JP2011185725A - Device for measurement of displacement or strain - Google Patents
Device for measurement of displacement or strain Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011185725A JP2011185725A JP2010050956A JP2010050956A JP2011185725A JP 2011185725 A JP2011185725 A JP 2011185725A JP 2010050956 A JP2010050956 A JP 2010050956A JP 2010050956 A JP2010050956 A JP 2010050956A JP 2011185725 A JP2011185725 A JP 2011185725A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- imaging device
- displacement
- strain
- measurement object
- measurement
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、撮像装置と画像解析装置から構成されて、計測対象物を撮像した画像を、前記画像解析装置で解析して、当該計測対象物の変位又はひずみを算出する変位/ひずみ計測装置に関する。 The present invention relates to a displacement / strain measuring device that includes an imaging device and an image analysis device, and that analyzes an image obtained by imaging a measurement object using the image analysis device and calculates a displacement or strain of the measurement object. .
先に、本願発明者らは、計測対象の物体を撮像した2枚の画像にデジタル画像相関法を適用して、当該物体のひずみを算出するひずみ計測方法及び装置を発明し、特許出願している(特願2009−204164号、以下「先行出願」という)。 First, the inventors of the present application invented a strain measurement method and apparatus for calculating the strain of an object by applying a digital image correlation method to two images obtained by imaging the object to be measured, and filed a patent application. (Japanese Patent Application No. 2009-204164, hereinafter referred to as “prior application”).
先行出願のひずみ計測装置は、計測対象物の表面を撮像する撮像装置と、該撮像装置で撮像された画像を解析して、変位又はひずみを算出する画像解析装置とから構成される。また、撮像装置にはCCDカメラが使用され、画像解析装置には、デジタル画像相関法による解析手法を記述したプログラムをインストールしたコンピュータが使用される。 The strain measuring device of the prior application is configured by an imaging device that images the surface of a measurement object and an image analysis device that analyzes an image captured by the imaging device and calculates displacement or strain. In addition, a CCD camera is used as the imaging device, and a computer in which a program describing an analysis method using a digital image correlation method is used as the image analysis device.
なお、デジタル画像相関法については、特許文献1ないし特許文献4にも開示されている。
The digital image correlation method is also disclosed in
また、特許文献5には、撮像対象面に対して、所定の高さに位置するように調整する位置決め手段が取り付けられた画像検出装置を備える歪みゲージが開示されている。
Further,
先行出願に開示された方法及び装置においては、計測対象を、同じ方向、同じ距離で撮像する必要がある。方向や距離の違いによって生じる画像の変化が、計測対象のひずみとして検出されるからである。また、良好な計測精度を得るためには、撮像手段が常に計測対象に正対するように、つまり、撮像手段の光軸が計測対象の表面に対して垂直になるように位置決めする必要がある。 In the method and apparatus disclosed in the prior application, it is necessary to image the measurement object in the same direction and the same distance. This is because a change in the image caused by a difference in direction or distance is detected as a distortion of the measurement target. In order to obtain good measurement accuracy, it is necessary to position the imaging unit so that it always faces the measurement target, that is, so that the optical axis of the imaging unit is perpendicular to the surface of the measurement target.
しかしながら、先行出願のひずみ計測装置は、撮像装置の計測対象に対する相対的な位置や姿勢を一定に保つ手段を欠いていたので、計測対象を、同じ方向、同じ距離で撮像することは難しかった。 However, since the strain measurement device of the prior application lacked a means for keeping the relative position and orientation of the imaging device relative to the measurement object, it was difficult to image the measurement object in the same direction and the same distance.
また、特許文献5に開示された歪みゲージも、撮像装置の高さを調整する位置決め手段を備えているが、撮像装置の姿勢を調節する手段を欠いていたので、撮像装置が計測対象に正対するように調節することは難しかった。
The strain gauge disclosed in
本発明は、計測対象に対する撮像装置の相対的な位置や姿勢を一定に保つことが容易な、あるいは、計測対象に対する相対的な位置や姿勢を容易に調整できる変位/ひずみ計測装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a displacement / strain measuring device that can easily keep a relative position and posture of an imaging device with respect to a measurement target constant or can easily adjust a relative position and posture with respect to the measurement target. With the goal.
