JP2009276140A - Impact testing machine - Google Patents

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JP2009276140A
JP2009276140A JP2008126161A JP2008126161A JP2009276140A JP 2009276140 A JP2009276140 A JP 2009276140A JP 2008126161 A JP2008126161 A JP 2008126161A JP 2008126161 A JP2008126161 A JP 2008126161A JP 2009276140 A JP2009276140 A JP 2009276140A
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Kiichiro Uyama
喜一郎 宇山
Masami Tomizawa
雅美 富澤
Hiroshi Kominato
宏 小湊
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To observe or analyze the impact exerted on the internal structure of an inspection target equal to an actual product by applying the impact to the inspection target. <P>SOLUTION: The impact is applied to the inspection target 4 in the X-ray beam 9 emitted from an X-ray generator 1 and the X-ray transmitted image being the X-ray intensity distribution transmitted through the inspection target 4 is continuously photographed at a speed of ≥100 frames/sec by an X-ray detector 3 with a high-speed camera 11 and converted to a digital transmitted image to be recorded. The recorded digital transmitted image is animatedly displayed at a slow motion speed reduced from the speed of ≥100 frames/sec in a predetermined ratio by display means 8 and 13 to observe the state of the internal structure of the inspection target. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、各種の構造体に衝撃を加えたときの影響を解析する衝撃試験装置に関する。   The present invention relates to an impact test apparatus for analyzing the effects of applying an impact to various structures.

近年、構造体である携帯電話、携帯情報端末などのモバイル機器が普及してきている。これら機器は、携行可能な状態で使用されることから、落下や衝突などの衝撃を受ける機会が多い。そこで、対衝撃性能を高めた製品を作るため、実際の製品、例えば携帯電話などを使って衝撃試験が行われている。   In recent years, mobile devices such as cellular phones and portable information terminals, which are structural bodies, have become widespread. Since these devices are used in a state where they can be carried, there are many opportunities to receive impacts such as dropping or collision. Therefore, in order to make a product with improved impact resistance, an impact test is performed using an actual product such as a mobile phone.

従来、衝撃試験に関する技術は、振動計付きの被検体を落下させ、被検体に加わる衝撃を振動計で測定し、その外観から被検体に生じる影響を調べ、また振動計の測定データを表示し、衝撃の強さや方向性を観察するものが提案されている(特許文献1)。   Conventionally, the technology related to the impact test is to drop the subject with the vibrometer, measure the impact applied to the subject with the vibrometer, investigate the effect on the subject from its appearance, and display the measurement data of the vibrometer A device for observing the strength and direction of impact has been proposed (Patent Document 1).

また、他の衝撃試験に関する技術は、衝撃を受ける被検体を高速度カメラで撮影し、その映像から衝撃特性(時間−変形量特性等)を取得し、この取得された衝撃特性から被検体の衝撃時の材料特性(応力−歪特性)を得るものが提案されている(特許文献2)。   Another technique related to impact testing is to capture a subject subject to impact with a high-speed camera, obtain impact characteristics (time-deformation amount characteristics, etc.) from the image, and obtain the subject's impact from the obtained impact characteristics. What has obtained the material characteristic (stress-strain characteristic) at the time of an impact is proposed (patent document 2).

さらに、他の衝撃試験に関する技術としては、被検体の落下・衝突を高速度カメラで撮影し、そのカメラの映像から被検体の瞬間的な歪や加速度を解析し、衝撃に対する被検体の振舞いを調べ、被検体を構成する部材の設計に反映させ、対衝撃性能を高める試みが行われている。この衝撃試験は、例えば被検体の外形の目標点となる数箇所を定めてマークを施し、その数箇所のマーク等の位置を時系列的に測定し、マーク位置での加速度、マーク間距離の変化などから歪の大きさを求めるものがある。
特開2007−024507号公報 特開2006−258588号公報
In addition, as another technology related to impact testing, the subject's drop / collision is photographed with a high-speed camera, the instantaneous distortion and acceleration of the subject are analyzed from the camera image, and the behavior of the subject with respect to impact is analyzed. Attempts have been made to improve impact resistance performance by investigating and reflecting it in the design of members constituting the subject. This impact test is performed by, for example, determining several points that are target points of the outer shape of the subject, measuring the positions of the marks and the like in time series, and measuring the acceleration at the mark positions and the distance between the marks. There is one that calculates the magnitude of distortion from changes and the like.
JP 2007-024507 A JP 2006-258588 A

従って、以上のような高速度カメラを用いた衝撃試験は、被検体の対衝撃性能を高めるため、専ら被検体の外部形体のみを測定するものであって、被検体内部がどのような衝撃を受けているか全く不明であり、試験としては不十分である。   Therefore, the impact test using the high-speed camera as described above measures only the external form of the subject in order to improve the impact resistance performance of the subject. It is unclear whether it is being received, and it is not sufficient as a test.

衝撃試験としては、被検体内部の部品の取り付け状態の変化や各部品に掛かる加速度などを把握しない限り、対衝撃性能の高い被検体を作ることは難しい。具体的には、被検体が携帯電話である場合、その携帯電話の破損しやすい内部の基板とIC部品との接合部や電池などは検査できない。携帯電話の対衝撃性能を高めるためには、基板、基板取付け部品、電池などの歪や加速度などを解析することが望ましい。   As an impact test, it is difficult to make a subject with high impact resistance unless the change in the mounting state of components inside the subject and the acceleration applied to each component are grasped. Specifically, when the subject is a mobile phone, it is not possible to inspect the junction between the internal substrate of the mobile phone that is easily damaged and the IC component, the battery, and the like. In order to improve the impact resistance performance of the mobile phone, it is desirable to analyze the distortion and acceleration of the substrate, the substrate mounting component, the battery, and the like.

また、被検体の内部構造の衝撃を解析する場合、例えば試験時のみ透明な外枠に代えて試験することも考えられるが、内部構造が受ける衝撃は外枠構造の材質、形状に大きく依存するので、実際に即した試験ではなくなってしまう問題がある。   When analyzing the impact of the internal structure of the subject, for example, it may be possible to perform a test instead of a transparent outer frame only during the test, but the impact received by the internal structure depends greatly on the material and shape of the outer frame structure. Therefore, there is a problem that it is no longer an actual test.

更に言えば、衝撃試験自体は内部の部品を守るために外枠をいかに設計するかを目的とすることが多く、別の外枠に代えて試験することは本末転倒である。   Furthermore, the impact test itself is often aimed at how to design the outer frame in order to protect the internal components, and testing in place of another outer frame is a fall.

本発明は上記事情にかんがみてなされたもので、実製品と同等の被検体に対して衝撃を与え、その被検体の内部構造に掛かる衝撃を観察ないし解析する衝撃試験装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an impact test apparatus that applies an impact to a subject equivalent to an actual product and observes or analyzes the impact on the internal structure of the subject. And

上記課題を解決するために、請求項1に対応する衝撃試験装置は、内部構造を持つ構造体である被検体に衝撃を与える衝撃付与手段と、少なくとも被検体が衝撃を受けている間、被検体にX線を照射する第一のX線発生器と、この第一のX線発生器から照射されて前記被検体を透過してくるX線を検出し可視光透過像に変換して出力する第一のX線可視光変換手段と、この第一のX線可視光変換手段から出力される可視光透過像を毎秒100フレーム以上の速度で連続撮影しデジタルの透過像に変換して記憶する第一の高速度カメラと、この第一の高速度カメラに記憶された透過像を、毎秒100フレーム以上の速度から所定の低減倍の速度のもとにスローモーションにより動画表示する表示手段とを備えた構成である。   In order to solve the above-described problem, an impact test apparatus corresponding to claim 1 is provided with impact applying means for impacting a subject, which is a structure having an internal structure, and at least while the subject is impacted. A first X-ray generator that irradiates the specimen with X-rays, and X-rays emitted from the first X-ray generator and transmitted through the subject are detected, converted into a visible light transmission image, and output. First X-ray visible light converting means and a visible light transmission image output from the first X-ray visible light converting means are continuously photographed at a speed of 100 frames or more per second, converted into a digital transmission image and stored. A first high-speed camera, and display means for displaying a moving image stored in the first high-speed camera in slow motion from a speed of 100 frames or more per second at a predetermined reduced speed. It is the structure provided with.

このような手段を講じたことにより、被検体を透過してくるX線による透過像を適宜な低減倍の速度のもとにスローモーションにより動画表示するので、被検体の内部構造に掛かる衝撃を容易に観察できる。   By taking such measures, the X-ray transmission image transmitted through the subject is displayed as a moving image in slow motion at an appropriate reduction speed, so that the impact on the internal structure of the subject is reduced. Easy to observe.

請求項2に対応する衝撃試験装置は、請求項1に対応する衝撃試験装置の構成に新たに、少なくとも被検体が衝撃を受けている間、被検体の外観像を毎秒100フレーム以上の速度で連続撮影しデジタルの外観像に変換して記憶する第二の高速度カメラと、第一および第二の高速度カメラの同期をとるための共通のトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段とをさらに設け、トリガ信号を受けて同期撮影する第一および第二の高速度カメラで被検体の透過像と外観像とを連続撮影して記憶する構成である。   An impact test apparatus corresponding to claim 2 is newly added to the configuration of the impact test apparatus corresponding to claim 1, and at least during the impact of the subject, the appearance image of the subject is at a speed of 100 frames or more per second. A second high-speed camera that continuously shoots, converts it into a digital appearance image and stores it, and trigger signal generating means for generating a common trigger signal for synchronizing the first and second high-speed cameras The first and second high-speed cameras that are provided and receive synchronous images in response to a trigger signal are configured to continuously capture and store a transmission image and an appearance image of the subject.

このような手段を講じたことにより、被検体を透過してくるX線による透過像及び外観像を適宜な低減倍の速度のもとにスローモーションで動画表示するので、被検体の内部構造及び外観に加わる衝撃を容易に観察できる。   By taking such a means, a transmission image and an appearance image by X-rays transmitted through the subject are displayed as a moving image in slow motion at an appropriate reduction speed, so that the internal structure of the subject and The impact on the appearance can be easily observed.

請求項3に対応する衝撃試験装置は、請求項1または請求項2に対応する衝撃試験装置の構成に新たに、各透過像および各外観像の何れか一方または両方の画像上に現れる被検体の内部構造、外表面の特徴点を時間を追って、または遡って追跡し、当該特徴点の二次元空間での軌道を算出するデータ処理部を設けた構成である。   The impact test apparatus corresponding to claim 3 is a test object newly appearing on either one or both of the transmitted images and the external appearance images in addition to the configuration of the impact test apparatus corresponding to claim 1 or claim 2. This is a configuration in which a data processing unit is provided for tracking feature points on the inner structure and outer surface of the device in time or retroactively and calculating a trajectory of the feature points in a two-dimensional space.

