JP2007064864A - 歪み計測方法、歪み計測装置 - Google Patents

歪み計測方法、歪み計測装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2007064864A
JP2007064864A JP2005253096A JP2005253096A JP2007064864A JP 2007064864 A JP2007064864 A JP 2007064864A JP 2005253096 A JP2005253096 A JP 2005253096A JP 2005253096 A JP2005253096 A JP 2005253096A JP 2007064864 A JP2007064864 A JP 2007064864A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
test piece
measurement
strain
poisson
speckle pattern
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.)
Pending
Application number
JP2005253096A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Kobayashi
幸一 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Seiki Seisaku-sho Ltd
Original Assignee
Toyo Seiki Seisaku-sho Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Seiki Seisaku-sho Ltd filed Critical Toyo Seiki Seisaku-sho Ltd
Priority to JP2005253096A priority Critical patent/JP2007064864A/ja
Priority to DE602006007776T priority patent/DE602006007776D1/de
Priority to EP06016635A priority patent/EP1760425B1/en
Priority to US11/513,934 priority patent/US7487685B2/en
Publication of JP2007064864A publication Critical patent/JP2007064864A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • G01B11/167—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by projecting a pattern on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/241—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet by photoelastic stress analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0047—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to residual stresses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract


【課題】 容易に、精確にかつ事前処理を必要としない歪み計測方法及び装置を提供する。
【課題手段】 レーザスペックルパターン２を利用し、試験片３に非接触でポアソン比をリアルタイムで計測する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プラスチック、ゴム、金属などの試験片、その他構造物および構造材料等の計測対象物の歪み計測方法と、その装置に関する。
試験片その他の構造物および構造材料等の計測対象物（以下簡単に試験片という）の歪みを計測する場合、試験片に引張荷重を加えると、引張荷重を加えた方向（縦）に伸び、試験片の中間（横）は縮む性質がある。この縦の伸び（％）と横に縮む（％）ことからポアソン比を求めている。次に計算式を示す。
ポアソン比＝｜横歪み（％）｜／｜縦歪み（％）｜で表される。
試験片に引張荷重を連続的に加えた状態で連続してポアソン比を求める場合には、一般的に試験片に抵抗線歪みゲージを貼り付け、抵抗の変化から求めている。
音波を使用した方法としては、試験片に発振素子と受振素子を付加し音波伝達時間の変化から求める方法がある。
抵抗線歪みゲージによる計測方法は、計測の事前処理として試験片への抵抗線歪みゲージの取り付け、計測箇所への取り付け方向ならびに取り付け強度にも注意を必要とし熟練を要する。さらに計測中において、試験片に亀裂や破断が生じた場合には抵抗線歪みゲージが外れたり、損傷や破壊が生じる可能性がある。計測範囲は、抵抗線歪みゲージの測定範囲内であり、例えばゴムやプラスチックにおける伸び率の大きい素材において破断直前までの計測には不向きである。
また、音波を利用する方法では、発振や受信素子と試験片の間に接触媒質体の取り付け、あるいは試験片の表裏面が平行であることが条件となる。
本発明によれば、容易に、精確にかつ事前処理を必要としない歪み計測方法及び装置を提供する。直進性、高輝度、単波長、干渉性に優れたレーザビーム光を試験片に照射すると、試験片の照射面の粗面に基づいてレーザ光が乱反射し、固有の縞模様が空間に発生する。この固有の縞模様をレーザスペックルパターンと称し、試験片の伸び、変形ならびに移動に伴い平行移動する性質がある。このレーザスペックルパターンの性質を利用して、計測に必要な事前処理を必要とせず、非接触かつ精確に試験片の歪みを計測するものである。
即ち、本発明歪み計測方法は、レーザスペックルパターンを利用し、試験片に非接触でポアソン比をリアルタイムで計測するものである。
また、本発明歪み計測方法は、試験片に亀裂や破断が生じるまで、計測範囲が広いものである。
さらに、本発明歪み計測方法は、試験片の形状や表面の状態に影響を受けることなく、ポアソン比を計測できるものである。
次に、本発明歪み計測装置は、レーザスペックルパターンを利用し、試験片に非接触でポアソン比をリアルタイムで計測するものである。
また、本発明歪み計測装置は、試験片に亀裂や破断が生じるまで、計測範囲が広いものである。
本発明によれば、非接触計測である為に試験片に抵抗線歪みゲージを貼り付ける等の余分な負荷を与えず、レーザビーム光を試験片に照射するだけで事前処理を必要とせずに即時に計測することができる。さらに、試験片の計測点に対し、計測系を追随させることにより、試験片の亀裂あるいは破断するまで連続して計測でき、計測範囲を自由に設定することができる。また、音波を利用する場合には試験片の表裏面が平行である必要性であるが、本発明による計測では、試験片の形状や表面状態には影響を受けることなく計測できる。
図面に基づいて、本発明の具体的な実施の形態を説明する。
図１にスペックルパターン発生状況を示す。同図より、試験片３にレーザ投光機１よりレーザビーム光を照射すると、試験片３の表面の粗面に基づいて試験片３の前方に全面に渡り粒状斑点模様が発生する。この粒状斑点模様をスペックルパターン４と称す。
図２に測定原理を示す。同図より、レーザ投光機１よりレーザビーム光２を試験片３に照射すると、レーザビーム光２が照射された試験片３の表面の粗面に基づいて乱反射し、空間にスペックルパターン４が発生する。このスペックルパターンを２台のＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ５，６で連続して撮像する。
この状態で、試験片３に引張荷重をかけると、スペックルパターン４も比例して試験片３の伸び方向に移動し、荷重をかける前と荷重をかけた状態でのスペックルパターン４の移動量を画像処理にてリアルタイムで演算する。２台のＣＣＤカメラ５，６で撮像したスペックルパターン４の移動量の差から伸び方向の歪みを計測することができる。これを数式で表す。
Figure 2007064864