上記課題を解決するため、本発明の変位/ひずみ計測装置は、撮像装置と画像解析装置から構成されて、前記撮像装置で計測対象物を撮像した画像を前記画像解析装置で解析して、当該計測対象物の変位又はひずみを算出する変位/ひずみ計測装置において、前記撮像装置に取付けられて、前記計測対象物に当接する当接部材を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the displacement / strain measuring device of the present invention includes an imaging device and an image analysis device, analyzes an image obtained by imaging a measurement object with the imaging device, and analyzes the image with the image analysis device. In the displacement / strain measuring apparatus for calculating the displacement or strain of the measurement object, the displacement / strain measurement apparatus includes a contact member attached to the imaging device and contacting the measurement object.
また、前記当接部材は、1個の固定当接部材と、前記撮像装置の端部に進退自在に取付けられる2個の進退当接部材と、から構成されるようにしても良い。 The abutting member may be composed of one fixed abutting member and two advancing / retreating abutting members attached to end portions of the imaging device so as to freely advance and retract.
また、前記進退当接部材は、マイクロメータであって、前記マイクロメータのスピンドルの先端が前記計測対象物に当接するようにしても良い。 The advance / retreat contact member may be a micrometer, and a tip of a spindle of the micrometer may contact the measurement object.
また、前記固定当接部材は、前記計測対象物に取付けられた被嵌合部材と嵌合する嵌合部を有するようにしても良い。 The fixed abutting member may have a fitting portion that fits with a fitted member attached to the measurement object.
また、前記撮像装置の視野内に配置されるとともに、前記撮像装置から見える表面に図形パターンが形成された基準平板と、前記撮像装置に固定されて、前記基準平板を揺動自在に支持する連結部材を備えて、前記連結部材は、前記基準平板を前記撮像装置から前記計測対象物に向かう方向に付勢して前記基準平板を前記計測対象物に押し付ける押圧手段を有するようにしても良い。 A reference plate disposed in the field of view of the image pickup device and having a graphic pattern formed on a surface visible from the image pickup device; and a connection fixed to the image pickup device and swingably supporting the reference plate. The connecting member may include a pressing unit that urges the reference flat plate in a direction from the imaging device toward the measurement target and presses the reference flat plate against the measurement target.
本発明によれば、計測対象物に当接する当接部材が撮像装置に取付けられているので、計測対象物に対する撮像装置の相対的な位置と姿勢を一定に保つことができる。 According to the present invention, since the contact member that contacts the measurement object is attached to the imaging apparatus, the relative position and orientation of the imaging apparatus with respect to the measurement object can be kept constant.
また、当接部材を1個の固定当接部材と、撮像装置の端部に進退自在に取付けられる2個の進退当接部材で構成すれば、計測対象物に対する撮像装置の相対的な位置と姿勢を調整して、撮像装置が計測対象物に正対させることができる。 Further, if the abutting member is composed of one fixed abutting member and two advancing / retracting abutting members attached to the end portion of the imaging device so as to be freely movable back and forth, the relative position of the imaging device with respect to the measurement object By adjusting the posture, the imaging apparatus can face the measurement object.
また、基準平板の裏面を計測対象物に当接させて、基準平板の表面を撮像装置で撮像した画像を解析すれば、計測対象物に対する撮像装置の傾きを知ることができる。 Further, when the back surface of the reference flat plate is brought into contact with the measurement object and the image obtained by capturing the surface of the reference flat plate with the image pickup apparatus is analyzed, the inclination of the image pickup apparatus with respect to the measurement target object can be known.
以上の効果は、最終的には変位/ひずみ計測の精度向上をもたらす。 The above effects ultimately improve the accuracy of displacement / strain measurement.