このような手段を講じたことにより、被検体の内部構造を追跡することで特徴点の位置の時間変化としての画像上の軌道を求めることができる。ここで、実空間での軌道が透過像の透過方向に対して直交する面内、あるいはこの面から大きくずれない範囲の場合には、画像上の軌道に定数を掛けて実空間での軌道を算出できる。   By taking such means, the trajectory on the image as the time change of the position of the feature point can be obtained by tracking the internal structure of the subject. Here, if the trajectory in the real space is in a plane orthogonal to the transmission direction of the transmission image or in a range that does not greatly deviate from this plane, the trajectory in the real space is multiplied by a constant on the trajectory on the image. It can be calculated.

さらに、実空間での軌道を時間で1回微分して速度、2回微分して加速度を求めることができる。また、複数の特徴点の軌道を求めることで、歪の時間変化を求めることができる。これにより、被検体の内部構造の動き、変形、ずれ等を解析できる。   Furthermore, the acceleration can be obtained by differentiating the trajectory in the real space once with respect to time and differentiating with speed twice. Further, by obtaining the trajectories of a plurality of feature points, it is possible to obtain the time change of the distortion. As a result, the movement, deformation, deviation, etc. of the internal structure of the subject can be analyzed.

また、請求項4に対応する衝撃試験装置は、請求項1に対応する衝撃試験装置の構成に新たに、少なくとも被検体が衝撃を受けている間、第一のX線発生器とは異なる照射方向から被検体にX線を照射する第二のX線発生器と、この第二のX線発生器から照射されて被検体を透過してくるX線を検出し可視光透過像に変換して出力する第二のX線可視光変換手段と、この第二のX線可視光変換手段から出力される可視光透過像を毎秒100フレーム以上の速度で連続撮影しデジタルの透過像に変換して記憶する第二の高速度カメラと、前記第一および第二の高速度カメラの同期をとるための共通のトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段とをさらに設け、トリガ信号を受けて同期撮影する第一および第二の高速度カメラにより被検体の異なる方向から透過してくる透過像を連続撮影して記憶する構成である。   In addition, the impact test apparatus corresponding to claim 4 is a configuration of the impact test apparatus corresponding to claim 1, and the irradiation is different from that of the first X-ray generator at least while the subject is impacted. A second X-ray generator that irradiates the subject with X-rays from the direction, and X-rays that are irradiated from the second X-ray generator and transmitted through the subject are detected and converted into a visible light transmission image. The second X-ray visible light converting means that outputs the image and the visible light transmission image output from the second X-ray visible light converting means are continuously photographed at a speed of 100 frames or more per second and converted into a digital transmission image. And a second high-speed camera for storing and a trigger signal generating means for generating a common trigger signal for synchronizing the first and second high-speed cameras, and receiving the trigger signal for synchronous shooting The first and second high-speed cameras It is configured to continuous shooting and stored transmission image coming transmitted from the direction.

このような手段を講じたことにより、被検体の異なる方向から透過してくるX線による透過像をそれぞれ単独あるいは並べて適宜な低減倍でスローモーションで動画表示するので、被検体の内部構造、外観に加わる衝撃を容易に観察できる。すなわち、被検体が衝撃を受けたときの内部構造の動き、変形、ずれ等をスローモーションで2方向から観察できる。   By taking such measures, transmission images of X-rays transmitted from different directions of the subject can be displayed individually or side by side and displayed in slow motion with an appropriate reduction ratio. The impact applied to the can be easily observed. That is, the movement, deformation, displacement, etc. of the internal structure when the subject receives an impact can be observed from two directions in slow motion.

また、請求項5に対応する衝撃試験装置は、請求項4に対応する衝撃試験装置の構成に新たに、第一および第二の高速度カメラにそれぞれ記憶された各透過像上に現れる被検体の内部構造の特徴点を時間を追って、または遡って追跡し、それぞれの特徴点の三次元空間での軌道を算出するデータ処理部を設けた構成である。   Further, an impact test apparatus corresponding to claim 5 is an object which appears on each transmission image respectively stored in the first and second high-speed cameras in the configuration of the impact test apparatus corresponding to claim 4. This is a configuration in which a data processing unit is provided that tracks feature points of the internal structure in time or retrospectively and calculates a trajectory of each feature point in a three-dimensional space.

このような手段を講じることにより、被検体の内部構造に掛かる衝撃を3次元的に解析でき、また、請求項3に対応する衝撃試験装置と同様の分析結果を得ることができる。   By taking such means, the impact applied to the internal structure of the subject can be analyzed three-dimensionally, and the same analysis result as the impact test apparatus corresponding to claim 3 can be obtained.

本発明によれば、実製品と同等の被検体に対して衝撃を与え、その被検体の内部構造に掛かる衝撃の状態を適切に観察ないし解析することができる。   According to the present invention, it is possible to give an impact to a subject equivalent to an actual product and appropriately observe or analyze the state of the impact applied to the internal structure of the subject.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は本発明に係る衝撃試験装置の第1の実施形態を示す構成図である。
衝撃試験装置は、X線発生器1、X線制御器2、X線検出器3、被検体4を放出する放出器5、放出器5から放出される被検体4の落下直下に配置される衝突部材6、この衝突部材6に取り付けられるトリガ信号発生器7、データ処理部8等により構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an impact test apparatus according to the present invention.
The impact test apparatus is disposed immediately below the X-ray generator 1, the X-ray controller 2, the X-ray detector 3, the emitter 5 that emits the subject 4, and the subject 4 that is emitted from the emitter 5. The collision member 6 includes a trigger signal generator 7 attached to the collision member 6, a data processing unit 8, and the like.

なお、被検体4としては、内部構造を備えた構造体であって、各種の携行機器がそれに該当するが、ここでは例えば携帯電話を想定して説明する。また、放出器5及び衝突部材6は請求項に記載の衝撃付与手段に相当する。   The subject 4 is a structure having an internal structure and corresponds to various portable devices. Here, for example, description will be made assuming a mobile phone. The discharger 5 and the collision member 6 correspond to the impact applying means described in the claims.

X線発生器1は、X線管及び高電圧発生部から成り、例えばX線制御器2のパネルから操作設定される管電圧、管電流のもとに所要の強度を持ったX線ビーム9を照射する。また、X線制御器2は、データ処理部8と連携し、当該データ処理部8からの設定指示に従ってX線発生器1に管電圧、管電流を設定する構成であってもよい。   The X-ray generator 1 includes an X-ray tube and a high voltage generator. For example, an X-ray beam 9 having a required intensity based on a tube voltage and a tube current set and operated from the panel of the X-ray controller 2. Irradiate. In addition, the X-ray controller 2 may be configured to set a tube voltage and a tube current in the X-ray generator 1 in accordance with a setting instruction from the data processing unit 8 in cooperation with the data processing unit 8.

X線検出器3は、X線発生器1と対向する位置に配置され、X線発生器1のX線焦点Fから照射されるX線の一部のX線ビーム9を検出し撮影する機能を持っている。   The X-ray detector 3 is disposed at a position facing the X-ray generator 1, and has a function of detecting and photographing a part of the X-ray beam 9 emitted from the X-ray focal point F of the X-ray generator 1. have.

X線検出器3は、2次元の空間分解能でX線を検出するもので、X線可視光変換手段としてのX線II(イメージインテンシファイア)10と高速度カメラ11とより成る。X線II10はX線検出面10aで検出されるX線の強度分布であるX線透過像を可視光の透過像に変換し、出力面10bから出力する。なお、X線II10としては残光の少ないものが使用される。   The X-ray detector 3 detects X-rays with a two-dimensional spatial resolution, and includes an X-ray II (image intensifier) 10 as an X-ray visible light converting means and a high-speed camera 11. The X-ray II10 converts an X-ray transmission image, which is an X-ray intensity distribution detected on the X-ray detection surface 10a, into a visible light transmission image, and outputs it from the output surface 10b. Note that the X-ray II 10 is used with little afterglow.

高速度カメラ11は、レンズ、CCDセンサまたはCMOSイメージセンサなどの撮像素子、AD変換器、メモリ部11a等よりなる。この高速度カメラ11は、X線II10の出力面10b上の可視光透過像をレンズを通して撮像素子の上に結像するとともに、撮像素子で電気信号に変換し、この電気信号をAD変換器にてデジタルデータ(デジタル画像)に変換し、メモリ部11aに記憶する。   The high-speed camera 11 includes a lens, an image sensor such as a CCD sensor or a CMOS image sensor, an AD converter, a memory unit 11a, and the like. The high-speed camera 11 forms a visible light transmission image on the output surface 10b of the X-ray II 10 on the image pickup device through a lens, converts the electric signal into an electric signal by the image pickup device, and converts the electric signal to an AD converter. Then, it is converted into digital data (digital image) and stored in the memory unit 11a.

高速度カメラ11は、100フレーム毎秒以上の速度で連続撮影するものが使用される。通常の動画撮影用カメラは30フレーム毎秒で連続撮影して記憶し、30フレーム毎秒の同じ速度で再生し動画表示するが、高速度カメラ11では100フレーム毎秒以上で連続撮影して記憶し、30フレーム毎秒の速度で再生表示することによってスローモーション表示が可能である。   As the high-speed camera 11, a camera that continuously shoots at a speed of 100 frames per second or more is used. A normal video camera shoots and stores continuously at 30 frames per second, and plays back and displays a video at the same speed of 30 frames per second. However, the high-speed camera 11 continuously shoots and stores at 100 frames per second or more. Slow motion display is possible by playing back and displaying at a frame rate of 2 seconds.

従って、高速度カメラ11は、100フレーム毎秒以上で連続撮影した一連の透過像を順次メモリ部11aに記憶する。メモリ部11aは、有効容量が例えば10Gバイトとすると、1Mバイトの透過像を約10,000フレーム分記憶できる。   Accordingly, the high-speed camera 11 sequentially stores a series of transmission images continuously captured at 100 frames per second or more in the memory unit 11a. For example, when the effective capacity is 10 Gbytes, the memory unit 11a can store a transmission image of 1 Mbytes for about 10,000 frames.

放出器5は、常時は例えば適宜なアーム(図示せず)などで被検体4を支え、所定のタイミングで支えを外すことにより、被検体4を落下させる構造となっている。   The emitter 5 has a structure in which the subject 4 is always dropped by supporting the subject 4 with, for example, an appropriate arm (not shown) and removing the support at a predetermined timing.

