JP2003214821A - ビデオ式幅計測装置 - Google Patents

ビデオ式幅計測装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 幅測定の分解能が画素サイズに制限されず、
より高分解能での測定が可能なビデオ式幅計測装置を提
供する。 【解決手段】 ビデオカメラ21を、試験片Wの引張方
向Tに対して画素の配列方向x,y方向が傾斜するよう
に配置することにより、試験片Wの両縁部e1,e2の
画像を形成する画素数を増大させ、その多数の画素を用
いた回帰演算により試験片Wの両縁部e1,e2に対応
する2本の直線を算出し、その直線間の距離から試験片
Wの幅を算出することにより、幅測定の分解能の画素サ
イズによる制限をなくし、従来に比して分解能を大幅に
向上させることを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、材料の引張試験中
における試験片の刻々の幅の変化を、ビデオカメラを用
いて計測するビデオ式幅計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】引張試験中における試験片の幅方向(引
張方向に直交する方向)の寸法を計測する装置として、
ビデオ式幅計測装置が知られている。この種の計測装置
においては、試験中の試験片をビデオカメラで撮像し、
そのビデオカメラの各画素情報から、試験片の幅方向両
縁部に対応する2本の直線の座標を求め、その直線間の
距離に基づいて試験片の幅を算出する。
【0003】すなわち、図5に示すように、試験に供さ
れる試験片Wの幅方向(引張方向Tに直交する方向)の
両縁部が視野FV内に入るようにビデオカメラを設置
し、その出力データを適宜に処理することにより、図6
に処理後の画素データを模式的に示すように、試験片W
の幅方向両側の縁部e1,e2の映像パターン、つまり
2つのエッジパターンE1,E2を抽出してこれらの座
標情報を得て、その座標情報から試験片Wの幅を演算に
より求める。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なビデオ式幅計測装置によると、ビデオカメラは、図5
および図6に示したように、互いに直交する画素の配列
方向x,y方向をそれぞれ水平方向および鉛直方向に沿
わせた状態で配置され、また、試験片Wの引張方向は、
通常、上記各図に示すように鉛直方向(あるいは水平方
向)とされる。そのため、ビデオカメラの画素データ上
で試験片WのエッジパターンE1,E2が1画素列上に
並ぶことになる。従って、各エッジの座標情報の単位は
1画素単位となり、最終的に得られる幅の測定結果の分
解能が1画素のサイズとなってしまい、より高精度の測
定が行えないという問題がある。
【0005】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、幅測定の分解能が画素サイズに制限されずによ
り高い分解能で幅測定を行うことができ、画素サイズの
変更等を伴うことなく、従ってコストを上昇させること
なくより高精度の幅測定を行うことのできるビデオ式幅
計測装置の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のビデオ式幅計測装置は、引張試験中の試験
片を撮像するビデオカメラと、そのビデオカメラからの
各画素情報を用いて試験片の幅方向両縁部の座標情報を
求め、座標情報から試験片の刻々の幅を算出する演算手
段を備えたビデオ式幅計測装置において、上記ビデオカ
メラが、その画素の配列方向を引張方向に対して傾斜さ
せた状態で配置され、上記演算手段は、そのビデオカメ
ラからの各画素情報を用いて試験片の両縁部に対応する
2本の直線を回帰的に算出して試験片の幅の算出に供す
ることによって特徴づけられる(請求項1)。
【0007】ここで、本発明においては、試験片の幅方
向両縁部を1台のビデオカメラにより撮像するように構
成(請求項2)してもよいし、これらの両縁部をそれぞ
れ個別に異なるビデオカメラで撮像するように構成(請
求項3)することもできる。
【0008】また、本発明においては、上記ビデオカメ
ラを、フォーカスをずらせた状態で試験片の幅方向両縁
部を撮像するように構成(請求項4)することが好まし
い。
【0009】本発明は、ビデオカメラの画素の配列方向
を引張方向に対して所定の角度で傾斜させた状態で試験
片を撮像することにより、試験片の2つのエッジが画素