以下、本発明の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示した変位/ひずみ計測装置1は本発明の実施形態の一例であり、撮像装置2とコンピュータ3とから構成されていて、撮像装置2で撮像した計測対象物4の画像をコンピュータ3で解析して、計測対象物4の変位又はひずみを求める装置である。
A displacement /
また、撮像装置2は、図2に示すように、カメラ5と遮光筒6とから構成されている。
Moreover, the
カメラ5は、公知のいわゆるデジタルスチルカメラであり、カメラ本体7とテレセントリックレンズ8から構成される。また、カメラ本体7の内部には、CCD素子、シャッタ装置、記憶装置、入出力インターフェイス等(いずれも図示せず)を備え、CCD素子上に結像する画像を電気信号(=画像信号)に変換し、記憶装置に記憶させ、あるいは入出力インターフェイスを介して、外部装置(例えばコンピュータ3)に画像信号を出力することができる。
The
テレセントリックレンズ8は、レンズの後側焦点に開口絞り(図示しない)を備えて、主光線がレンズ光軸に対して平行になるようにした公知のレンズ系である。このため画角が限り無く0度に近く、ディストーション(歪曲収差)が小さく、計測対象物4の寸法や位置を正確に捉える事ができる。また、テレセントリックレンズ8と計測対象物4の距離の大小に関わらず、一定の大きさの画像が得られる。
The telecentric lens 8 is a known lens system having an aperture stop (not shown) at the rear focal point of the lens so that the principal ray is parallel to the lens optical axis. Therefore, the angle of view is infinitely close to 0 degrees, distortion (distortion aberration) is small, and the size and position of the
遮光筒6は、テレセントリックレンズ8と計測対象物4の間にあって、カメラ5に固定されて、テレセントリックレンズ8に入射する外光を遮蔽する円筒である。ここで外光とは、計測対象物4以外からテレセントリックレンズ8に入射する自然光あるいは人工光である。なお、図2では、説明の便宜のために遮光筒6を断面図示している。
The
また、遮光筒6の内部には、LEDランプ9を備えて、これを撮像用の照明光源としている。LEDランプ9の明るさは、照明用電源コントローラ10によって調整される。
Further, an
また、LEDランプ9の前方側(図2において、左側)、つまり計測対象物4側には、拡散板11を備える。拡散板11はLEDランプ9の発光を拡散させて、計測対象物4を均等に照明する一種のフィルタであり、本実施形態では、表面をサンドペーパーで荒らして微細な凹凸を付けた透明なアクリル板を複数枚積層した物を使用している。
In addition, a
また、遮光筒6の内部には、赤外線放射温度計12を備える。赤外線放射温度計12は、計測対象物4の表面温度を非接触で計測する公知の温度計測手段であり、図示しない入出力インターフェイスを備えて、計測結果を外部装置(例えばコンピュータ3)に出力することができる。
In addition, an
さて、遮光筒6の計測対象物4側の端部には、1個の固定当接部材13と、2個のマイクロメータ14があって、計測対象物4に向かって突出している。
Now, there is one fixed
固定当接部材13は計測対象物4に当接して、撮像装置2を計測対象物4に対して位置決めする部材である。固定当接部材13の遮光筒6の端部からの突出高さは、固定当接部材13を計測対象物4に当接すると、テレセントリックレンズ8の焦点が合う(カメラ本体7の内部のCCD素子上に像を結ぶ)ように選ばれる。つまり、カメラ5と計測対象物4の間が正規の距離になるような寸法が選ばれる。
The fixed
マイクロメータ14は、遮光筒6に固定される固定部14aと、固定部14aに螺合するスピンドル14bからなる進退当接部材であり、スピンドル14bを回転させるとスピンドル14bは固定部14aに対して進退する。スピンドル14bの進退長さは回転角度に比べて小さいから、スピンドル14bを回転させて、スピンドル14bの固定部14aに対する進退長さを微調整できる。
The
計測対象物4の表面の変形や凹凸が無視できる程度に小さい場合、つまり計測対象物4の表面が十分に平坦な場合は、固定当接部材13と2本のスピンドル14bの遮光筒6端部からの突出高さを等しくして、固定当接部材13と2本のスピンドル14bを計測対象物4に当接させれば、撮像装置2は計測対象物4に正対する。つまりカメラ5(テレセントリックレンズ8)の光軸は計測対象物4の表面に対して垂直になる。
When the deformation or unevenness of the surface of the
計測対象物4の表面が平坦ではない場合は、マイクロメータ14のスピンドル14bを回転させて、スピンドル14bの遮光筒6端部からの突出高さ(スピンドル14bの固定部14aに対する進退長)を調整して、撮像装置2が計測対象物4に正対するように、つまりカメラ5(テレセントリックレンズ8)の光軸が計測対象物4の表面に対して垂直になるように、撮像装置2の姿勢を調整することができる。
If the surface of the measuring
なお、固定当接部材13およびマイクロメータ14は、図3に示すように構成されてもよい。すなわち、固定当接部材13の先端に嵌合部13aを形成して、嵌合部13aを計測対象物4の表面に固定された被嵌合部材15に嵌合する。また計測対象物4の表面に位置決め部材16を固定して、マイクロメータ14のスピンドル14bの先端側面を位置決め部材16の側面に当接させるようにしてもよい。
The fixed