放出器5は、被検体4の落下方向にガイド板または所要形状のガイド筒体などのガイド部5aが設けられている。ガイド部5aは、表面が摩擦の少ない材料で作られ、被検体4が少ない摩擦抵抗で滑って落下し、X線ビーム9内を通過して放出器5真下の衝突部材6に衝突する。被検体4をガイド部5aに沿って滑らす理由は、被検体4の落下中の回転を抑え、被検体4を安定な姿勢で衝突部材6に衝突させる為である。   The emitter 5 is provided with a guide portion 5a such as a guide plate or a guide cylinder having a required shape in the direction in which the subject 4 falls. The guide portion 5a is made of a material having a low friction surface, and the subject 4 slides and falls with a small frictional resistance, passes through the X-ray beam 9, and collides with the collision member 6 directly below the emitter 5. The reason why the subject 4 is slid along the guide portion 5a is to prevent the subject 4 from rotating while falling and cause the subject 4 to collide with the collision member 6 in a stable posture.

また、ガイド部5aの下端部と衝突部材6の間は少なくとも被検体4の長さ以上の空間距離を有し、さらに好ましくは被検体4の長さ以上であって、被検体4が衝突部材6に衝突して跳ね返ってガイド部5aの下端部に接触しない程度の空間距離が望ましい。これにより、高速度カメラ11は、被検体4がガイド部5aに衝突しない状態で衝突及び跳ね返りを撮影できる。   The space between the lower end of the guide portion 5a and the collision member 6 has a spatial distance that is at least the length of the subject 4, more preferably the length of the subject 4, and the subject 4 is a collision member. It is desirable to have a spatial distance that does not hit the lower end portion of the guide portion 5a when it collides with 6 and bounces back. Thereby, the high-speed camera 11 can image a collision and a bounce in a state where the subject 4 does not collide with the guide portion 5a.

衝突部材6としては、衝突の衝撃を変えて試験する必要から、様々な材質(例えばプラスチック材、コンクリート材等)で作られたものに交換できるように複数用意する。   A plurality of collision members 6 are prepared so that they can be exchanged with ones made of various materials (for example, plastic material, concrete material, etc.) because it is necessary to test by changing the impact of the collision.

この衝突部材6にはトリガ信号発生器7が取り付けられている。トリガ信号発生器7は例えば歪センサ(ストレインゲージ)と電気回路とより成り、被検体4が衝突したときの衝突部材6の振動を歪センサの電気抵抗の変化により検出する。電気回路は歪センサ出力を振動信号として取り出し、この振動信号レベルが所定値を超えたときに電気的なトリガ信号を発生し、このトリガ信号を高速度カメラ11に送信する。   A trigger signal generator 7 is attached to the collision member 6. The trigger signal generator 7 includes, for example, a strain sensor (strain gauge) and an electric circuit, and detects the vibration of the collision member 6 when the subject 4 collides with the change of the electric resistance of the strain sensor. The electric circuit extracts the strain sensor output as a vibration signal, generates an electric trigger signal when the vibration signal level exceeds a predetermined value, and transmits the trigger signal to the high-speed camera 11.

高速度カメラ11は、被検体4の落下直前あるいは被検体4が衝突する直前から撮影を開始しその透過像をメモリ部11aに順次記憶し、有効容量に達すれば前に戻って順次上書きしながら繰り返し記憶していくが、トリガ信号発生器7から送られてくるトリガ信号を受信したときをトリガ点とし、予め高速度カメラ11に任意に設定される比率に従って撮影中の透過像のメモリ部11aへの記憶制御を実施する。従って、高速度カメラ11はトリガ点よりも前の透過像もメモリ部11aに記憶している。   The high-speed camera 11 starts imaging immediately before the subject 4 falls or immediately before the subject 4 collides, and sequentially stores the transmitted images in the memory unit 11a. Although it is repeatedly stored, the memory portion 11a of the transmission image being photographed according to the ratio arbitrarily set in the high-speed camera 11 in advance when the trigger signal sent from the trigger signal generator 7 is received is set as the trigger point. Implement memory control. Therefore, the high-speed camera 11 also stores a transmission image before the trigger point in the memory unit 11a.

例えば高速度カメラ11に設定された比率がトリガ点前10%、トリガ点後90%とすると、図2に示すようにトリガ点から高速度カメラ11で撮影された透過像をメモリ部11aの有効容量の90%に達するまで上書きを続け、トリガ点よりも10%前で撮影が終了する。その結果、トリガ点前10%にトリガ点後90%を足せば、メモリ部11aの有効容量を有効に利用し、被検体4の衝突前から衝突後の衝撃の状態を撮影することが可能となる。   For example, assuming that the ratio set for the high-speed camera 11 is 10% before the trigger point and 90% after the trigger point, the transmission image taken by the high-speed camera 11 from the trigger point as shown in FIG. Overwriting is continued until 90% of the capacity is reached, and shooting is completed 10% before the trigger point. As a result, if 90% after the trigger point is added to 10% before the trigger point, the effective capacity of the memory unit 11a can be used effectively, and the state of impact after the collision can be imaged before the subject 4 collides. Become.

データ処理部8は、通常のパーソナルコンピュータと同等の処理機能を有するものであって、キーボード、マウスなどの入力部12及び表示部13が接続され、内部的には、CPU、内部メモリ部、メモリ部11aとのインタフェースが設けられ、必要に応じてディスク等の外部記憶装置が接続されている。   The data processing unit 8 has a processing function equivalent to that of a normal personal computer, and is connected to an input unit 12 such as a keyboard and a mouse and a display unit 13 and internally includes a CPU, an internal memory unit, a memory An interface with the unit 11a is provided, and an external storage device such as a disk is connected as necessary.

データ処理部8は、高速度カメラ11と接続され、メモリ部11aに記憶される透過像を読み取り、所要の処理を実行し、透過像データなどを表示部13に動画表示する。   The data processing unit 8 is connected to the high-speed camera 11, reads a transmission image stored in the memory unit 11 a, executes a necessary process, and displays the transmission image data and the like on the display unit 13 as a moving image.

さらに、衝撃試験装置には、図示されていないが、X線発生器1、X線検出器3、放出器5、衝突部材6、トリガ信号発生器7を覆うX線遮蔽部分等が設けられている。   Further, although not shown, the impact test apparatus is provided with an X-ray shielding portion that covers the X-ray generator 1, the X-ray detector 3, the emitter 5, the collision member 6, the trigger signal generator 7, and the like. Yes.

次に、以上のような衝撃試験装置の動作について説明する。
操作者は、まず、X線発生器1から照射されるX線ビーム9の中に入るように被検体4を固定し、仮撮影を実施し、必要な条件を設定する。具体的には、X線制御器2のパネルからX線発生器1に管電圧、管電流を仮設定し、X線発生器1からX線ビーム9を照射する。被検体4を通ったX線の透過像はX線II10、高速度カメラ11で撮像され、メモリ部11aに記憶させた後、データ処理部8が読み取り、表示部13に表示する。この表示された透過像を観察しながら、管電圧、管電流、撮影速度、高速度カメラ11のゲインを繰り返し調整し、最適なX線条件及び撮影条件を設定する。
Next, the operation of the impact test apparatus as described above will be described.
First, the operator fixes the subject 4 so as to enter the X-ray beam 9 irradiated from the X-ray generator 1, performs provisional imaging, and sets necessary conditions. Specifically, a tube voltage and a tube current are temporarily set from the panel of the X-ray controller 2 to the X-ray generator 1, and the X-ray beam 9 is irradiated from the X-ray generator 1. An X-ray transmission image passing through the subject 4 is captured by the X-ray II 10 and the high-speed camera 11, stored in the memory unit 11 a, read by the data processing unit 8, and displayed on the display unit 13. While observing the displayed transmission image, the tube voltage, tube current, imaging speed, and gain of the high-speed camera 11 are repeatedly adjusted to set optimum X-ray conditions and imaging conditions.

以上のような条件設定を終えると、放出器5に被検体4を保持させる。
操作者は、X線制御器2を操作してX線発生器1を起動し、当該X線発生器1のX線焦点FからX線ビーム9を照射した状態とする。ここで、高速度カメラ11が撮影を開始し、高速度撮影とメモリ部11aへの上書きを繰り返しつつ保存する。
When the above condition setting is completed, the subject 4 is held by the emitter 5.
The operator operates the X-ray controller 2 to activate the X-ray generator 1 and irradiates the X-ray beam 9 from the X-ray focal point F of the X-ray generator 1. Here, the high-speed camera 11 starts shooting, and saves while repeating high-speed shooting and overwriting to the memory unit 11a.

その結果、被検体4を透過したX線ビーム9は、X線II10の検出面10aでX線透過像として検出され可視光透過像に変換されて出力面10bから出力される。高速度カメラ11は、その出力面10bから出た可視光透過像を高速度撮影して電気的なデジタルデータ(デジタル画像)に変換し、メモリ部11aの最旧画像に対して上書きを繰り返しつつ最新画像として順次記憶し続ける。   As a result, the X-ray beam 9 transmitted through the subject 4 is detected as an X-ray transmission image on the detection surface 10a of the X-ray II 10, converted into a visible light transmission image, and output from the output surface 10b. The high-speed camera 11 takes a visible light transmission image output from the output surface 10b at high speed, converts it into electrical digital data (digital image), and repeatedly overwrites the oldest image in the memory unit 11a. Continue to store sequentially as the latest image.

このとき、放出器5から被検体4を落下させる。この被検体4はガイド部5a及びX線ビーム9を通って落下し、衝突部材6に衝突する。トリガ信号発生器7は被検体4が衝突したときにトリガ信号を高速度カメラ11に送信する。高速度カメラ11はトリガ信号発生器7からのトリガ信号を受信したときをトリガ点とし、前述したようにトリガ点からメモリ部有効容量の90%の画像を撮影・記憶した時点で撮影を終了する。その結果、高速度カメラ11のメモリ部11aにはトリガ点(衝突時点)の前10%、トリガ点の後90%の時系列的な透過像が記憶された状態となる。   At this time, the subject 4 is dropped from the emitter 5. The subject 4 falls through the guide portion 5 a and the X-ray beam 9 and collides with the collision member 6. The trigger signal generator 7 transmits a trigger signal to the high-speed camera 11 when the subject 4 collides. The high-speed camera 11 uses the trigger point when the trigger signal is received from the trigger signal generator 7 as the trigger point. As described above, the high-speed camera 11 finishes shooting when 90% of the memory portion effective capacity is shot and stored from the trigger point. . As a result, the memory unit 11a of the high-speed camera 11 stores a time-series transmission image of 10% before the trigger point (collision point) and 90% after the trigger point.