の配列方向に対して傾斜した画像データを得て、各エッ
ジパターンの形成に関与する画素の数を多くし、これら
の画素情報から回帰的に試験片の両縁部に対応する2本
の直線を算出して幅の算出に供することで、所期の目的
を達成しようとするものである。
【0010】すなわち、ビデオカメラの画素の配列方向
を引張方向に対して傾斜させて試験片を撮像することに
より、エッジパターンは従来のように1画素列で形成さ
れるのではなく、幅方向およびそれに直交する多数の画
素によって形成される(図3参照)。この各画素を用い
て例えば最小二乗法等の回帰演算によって両縁部に対応
する2本の直線を算出すると、その各直線の座標の分解
能は画素サイズに比して著しく向上し、これらの直線間
の距離から試験片の幅を算出することによって、幅測定
の分解能を従来に比して大幅に向上させることができ
る。
【0011】請求項2に係る発明のように、試験片の両
縁部を1台のビデオカメラで撮像するように構成すれ
ば、構成が簡単で調整も容易となる一方、請求項3に係
る発明のように試験片の両縁部をそれぞれに異なるビデ
オカメラで撮像するように構成すると、撮像倍率を上げ
ることが可能となり、より高精度の幅測定が可能とな
る。
【0012】更に、請求項4に係る発明のように、ビデ
オカメラのフォーカスをずらせた状態で試験片の両縁部
を撮像するように構成すると、いわゆるピンぼけ状態の
画像が得られる結果、画像データ中におけるエッジパタ
ーンは試験片の幅方向に広がりを持った状態となり、エ
ッジパターンを形成する画素数が増大し、回帰演算に供
される画素数が増えることによる直線の座標情報をより
高精度なものとすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形
態を材料試験機に装着した状態を示す正面図である。
【0014】試験機本体1はテーブル11上に2本のね
じ棹(図示せず)を配置し、その各ねじ棹にクロスヘッ
ド12の両端部をナットを介して支承した構造を有し、
各ねじ棹は駆動装置(図示せず)により回転が与えら
れ、これによってクロスヘッド12が上下動する。
【0015】テーブル11およびクロスヘッド12に
は、それぞれ掴み具13a,13bが取り付けられてお
り、試験片Wはその両端部が各掴み具13a,13bに
把持される。その状態でクロスヘッド12を上昇駆動す
ることにより、試験片Wに鉛直方向への引張負荷が加え
られる。
【0016】ビデオ式幅計測装置2は、ビデオカメラ2
1と、その出力を取り込んで後述する演算を施すパーソ
ナルコンピュータ等の演算装置22とからなり、ビデオ
カメラ21は、位置調整機構23を介して試験機本体1
に装着されている。位置調整機構23は上下方向調整機
構23aと水平方向調整機構23bとからなり、これら
の機構によりビデオカメラ21の視野および撮像倍率を
適宜に設定できるようになっている。
【0017】そして、ビデオカメラ21は、互いに直交
する画素の配列方向x,y方向のいずれもが、試験機本
体1による試験片Wの引張方向(鉛直方向)Tと平行と
はなっておらずに傾斜している。この例では、画素の一
方の配列方向であるy方向が引張方向Tに対して30°
だけ傾斜しており、図2に例示するように、試験片Wの
両側の縁部e1,e2が視野FV内に入るように設定さ
れる。
【0018】以上の実施の形態によると、ビデオカメラ
21の出力から試験片Wの幅方向両縁部を抽出処理した
画像データは、図3に示すように、試験片Wの両縁部e
1,e2の像が各画素P・・・・Pの配列方向に対して斜め
に走るため、画像上でのエッジパターンE1,E2は、
それぞれ1列の画素では形成されず、多数の画素によっ
て形成される。
【0019】演算装置22では、エッジパターンE1,
E2をそれぞれ形成する複数の画素の座標情報を用い
て、最小二乗法により試験片Wの両縁部e1,e2に対
応する2つの推定直線をそれぞれ演算する。そして、こ
れらの推定直線間の画像上での距離を幾何学的に求め、
更に撮像倍率を反映した係数を乗じることにより、試験
片Wの幅寸法を算出する。
【0020】以上の本発明の実施の形態によると、試験
片Wの両縁部e1,e2の位置情報が、多数の画素を用
いた最小二乗法により回帰的に算出されて試験片Wの幅
の算出に供されるので、幅測定の分解能は画素Pのサイ
ズに制約されず、そのサイズにより大幅に高い分解能の
もとに試験片Wの幅寸法を算出することができる。
【0021】ここで、以上の構成において、ビデオカメ
ラ21のフォーカスを意識的にずらせた状態とすること