このように、計測対象物4の表面に被嵌合部材15と位置決め部材16を固定して、固定当接部材13とマイクロメータ14のスピンドル14bをこれらに嵌合・当接させることによって、計測対象物4に対する撮像装置2の相対位置の再現性が向上する。つまり計測対象物4の特定の部位を繰り返し撮像することが容易になる。
In this way, the fixed
コンピュータ3は、例えば、図4に示すように構成される。すなわち、中央処理装置3a、記憶装置3b、通信インターフェイス(I/F)3c、キーボード3d、モニタ3e等を備える。また、コンピュータ3はキーボード3dによって操作されて、記憶装置3bに記録されたプログラムを中央処理装置3aが実行する。また、中央処理装置3aは、該プログラムにしたがって、通信インターフェイス(I/F)3cを介して撮像装置1からデータを読み出し、所定の処理を行って、その結果をモニタ3eに表示し、記憶装置3bに記録する。また、通信インターフェイス(I/F)3cを介して、当該処理の結果を図示しないプリンタに出力することができる。あるいは、当該処理の結果を図示しない他のコンピュータに送信することができる。
The
コンピュータ3の記憶装置3bには、デジタル画像相関法による変位/ひずみ算出の手順を記述したプログラムが記録される。中央処理装置3aは該プログラムに従って、おおよそ、図5に示すような処理を実行する。すなわち、まず、被測定物(計測対象物4)に荷重を加える前に、該被測定物の特定の部位を撮像装置2で撮像して、初期画像P1を取得し、記憶装置3bに記憶する(ステップS1)。
In the
次に、該被測定物に荷重を加えて、前記特定の部位を撮像装置2で再度撮像して、事後画像P2を取得し、記憶装置3bに記憶する(ステップS2)。
Next, a load is applied to the object to be measured, and the specific part is imaged again by the
次に、初期画像P1上の異なる2点AおよびBを選び、点A及びBをそれぞれ包含する微小領域a及びbの画像(図6参照)を抽出する(ステップS3)。 Next, two different points A and B on the initial image P1 are selected, and images of minute regions a and b (see FIG. 6) each including the points A and B are extracted (step S3).
次に、微小領域a及びbの画像と事後画像P2の間にデジタル画像相関法を適用して、微小領域aとの相関性が最大になる微小領域a’、及び微小領域bとの相関性が最大になる微小領域b’を事後画像P2から抽出する(ステップS4)。なお、デジタル画像相関法の詳細については、先行出願及び特許文献1ないし特許文献4に開示されているので、説明を省略する。
Next, the digital image correlation method is applied between the images of the minute areas a and b and the posterior image P2, and the correlation with the minute area a ′ and the minute area b where the correlation with the minute area a is maximized. A micro-region b ′ where is maximized is extracted from the posterior image P2 (step S4). Note that details of the digital image correlation method are disclosed in the prior application and
次に、微小領域a’に対する相対位置が、微小領域aに対する点Aの相対位置と等しくなるような、微小領域a’内の点A’を決定する。同様に微小領域b’に対する相対位置が、微小領域bに対する相対位置と等しくなるような、微小領域点b’内の点B’を決定する(ステップS5)。なお、図6に示した例では、点A及びBがそれぞれ微小領域a及びbの中心位置するように微小領域a及びbを定めているので、微小領域a’及び微小領域b’の中心が点A’及びB’になる。 Next, the point A ′ in the minute region a ′ is determined such that the relative position with respect to the minute region a ′ is equal to the relative position of the point A with respect to the minute region a. Similarly, a point B 'within the minute region point b' is determined such that the relative position with respect to the minute region b 'is equal to the relative position with respect to the minute region b (step S5). In the example shown in FIG. 6, since the micro areas a and b are determined so that the points A and B are located at the centers of the micro areas a and b, the centers of the micro areas a ′ and b ′ are determined. Points A ′ and B ′.
次に、線分ABの長さl及び線分A’およびB’の長さl’を算出する(ステップS6)。 Next, the length l of the line segment AB and the length l 'of the line segments A' and B 'are calculated (step S6).
