JP2007170955A - 変位/ひずみ計測方法及び変位/ひずみ計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被測定物2の表面2Aに密着もしくは近接させたラインスキャナ装置3により撮像した被測定物表面2Aの画像を取り込み、被測定物表面2Aの経時前の画像と、経時後の画像から画像解析により変位もしくはひずみを計測し、変位もしくはひずみの計測結果を出力する。
【選択図】図1
Description
また、デジタル画像相関法は、対象物表面に測定装置等を設置する必要がなく、全視野(全方向)の変位やひずみの計測が簡易にできるという特徴があり、新しい変位、ひずみ計測方法として注目を集めている。しかし、いずれの方法も、CCDカメラで撮影した複数のデジタル画像を基に変位量やひずみを算出することから、以下のような問題があり、現在までに提案されている方法では高精度な変位計測やひずみ計測は実現できていない。
そこで、変形、ひずみ計測において、より簡易に且つ高精度な計測が可能な計測方法が望まれている。
本発明は、上記変位/ひずみ計測方法において、はじめから異なる諧調による識別可能な不規則模様がある場合は、そのまま被測定物表面の画像を取り込むようにすることができる。
本発明は、上記変位/ひずみ計測方法において、異なる階調値による識別可能な不規則模様を転写した被測定物表面の画像を取り込むようにすることができる。
本発明は、上述の各変位/ひずみ計測方法において、経時前と経時後の2枚の画像中の対応する各画素の相対位置を画素の階調値を参照して解析するようにした画像解析法を用いることができる。
本発明は、上述の各変位/ひずみ計測方法において、画像解析により画像平面上の全方向の変位もしくはひずみを計測することができる。
本発明は、上記変位/ひずみ計測装置において、ラインスキャナ装置のラインセンサが平面上で回動可能に配置されている構成とすることができる。
本発明は、上記変位/ひずみ計測装置において、ラインスキャナ装置のラインセンサを、径の中心を通るように半径方向もしくは直径方向に配置すると共に、径の中心を回転中心として回転可能に配置した構成とすることができる。
ラインスキャナ装置を用いるので、高解像度の画像を取り込むことができるため高精度な計測が可能となる。また、照明の調整を不要とすることができ、一定の照度環境で計測が可能となる。また、計測範囲全域に渡り画像のひずみがない。
なお、フラットベッドイメージスキャナ3においては、被写体像を縮小してCCDのラインセンサ13に読み取るようにした、いわゆる縮小光学系スキャナで構成することもできる。
また、図4Bは、1画素ごとに移動した各サブセットの中心点における相関関数Cを示す模式的なグラフである。P′(X*,Y*)の位置が相関関数Cの値の最も小さい最接近画素点となる。
図5Bは、最接近画素(位置(X*,Y*))の前後の位置(X*−1,Y*)、(X*+1,Y*)の画素での相関値を用いて求めた2次曲線近似33と相関関数Cの関係を示す模式的なグラフである。この2次曲線近似33の極小値から、最も相関の良い位置(破線図示)Eを1画素以下の精度で求めることができる。
前者は、上記の例にもあるように相関の最も高い画素位置とその周辺にある画素位置での相関係数を利用して1次曲線や2次曲線、ガウス分布などの直線、曲線を利用してその好転やピークより1画素以下の移動量を求める。
後者は、計測した画像の離散的な強度分布を直接、線形や2次曲線、Bi-cubic等の補間関数を用いて補間し、相関関数が最大値となる位置を求める。
また、フラットベッドイメージスキャナ3が被測定物2の表面2Aに密着もしくは近接配置され、しかも光源12がフラットベッドイメージスキャナ3に内蔵されているので、外部の光に影響されることなく、一定の照度を維持することができ、照明の調整が不要になる。
また、CCDカメラのようにスケールにより測定対象物の大きさを求める必要がなく、寸法の構成作業が不要になる。フラットベッドイメージスキャナ3は、軽量で特殊な技術を不要とするため、撮像操作が簡易であり、かつ安価である。