操作者はX線制御器2を通してX線発生器1のX線照射を停止させる。
高速度カメラ11は、撮影が終了すると、メモリ部11aに記憶された透過像をデータ処理部8に送信する。あるいは、データ処理部8は、高速度カメラ11に送信指令を送信し、高速度カメラ11から透過像を送信させる。データ処理部8は送信されてくる透過像を例えば内部メモリ部または外部記憶装置(図示せず)に記憶する。
The operator stops the X-ray irradiation of the X-ray generator 1 through the X-ray controller 2.
When the high-speed camera 11 finishes shooting, the high-speed camera 11 transmits the transmission image stored in the memory unit 11 a to the data processing unit 8. Alternatively, the data processing unit 8 transmits a transmission command to the high speed camera 11 to transmit a transmission image from the high speed camera 11. The data processing unit 8 stores the transmitted transmission image in, for example, an internal memory unit or an external storage device (not shown).

データ処理部8は、高速度カメラ11のメモリ部11aから得られた透過像の表示及び解析処理を行う。
すなわち、データ処理部8は、内部メモリ部に記憶された透過像を1枚ずつ静止画像として表示することも可能であるが、例えば30フレーム毎秒で時系列に透過像を順次読み出し、表示部13に動画表示することも可能である。例えば、3000フレーム毎秒で透過像を撮影したとすると、100倍の低減倍でスローモーション表示できる。
The data processing unit 8 performs display and analysis processing of a transmission image obtained from the memory unit 11a of the high-speed camera 11.
That is, the data processing unit 8 can also display the transmission images stored in the internal memory unit one by one as still images. For example, the data processing unit 8 sequentially reads the transmission images in time series at 30 frames per second, and displays the display unit 13. It is also possible to display a moving image. For example, if a transmission image is taken at 3000 frames per second, slow motion display can be performed with a reduction of 100 times.

図3は被検体4(例えば携帯電話)が衝突部材6に衝突した瞬間の透過像17の一例を示す模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a transmission image 17 at the moment when the subject 4 (for example, a mobile phone) collides with the collision member 6.

同図において、被検体4は外枠4a、基板4b、電池4c(例えばリチウムイオンポリマー電池)などからなる。基板4b上にはIC4d,4e、コンデンサ4f、抵抗4g等が取り付けられ、電池4cには電源端子4hが設けられている。4i,4jはBGA(ボールグリッドアレイ)である。なお、この透過像17は衝突の瞬間に基板4bの面にほぼ直交する方向から撮影した状態を表している。   In the figure, a subject 4 includes an outer frame 4a, a substrate 4b, a battery 4c (for example, a lithium ion polymer battery), and the like. ICs 4d and 4e, a capacitor 4f, a resistor 4g, and the like are attached on the substrate 4b, and a power supply terminal 4h is provided on the battery 4c. Reference numerals 4i and 4j denote BGAs (ball grid arrays). The transmitted image 17 represents a state taken at a moment of collision from a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate 4b.

従って、衝突部材6に衝突した瞬間の被検体4の透過像17を目視可能な状態でスローモーション表示すれば、衝突時の被検体4の内部構造の歪やずれなどを全体的に観察できる。例えば、電源端子4hの接触具合やずれ具合を観察できる。ちなみに、電源端子4hは一瞬でも接続箇所が離脱すると、被検体4のICに記憶された内容が消去される等の問題を発生する箇所である。   Therefore, if the transmitted image 17 of the subject 4 at the moment of collision with the collision member 6 is displayed in slow motion while being visible, distortion and displacement of the internal structure of the subject 4 at the time of the collision can be observed as a whole. For example, it is possible to observe the contact state and the shift state of the power terminal 4h. Incidentally, the power supply terminal 4h is a place where a problem such as erasure of the contents stored in the IC of the subject 4 occurs when the connection place is disconnected even for a moment.

次に、データ処理部8による透過像の解析処理例について、図3を参照して説明する。
まず、歪補正処理を実行する。解析結果の正確性を確保する観点から、前処理としての透過像17の歪補正処理を行う。ここで、歪補正とはX線II10や高速度カメラ11のレンズによって生じる画像歪を消去する補正である。なお、歪補正については、公知の種々の補正方法があるが、ここでは、例えば多項式を用いた補正処理を行う。
Next, a transmission image analysis processing example by the data processing unit 8 will be described with reference to FIG.
First, distortion correction processing is executed. From the viewpoint of ensuring the accuracy of the analysis result, distortion correction processing of the transmission image 17 is performed as preprocessing. Here, the distortion correction is correction for erasing image distortion caused by the X-ray II 10 or the lens of the high-speed camera 11. There are various known correction methods for distortion correction. Here, for example, correction processing using a polynomial is performed.

補正処理は、補正前の透過像(画像)をP(x,y)、補正後の透過像(画像)をP´(n,m)とすると、すべての画素(n,m)に対し、下式に示す多項式の演算式により補正後の透過像P´(n,m)を求めるものである。
x=Σl=0〜5Σk=0〜5{al,k・nl } (1)
y=Σl=0〜5Σk=0〜5{bl,k・nl } (2)
P´(n,m)=P(x,y) (3)
なお、al,k、bl,kは予め較正で求めておいた定数である。
In the correction process, assuming that the transmission image (image) before correction is P (x, y) and the transmission image (image) after correction is P ′ (n, m), for all pixels (n, m), The corrected transmission image P ′ (n, m) is obtained by a polynomial arithmetic expression shown below.
x = Σ l = 0 to 5 Σ k = 0 to 5 { al, k · n l · m k } (1)
y = Σ l = 0 to 5 Σ k = 0 to 5 {b l, k · n l · m k } (2)
P ′ (n, m) = P (x, y) (3)
Here, a l, k , b l, k are constants obtained in advance by calibration.

すなわち、x,yは、式(1)、(2)に示すように、nとmの5次式により求められる。通常、xとyは整数とならないので、式(3)の右辺は例えば1次補間(直線補間)により計算する。ここでは、解析対象となる透過像Pのすべてに対し、順次歪補正処理を実施し、補正後の透過像P´を取得し、例えば内部メモリ部に記憶していく。以下の処理はすべて歪補正後の透過像P´(=透過像17)を用いて行うものとする。   That is, x and y are obtained by a quintic equation of n and m as shown in equations (1) and (2). Usually, since x and y are not integers, the right side of Equation (3) is calculated by, for example, linear interpolation (linear interpolation). Here, the distortion correction process is sequentially performed on all the transmission images P to be analyzed, and the corrected transmission image P ′ is acquired and stored in, for example, the internal memory unit. The following processes are all performed using the transmission image P ′ (= transmission image 17) after distortion correction.

次に、特徴点設定処理を実行する。操作者は、図3に示す1枚の透過像17上で追跡点となる特徴点をROI指定することによって設定する。特徴点としては、例えば画像濃度の大きな点や画像濃度の変化が大きな点などであって、例えば小さい四角形ROI(感心領域)を設定すると、このROI内で特徴点が画像処理において一意的に決められる。例えばコンデンサ4f、抵抗4gの重心、電池4c、基板4b、IC4eなどの角の点、あるいはIC4eを接合するBGA4jのうちの1個のボールの重心等が特徴点として挙げられる。ここでは、例えば基板4bの四隅の点A,B,C,Dが特徴点であり、同時に追跡点でもある。   Next, feature point setting processing is executed. The operator sets the feature points to be tracking points on the single transmission image 17 shown in FIG. 3 by specifying the ROI. The feature points are, for example, a point having a large image density or a point having a large change in image density. For example, when a small square ROI (feeling area) is set, the feature point is uniquely determined in image processing within this ROI. It is done. For example, the center of gravity of the capacitor 4f, the resistor 4g, the corner point of the battery 4c, the substrate 4b, the IC 4e, the center of gravity of one ball of the BGA 4j that joins the IC 4e, and the like can be cited as characteristic points. Here, for example, points A, B, C, and D at the four corners of the substrate 4b are feature points and also tracking points.

引き続き、特徴点軌道決定処理を実行する。この特徴点軌道決定処理は、解析対象とするすべての透過像17に対し、時系列の順番、あるいは時系列の逆順に従って特徴点の位置を求めていくことによって追跡し、順次各透過像17の四隅の点A,B,C,Dを決定していく。なお、特徴点を追跡する画像処理は既に公知の技術であるので、ここでは詳細は記載しない。特徴点の追跡は、隣接する画像間で互いに近い位置にある特徴点を同一点(例えばA点)として同定することで行われる。   Subsequently, feature point trajectory determination processing is executed. This feature point trajectory determination process tracks all the transmission images 17 to be analyzed by finding the positions of the feature points according to the time series order or the reverse order of the time series. The points A, B, C, and D at the four corners are determined. Note that image processing for tracking feature points is a well-known technique and will not be described in detail here. Tracking of feature points is performed by identifying feature points that are close to each other between adjacent images as the same point (for example, point A).

この特徴点軌道決定処理により、各透過像17の四隅の点A,B,C,Dを時系列的に追跡し、各点の位置を把握することにより軌道を決定できる。すなわち、時系列な時間ごとの画像上の各点の横/縦の位置、n(t)、m(t)を求めることができる。   By this feature point trajectory determination process, the points A, B, C, and D at the four corners of each transmission image 17 are tracked in time series, and the trajectory can be determined by grasping the position of each point. That is, the horizontal / vertical position, n (t), m (t) of each point on the image in time series can be obtained.

ところで、今、衝突時の短時間の軌道のみを解析する場合、基板4bの姿勢はあまり変化せず、この短時間の間、基板4bの面にほぼ直交する方向からの透過像が得られる。この条件下では、基板4dの各点での1画素サイズは一定である。画素サイズをps(mm/画素)とすると、各点の実空間での軌道は、下式に基づいてmm単位で求められる。   By the way, when analyzing only the short-time trajectory at the time of the collision, the posture of the substrate 4b does not change so much, and a transmission image from a direction substantially orthogonal to the surface of the substrate 4b is obtained for this short time. Under this condition, the size of one pixel at each point of the substrate 4d is constant. If the pixel size is ps (mm / pixel), the trajectory of each point in the real space is obtained in mm based on the following equation.

g(t)=ps・n(t) ……(4)
h(t)=ps・m(t) ……(5)
次に、所要とする微分処理を実行する。この微分処理は、まず、式(4)、式(5)により求められたg(t)、h(t)をそれぞれtで微分し、速度の横/縦成分u(t)、v(t)を求めた後、この求めたu(t)、v(t)に対して、更にtで微分し、各点の加速度α(t)、β(t)を求める。
g (t) = ps · n (t) (4)
h (t) = ps · m (t) (5)
Next, required differentiation processing is executed. In this differentiation process, first, g (t) and h (t) obtained by the equations (4) and (5) are differentiated by t, respectively, and the horizontal / vertical components u (t) and v (t ) Is obtained, and the obtained u (t) and v (t) are further differentiated by t to obtain accelerations α (t) and β (t) at each point.