上記は、伸び方向である縦歪みを計測するものである。伸び方向と垂直の方向の横歪みも同時に計測し、横歪みを縦歪みで割ることにより、ポアソン比を求めることができる。
本発明の実施例を図３に示す。同図より、試験片３にレーザ投光機１から出力するレーザビーム光２を垂直に照射する。試験片３に照射されたレーザビーム光２は試験片３の表面の粗面の状態に基づいて乱反射し、試験片３の前面にスペックルパターン４が発生する。４台のＣＣＤカメラは試験片３と総て等しい距離に設置し、常時スペックルパターン４を撮像する。この状態で試験片３に引張荷重をかけると、試験片３の伸びに従って、スペックルパターン４が移動し、画像処理装置１０にて移動量をＣＣＤカメラ５とＣＣＤカメラ６で撮像されたスペックルパターンの移動量の差（縦歪み）ならびにＣＣＤカメラ７とＣＣＤカメラ８で撮像したスペックルパターンの移動量の差（横歪み）をリアルタイムで算出する。
この縦歪みと横歪みをデータ処理装置１１の入力とし、横歪みを縦歪みで割ることにより、ポアソン比をリアルタイムで求めることができる。
図４に計測系の自動追尾機構を示す。同図より、試験片３に引張荷重をかける前に撮像したスペックルパターン４を、伸び方向のＣＣＤカメラ５あるいはＣＣＤカメラ６により計測系９を追尾することにより常に試験片３の同一部位を計測することができると共に、試験片３の亀裂あるいは破断時まで、連続してポアソン比を計測することができる。
図５及び図６がポアソン比の測定例を示す図で、図５がゴムの試験片の測定例であり、図６がプラスチックの試験片の測定例である。
スペックルパターン発生状態を示す図 測定原理を示す図 実施例を示す図 計測系の自動追随機構を示す図 ポアソン比測定例を示す図 同じくポアソン比測定例を示す図
符号の説明
１ レーザ投光機
２ レーザビーム光
３ 試験片
４ スペックルパターン
５ ＣＣＤカメラ
６ ＣＣＤカメラ
７ ＣＣＤカメラ
８ ＣＣＤカメラ
９ 計測系
１０ 画像処理装置
１１ データ処理装置

Claims (5)