最後に、l及びl’の値を次式に代入して、変位d及びひずみεを求める(ステップS7)。 Finally, the values of l and l ′ are substituted into the following equation to determine the displacement d and strain ε (step S7).
d=l−l’,ε=d/l d = 1-l ', ε = d / l
[実施例]
この変位/ひずみ計測装置1を使用して、ひずみを計測する実験を行なったので、その計測結果を従来技術よる計測結果と比較して示す。
[Example]
Since this displacement /
実験に使用した供試体17は、図7に示すような幅150mm高さ150mm長さ530mmのH型鋼であり、全体を赤茶色の防錆塗料で塗装し、計測対象部位17aに白色の塗料をスプレーして、直径0.1mmないし1.0mm(平均0.2mm)程度の不規則な水玉模様を形成している。
The
計測対象部位17aは、おおよそ20mm角の矩形の領域であり、撮像装置2でこの計測対象部位17aを撮像して、600万(3000×2000)画素からなる初期画像P1及び事後画像P2を取得した。
The
計測対象部位17aの周縁には4枚のひずみゲージ17bを貼付して、ひずみゲージ17bによる計測値と変位/ひずみ計測装置1による計測値を比較した。
Four
また、供試体17の長さ方向の1軸圧縮荷重を加えて、荷重の大きさを変えながら、ひずみを算出した。なお、以下では荷重方向(つまり、供試体17の長さ方向)のひずみを「軸方向ひずみ」といい、荷重方向に直交する方向に生じるひずみを「ポアソン方向ひずみ」と呼ぶ。
In addition, a uniaxial compressive load in the length direction of the
供試体17の軸方向ひずみを変位/ひずみ計測装置1を使って計測した結果を縦軸に取り、ひずみゲージ17bを使って計測した結果を横軸に取って、プロットすると図8のような図が得られる。変位/ひずみ計測装置1の計測値とひずみゲージ17bによる計測値が等しい場合に、計測結果は図中の破線で示した対角線上にプロットされる訳だが、図8によれば計測結果は該対角線の近くに並んでいる。つまり両者は良く一致している。
When the axial strain of the
図8と同様にして、変位/ひずみ計測装置1によるポアソン方向ひずみの計測結果をひずみゲージ17bによる計測結果と比較して示すと図9のようになる。ポアソン方向ひずみについても、変位/ひずみ計測装置1の計測値とひずみゲージ17bによる計測値は良く一致している。
Similarly to FIG. 8, the measurement result of the Poisson direction strain by the displacement /
なお、ポアソン方向ひずみは軸方向ひずみに比べて小さいので、一般的にデジタル画像相関法による計測は難しい。つまりデジタル画像相関法によるポアソン方向ひずみの計測精度は悪いが、変位/ひずみ計測装置1では、軸方向ひずみの場合と同程度の良い結果が出ていることが解る。
Since the Poisson distortion is smaller than the axial distortion, it is generally difficult to measure by the digital image correlation method. That is, although the Poisson direction strain measurement accuracy by the digital image correlation method is poor, it can be seen that the displacement /
変位/ひずみ計測装置1による供試体17の軸方向ひずみ計測を複数回行って、その結果を図8と同様に纏めると図10のようになる。最大値と最小値の差が小さい、つまり計測値のばらつきが小さい事が解る。
When the axial strain measurement of the
一方、従来の、つまり非テレセントリックレンズを備える撮像装置を使って供試体17を撮像した画像にデジタル画像相関法を適用して、軸方向ひずみを複数回計測した結果を、ひずみゲージ17bによる計測結果と比較すると、図11のようになる。非テレセントリックレンズを備える撮像装置による計測値は、ひずみゲージによる計測値から大きく乖離し、ばらつきも大きいことが解る。つまり、図10と図11を比較すれば、テレセントリックレンズ8を備える撮像装置2を備える変位/ひずみ計測装置1によれば、従来の装置に比べて、精度の高い計測を行えることが理解できる。
On the other hand, the result of measuring the axial strain a plurality of times by applying the digital image correlation method to the image obtained by imaging the
なお、撮像装置2に備えた赤外線放射温度計12は温度差に起因する成分を計測値から控除するために使用される。例えば、初期画像P1を撮像した時の供試体17の温度T1と、事後画像P2を撮像した時の供試体17の温度T2を、赤外線放射温度計10で計測し、温度差dT(=T2−T1)に供試体17の線膨張係数を乗じたものを計測値から減じて、温度差に起因する成分を控除する。
The
[変形例]