a),c)の鋼材の塗装面や塗装を剥がした鋼材表面(黒錆の面)は、階調値に差が出にくい。b)の砂目の形成では、エアブラシで白色のアクリル絵の具を水で薄めたものを、圧力1kg/cm2 以下の低圧で吹き付けることにより、1〜2mm程度の砂粒が分散したような模様が得られた。d)の砂目の形成では、エアブラシで肌色のアクリル絵の具を水で薄めたものを吹き付けて砂目の大きさを2〜4mm程度と大きくした。
図8Aに示すように、砂、砂利などの細骨材37とセメント材38とを混練して構成されたコンクリート構造物2の表面2Aには、汚れやカビ等で変質した所謂ペースト層39が形成されている。
このコンクリート構造物2に対して、図8Bに示すように、表面のペースト層39を砥石等の研磨手段により除去する。
次に、図8Cに示すように、さらに表面2Aを細骨材37が表面に露出する程度まで研磨材または砥石等の研磨手段により研磨し、表面2Aを平滑にする(図8Bの鎖線40まで研磨する)。この研磨によりコンクリート構造物2の表面2Aには、セメント材38と異なる階調値(輝度値)を有する細骨材37がセメント材38に混じって不規則(ランダム)に露出して、不規則模様が現れる。
より高精度の全視野計測を行うためには、平面内のX,Y軸方向とも同程度で高い計測精度が求められる。前述の図2におけるラインセンサを一軸方向にのみ走査させるラインスキャナでは、ラインセンサの複数画素が配列されている主走査方向(いわゆるラインセンサ走査方向と直交する方向;ラインセンサの長手方向)の計測精度は高精度が期待できるが、エンコーダを含む駆動系の精度がさほど高くないため、副走査方向(ラインセンサが走査される方向)の計測精度は期待できない。
Claims (11)
- 被測定物の表面に密着もしくは近接させたラインスキャナ装置により撮像した被測定物表面の画像を取り込み、
前記被測定物表面の経時前の画像と、経時後の画像から画像解析により変位もしくはひずみを計測し、
前記変位もしくはひずみの計測結果を出力する
ことを特徴とする変位/ひずみ計測方法。 - 前記被測定物の表面に異なる階調値による識別可能な不規則模様を露出させ、
ラインスキャナ装置により被測定物表面の画像を取り込む
ことを特徴とする請求項1記載の変位/ひずみ計測方法。 - 異なる階調値による識別可能な不規則模様を転写した前記被測定物表面の画像を取り込む
ことを特徴とする請求項1記載の変位/ひずみ計測方法。 - 前記画像のデータとしてラインスキャナ装置の主走査方向の画像データを用いる
ことを特徴とする請求項1,2または3記載の変位/ひずみ計測方法。 - 前記経時前と前記経時後の2枚の画像中の対応する各画素の相対位置を画素の階調値を参照して解析する、画像解析法を用いる
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の変位/ひずみ計測方法。 - 前記画像解析により画像平面上の全方向の変位もしくはひずみを計測する
ことを特徴とする請求項1,2または3記載の変位/ひずみ計測方法。 - ラインスキャナ装置のラインセンサによる2軸方向または3軸方向の走査により撮像した被測定物表面の画像を取り込み、
前記画像のデータとしてラインセンサの主走査方向の画像データを用いる
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の変位/ひずみ計測方法。 - 光源とラインセンサを備えたラインスキャナ装置と、
被測定物の表面に密着もしくは近接した前記ラインスキャナ装置で撮像した被測定物表面の画像を取り込み、
前記被測定物表面の経時前の画像と経時後の画像から画像解析により変位もしくはひずみを計測し、
該変位もしくはひずみの計測結果を出力するコンピュータとを備えて成る
ことを特徴とする変位/ひずみ計測装置。 - 前記ラインスキャナ装置は、平面上の2軸方向に2個又は3軸方向に3個のラインセンサを備えて成る
ことを特徴とする請求項8記載の変位/ひずみ計測装置。 - 前記ラインスキャナ装置のラインセンサは、平面上で回動可能に配置されて成る
ことを特徴とする請求項8記載の変位/ひずみ計測装置。 - 前記ラインスキャナ装置のラインセンサは、径の中心を通るように半径方向もしくは直径方向に配置されると共に、前記径の中心を回転中心として回転可能に配置されて成る
ことを特徴とする請求項8記載の変位/ひずみ計測装置。
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