  1. レーザスペックルパターンを利用し、試験片に非接触でポアソン比をリアルタイムで計測する歪み計測方法。
  2. 試験片に亀裂や破断が生じるまで、計測範囲が広い上記請求項１に記載の歪み計測方法。
  3. 試験片の形状や表面の状態に影響を受けることなく、ポアソン比を計測できる上記請求項１又は２に記載の歪み計測方法。
  4. レーザスペックルパターンを利用し、試験片に非接触でポアソン比をリアルタイムで計測する歪み計測装置。
  5. 試験片に亀裂や破断が生じるまで、計測範囲が広い上記請求項４に記載の歪み計測装置。
JP2005253096A 2005-09-01 2005-09-01 歪み計測方法、歪み計測装置 Pending JP2007064864A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005253096A JP2007064864A (ja) 2005-09-01 2005-09-01 歪み計測方法、歪み計測装置
DE602006007776T DE602006007776D1 (de) 2005-09-01 2006-08-09 Verfahren und Vorrichtung zur Dehnungsmessung
EP06016635A EP1760425B1 (en) 2005-09-01 2006-08-09 Strain measurement method and strain measurement device
US11/513,934 US7487685B2 (en) 2005-09-01 2006-08-31 Strain measurement method and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005253096A JP2007064864A (ja) 2005-09-01 2005-09-01 歪み計測方法、歪み計測装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007064864A true JP2007064864A (ja) 2007-03-15