さて、以上説明したような構成に加えて、さらに、図12に示すように、撮像装置2の遮光筒6の先端に基準平板18と連結部材19を取付ければ、撮像装置2の計測対象物4に対する相対的な位置や姿勢を容易に調整することができる。以下、この撮像装置2の変形例の構成と作用を説明する。
[Modification]
In addition to the configuration described above, if the reference
さて、図12(a)は撮像装置2の側面図であり、図12(b)は撮像装置2を図12(a)のAA’線で切断した断面図である。図12(a)及び図12(b)に示すように、撮像装置2の遮光筒6の先端には。2個の基準平板18が連結部材19を介してそれぞれ取付けられている。また、図12(b)から明らかなように、2個の基準平板18の一方は、その長手方向がX軸に平行になるように配置され、2個の基準平板18の他方はY軸に平行になるように配置されている。また、2個の基準平板18は、撮像装置2の視野(撮像範囲)に配置されている。また、基準平板18は連結部材19に軸支されて、揺動軸P回りに自在に揺動する。
FIG. 12A is a side view of the
また、基準平板18と連結部材19は図13及び図14に示すように構成されている。すなわち、連結部材19は、固定片20と可動片21からなり、固定片20は遮光筒6に固定される。可動片21はロッド22、23を備えて、ロッド22、23は固定片20に対して自在に摺動するので、可動片21はZ軸方向に自在に移動できる。また、固定片20と可動片21の間にはコイルばね24が架け渡されて、可動片21を遮光筒6(撮像装置2)から計測対象物4に向かう方向に付勢している。そのため、図13(b)に示すように、可動片21を上方に押し上げると、コイルばね24は可動片21を下方(計測対象物4に向かう方向)に押し戻す方向に働く。また、基準平板18はロッド22の先端にボルト25を介して軸支されて、揺動軸P回りに自在に揺動する。
Further, the reference
又、図13(c)は、基準平板18を図13(a)のA方向から見た図、言い換えれば撮像装置2から見た平面図である。図13(c)に示すように、基準平板18の撮像装置2から見える平面にはランダムなモザイク状の図形パターンが形成されている。
FIG. 13C is a view of the reference
このように構成されているので、撮像装置2を計測対象物4に載置すると、基準平板18は計測対象物に当接して、計測対象物4に倣って傾く。計測対象物4が撮像装置2に対して相対的に傾いている場合、基準平板4は計測対象物4と同じだけ傾く。したがって、基準平板18の傾きが分かれば、計測対象物4の傾きが分かる。
Since it is configured in this way, when the
さて、前述したように、基準平板18の撮像装置2側の表面にはモザイク状の図形パターン(図13(c)参照)が形成されているので、撮像装置2で基準平板18を撮像した画像にデジタル画像相関法を適用することができる。
Now, as described above, since a mosaic-like figure pattern (see FIG. 13C) is formed on the surface of the reference
ここで、基準平板18上に固定された線分を仮想する。撮像装置2から該線分を見たときの「見かけの長さ」は、基準平板18が撮像装置2に対して相対的に傾くと変化する。したがって、撮像装置2で基準平板18を撮像した画像にデジタル画像相関法を適用して、該線分の「見かけの長さ」の変化を知れば、基準平板18の撮像装置2に対する相対的な傾斜角を知ることができる。つまり計測対象物4の撮像装置2に対する相対的な傾斜角を知ることができる。
Here, a line segment fixed on the reference
例えば、図15に示すように、撮像装置が計測対象物に対して正立している、つまり撮像装置2の光軸が計測対象物4の表面に対して垂直になるように位置決めした状態(図15(a))で、撮像装置で基準平板を撮像した画像(以下「基準画像」という)と、撮像装置2が計測対象物4に対して正立の位置から角度θだけ傾斜した状態(図15(b))で、撮像装置で基準平板を撮像した画像(以下「傾斜画像」という)を考える。また、基準平板18に固定された線分ABを仮想して、基準画像と傾斜画像にデジタル画像相関法を適用すれば、線分ABの「見かけの長さ」がLからL’に変化したこと知ることができる。
For example, as shown in FIG. 15, the imaging apparatus is upright with respect to the measurement object, that is, is positioned so that the optical axis of the
図15(c)に示すように、見かけの長さL,L’と角度θの間には次式の関係があるから、見かけの長さL,L’が分かれば角度θの大きさを知ることができる。 As shown in FIG. 15C, the apparent lengths L and L ′ and the angle θ have the following relationship, and therefore the magnitude of the angle θ can be determined if the apparent lengths L and L ′ are known. I can know.
