチャートである。図1において加熱炉1
内には測定試料である円柱状炭素材2が配置され、その
両端部3、3′は観測窓4、4′から2台のCCDカメ
ラ5、5′により連続的に観測されている。加熱炉1に
より円柱状炭素材2を所定の温度に加熱し、両端部3、
3′からの放射エネルギーはCCDカメラ5、5′で連
続的に撮影され、映像信号はカメラコントローラ7を経
由して画像処理装置8に入力される。
【0018】CCDカメラ5、5′の映像信号は、画像
処理装置8に内蔵されている各々のフレームメモリ9に
入力され、フレームメモリ9に取り込まれた画像はヒス
トグラムカウンタ10によって0〜255の各輝度レベ
ルに振り分けられてヒストグラムが作成される。
【0019】このようにして作成された端部3のヒスト
グラムはCPU12に入力され、判別分析法によりしき
い値を算出し、算出したしきい値によりフレームメモリ
9に取り込まれた画像は二値化処理される。この二値化
処理された画像を上方向から走査して最初に白レベルが
観測された座標を算出する。次に、端部3′についても
同じ処理を行って、3′の座標を算出し、このようにし
て試料2の両端部3、3′の座標が算出される。この座
標と、測定開始時の座標との差から画素数の差を求め、
画素差に1画素の重み(1画素が相当する実長mm)を掛
けることにより測定開始時と加熱測定時との寸法差が算
出される。すなわち、測定開始時と加熱測定時の温度差
に対応する試料2の寸法差が求められ、この温度間にお
ける変位を測定することができる。なお、試料の変位
は、PCモニタ12に経時的に表示され、またTVモニ
タ13、13′にはCCDカメラ5、5′が撮影した映
像が各々映し出される。
【0020】また、高温における変位を測定するために
試料温度を高くした場合には、試料の端部3、3′から
の放射エネルギーが増大してCCDカメラへの入射エネ
ルギーが飽和状態となり、精確な測定ができなくなる場
合がある。このような場合には、端部3または3′のヒ
ストグラムを用いて平均輝度を算出し、平均輝度が設定
値を超えた時点でカメラコントローラ7や減光フィルタ
制御装置6、6′を作動させて電子シャッタースピード
やフィルタ減光率を変更、制御することにより精確な測
定が不能となる事態を防止することができる。なお、減
光フィルタ制御装置6、6′は、例えば透過率の異なる
0.01〜10%の減光フィルタを数種類セットして、
これを適時組み替えることにより減光率を制御すること
ができる。このようにして、CCDカメラ5、5′へ入
射される輝度レベルを常時ほぼ一定に保つことによっ
て、試料温度が700〜3000℃程度の高温下及び広
範囲の温度下における変位を連続的に精度よく、また容
易に測定することが可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の熱間における変
位測定装置によれば、熱間における変位、特に高温下お
よび広い温度範囲において生じる変位を高精度かつ容易
に測定することが可能である。したがって、高温におけ
る熱膨張率などの変位測定装置として極めて有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱間における変位測定装置を例示した
ブロック図である。
【図2】図1に例示した本発明の変位測定装置を用いて
熱間における変位を測定する際の処理手順を示したフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
1 加熱炉 2 試料 3、3′ 試料の端部 4、4′ 観測窓 5、5′ CCDカメラ 6、6′ 減光フィルタ制御装置 7 カメラコントローラ 8 画像処理装置 9 フレームメモリ 10 ヒストグラムカウンタ 11 CPU 12 PCモニタ 13、13′ TVモニタ
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA02 BB13 DD17 JJ03 JJ16 JJ23 JJ26 LL21 LL30 QQ04 QQ08 QQ14 QQ24 QQ25 QQ42 QQ43 SS02 SS13 2G040 AB07 BA28 CA02 CA12 CA18 CA23 CB03 CB14 DA06 EA02 EB02 EC09 FA01 HA02 HA16

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱炉内に配置した試料2の両端部3、
    3′を監視する2つの観測窓4、4′を設けた加熱炉1
    と、夫々の観測窓4、4′から放射エネルギーを観測す
    る2台のCCDカメラ5、5′と、CCDカメラ5、
    5′の映像信号を二値化処理して端部3、3′の座標を
    算出する画像処理装置8と、座標の変化を表示するPC
    モニタ12とからなることを特徴とする熱間における変
    位測定装置。
  2. 【請求項2】 CCDカメラ5、5′のレンズ前面に減
    光フィルタ制御装置6、6′が装着された請求項1記載
    の熱間における変位測定装置。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1199541A2 (en) * 2000-10-13 2002-04-24 Expert System Solutions S.r.l. An apparatus for measuring variations in size on bodies subjected to temperature variations