Family

ID=37198961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005253096A Pending JP2007064864A (ja) 2005-09-01 2005-09-01 歪み計測方法、歪み計測装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7487685B2 (ja)
EP (1) EP1760425B1 (ja)
JP (1) JP2007064864A (ja)
DE (1) DE602006007776D1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011027526A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 National Institute For Materials Science 歪み計測用パターン
JP2011117965A (ja) * 2009-12-04 2011-06-16 Qinghua Univ ひずみ測定装置及びそれを利用したひずみの測定方法
CN110608956A (zh) * 2019-08-07 2019-12-24 中南大学 一种脆性材料动态泊松比测量系统及方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102183458B (zh) * 2010-12-30 2013-01-09 北京理工大学 一种残余应力的测量方法和测量系统
CN102519876A (zh) * 2011-12-29 2012-06-27 江苏大学 一种激光冲击强度的表征方法
CN102589769A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 西安邮电学院 基于散射体应变的高灵敏度应力传感检测系统
US9311566B2 (en) 2012-08-03 2016-04-12 George Mason Research Foundation, Inc. Method and system for direct strain imaging
CN103792117B (zh) * 2014-01-20 2016-01-20 湘潭大学 制备适用于高温环境散斑的方法
CN104390733B (zh) * 2014-12-02 2017-01-11 安徽恒源煤电股份有限公司 一种地应力大小和方向的确定方法
CN109945796B (zh) * 2019-04-12 2024-02-23 四川大学 一种岩石试样环向微应变的非接触式测量系统及方法
CN113551818B (zh) * 2021-07-23 2023-03-14 西安建筑科技大学 一种基于负泊松比结构的测量方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03274402A (ja) * 1990-03-26 1991-12-05 Rikagaku Kenkyusho ２軸レーザースペックル歪計
JPH06185992A (ja) * 1992-06-24 1994-07-08 Kyocera Corp 円柱面の変位および歪みの測定方法
JPH07151515A (ja) * 1993-11-30 1995-06-16 Shimadzu Corp 非接触型変位または歪計
JP2000039308A (ja) * 1998-07-21 2000-02-08 Natl Res Inst For Metals 溶接部の動的ひずみ測定方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5219557Y2 (ja) 1971-03-31 1977-05-06
US4591996A (en) * 1981-05-18 1986-05-27 Vachon Reginald I Apparatus and method for determining stress and strain in pipes, pressure vessels, structural members and other deformable bodies
WO1987007365A1 (en) * 1986-05-23 1987-12-03 Vachon Reginald I Apparatus and method for determining stress and strain in pipes, pressure vessels, structural members and other deformable bodies
US4798469A (en) 1985-10-02 1989-01-17 Burke Victor B Noncontact gage system utilizing reflected light
US4824250A (en) 1986-11-17 1989-04-25 Newman John W Non-destructive testing by laser scanning
JPH0421255A (ja) 1990-05-16 1992-01-24 Canon Inc カラー画像読取装置
JPH05143717A (ja) 1991-09-25 1993-06-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 地合計測方法
JPH074928A (ja) * 1993-06-15 1995-01-10 Shimadzu Corp 歪測定装置
JP2681745B2 (ja) 1993-10-08 1997-11-26 岸本産業株式会社 レーザ光を利用したスペックルパターンによる被計測物の上下および横移動量の測定方法。
US6097477A (en) 1994-05-27 2000-08-01 American Research Corporation Of Virginia Laser speckle strain and deformation sensor using linear array image cross-correlation method for specifically arranged triple-beam triple-camera configuration
JP3029238B2 (ja) 1995-08-08 2000-04-04 岸本産業株式会社 レーザ光を用いた被計測物の遠近方向の移動量測定方法
US5694480A (en) 1995-08-30 1997-12-02 Tsukishima Kikai Co., Ltd. Molten slag flow rate measuring device and furnace facilities using the same
SG52900A1 (en) 1996-01-08 1998-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mounting apparatus of electronic components and mounting methods of the same
AU7424798A (en) 1997-05-16 1998-12-11 Forskningscenter Riso Method and apparatus for determining angular displacement, surface translation , and twist
US6424407B1 (en) 1998-03-09 2002-07-23 Otm Technologies Ltd. Optical translation measurement
JP3927326B2 (ja) 1998-09-11 2007-06-06 中央電子株式会社 レーザ反射光のスペックルパターンを利用した人又は物品のロット管理方法
US6262818B1 (en) 1998-10-07 2001-07-17 Institute Of Applied Optics, Swiss Federal Institute Of Technology Method for simultaneous amplitude and quantitative phase contrast imaging by numerical reconstruction of digital holograms
JP2001304816A (ja) 2000-04-26 2001-10-31 Kenichiro Kobayashi レーザ反射光による粒状斑点模様を利用した移動量測定方式とその装置
US20050146708A1 (en) * 2002-04-11 2005-07-07 Xunqing Shi Systems and methods for deformation measurement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03274402A (ja) * 1990-03-26 1991-12-05 Rikagaku Kenkyusho ２軸レーザースペックル歪計
JPH06185992A (ja) * 1992-06-24 1994-07-08 Kyocera Corp 円柱面の変位および歪みの測定方法
JPH07151515A (ja) * 1993-11-30 1995-06-16 Shimadzu Corp 非接触型変位または歪計
JP2000039308A (ja) * 1998-07-21 2000-02-08 Natl Res Inst For Metals 溶接部の動的ひずみ測定方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011027526A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 National Institute For Materials Science 歪み計測用パターン
JP2011117965A (ja) * 2009-12-04 2011-06-16 Qinghua Univ ひずみ測定装置及びそれを利用したひずみの測定方法
CN110608956A (zh) * 2019-08-07 2019-12-24 中南大学 一种脆性材料动态泊松比测量系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1760425A1 (en) 2007-03-07
DE602006007776D1 (de) 2009-08-27
EP1760425B1 (en) 2009-07-15
US20070044568A1 (en) 2007-03-01
US7487685B2 (en) 2009-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007064864A (ja) 歪み計測方法、歪み計測装置
CN105783761B (zh) 一种高精度超高温视频引伸计及测量方法
CN107688051B (zh) 一种基于激光超声表面波的亚表面缺陷宽度的测量方法
JP5265875B2 (ja) ワイヤ取付具の幾何学的データを決定するための方法および装置
Zhao et al. Development of a laser-speckle imaging device to determine the transfer length in pretensioned concrete members.
CN107003251B (zh) 金属板的修补方法和铸模的制造方法
CN105758719B (zh) 一种基于双镜反射的均匀应变光学测量装置及方法
CN202255299U (zh) 锡膏厚度测试装置
CN101576376A (zh) 激光检测料面形状的方法和系统
CN103278272A (zh) 基于激光散斑技术的焊接接头应力集中测试的装置及应力集中测试方法
KR20230028385A (ko) 비디오 익스텐소미터를 위한 두께 보정 시스템 및 방법
Chen et al. Full field strain measurement of punch-stretch tests using digital image correlation
JP2010249589A (ja) 歪み計測方法及び歪み計測装置
JP2006200970A (ja) レーザー超音波探傷法、及びレーザー超音波探傷装置
JP5130513B2 (ja) ３次元変位ひずみ計測方法及び装置
Ma et al. 3D structural deformation monitoring of the archaeological wooden shipwreck stern investigated by optical measuring techniques
JP2016176806A (ja) 構造物の状態判定装置と状態判定システムおよび状態判定方法
CN104180772A (zh) 一种视觉检测装置
CN108489987A (zh) 用于光滑表面物体内部缺陷的检测装置
CN103727887A (zh) 非相干成像玻璃测厚方法
US10718607B2 (en) Determining geometric characteristics of reflective surfaces
CN108692806B (zh) 固体中功率超声强度分布的测量方法
Bally et al. Characterisation of weld heterogeneity through hardness mapping and miniature tensile testing
TWI287614B (en) System and method is used with theory of optical aberration for measuring free camber
JP6967203B2 (ja) 変位計測方法、変位計測装置、変位観測方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20070330

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080825

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110301

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110712