により、上記した各推定直線の位置情報をより正確に求
めることができる。すなわち、ビデオカメラ21のフォ
ーカスをずらせることによって、エッジ抽出後に得られ
る画像は、図4に示すように、エッジパターンE1,E
2を形成する画素が試験片Wの幅方向に広がり、各エッ
ジパターンE1,E2がより多数の画素によって形成さ
れ、最小二乗法に供される画素数がより増大する。これ
により、各推定直線の位置精度がより向上し、より高精
度の幅測定が可能となる。
【0022】ここで、以上の実施の形態においては、1
台のビデオカメラ21で試験片Wの両縁部を撮像した例
を示し、この構成は、簡単・安価な構成で、調整も容易
で高い分解能の幅測定を行うことができるのであるが、
より高精度の幅測定を必要とする場合には、2台のビデ
オカメラを用い、その各ビデオカメラにより試験片Wの
2つの縁部をそれぞれ個別に撮像する構成を採用するこ
とができる。この構成の採用により、各ビデオカメラの
撮像倍率を上げることが可能となり、より高い分解能で
より高精度の幅測定を実現できる。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ビデオ
カメラを、その画素の配列方向が試験片の引張方向に対
して傾斜するように配置することによって、試験片の両
縁部の画像を形成する画素数を増大させるとともに、そ
の多数の画素を用いた回帰演算によって試験片の両縁部
に対応する2本の直線を求め、その直線間の距離から試
験片の刻々の幅を算出するので、幅測定の分解能の画素
サイズによる制限をなくすることが可能となり、従来の
この種の幅計測装置に比してその分解能を大幅に向上さ
せることができる。
【0024】また、ビデオカメラのフォーカスをずらせ
た状態で試験片を撮像することによって、試験片の両縁
部に対応する2本の直線の回帰演算に供する画素数を増
大させることができ、より高精度の幅測定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を材料試験機に装着した状
態を示す正面図である。
【図2】本発明の実施の形態のビデオカメラの視野設定
の例の説明図である。
【図3】本発明の実施の形態のビデオカメラの出力から
試験片の両縁部の像を抽出した画像データの例の説明図
である。
【図4】本発明の他の実施の形態における画像データの
例の説明図で、ビデオカメラのフォーカスをずらせた状
態で試験片を撮像したビデオ出力から、試験片の両縁部
の像を抽出した画像データの例を示す図である。
【図5】従来のビデオ式幅計測装置のビデオカメラの視
野設定の例の説明図である。
【図6】図5の視野設定により得られるビデオカメラの
出力から試験片の両縁部の像を抽出した画像データの例
の説明図である。
【符号の説明】
1 試験機本体 11 テーブル 13 クロスヘッド 14a,14b 掴み具 2 ビデオ式幅計測装置 21 ビデオカメラ 22 演算装置 23 位置調整機構 W 試験片

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 引張試験中の試験片を撮像するビデオカ
    メラと、そのビデオカメラからの各画素情報を用いて試
    験片の幅方向両縁部の座標情報を求め、座標情報から試
    験片の刻々の幅を算出する演算手段を備えたビデオ式幅
    計測装置において、 上記ビデオカメラが、その画素の配列方向を引張方向に
    対して傾斜させた状態で配置され、上記演算手段は、そ
    のビデオカメラからの各画素情報を用いて試験片の両縁
    部に対応する2本の直線を回帰的に算出して試験片の幅
    の算出に供することを特徴とするビデオ式幅計測装置。
  2. 【請求項2】 試験片の幅方向両縁部が1台のビデオカ
    メラにより撮像されるように構成されていることを特徴
    とする請求項1に記載のビデオ式幅計測装置。
  3. 【請求項3】 試験片の幅方向各縁部が、それぞれ個別
    に異なるビデオカメラで撮像されるように構成されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載のビデオ式幅計測装
    置。
  4. 【請求項4】 上記ビデオカメラが、フォーカスをずら
    せた状態で試験片の幅方向両縁部を撮像するように構成
    されていることを特徴とする請求項1,2または3に記
    載のビデオ式幅計測装置。
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