DE10136513B4 (de) * 2001-07-26 2007-02-01 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Messung von temperaturbedingten Längenänderungen eines Piezoaktors
JP2008304191A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Ulvac-Riko Inc 光学フィルター手段を有する測定試料へのレーザ光照射量調節機構及びこの機構を備えた熱定数測定装置
CN102003946A (zh) * 2010-09-02 2011-04-06 北京航空航天大学 一种高温三维数字图像相关测量系统及其测量方法
CN103394973A (zh) * 2013-08-06 2013-11-20 山东大学 数字图像相关法测量高速正交切削过程应变装置及方法
CN104457603A (zh) * 2014-08-18 2015-03-25 清华大学 一种高温环境下物体变形测量方法
CN106679581A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 清华大学 一种高温环境下物体变形测量方法
CN109813244A (zh) * 2019-01-22 2019-05-28 湘潭大学 一种自动变速器电液模块热力形变检测装置及检测方法
CN110231362A (zh) * 2019-05-30 2019-09-13 西安交通大学 一种利用纳米力学测试仪测试微小试样热膨胀系数的方法
CN111076664A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 大连华锐重工集团股份有限公司 一种非接触式自焙电极压放量测量系统和方法
CN112577439A (zh) * 2020-12-03 2021-03-30 华中科技大学 基于红外和光学图像的微电子基板翘曲测量方法和系统
WO2021134148A1 (zh) * 2019-12-29 2021-07-08 龚斌璐 一种门窗阻燃性能检测装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1199541A2 (en) * 2000-10-13 2002-04-24 Expert System Solutions S.r.l. An apparatus for measuring variations in size on bodies subjected to temperature variations
EP1199541A3 (en) * 2000-10-13 2003-05-21 Expert System Solutions S.r.l. An apparatus for measuring variations in size on bodies subjected to temperature variations
DE10136513B4 (de) * 2001-07-26 2007-02-01 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Messung von temperaturbedingten Längenänderungen eines Piezoaktors
JP2008304191A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Ulvac-Riko Inc 光学フィルター手段を有する測定試料へのレーザ光照射量調節機構及びこの機構を備えた熱定数測定装置
CN102003946A (zh) * 2010-09-02 2011-04-06 北京航空航天大学 一种高温三维数字图像相关测量系统及其测量方法
CN102003946B (zh) * 2010-09-02 2012-06-20 北京航空航天大学 一种高温三维数字图像相关测量系统及其测量方法
CN103394973A (zh) * 2013-08-06 2013-11-20 山东大学 数字图像相关法测量高速正交切削过程应变装置及方法
CN104457603A (zh) * 2014-08-18 2015-03-25 清华大学 一种高温环境下物体变形测量方法
CN106679581A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 清华大学 一种高温环境下物体变形测量方法
CN106679581B (zh) * 2016-12-26 2019-01-08 清华大学 一种高温环境下物体变形测量方法
CN109813244A (zh) * 2019-01-22 2019-05-28 湘潭大学 一种自动变速器电液模块热力形变检测装置及检测方法
CN109813244B (zh) * 2019-01-22 2020-01-07 湘潭大学 一种自动变速器电液模块热力形变检测装置及检测方法
CN110231362A (zh) * 2019-05-30 2019-09-13 西安交通大学 一种利用纳米力学测试仪测试微小试样热膨胀系数的方法
CN111076664A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 大连华锐重工集团股份有限公司 一种非接触式自焙电极压放量测量系统和方法
WO2021134148A1 (zh) * 2019-12-29 2021-07-08 龚斌璐 一种门窗阻燃性能检测装置
CN112577439A (zh) * 2020-12-03 2021-03-30 华中科技大学 基于红外和光学图像的微电子基板翘曲测量方法和系统

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