cosθ=L’/L cos θ = L ′ / L
また、図12に示したように、撮像装置2はX軸及びY軸に平行に配置された2枚の基準平板18を備えているので、計測対象物4の撮像装置2に対するX軸およびY軸回りの相対的な傾斜角を知ることができる。
Further, as shown in FIG. 12, the
このようにして得られた計測対象物4の撮像装置2に対する傾斜角は、撮像装置2の姿勢の補正に利用することができる。
The inclination angle of the
なお、以上説明した実施形態は本発明の具体的な実施形態の例示であって、本発明の技術的範囲は上記実施形態に示された装置方法に限定されない。本発明は特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲において、自由に変形、応用、あるいは改良して実施することができる。 The embodiment described above is an example of a specific embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the apparatus method shown in the above embodiment. The present invention can be freely modified, applied, or improved within the scope of the technical idea described in the claims.
例えば、上記実施形態では、照明手段の光源としてLEDランプ9を使用する例を示したが、本発明の照明手段の光源はLEDランプには限定されない。公知のあるいは将来出現する各種の光源を自由に選択して、本発明を実施することが出来る。
For example, in the said embodiment, although the example which uses the
また、上記実施形態では、拡散板11の具体例として、表面をサンドペーパーで荒らして微細な凹凸を付けた透明なアクリル板を複数枚積層した物を示したが、本発明の拡散板はかかる部材には限定されない。本発明の拡散板は照明手段の光源が発する光を透過させ、拡散板を透過した光の方向をランダムに変えて、計測対象物をまんべんなく照明できれば十分であり、その素材や形状あるいは機械的構成は自由に選択することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the thing which laminated | stacked several transparent acrylic plates which roughened the surface with sandpaper and gave the fine unevenness | corrugation was shown as a specific example of the
また、上記実施形態では、進退当接部材の具体例として、マイクロメータ14を示したが、本発明の進退当接部材はマイクロメータには限定されない。本発明の進退当接部材は遮光筒に固定される固定部と、該固定部に進退自在に取付けられた当接部を備えて、該当接部の端部が計測対象物に当接するよう構成されていれば十分であり、その素材や形状あるいは機械的構成は自由に選択することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、画像解析装置の具体例として、デジタル画像相関法による解析手法を記述したプログラムをインストールしたコンピュータ3を示したが、本発明の画像解析装置はこのようなコンピュータには限定されない。例えば、該プログラムの全部又は一部をハードウェアに置き換えて画像解析装置を構成することができる。
In the above embodiment, as a specific example of the image analysis apparatus, the
1 変位/ひずみ計測装置
2 撮像装置
3 コンピュータ
4 計測対象物
5 カメラ
6 遮光筒
7 カメラ本体
8 テレセントリックレンズ
9 LEDランプ
10 照明用電源コントローラ
11 拡散板
12 赤外線放射温度計
13 固定当接部材
14 マイクロメータ
15 被嵌合部材
16 位置決め部材
17 供試体
18 基準平板
19 連結部材
20 固定片
21 可動片
22 ロッド
23 ロッド
24 コイルばね
25 ボルト
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記撮像装置に取付けられて、前記計測対象物に当接する当接部材を備える
ことを特徴とする変位/ひずみ計測装置。 In the displacement / strain measuring device, which is constituted by an imaging device and an image analysis device, analyzes an image obtained by imaging the measurement object by the imaging device, and calculates a displacement or strain of the measurement object,
A displacement / strain measuring device, comprising: a contact member attached to the imaging device and contacting the measurement object.
1個の固定当接部材と、
前記撮像装置の端部に進退自在に取付けられる2個の進退当接部材と、から構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の変位/ひずみ計測装置。 The contact member is
One fixed contact member;
The displacement / strain measuring device according to claim 1, further comprising: two advancing / retreating members attached to an end portion of the imaging device so as to freely advance and retract.
ことを特徴とする請求項2に記載の変位/ひずみ計測装置。 The displacement / strain measuring apparatus according to claim 2, wherein the advance / retreat contact member is a micrometer, and a tip of a spindle of the micrometer contacts the measurement object.