以上の処理により、基板4bの各点の加速度が求まることで、基板4bの受けた力を知ることができる。また、基板4bの各点の位置g(t)、h(t)から基板4bにおける歪の時間変化を知ることができる。   Through the above processing, the acceleration received at each point on the substrate 4b is obtained, so that the force received by the substrate 4b can be known. Further, it is possible to know the time change of strain in the substrate 4b from the positions g (t) and h (t) of the respective points on the substrate 4b.

従って、以上述べた第1の実施の形態によれば、被検体4を透過したX線による透過像を表示部13にスローモーションで動画表示することにより、被検体4の内部構造に掛かる衝撃を観察することができる。すなわち、衝撃を受けたときの被検体4の内部構造の動き、変形、ずれ等をスローモーションで観察できる。また、被検体4の内部構造に掛かる衝撃を解析することができる。   Therefore, according to the first embodiment described above, a transmission image of X-rays transmitted through the subject 4 is displayed as a moving image in slow motion on the display unit 13, so that an impact applied to the internal structure of the subject 4 is reduced. Can be observed. That is, the movement, deformation, displacement, etc. of the internal structure of the subject 4 when subjected to an impact can be observed in slow motion. Further, the impact on the internal structure of the subject 4 can be analyzed.

詳しくは、被検体内部の特徴点の透過像上での軌道n(t)、m(t)を求めることができる。また、実空間での軌道が透過像の透過方向に対し直交する面内、あるいはこの面から大きくずれない範囲である場合には、透過像上での軌道に画素サイズを掛けて実空間での軌道g(t)、h(t)を求めることができる。さらに、実空間での軌道を時間tで1回微分して速度、2回微分して加速度を求めることができる。また、複数の特徴点の軌道を求めることにより、歪の時間変化を取得できる。その結果、被検体4の内部構造の動き、変形、ずれ等を容易に解析できる。   Specifically, the trajectories n (t) and m (t) on the transmission image of the feature points inside the subject can be obtained. Also, if the trajectory in real space is in the plane orthogonal to the transmission direction of the transmission image, or in a range that does not deviate significantly from this plane, the trajectory on the transmission image is multiplied by the pixel size and The trajectories g (t) and h (t) can be obtained. Furthermore, the trajectory in the real space can be differentiated once by time t, and the velocity can be differentiated twice to obtain the acceleration. In addition, by obtaining trajectories of a plurality of feature points, it is possible to acquire a time change of distortion. As a result, the movement, deformation, displacement, etc. of the internal structure of the subject 4 can be easily analyzed.

(第1の実施の形態の変形例)
(1) 第1の実施の形態における衝撃試験は、被検体4を自然落下させた状態で衝突部材6に衝突させているが、例えば自然落下でなく、放出器5から被検体4に速度を与えた状態で放出し、衝突部材6に衝突させてもよい。この場合、放出器5と衝突部材6との間の距離を広げずに大きな衝撃を与えることが可能となり、これにより装置を小型にすることができる。また、第1の実施形態では、ガイド部5aを用いて、被検体4の回転を抑えて衝突させているが、逆に被検体4を回転させながら衝突させ、その衝撃の種類を多様に変えて試験を行うこともできる。また、被検体4を動かす代わりに、衝突部材6を動かして被検体4に衝突させて衝撃を与える構成であってもよい。また、2つの衝突部材で被検体4を挟みこむように衝撃を与える構成でもよい。
(Modification of the first embodiment)
(1) In the impact test in the first embodiment, the subject 4 is caused to collide with the collision member 6 in a state where the subject 4 is naturally dropped. You may make it discharge | release in the state given and to make it collide with the collision member 6. FIG. In this case, it is possible to apply a large impact without increasing the distance between the discharger 5 and the collision member 6, thereby reducing the size of the apparatus. In the first embodiment, the guide 5a is used to collide while the rotation of the subject 4 is suppressed, but conversely, the subject 4 is caused to collide while rotating, and the type of impact is changed in various ways. You can also test. Further, instead of moving the subject 4, the collision member 6 may be moved to collide with the subject 4 to give an impact. Moreover, the structure which gives an impact so that the subject 4 may be pinched | interposed with two collision members may be sufficient.

(2) 第1の実施の形態では、高速度カメラ11で撮影された透過像を一旦メモリ部11aに記憶したが、直接データ処理部8の内部メモリ部または外部記憶装置に記憶してもよい。また、高速度カメラ11からアナログの透過像を出力し、データ処理部8でアナログの透過像をデジタルの透過像に変換し、内部メモリ部などに記憶する構成であってもよい。 (2) In the first embodiment, the transmission image taken by the high-speed camera 11 is temporarily stored in the memory unit 11a, but may be directly stored in the internal memory unit or the external storage device of the data processing unit 8. . Alternatively, an analog transmission image may be output from the high-speed camera 11, the analog transmission image may be converted into a digital transmission image by the data processing unit 8, and stored in an internal memory unit or the like.

(3) 第1の実施の形態では、トリガ信号発生器7は、歪センサの出力信号レベルからトリガ信号を取り出しているが、歪センサではなく、例えば被検体4が横切るタイミングを捉える光電スイッチ、レーザ変位計や衝突部材6に取り付けて振動音を検出するマイクロフォン、加速度計を用いて、トリガ信号を取り出してもよい。 (3) In the first embodiment, the trigger signal generator 7 extracts the trigger signal from the output signal level of the strain sensor, but is not a strain sensor, for example, a photoelectric switch that captures the timing at which the subject 4 crosses, The trigger signal may be taken out using a laser displacement meter or a microphone or accelerometer that is attached to the collision member 6 and detects vibration sound.

(4) 第1の実施の形態では、X線可視光変換手段としてX線II10を用いたが、マイクロチャンネルプレート等を用いてもよい。 (4) In the first embodiment, the X-ray II 10 is used as the X-ray visible light converting means, but a microchannel plate or the like may be used.

(5) 第1の実施の形態では、被検体4として携帯電話を想定し、当該携帯電話の内部構造の1つである例えば基板4bの衝撃解析を行う処理について説明したが、これに限られるものでなく、透過像が得られるすべての構造体について衝撃試験を実施でき、かつ内部構造の透過像に追跡可能な特徴点があれば、衝撃解析を行うことができる。 (5) In the first embodiment, a process is described in which a mobile phone is assumed as the subject 4 and the impact analysis of, for example, the substrate 4b, which is one of the internal structures of the mobile phone, is performed. Not only that, but an impact test can be performed on all structures from which a transmission image can be obtained, and an impact analysis can be performed if there are traceable feature points in the transmission image of the internal structure.

(6) また、図4に示すような衝撃試験装置の構成であっても構わない。この衝撃試験装置は、図1に示す全構成に新たに、被検体4の外観像を撮影するための高速度カメラ21と、複数の高速度カメラ11,21の同期を取るためのクロック信号を発生するクロック発生部22と、ミラー23とを追加した構成である。なお、高速度カメラ21は高速度カメラ11と同じ構成、機能を有するものが使用される。 (6) Moreover, the structure of an impact test apparatus as shown in FIG. 4 may be used. This impact test apparatus is newly provided with a clock signal for synchronizing the high-speed camera 21 for capturing an appearance image of the subject 4 and the plurality of high-speed cameras 11 and 21 in all the configurations shown in FIG. In this configuration, a generated clock generation unit 22 and a mirror 23 are added. The high-speed camera 21 having the same configuration and function as the high-speed camera 11 is used.

高速度カメラ21は、X線ビーム9に対して45°で挿入されたミラー23から反射されてくる像を撮影することで、透過像と同じ方向からの可視光による被検体4の外観像を撮影するように設定される。ただし、違う方向からの被検体4の外観像を撮影する場合にはミラー23が不要であって、被検体4に向けて直接撮影するように設定すればよい。   The high-speed camera 21 captures an image reflected from the mirror 23 inserted at 45 ° with respect to the X-ray beam 9, thereby obtaining an external image of the subject 4 by visible light from the same direction as the transmitted image. Set to shoot. However, when the external image of the subject 4 from a different direction is taken, the mirror 23 is not necessary, and it may be set so that the image is taken directly toward the subject 4.

高速度カメラ21は、レンズの物空間主点H及びカメラ光軸がそれぞれX線焦点FとX線光軸の鏡像に一致するように配置すれば、被検体4の外観像とX線透過像が同じ視点から見た同じパースペクティブ(遠近法)の画像となって正確に重ね合せができるので、適宜に表示部13に重ね合せ表示あるいは並列表示することができる。   If the high-speed camera 21 is arranged so that the object space principal point H of the lens and the camera optical axis coincide with the mirror images of the X-ray focal point F and the X-ray optical axis, respectively, the appearance image and the X-ray transmission image of the subject 4. Since the images can be accurately superimposed as images of the same perspective (perspective) viewed from the same viewpoint, they can be appropriately displayed on the display unit 13 in a superimposed manner or in parallel.

また、透過像を高拡大率で撮影する場合は、被検体4の衝突位置をX線焦点Fに近づけるとともに、ミラー23及び高速度カメラ21を衝突位置とX線検出器3との間に配置する。この場合には外観像とX線透過像は視点が異なってしまうが、ミラー23が邪魔になることなく、X線透過像の倍率を上げることができる。   When a transmission image is taken at a high magnification, the collision position of the subject 4 is brought close to the X-ray focal point F, and the mirror 23 and the high-speed camera 21 are arranged between the collision position and the X-ray detector 3. To do. In this case, the viewpoints of the appearance image and the X-ray transmission image are different, but the magnification of the X-ray transmission image can be increased without the mirror 23 being in the way.

この衝撃試験装置においては、クロック発生部22は、共通のクロック信号を高速度カメラ11,21に送信し、これらカメラ11,21の同期を取って撮影を行う。また、これと並行してトリガ信号発生器7が振動を検出し、その振動信号レベルがしきい値を超えたときに共通のトリガ信号を高速度カメラ11,21に送出し、これら2つのカメラ11,21の撮影の同期をとっている。ここで、トリガ信号発生器7とクロック発生部22は2つのカメラ11,21の同期を取るための手段である。トリガ信号発生器7は撮影周期単位の大まかな同期を取る役割を持ち、クロック発生部22は撮影周期内で正確に同期をとる役割を持っている。   In this impact test apparatus, the clock generation unit 22 transmits a common clock signal to the high-speed cameras 11 and 21 and performs shooting in synchronization with the cameras 11 and 21. In parallel with this, the trigger signal generator 7 detects vibration, and when the vibration signal level exceeds a threshold value, a common trigger signal is sent to the high-speed cameras 11 and 21, and the two cameras The shooting of 11 and 21 is synchronized. Here, the trigger signal generator 7 and the clock generator 22 are means for synchronizing the two cameras 11 and 21. The trigger signal generator 7 has a role of roughly synchronizing the photographing period unit, and the clock generator 22 has a role of accurately synchronizing within the photographing period.

このような構成によれば、被検体4の衝突時の動きによるX線透過像と可視光による外観像とを時間を合わせて同時に高速度で撮影でき、X線透過像と外観像それぞれを使った動画表示や衝撃解析ができる。また、X線透過像と外観像とを並べ、あるいは重ねて動画表示したり、X線透過像と外観像を使った外表面及び内部を合わせた衝撃解析を行うことができる。   According to such a configuration, an X-ray transmission image due to the movement of the subject 4 at the time of collision and an external appearance image by visible light can be simultaneously photographed at high speed at the same time, and each of the X-ray transmission image and the external appearance image can be used. Video display and impact analysis. In addition, the X-ray transmission image and the appearance image can be displayed side by side or superimposed, and a moving image can be displayed, or the impact analysis can be performed by combining the outer surface and the inside using the X-ray transmission image and the appearance image.

なお、この第6の変形例において、クロック発生部22を省略することができる。この場合、各高速度カメラ11,21はそれぞれの内部クロックで撮影を行うので、撮影タイミングに位相ずれが生ずるが、共通のトリガ信号で同期をとっているので、同期の誤差は撮影周期以下となり、用途により使用可能である。   In the sixth modification, the clock generator 22 can be omitted. In this case, since each high-speed camera 11 and 21 performs shooting with the respective internal clock, a phase shift occurs in the shooting timing. However, since synchronization is performed with a common trigger signal, the synchronization error is less than the shooting cycle. It can be used depending on the application.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、一方向の透過像から衝撃解析を行う例について説明したが、例えば特徴点が透過像の奥行き方向に移動する場合には像倍率が変化するので、適切な解析結果が得られない場合がある。また、複数の特徴点が互いに透視方向に対し直交する面内に存在する場合はよいが、奥行き方向にずれている点同士が相対的に移動している場合にはパースペクティブ(遠近画法)のある位置関係となり、解析誤差が大きくなる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the example in which the impact analysis is performed from the transmission image in one direction has been described. However, for example, when the feature point moves in the depth direction of the transmission image, the image magnification changes. May not be obtained. Also, it is good if multiple feature points exist in a plane perpendicular to the perspective direction, but if the points shifted in the depth direction are moving relative to each other, the perspective (perspective method) There is a certain positional relationship, and the analysis error increases.

そこで、第2の実施の形態では、X線発生器1とX線検出器3とを2組用いて、透過方向の異なる2方向からの透過像を同期をとって同時に連続撮影し、被検体4の変化を立体的に解析する構成である。これは、2方向の透過像より着目する特徴点(追跡点)の3次元的な動きを求めることで可能になる。   Therefore, in the second embodiment, two sets of the X-ray generator 1 and the X-ray detector 3 are used, and transmission images from two directions having different transmission directions are simultaneously and continuously photographed, and the subject is examined. In this configuration, the four changes are analyzed three-dimensionally. This can be achieved by obtaining the three-dimensional movement of the feature point (tracking point) of interest from the transmitted images in two directions.

図5は本発明に係る衝撃試験装置の第2の実施形態を示す構成図である。同図において、図1と同一または等価な構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。なお、この衝撃試験装置は、被検体4が衝突部材6に衝突する方向から見た状態を表したものであり、被検体4及び放出器5は説明の便宜上、図示省略している。   FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the impact test apparatus according to the present invention. In this figure, the same or equivalent components as in FIG. This impact test apparatus represents a state viewed from the direction in which the subject 4 collides with the collision member 6, and the subject 4 and the emitter 5 are not shown for convenience of explanation.

この衝撃試験装置は、図1に示す全構成に新たに、X線発生器31、X線制御器32、X線検出器33、クロック発生部34を追加した構成である。X線発生器31およびX線制御器32はそれぞれX線発生器1およびX線制御器2と同じ構成及び機能を有している。X線検出器33は、X線検出器3と同じ構成及び機能を持ったものであって、X線II35と高速度カメラ36とからなる。   This impact test apparatus has a configuration in which an X-ray generator 31, an X-ray controller 32, an X-ray detector 33, and a clock generator 34 are newly added to the entire configuration shown in FIG. The X-ray generator 31 and the X-ray controller 32 have the same configuration and function as the X-ray generator 1 and the X-ray controller 2, respectively. The X-ray detector 33 has the same configuration and function as the X-ray detector 3 and includes an X-ray II 35 and a high-speed camera 36.

この衝撃試験装置では、透過像の撮影方向が色々設定可能であるが、ここでは一番単純な例を挙げて説明する。
まず、2組の撮影系における位置を設定する。ここで、座標系としては、O点を原点とし、衝撃の方向(垂直方向)をz軸とする直交座標系xyzを設定する。X線発生器1とX線検出器3よりなる第一撮影系は、X線光軸(X線焦点F1とX線検出面10a中心を結ぶ線)がx軸に合うように位置設定し、X線発生器31とX線検出器33よりなる第ニ撮影系は、X線光軸(X線焦点F2とX線検出面35a中心を結ぶ線)がy軸に合うように位置設定する。
In this impact test apparatus, the transmission direction of the transmission image can be set in various ways. Here, the simplest example will be described.
First, positions in two sets of photographing systems are set. Here, as the coordinate system, an orthogonal coordinate system xyz is set with the point O as the origin and the impact direction (vertical direction) as the z axis. The first imaging system comprising the X-ray generator 1 and the X-ray detector 3 is positioned so that the X-ray optical axis (the line connecting the X-ray focal point F1 and the center of the X-ray detection surface 10a) matches the x-axis, The second imaging system composed of the X-ray generator 31 and the X-ray detector 33 is positioned so that the X-ray optical axis (line connecting the X-ray focal point F2 and the center of the X-ray detection surface 35a) matches the y-axis.

クロック発生部34は、2つの高速度カメラ11,36に接続され、共通のクロック信号を高速度カメラ11,36に送信し、これらカメラ11,36の同期をとりながら連続撮影する。トリガ信号発生器7は、歪センサで検出された振動信号レベルがしきい値を超えたときにトリガ信号を発生し、2つの高速度カメラ11,36に送出して2つの高速度カメラ11,36の撮影の同期をとる。ここで、トリガ信号発生器7とクロック発生部34は2つのカメラ11,36の同期をとるための手段である。トリガ信号発生器7は撮影周期単位の大まかな同期をとる役割を持ち、クロック発生部34は撮影周期内で正確に同期をとる役割を持っている。   The clock generator 34 is connected to the two high-speed cameras 11 and 36, transmits a common clock signal to the high-speed cameras 11 and 36, and continuously shoots while synchronizing these cameras 11 and 36. The trigger signal generator 7 generates a trigger signal when the vibration signal level detected by the strain sensor exceeds a threshold value, and sends the trigger signal to the two high-speed cameras 11, 36 to send the two high-speed cameras 11, 36. The 36 shootings are synchronized. Here, the trigger signal generator 7 and the clock generator 34 are means for synchronizing the two cameras 11 and 36. The trigger signal generator 7 has a role of roughly synchronizing the photographing period, and the clock generator 34 has a role of accurately synchronizing within the photographing period.

高速度カメラ11,36は、前述したように共通のクロック信号に基づいて撮影を行うと共に、第1の実施の形態で説明したように共通のトリガ信号を受信したときをトリガ点とし、当該トリガ点の前10%、トリガ点の後90%の透過像をメモリ部11a、36aに記憶して撮影を終了する。これにより、同時刻、かつ時系列的に2方向の透過像を順次記憶することができる。   The high-speed cameras 11 and 36 perform shooting based on the common clock signal as described above, and use the trigger point when the common trigger signal is received as described in the first embodiment. The transmission image of 10% before the point and 90% after the trigger point is stored in the memory units 11a and 36a, and the photographing is finished. Accordingly, transmission images in two directions can be sequentially stored at the same time and in time series.

データ処理部8は、第1の実施の形態と同様の解析処理を行うが、衝突解析の内容が異なってくる。   The data processing unit 8 performs the same analysis process as in the first embodiment, but the content of the collision analysis is different.

次に、この実施の形態における衝撃試験装置の作用について説明する。
第1の実施の形態と同様に、2つの高速度カメラ11,36が同期を取りながら被検体4の透過像を撮影し、対応するメモリ部11a、36aに時系列的に記憶する。そして、X線発生器1、31からのX線照射を停止した後、メモリ部11a,36aに記憶された透過像をデータ処理部8に送信する。あるいは、データ処理部8は、高速度カメラ11、36に送信指令を送信し、高速度カメラ11、36から透過像を送信させる。データ処理部8は送信されてくる透過像を例えば内部メモリ部に順次記憶していく。
Next, the operation of the impact test apparatus in this embodiment will be described.
Similar to the first embodiment, the two high-speed cameras 11 and 36 take a transmission image of the subject 4 in synchronization and store them in the corresponding memory units 11a and 36a in time series. Then, after X-ray irradiation from the X-ray generators 1 and 31 is stopped, the transmission images stored in the memory units 11 a and 36 a are transmitted to the data processing unit 8. Alternatively, the data processing unit 8 transmits a transmission command to the high-speed cameras 11 and 36 and causes the high-speed cameras 11 and 36 to transmit a transmission image. The data processing unit 8 sequentially stores transmitted transmission images in, for example, an internal memory unit.

データ処理部8は、高速度カメラ11、36のメモリ部11a、36aから収集した透過像の表示及び解析処理を行う。ここで、高速度カメラ11、36から収集した透過像の一枚は、例えば図3に示すような透過像である。この透過像の表示は、第1の実施の形態と同様にデータ処理部8の表示部13に1枚ずつ静止画像として表示することもできるが、30フレーム毎秒で時系列的に順次切換えて動画表示することもできる。例えば3000フレーム毎秒で撮影したとすると、100倍のスローモーション表示となる。動画表示は、高速度カメラ11または36で撮影された透過像のどちらか一方を選択して表示するか、あるいは同期を取りながら両方の画像を並べて動画表示することもできる。   The data processing unit 8 performs display and analysis processing of transmission images collected from the memory units 11a and 36a of the high-speed cameras 11 and 36. Here, one of the transmission images collected from the high-speed cameras 11 and 36 is a transmission image as shown in FIG. 3, for example. The transmission image can be displayed as a still image one by one on the display unit 13 of the data processing unit 8 as in the first embodiment. However, the transmission image is sequentially switched in time series at 30 frames per second. It can also be displayed. For example, if a picture is taken at 3000 frames per second, the slow motion display is 100 times. For moving image display, either one of the transmission images taken by the high-speed camera 11 or 36 can be selected and displayed, or both images can be displayed side by side while being synchronized.

次に、データ処理部8による透過像の解析処理例について、図6及び図7を参照して説明する。
まず、第1の実施の形態と同様に歪補正処理を実行する。解析結果の正確性を確保する観点から、衝突解析の対象とするすべての透過像に対し、第1の実施の形態と同様に各透過像の歪補正処理を行う。以下の処理はすべて歪補正後の透過像を用いて行う。
Next, an example of transmission image analysis processing by the data processing unit 8 will be described with reference to FIGS.
First, distortion correction processing is executed as in the first embodiment. From the viewpoint of ensuring the accuracy of the analysis result, the distortion correction processing of each transmission image is performed on all transmission images to be subjected to collision analysis in the same manner as in the first embodiment. The following processes are all performed using the transmission image after distortion correction.

次に、特徴点設定処理を実行する。この特徴点設定処理は、2つの撮影系のそれぞれ1枚の透過像上に特徴点を設定する。   Next, feature point setting processing is executed. In the feature point setting process, feature points are set on one transmission image of each of the two imaging systems.

図6は特徴点の一例を示す模式図である。なお、透過像はX線焦点側から見た左右の向きで表示するものとする。表示部13の図示左側には第一撮影系で撮影された1枚の透過像41、図示右側には第二撮影系で撮影された1枚の透過像42がそれぞれ並べて表示される。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of feature points. Note that the transmission image is displayed in the left-right direction as viewed from the X-ray focal point side. On the left side of the display unit 13, one transmission image 41 taken by the first imaging system is displayed side by side, and on the right side of the display unit 13, one transmission image 42 taken by the second imaging system is displayed side by side.

操作者は、表示された透過像41,42上で特徴点を設定する。例えば基板4bの四隅の点A,B,C,Dは、特徴点であり、同時に追跡点となる。   The operator sets feature points on the displayed transmission images 41 and 42. For example, points A, B, C, and D at the four corners of the substrate 4b are feature points and simultaneously tracking points.

引き続き、特徴点軌道決定処理を実行する。この特徴点軌道決定処理は、解析対象とするすべての透過像41、42に対し、時系列の順番、あるいは時系列の逆順に従って特徴点を求めて追跡することで、順次各透過像41の四隅の点A,B,C,Dの位置を決定する。なお、特徴点を求める画像処理は既に公知の技術であるので、ここでは詳細は記載しない。特徴点の追跡は、隣接する画像間で互いに近い位置にある特徴点を同一点(例えばA点)として同定することで行われる。   Subsequently, feature point trajectory determination processing is executed. In this feature point trajectory determination process, all the transmission images 41 and 42 to be analyzed are obtained and tracked according to the time series order or the reverse order of the time series, so that the four corners of each transmission image 41 are sequentially detected. The positions of points A, B, C and D are determined. Note that the image processing for obtaining the feature points is already a known technique, so details are not described here. Tracking of feature points is performed by identifying feature points that are close to each other between adjacent images as the same point (for example, point A).

この特徴点軌道決定処理により、各透過像41、42の四隅の点A,B,C,Dの位置を求めることにより、2方位それぞれの画像上で軌道を決定できる。すなわち、各透過像41、42上の各点について、第一撮影系による透過像41上の軌道、n1(t)、m1(t)および第二撮影系による透過像42上の軌道、n2(t)、m2(t)を求めることができる。   By determining the positions of the four corner points A, B, C, and D of the transmission images 41 and 42 by this feature point trajectory determination process, the trajectory can be determined on the images in the two directions. That is, for each point on each transmission image 41, 42, the trajectory on the transmission image 41 by the first imaging system, n1 (t), m1 (t) and the trajectory on the transmission image 42 by the second imaging system, n2 ( t) and m2 (t) can be obtained.

次に、透過像上の軌道n1(t)、m1(t)およびn2(t)、m2(t)から3次元空間における軌道x(t)、y(t)、z(t)を求めるが、その一例として以下の手順に従って求める。   Next, the trajectories x (t), y (t), and z (t) in the three-dimensional space are obtained from the trajectories n1 (t), m1 (t), n2 (t), and m2 (t) on the transmission image. As an example, the following procedure is used.

まず、センタ平面(原点Oを通り光軸と直交する面)へX線に沿って投影した点の位置g、hは次式の計算式から求める(図6参照)。   First, the positions g and h of the points projected along the X-ray onto the center plane (plane passing through the origin O and orthogonal to the optical axis) are obtained from the following formulas (see FIG. 6).

g1(t)=ps1・{n1(t)−n0} ……(6)
h1(t)=−ps1・{m1(t)−m0} ……(7)
g2(t)=ps2・{n2(t)−n0} ……(8)
h2(t)=−ps2・{m2(t)−m0} ……(9)
ここで、n0、m0は透過像上の原点Oの位置,すなわち画像中央である。また、ps1、ps2は原点Oの位置での画素サイズ(mm/画素)であって、予め定めた既知の定数である。
g1 (t) = ps1 · {n1 (t) −n0} (6)
h1 (t) = − ps1 · {m1 (t) −m0} (7)
g2 (t) = ps2 · {n2 (t) −n0} (8)
h2 (t) = − ps2 · {m2 (t) −m0} (9)
Here, n0 and m0 are positions of the origin O on the transmission image, that is, the center of the image. Further, ps1 and ps2 are pixel sizes (mm / pixel) at the position of the origin O, and are predetermined constants.

さらに、「(t)」を省略し、上式のg1、h1、g2、h2を用いて、
x=r1・g2・(r2−g1)/(r1・r2+g1・g2) ……(10)
y=−r2・g1・(r1+g2)/(r1・r2+g1・g2) ……(11)
z1=h1・(r1+x)/r1 ……(12)
z2=h2・(r2+y)/r2 ……(13)
z=(z1+z2)・2 ……(14)
を順次計算し、実空間上での軌道x(t)、y(t)、z(t)を計算する。ここで、r1はX線焦点F1と原点Oとの距離、r2はX線焦点F2と原点Oとの距離である。
Furthermore, “(t)” is omitted, and g1, h1, g2, and h2 in the above formula are used.
x = r1 · g2 · (r2−g1) / (r1 · r2 + g1 · g2) (10)
y = −r2 · g1 · (r1 + g2) / (r1 · r2 + g1 · g2) (11)
z1 = h1 · (r1 + x) / r1 (12)
z2 = h2 · (r2 + y) / r2 (13)
z = (z1 + z2) · 2 (14)
Are sequentially calculated, and trajectories x (t), y (t), and z (t) in the real space are calculated. Here, r1 is the distance between the X-ray focal point F1 and the origin O, and r2 is the distance between the X-ray focal point F2 and the origin O.

なお、式(10)〜式(14)については、図7に示す追跡点の3次元空間での位置を計算する幾何図から導出できるが、詳細は省略する。   In addition, although Formula (10)-Formula (14) can be derived | led-out from the geometric diagram which calculates the position in the three-dimensional space of the tracking point shown in FIG. 7, it abbreviate | omits for details.

要は、実空間上での軌道x(t)、y(t)、z(t)を求めることは、図7に示すように、追跡点に対するX線に沿った2方向の投影ラインLp1とLp2との交点のxyz座標を求める問題である。ここで、注意する点は、一般にg,hは測定誤差を含んでいるので、Lp1とLp2は接近するが、厳密には交わらないことである。   In short, to obtain the trajectories x (t), y (t), z (t) in the real space, as shown in FIG. 7, the projection lines Lp1 in two directions along the X-ray with respect to the tracking point are This is a problem of obtaining the xyz coordinates of the intersection with Lp2. Here, it should be noted that, since g and h generally include measurement errors, Lp1 and Lp2 are close to each other but do not strictly intersect.

そこで、図7の下段に示すように、z軸方向から見て互いに交差する2点P1(高さz1)とP2(高さz2)の中点を交点Pとして計算する。これは、未知数3(xyz)に対して既知数4(g1、g2、h1、h2)であって、測定値に冗長性を含んでいることから測定値を平均して求めることに相当し、統計精度を上げることができる。さらに、式(14)では、z1とz2に1対1の重みを掛けて平均しているが、それらの重みの割合を変えてもよい。例えば基板4bを正面方向から透視した測定値h1を重視し、z1の方に大きな重みを掛けて平均してもよい。   Therefore, as shown in the lower part of FIG. 7, a midpoint between two points P1 (height z1) and P2 (height z2) that intersect each other when viewed from the z-axis direction is calculated as the intersection point P. This is equivalent to obtaining the average of the measurement values because the unknown number 3 (xyz) is the known number 4 (g1, g2, h1, h2) and the measurement value includes redundancy. Statistical accuracy can be increased. Furthermore, in Formula (14), z1 and z2 are averaged by multiplying them by a one-to-one weight, but the ratio of these weights may be changed. For example, the measurement value h1 seen through the substrate 4b from the front direction may be emphasized, and z1 may be weighted and averaged.

次に、微分処理を実行する。この微分処理は、3次元空間でのx(t)、y(t)、z(t)をそれぞれtで微分することにより、速度の3次元成分であるvx(t)、vy(t)、vz(t)を求める。また、これらvx(t)、vy(t)、vz(t)をそれぞれtで微分して各点の加速度αの3次元成分であるαx(t)、αy(t)、αz(t)を求める。これにより、基板4bの各点の加速度を求めることにより、基板4bの受けた力が判る。さらに、基板4bの各点の位置x(t)、y(t)、z(t)から基板4bの歪の時間変化を知ることができる。   Next, differential processing is executed. This differentiation process is performed by differentiating x (t), y (t), and z (t) in a three-dimensional space by t, respectively, thereby obtaining vx (t), vy (t), Find vz (t). Further, vx (t), vy (t), and vz (t) are differentiated by t, and αx (t), αy (t), and αz (t), which are three-dimensional components of acceleration α at each point, are obtained. Ask. Thereby, the force received by the substrate 4b can be determined by obtaining the acceleration at each point of the substrate 4b. Further, it is possible to know the time change of the strain of the substrate 4b from the positions x (t), y (t), z (t) of each point of the substrate 4b.

従って、以上述べた第2の実施形態によれば、被検体4を異なる方向で透過したX線による透過像をそれぞれ単独あるいは並べてスローモーションで動画表示することにより、被検体4の内部構造に掛かる衝撃を観察できる。すなわち、衝撃を受けたときの被検体4の内部構造の動き、変形、ずれ等をスローモーションで2方向から観察できる。
また、この実施の形態によれば、被検体4の内部構造に掛かる衝撃を3次元的に解析することができる。
Therefore, according to the second embodiment described above, the X-ray transmission images transmitted through the subject 4 in different directions are individually or side by side and displayed in slow motion as a moving image, thereby affecting the internal structure of the subject 4. You can observe the impact. That is, the movement, deformation, displacement, etc. of the internal structure of the subject 4 when subjected to an impact can be observed from two directions in slow motion.
Further, according to this embodiment, the impact applied to the internal structure of the subject 4 can be analyzed three-dimensionally.

詳しくは、被検体4の内部構造の特徴点を追跡することで特徴点の位置の時間変化として画像上の軌道を求めた後、2つの異なる方向の透過像上の軌道から実空間での軌道を求めることができる。   Specifically, after tracing a feature point of the internal structure of the subject 4 to obtain a trajectory on the image as a temporal change in the position of the feature point, a trajectory in real space from a trajectory on a transmission image in two different directions. Can be requested.

さらに、実空間での軌道を時間tで1回微分して速度、2回微分して加速度を求めることができる。また、複数の特徴点の軌道を求めることにより、歪の時間変化なども求めることができる。これにより、被検体4の内部構造の動き、変形、ずれ等を解析できる。   Furthermore, the trajectory in the real space can be differentiated once by time t, and the velocity can be differentiated twice to obtain the acceleration. In addition, by obtaining the trajectories of a plurality of feature points, it is possible to obtain a change in distortion over time. Thereby, the movement, deformation, deviation, etc. of the internal structure of the subject 4 can be analyzed.

(第2の実施の形態の変形例)
(1) この第2の実施の形態においても、第1の実施の形態の変形例をそのまま適用できる。
(2) 第2の実施の形態では、第一撮影系と第二撮影系とのX線光軸が90°で交差するように設定したが、必ずしも90°で交差するように設定する点に限られない。
(Modification of the second embodiment)
(1) Also in the second embodiment, the modification of the first embodiment can be applied as it is.
(2) In the second embodiment, the X-ray optical axes of the first imaging system and the second imaging system are set to intersect at 90 °. However, the X-ray optical axes are always set to intersect at 90 °. Not limited.

(3) 第2の実施の形態では、第一撮影系と第二撮影系とのX線光軸を狭角度で交差するように設定し、撮影した透過像をステレオ表示させることができる。この場合、例えば右目用画像を右目だけで見、左目用画像を左目だけで見ることにより、立体視する表示となる。この技術は既に公知である。例えば右目用画像と左目用画像とを時分割で切換え表示し、これに合わせて左側と右側を遮光/透光を交互に繰り返すような眼鏡で観察する方法等がある。 (3) In the second embodiment, the X-ray optical axes of the first imaging system and the second imaging system are set to intersect at a narrow angle, and the captured transmission image can be displayed in stereo. In this case, for example, viewing the right-eye image with only the right eye and viewing the left-eye image with only the left eye results in a stereoscopic display. This technique is already known. For example, there is a method in which a right-eye image and a left-eye image are switched and displayed in a time-sharing manner, and in accordance with this, the left side and the right side are observed with glasses that alternately repeat shading / transmission.

(4) この第2の実施の形態では、2つの撮影系を用いたが、3つ以上の多数の撮影系で同時撮影することもできる。2つの撮影系の場合、一方の画像で偶然、被検体の向きが透過長が長い向きになれば、透過像が暗くなりすぎ、特徴点の追跡ができなくなって3次元空間での軌道を求めることができなくなるが、3つ以上の撮影系を用いることで防ぐことができる。すなわち、暗すぎ画像を除いた他の画像で軌道を求めることができる。また、撮影系が増えることで、測定値を平均して結果が求められ、統計精度を上げる効果を有する。 (4) In the second embodiment, two imaging systems are used. However, simultaneous imaging can be performed with three or more imaging systems. In the case of the two imaging systems, if one of the images happens to have a long transmission direction, the transmission image becomes too dark and the feature points cannot be tracked, and the trajectory in the three-dimensional space is obtained. However, it can be prevented by using three or more photographing systems. That is, the trajectory can be obtained from other images excluding images that are too dark. In addition, since the number of photographing systems increases, the measurement values are averaged to obtain a result, which has the effect of increasing the statistical accuracy.

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

本発明に係る衝撃試験装置の第1の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the impact test apparatus which concerns on this invention. 図1に示すメモリ部に高速度で連続撮影した透過像を記憶する例を説明する図。The figure explaining the example which memorize | stores the transmission image continuously image | photographed at high speed in the memory part shown in FIG. 被検体の透過像の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the permeation | transmission image of a subject. 本発明に係る衝撃試験装置の第1の実施の形態における1つの変形例を説明する衝撃試験装置の構成図。The block diagram of the impact test apparatus explaining one modification in 1st Embodiment of the impact test apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る衝撃試験装置の第2の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the impact test apparatus which concerns on this invention. 第2の実施の形態における特徴点の追跡の一例を説明する模式図。The schematic diagram explaining an example of the tracking of the feature point in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における特徴点の追跡による3次元空間での位置を計算する幾何図。The geometric diagram which calculates the position in three-dimensional space by the tracking of the feature point in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…X線発生器、3…X線検出器、4…被検体、4a…外枠、4b…基板、4c…電池、5…放出器、6…衝突部材、7…トリガ信号発生器、8…データ処理部、10…X線II、11…高速度カメラ、11a…メモリ部、13…表示部、21…高速度カメラ、22…クロック発生部、23…ミラー、31…X線発生器、33…X線検出器、34…クロック発生部、35…X線II、36…高速度カメラ、36a…メモリ部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray generator, 3 ... X-ray detector, 4 ... Subject, 4a ... Outer frame, 4b ... Substrate, 4c ... Battery, 5 ... Ejector, 6 ... Colliding member, 7 ... Trigger signal generator, 8 Data processing unit, 10 X-ray II, 11 High-speed camera, 11a Memory unit, 13 Display unit, 21 High-speed camera, 22 Clock generation unit, 23 Mirror, 31 X-ray generator 33 ... X-ray detector, 34 ... Clock generation unit, 35 ... X-ray II, 36 ... High-speed camera, 36a ... Memory unit.

Claims (5)

内部構造を持つ構造体である被検体に衝撃を与える衝撃付与手段と、少なくとも前記被検体が衝撃を受けている間、前記被検体にX線を照射する第一のX線発生器と、この第一のX線発生器から照射されて前記被検体を透過してくるX線を検出し可視光透過像に変換して出力する第一のX線可視光変換手段と、この第一のX線可視光変換手段から出力される可視光透過像を毎秒100フレーム以上の速度で連続撮影しデジタルの透過像に変換して記憶する第一の高速度カメラと、この第一の高速度カメラに記憶された透過像を、前記毎秒100フレーム以上の速度から所定の低減倍の速度のもとにスローモーションで動画表示する表示手段とを備えたことを特徴とする衝撃試験装置。   An impact applying means for impacting a subject, which is a structure having an internal structure, a first X-ray generator for irradiating the subject with X-rays at least while the subject is impacted; First X-ray visible light converting means for detecting X-rays irradiated from the first X-ray generator and transmitted through the subject, converting the detected X-rays into a visible light transmission image, and the first X-ray visible light converting means; A first high-speed camera that continuously shoots a visible light transmission image output from the line-visible light conversion means at a speed of 100 frames or more per second, converts it into a digital transmission image, and stores it in the first high-speed camera. An impact test apparatus comprising: display means for displaying a stored transmission image as a moving image in slow motion at a speed of a predetermined reduction from the speed of 100 frames or more per second. 請求項1に記載の衝撃試験装置において、
少なくとも前記被検体が衝撃を受けている間、前記被検体の外観像を毎秒100フレーム以上の速度で連続撮影しデジタルの外観像に変換して記憶する第二の高速度カメラと、前記第一および第二の高速度カメラの同期をとるための共通のトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段とをさらに設け、
前記トリガ信号を受けて同期撮影する前記第一および第二の高速度カメラにより前記被検体の透過像と前記外観像とを連続撮影して記憶することを特徴とする衝撃試験装置。
The impact test apparatus according to claim 1,
A second high-speed camera that continuously captures an external appearance image of the subject at a speed of 100 frames or more per second, converts it into a digital external appearance image, and stores it at least while the subject is impacted; And trigger signal generating means for generating a common trigger signal for synchronizing the second high-speed camera,
An impact test apparatus, wherein the first and second high-speed cameras that receive the trigger signal and perform synchronous imaging continuously capture and store the transmission image and the appearance image of the subject.
請求項1または請求項2に記載の衝撃試験装置において、
前記記憶された透過像および外観像の何れか一方または両方の各画像上に現れる前記被検体の内部構造、外表面の特徴点を時間を追って、または遡って追跡し、当該特徴点の二次元空間での軌道を算出するデータ処理部を設けたことを特徴とする衝撃試験装置。
In the impact test apparatus according to claim 1 or 2,
The feature points on the internal structure and the outer surface of the subject appearing on either one or both of the stored transmission image and the appearance image are tracked in time or retrospectively, and the feature points are two-dimensionally recorded. An impact test apparatus comprising a data processing unit for calculating a trajectory in space.
請求項1に記載の衝撃試験装置において、
少なくとも前記被検体が衝撃を受けている間、前記第一のX線発生器とは異なる照射方向から被検体にX線を照射する第二のX線発生器と、この第二のX線発生器から照射されて前記被検体を透過してくるX線を検出し可視光透過像に変換して出力する第二のX線可視光変換手段と、この第二のX線可視光変換手段から出力される可視光透過像を毎秒100フレーム以上の速度で連続撮影しデジタルの透過像に変換して記憶する第二の高速度カメラと、前記第一および第二の高速度カメラの同期をとるための共通のトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段とをさらに設け、
前記トリガ信号を受けて同期撮影する前記第一および第二の高速度カメラにより前記被検体の異なる方向から透過してくる透過像を連続撮影して記憶することを特徴とする衝撃試験装置。
The impact test apparatus according to claim 1,
A second X-ray generator that irradiates the subject with X-rays from an irradiation direction different from that of the first X-ray generator at least while the subject is impacted, and the second X-ray generation From the second X-ray visible light converting means for detecting X-rays irradiated from the instrument and transmitted through the subject, converting the X-rays into a visible light transmission image, and outputting them, and the second X-ray visible light converting means The second high-speed camera that continuously captures the output visible light transmission image at a speed of 100 frames per second or more, converts it into a digital transmission image and stores it, and the first and second high-speed cameras are synchronized. Trigger signal generating means for generating a common trigger signal for,
An impact test apparatus, wherein the first and second high-speed cameras that receive the trigger signal and perform synchronous imaging continuously capture and store transmission images transmitted from different directions of the subject.
請求項4に記載の衝撃試験装置において、
前記第一および第二の高速度カメラにそれぞれ記憶された各透過像上に現れる前記被検体の内部構造の特徴点を時間を追って、または遡って追跡し、当該特徴点の三次元空間での軌道を算出するデータ処理部を設けたことを特徴とする衝撃試験装置。
The impact test apparatus according to claim 4,
The feature points of the internal structure of the subject appearing on the transmission images respectively stored in the first and second high-speed cameras are tracked in time or retrospectively, and the feature points in the three-dimensional space are tracked. An impact test apparatus comprising a data processing unit for calculating a trajectory.
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