ことを特徴とする請求項2に記載の変位/ひずみ計測装置。 The displacement / strain measuring device according to claim 2, wherein the fixed abutting member has a fitting portion that fits with a fitting member attached to the measurement object.
前記撮像装置に固定されて、前記基準平板を揺動自在に支持する連結部材を備えて、
前記連結部材は、前記基準平板を前記撮像装置から前記計測対象物に向かう方向に付勢して、前記基準平板を前記計測対象物に押し付ける押圧手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の変位/ひずみ計測装置。 A reference plate that is disposed within the field of view of the imaging device and has a graphic pattern formed on the surface visible from the imaging device;
A coupling member fixed to the imaging device and supporting the reference plate so as to be swingable;
The said connection member has a press means which urges | biases the said reference flat plate in the direction which goes to the said measurement target object from the said imaging device, and presses the said reference flat plate to the said measurement target object. Displacement / strain measuring device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010050956A JP5458263B2 (en) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | Displacement / strain measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010050956A JP5458263B2 (en) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | Displacement / strain measuring device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011185725A true JP2011185725A (en) | 2011-09-22 |
JP2011185725A5 JP2011185725A5 (en) | 2013-04-18 |
JP5458263B2 JP5458263B2 (en) | 2014-04-02 |
Family
ID=44792205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010050956A Expired - Fee Related JP5458263B2 (en) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | Displacement / strain measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5458263B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111829445A (en) * | 2020-07-09 | 2020-10-27 | 河海大学 | High-precision optical extensometer based on double prisms |
CN111829446A (en) * | 2020-07-09 | 2020-10-27 | 河海大学 | High-precision double-axis optical extensometer using plurality of rhombic prisms |
-
2010
- 2010-03-08 JP JP2010050956A patent/JP5458263B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111829445A (en) * | 2020-07-09 | 2020-10-27 | 河海大学 | High-precision optical extensometer based on double prisms |
CN111829446A (en) * | 2020-07-09 | 2020-10-27 | 河海大学 | High-precision double-axis optical extensometer using plurality of rhombic prisms |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5458263B2 (en) | 2014-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tiwari et al. | Assessment of high speed imaging systems for 2D and 3D deformation measurements: methodology development and validation | |
Pan et al. | High-accuracy 2D digital image correlation measurements with bilateral telecentric lenses: error analysis and experimental verification | |
TW544509B (en) | Method and system for measuring the relief of an object | |
CN105783761B (en) | A kind of high-precision superhigh temperature Video Extensometer and measurement method | |
Tay et al. | Digital image correlation for whole field out-of-plane displacement measurement using a single camera | |
JP6148739B2 (en) | Apparatus and method for characterizing replica tape | |
CN105758719B (en) | A kind of homogeneous strain optical measuring device and method based on bimirror reflection | |
TWI612294B (en) | Substrate inspecting device and substrate inspecting method | |
TWI629665B (en) | Defect inspection method and defect inspection system | |
CN104535412A (en) | Ultraviolet illumination DIC (digital image correction)-based mechanical property loading measuring system and method for high-temperature material | |
Chen et al. | High-precision video extensometer based on a simple dual field-of-view telecentric imaging system | |
Zhiqiang et al. | An experimental method for eliminating effect of rigid out-of-plane motion on 2D-DIC | |
JP5458263B2 (en) | Displacement / strain measuring device | |
CN107643213B (en) | A kind of high temperature strain measurement method for eliminating off face Influence of Displacement | |
TWI287079B (en) | System and method for measuring three dimensional morphological of object surface by using white light source | |
CN111829445A (en) | High-precision optical extensometer based on double prisms | |
CN104136881B (en) | The method and device for the method for the height of projection or ridge on measurement article surface | |
CN201852566U (en) | Contactless optical strain meter based on digital images | |
Chen et al. | Innovative simultaneous confocal full-field 3D surface profilometry for in situ automatic optical inspection (AOI) | |
JP2006003168A (en) | Measurement method for surface shape and device therefor | |
JPS6034699B2 (en) | hardness tester | |
CN109751955A (en) | Non-contact object displacement measuring device and the measurement method for using it | |
US20200256670A1 (en) | Determining geometric characteristics of reflective surfaces and transparent materials | |
TWI259277B (en) | Optical detector and detecting method | |
JP2011117793A (en) | Method and device for measuring surface properties |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130301 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130306 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130306 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131126 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131203 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131212 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5458263 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |