JP2013170829A - Strain measuring device and strain measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象物の表面のひずみを計測するひずみ計測装置及びひずみ計測方法に関するものである。 The present invention relates to a strain measuring device and a strain measuring method for measuring the strain on the surface of a measurement object.
従来より、カメラやビデオカメラ等の撮像装置やひずみゲージを用いて、測定対象物の表面に発生するひずみを計測する方法が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a method for measuring strain generated on the surface of an object to be measured using an imaging device such as a camera or a video camera or a strain gauge is known.
例えば、測定対象物の表面に等間隔の格子状のマーカーを貼り付け、または塗装などにより形成し、測定対象物の変形前及び変形後のマーカーを接触または近接させたラインスキャナで読み取った画像から測定対象物のひずみを算出する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, from the image read with a line scanner that is formed by pasting or painting grid-like markers at equal intervals on the surface of the measurement object, and touching or bringing the marker before and after deformation of the measurement object into contact A method for calculating the strain of a measurement object is disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、ゲージ本体内に抵抗体となる細い金属線が折り返し状態で配置されているひずみゲージを測定対象物の表面に取り付けて、測定対象物の変形に応じて抵抗体である金属線の抵抗値の変化から測定対象物のひずみを算出する方法が用いられている。 In addition, a strain gauge in which a thin metal wire that becomes a resistor in the gauge body is placed in a folded state is attached to the surface of the measurement object, and the resistance value of the metal wire that is a resistor according to the deformation of the measurement object The method of calculating the strain of the measurement object from the change of the is used.
しかしながら、特許文献1に記載のひずみ測定方法では、測定対象物の表面に等間隔の格子状のマーカーを正確に貼り付け、または形成しなければならないため、マーカーの付設に非常に時間がかかってしまう。また、マーカーを読み取る際にラインスキャナを測定対象物に接触または近接させなければならない。 However, in the strain measuring method described in Patent Document 1, it is necessary to attach or form a grid-like marker at equal intervals on the surface of the measurement object accurately. End up. Further, the line scanner must be brought into contact with or close to the measurement object when reading the marker.
また、ひずみゲージを用いたひずみ計測法では、金属線の劣化によって温度ドリフトが生じてしまい正確な抵抗値を示さない場合がある。そして、計測値はひずみゲージ本体の長さに依存するため、ひずみゲージ本体の長さよりも小さくて局所的に生じるひずみを正確に測定できないということがある。さらに、ひずみゲージは、接着剤で取り付けているため、測定対象物が繰り返し変形すると、測定対象物からひずみゲージが離れてしまう虞がある。 Further, in a strain measurement method using a strain gauge, a temperature drift may occur due to deterioration of a metal wire, and an accurate resistance value may not be shown. And since a measured value is dependent on the length of a strain gauge main body, it may be smaller than the length of a strain gauge main body, and the distortion which arises locally may not be measured correctly. Furthermore, since the strain gauge is attached with an adhesive, the strain gauge may be separated from the measurement object when the measurement object is repeatedly deformed.
そこで、測定対象物の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置で画像を取得して簡易に、かつ、高精度に計測可能なひずみ計測方法が求められている。 Therefore, there is a demand for a strain measurement method that can easily and highly accurately measure an image by acquiring an image from a remote position without directly measuring the strain generated on the surface of the measurement object.
また、図11に示すように、測定対象物51aの表面のひずみ計測領域14が測定対象物51bのように3次元変形(例えば、面外方向への変形)した場合、図12に示すように、取得した画像は画像52から画像53のように画像の拡大収縮などにより取得した画像に誤差が生じてひずみ計測精度が低下する。
Further, as shown in FIG. 11, when the
そこで、測定対象物の表面が3次元変形した場合でも取得画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることが望まれている。 Therefore, it is desired to improve the accuracy of strain measurement by correcting the error of the acquired image even when the surface of the measurement object is three-dimensionally deformed.
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、測定対象物の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置で画像を取得し、かつ測定対象物の表面が3次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができるひずみ計測装置及びひずみ計測方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problem, and obtains an image with an imaging device from a remote position without directly measuring the strain generated on the surface of the measurement object, and the surface of the measurement object is An object of the present invention is to provide a strain measuring apparatus and a strain measuring method capable of correcting the error of an image even when three-dimensionally deformed and improving the accuracy of strain measurement.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、予め定めた2点から測定対象物の表面を撮像して画像を取得する少なくとも1つの撮像装置と、前記撮像装置で取得した2点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出する演算装置と、を有することを特徴とするひずみ計測装置である。 According to a first aspect of the present invention for solving the above-described problem, at least one imaging device that captures an image of a surface of a measurement object from two predetermined points and acquires the image, and 2 acquired by the imaging device. And a calculation device that calculates the distortion of the surface of the measurement object by calculating the amount of displacement of the surface of the measurement object by triangulation based on each image at a point. It is a measuring device.
第2の発明は、第1の発明において、前記撮像装置は、前記予め定めた2点に設置する第1の撮像装置及び第2の撮像装置であることを特徴とするひずみ計測装置である。 A second invention is a strain measurement apparatus according to the first invention, wherein the imaging devices are a first imaging device and a second imaging device installed at the two predetermined points.
第3の発明は、第1の発明において、前記撮像装置を前記予め定めた2点間を往復して移動させる撮像装置移動手段を有することを特徴とするひずみ計測装置である。 A third invention is the strain measuring apparatus according to the first invention, further comprising an imaging device moving means for reciprocatingly moving the imaging device between the two predetermined points.
第4の発明は、第1から第3の何れか1つの発明において、前記演算装置は、予め定めた2点の前記撮像装置の撮像位置と前記撮像装置の視準角度に基づいて、取得した前記画像の面外方向の変形量を求めて画像の誤差を補正することを特徴とするひずみ計測装置である。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the arithmetic device is acquired based on two predetermined imaging positions of the imaging device and a collimation angle of the imaging device. The strain measuring apparatus is characterized in that an image error is corrected by obtaining a deformation amount in an out-of-plane direction of the image.
第5の発明は、予め定めた2点から測定対象物の表面を撮像して画像を取得する撮像工程と、前記撮像工程で取得した2点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出するひずみ算出工程と、を有することを特徴とするひずみ計測方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, the triangulation method is used to obtain an image by imaging the surface of the measurement object from two predetermined points, and based on each image at the two points acquired in the imaging step. A strain calculating step of calculating a strain on the surface of the measurement object by calculating a displacement amount of the surface of the measurement object.
本発明によれば、測定対象物の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置で画像を取得し、かつ測定対象物の表面が3次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。 According to the present invention, even when an image is acquired from a remote position without directly measuring the distortion generated on the surface of the measurement object, and the surface of the measurement object is three-dimensionally deformed, the error in the image is reduced. Correction can improve the accuracy of strain measurement.
以下に、本発明に係るひずみ計測装置及びひずみ計測方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに以下に記載した下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments of a strain measuring apparatus and a strain measuring method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the content described in the following Examples. In addition, constituent elements in the following embodiments described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments described below can be appropriately combined.
本実施例に係るひずみ計測装置について、図面を参照して説明する。図1は、本実施例に係るひずみ計測装置の構成を簡略に示す図である。図2は、本実施例に係る演算装置の概略構成図である。 A strain measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a strain measuring apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the arithmetic device according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施例に係るひずみ計測装置10aは、測定対象物13の表面を撮像して画像を取得する撮像装置11a、11bと、取得した画像に基づいてひずみを算出する演算装置12とを備える。
As illustrated in FIG. 1, the
撮像装置11a、11bは、CCD、CMOS等の撮像素子を有する本体21a、21bと、撮像素子上に被写体の像を結像させるレンズ22a、22bとを備える。撮像装置11a、11bは、離れた位置から測定対象物13の表面を撮像できるように測定対象物13の正面側の予め定めた2点にそれぞれ配置され、測定対象物13の表面を撮像して画像35a、35bを取得する。
The
図1に示すように、予め定めた2点とは、撮像装置11a、11bの本体の中心の間の距離がWだけ離れ、撮像装置11a、11bと測定対象物13の表面までの距離がIだけ離れた位置である。また、撮像装置11a、11bの視準角度の中心線A1と中心線A2とがなす角度はθである。なお、視準角度とは、図1に示した撮像装置11a、11bからターゲット25、26に向かう視準線23a、23b及び視準線24a、24bとがなす角度θ1、θ2のことである。
As shown in FIG. 1, the predetermined two points are the distance between the centers of the main bodies of the
本実施例においては、上述した予め定めた2点に撮像装置11a、11bを設置して、それぞれの撮像装置11a、11bで離れた位置から測定対象物13の表面を撮像して画像35a、35bを取得する。このように、予め定めた2点から撮像するステレオ法を用いて測定対象物13の表面の画像を取得することにより、視差を用いた面外方向の変形量の計測(三角測量)を行うことができる。そして、後述する三角測量法の原理に基づいて画像の誤差を補正する。
In the present embodiment, the
撮像装置11a、11bで取得した画像35a、35bは、演算装置12に送られ、記憶部42に記憶される。
The
本実施例では、後述する演算装置12の記憶部42に記憶された画像35a、35bに基づいて、測定対象物13の表面のひずみを算出する際に、後述する三角測量法の原理に基づいて画像の面外方向の誤差を補正することができる。
In the present embodiment, when calculating the distortion of the surface of the
なお、撮像装置11a、11bは画像を取得できるものであればよく、例えば公知のデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどを用いることができる。
The
次に、本実施例に係るひずみ計測装置10aの作用について説明する。まず、三角測量法の原理について図1を参照して説明する。図1に示すように、2台の撮像装置11a、11bが予め定めた2箇所の位置から計測対象物13の表面及びターゲット25、26を撮影している状態を示している。三角測量法の原理では、図1に示すように、撮像装置11a、11bで撮像した画像35a、35bについて、撮像装置11a、11bの位置からの2つのターゲット座標25、26と撮像装置11a、11bの撮影した方向の角度θ1、θ2が求まり、2箇所の撮像装置の撮像位置と撮像装置の視準角度が定まる。
Next, the operation of the
次に、撮像装置11a、11bの2箇所の位置からターゲット25、26に向かう視準線23a、23b及び視準線24a、24bを決定し、これらの視準線23a、23bと視準線24a、24bとの交点を求める。ここで、これらの視準線の交点は、事実上ターゲット25、26の位置にあるので、この交点の座標が決まれば、ターゲットの座標値が決定する。このようにして、すべての計測すべきターゲットの座標値を計算処理することによって、測定対象物13の面外方向の変形量を算出することができる。
Next,
本実施例においては、予め定めた2点から撮像装置11a、11bで画像を取得するため、上記の2箇所の撮像装置11a、11bの撮像位置と撮像装置の視準角度θ1、θ2は予め求めることができる。従って、2箇所の撮像装置11a、11bの撮像位置と撮像装置の視準角度θ1、θ2に基づいて、測定対象物13の表面が面外変形した場合でも三角測量法によって取得した2つの画像35a、35bに基づいて画像の面外方向の変形量を求めることができ、画像の誤差を補正することができる。
In this embodiment, since the
このように、本実施例のひずみ計測装置10aによれば、予め定めた2点から撮像装置11a、11bで画像を取得するため、測定対象物13の表面が面外変形した場合でも三角測量法によって取得した2つの画像35a、35bに基づいて画像の面外方向の変形量を求めることができ、測定対象物13の表面が面外方向に3次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。
Thus, according to the
また、本実施例のひずみ計測装置10aによれば、測定対象物13の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置11a、11bで画像を取得して、画像解析によりひずみを精度良く算出することができる。
Further, according to the
次に、演算装置について説明する。図2に示すように、演算装置12は、撮像装置11aによって撮像された画像35a、35bを取り込むI/F部41と、I/F部41に取り込まれた画像35a、35bを格納するハードディスクドライブなどの記憶部42と、記憶部42に保持しているプログラム等をメモリに読み出して実行するCPUなどの演算部43と、キーボードやマウス等の入力部44と、ディスプレイやプリンタ等の出力部45とを備えている。演算装置12としては、例えば、パーソナルコンピュータなどを適用することができる。
Next, the arithmetic device will be described. As illustrated in FIG. 2, the
記憶部42には、測定対象物13を撮像し、撮像された画像35a、35b・・・を記憶部42に格納する撮像プログラム42aと、この撮像プログラム42aにより撮像された画像35a、35bから測定対象物13の変位量を算出する変位量算出プログラム42bと、この変位量算出プログラム42bにより算出された変位量に基づいてひずみを算出するひずみ算出プログラム42cなどが格納されている。
The
次に、撮像プログラム42a、変位量算出プログラム42b、ひずみ算出プログラム42cが実行する処理について説明する。
Next, processing executed by the
<撮像プログラム42aが実行する処理>
演算部43は、撮像装置11aの撮像範囲、撮像距離、焦点距離等の撮像条件に関する値をそれぞれ入力部44でユーザから受け付け、ここで受け付けた各値に撮像装置11aの設定を変更する処理を実行する。
<Processing executed by the
The
続いて、演算部43は、撮像装置11a、11bに対して撮像を実行する撮像信号を送信する。この撮像信号を受信した撮像装置11a、11bにより撮像が実行され、測定対象物13の表面を撮像した画像が取得される。取得された画像は、I/F部41を介して全て記憶部42に格納される。
Subsequently, the
演算部43は、測定対象物13の表面を撮像する処理を実行する。これにより、画像35a、画像35bが取得される。
The
<変位量算出プログラム42bが実行する処理>
演算部43は、画像35a、35bを記憶部42から読み出して、画像35aと、画像35bとを比較照合し、測定対象物13の表面の変位量を算出する処理を実行する。
<Processing executed by displacement
The
変位量の算出には、画像35a、35bの輝度値分布から変位量を算出可能なデジタル画像相関法を用いることができる。
For the calculation of the displacement amount, a digital image correlation method capable of calculating the displacement amount from the luminance value distribution of the
図3は、画像を複数のエリアに分割した状態を示す図である。具体的には、図3に示すように、まず、画像35a、画像35bをそれぞれ複数のエリアEij(例えば、36×36ピクセル)に分割する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which an image is divided into a plurality of areas. Specifically, as shown in FIG. 3, first, the
次に、画像35aの複数のエリアEijから1つのエリアEij(例えば、エリアE22)を選択する。以下、変形前の画像35aのエリアEijから選択された1つのエリアEijをターゲット画像35aaという。
Next, one area Eij (for example, area E22) is selected from the plurality of areas Eij of the
また、画像35bについて上記エリアEijよりもやや大きい切り出し区間(例えば、72×72ピクセル)を指定して比較用画像35bbを抽出する。なお、切り出し区間の大きさは、エリアEijの大きさと無関係に設定可能であり、演算部43等の処理能力に応じて適宜設定することができる。
Further, a comparative image 35bb is extracted by designating a cutout section (for example, 72 × 72 pixels) slightly larger than the area Eij for the
図4は、ターゲット画像35aaと比較用画像35bbとを比較する方法の一例を示す図である。また、図5は、ターゲット画像35aaと比較用画像35bbとの相関程度を説明するための概略図である。以下の説明において、図4に示すように、図中左右方向をX軸方向、図中上下方向をY軸方向として説明をする。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for comparing the target image 35aa and the comparison image 35bb. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the degree of correlation between the target image 35aa and the comparison image 35bb. In the following description, as shown in FIG. 4, the left-right direction in the figure is the X-axis direction, and the up-down direction in the figure is the Y-axis direction.
図4に示すように、演算部43は、比較用画像35bbにターゲット画像35aaを重ね合わせてターゲット画像35aaの位置を上下方向にずらしながら、ターゲット画像35aaと最も良い相関を得る位置を比較用画像35bbより特定する。相関の程度は、図5に示すように、相関関数S=f(x、y)の値が小さくなるほど輝度値分布の相関程度は高くなり、位置検出の精度は高くなる。実際の変位量は、1ピクセルの大きさよりも小さい場合があるため、1ピクセル以下の解像度で変位量を検出できるように、スプライン関数等を利用して輝度値分布を内挿補間し、関数Sが最小となる位置座標及びX軸方向、Y軸方向及びXY方向(X軸からY軸へ向かって45°傾斜した向き)への各変位量(Δx、Δy、Δxy)をそれぞれ算出する。
As illustrated in FIG. 4, the
上述した比較用画像35bbにターゲット画像35aaを重ね合わせる処理を全てのエリアEijに対して繰り返して実施して、変形後の画像35b全体における各エリアEij毎のX軸方向、Y軸方向及びXY方向への変位量(Δx、Δy、Δxy)をそれぞれ算出する。
The process of superimposing the target image 35aa on the comparison image 35bb described above is repeatedly performed for all the areas Eij, and the X-axis direction, the Y-axis direction, and the XY direction for each area Eij in the
続いて、演算部43は、算出した各変位量(Δx、Δy、Δxy)を記憶部42に格納する。
Subsequently, the
なお、本実施例では、画像解析法として、デジタル画像相関法を用いた場合について説明したが、この手法に限定されるものではなく、一般的な画像解析法を用いてもよい。 In this embodiment, the case where the digital image correlation method is used as the image analysis method has been described. However, the present invention is not limited to this method, and a general image analysis method may be used.
<ひずみ算出プログラム42cが実行する処理>
図6は、変位量からひずみを算出する方法を示す概念図である。図6に示すように、演算部43は、X軸方向、Y軸方向及びXY方向への各変位量(Δx、Δy、Δxy)を記憶部42から読み出して、変形後の画像35bからひずみを算出する算出エリアEij(例えば、E44)を選択し、ここで選択した算出対象エリアEij(例えば、E44)を中心点として所定の距離Lだけ離れた点対称となる2つのエリアEij(例えば、X軸方向を算出する場合E14、E74)におけるそれぞれの変位量(Δx、Δy、Δxy)に基づいて、算出対象エリアEij(例えば、E44)のひずみを算出する処理を実行する。ここで、算出対象エリアEijを中心点として点対称の位置に存在する上記2つのエリアEij間の距離を評点間距離GLとする。上記2つのエリアEijは算出対象エリアEijに対して点対称位置に存在するので、評点間距離GLは、上記所定の距離Lの2倍となる。
<Processing executed by
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a method for calculating strain from the amount of displacement. As shown in FIG. 6, the
演算部43は、評点間距離GLの値をキーボード等の入力部44でユーザから受け付けて、算出対象エリアEijにおけるX軸方向、Y軸方向及びXY方向への各ひずみ(Δx、Δy、Δxy)を算出する処理を実行する。
The
(X軸方向のひずみを算出する場合)
図6に示すように、エリアEij(例えば、E44)のX軸方向のひずみεxを算出する場合は、ユーザにて設定された評点間距離GLに基づいて、X軸方向へ±0.5GL離れた両エリアEij(例えば、E14、E74)の変位量よりひずみεxを算出する。ひずみεxは、下記式(1)により算出する。
εx=(Δx(x+0.5GL、y)−Δx(x−0.5GL、y))/GL …(1)
ここで、εx:各エリアEijにおけるX軸方向のひずみ、Δx:各エリアEijにおけるX軸方向への変位量、GL:評点間距離である。
(When calculating strain in the X-axis direction)
As shown in FIG. 6, when calculating the strain εx in the X-axis direction of the area Eij (for example, E44), it is ± 0.5 GL away in the X-axis direction based on the inter-score distance GL set by the user. The strain εx is calculated from the displacement amount of the two areas Eij (for example, E14 and E74). The strain εx is calculated by the following formula (1).
εx = (Δx (x + 0.5GL, y) −Δx (x−0.5GL, y)) / GL (1)
Here, εx: strain in the X-axis direction in each area Eij, Δx: displacement amount in the X-axis direction in each area Eij, GL: distance between scores.
(Y軸方向のひずみを算出する場合)
また、図6に示すように、エリアEij(例えば、E44)のY軸方向のひずみεyを算出する場合は、評点間距離GLに基づいて、Y軸方向へ±0.5GL離れた両エリアEij(例えば、E41、E47)の変位量よりひずみεyを算出する。ひずみεyは、下記式(2)より算出する。
εy=(Δy(x、y+0.5GL)−Δy(x、y−0.5GL))/GL …(2)
ここで、εy:各エリアEijにおけるY軸方向のひずみ、Δy:各エリアEijにおけるY軸方向への変位量である。
(When calculating strain in the Y-axis direction)
Also, as shown in FIG. 6, when calculating the strain εy in the Y-axis direction of the area Eij (for example, E44), both areas Eij separated by ± 0.5 GL in the Y-axis direction based on the inter-score distance GL The strain εy is calculated from the displacement amount (for example, E41, E47). The strain εy is calculated from the following equation (2).
εy = (Δy (x, y + 0.5GL) −Δy (x, y−0.5GL)) / GL (2)
Here, εy is a strain in the Y-axis direction in each area Eij, and Δy is a displacement amount in the Y-axis direction in each area Eij.
(XY方向へのひずみを算出する場合)
さらに、エリアEijのXY方向のひずみεxyを算出する場合は、評点間距離GLに基づいて、XY方向へ±0.5GL離れた両エリアEijの変位量よりひずみεxyを算出する。ひずみεxyは、下記式(3)より算出する。
εxy=(Δxy(x+0.5GL、y+0.5GL)−Δxy(x−0.5GL、y−0.5GL))/GL …(3)
ここで、εxy:各エリアEijにおけるXY方向へのひずみ、Δxy:各エリアEijにおけるXY方向への変位量である。
(When calculating strain in the XY direction)
Further, when the strain εxy in the XY direction of the area Eij is calculated, the strain εxy is calculated from the displacement amount of both areas Eij that are separated by ± 0.5 GL in the XY direction based on the inter-score distance GL. The strain εxy is calculated from the following equation (3).
εxy = (Δxy (x + 0.5GL, y + 0.5GL) −Δxy (x−0.5GL, y−0.5GL)) / GL (3)
Here, εxy is a strain in the XY direction in each area Eij, and Δxy is a displacement amount in the XY direction in each area Eij.
続いて、演算部43は、上記式(1)、(2)、(3)によりそれぞれ算出されたX軸方向、Y軸方向及びXY方向の各ひずみ(εx、εy、εxy)を記憶部42に格納する。
Subsequently, the
続いて、演算部43は、上述した三角測量法によって取得した2つの画像35a、35bに基づいて求めた画像の面外方向の変形量に基づき、上記により算出されたX軸方向、Y軸方向及びXY方向の各ひずみ(εx、εy、εxy)の誤差を補正して、補正後のX軸方向、Y軸方向及びXY方向の各ひずみ(εx、εy、εxy)を記憶部42に格納する。
Subsequently, the
最後に、演算部43は、補正後の各ひずみ(εx、εy、εxy)を出力部45に送信し、出力部45のモニタに表示する。
Finally, the
次に、本実施例に係るひずみ計測装置10aを用いて測定対象物13のひずみを計測するひずみ計測の流れについて説明する。
Next, the flow of strain measurement for measuring the strain of the
図7は、ひずみを計測する流れの一例を説明する図である。図7に示すように、予め測定対象物13の測定対象領域の表面に、スプレーなどにより耐熱性の塗料などを不規則に吹き付けて目印付けをする(ステップS10)。この際、目印は形状及び外寸はそれぞれ異なっており、配列も不規則である。なお、本実施例では、スプレー等で耐熱性の塗料などを吹き付けて目印を付したが、これに限定されるものではなく、例えば、チョークなどを用いて粉末マーキング材を測定対象物の表面に付着させるようにしてもよい。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a flow for measuring strain. As shown in FIG. 7, a heat resistant paint or the like is sprayed irregularly on the surface of the measurement target region of the
次に、演算装置12の演算部43が撮像装置11a、11bの撮像条件である撮像範囲、撮像距離、焦点距離等の各値を入力部44でユーザから受け付ける(ステップS11)。なお、上記の撮像条件は撮像装置11a、11bから自動で入力されるようにしてもよい。
Next, the
次に、演算装置12に制御された撮像装置11a、11bにより測定対象物13の表面を撮像して画像35a、35bを取得する(ステップS12)。撮像装置11a、11bで取得した画像35a、35bは演算装置12に送られ、記憶部42に格納される。
Next, the surfaces of the
変位量算出工程(ステップS13)では、演算部43が記憶部42に格納された画像35a、35bに基づいて、上述した変位量算出プログラム42bを実行して、X軸方向、Y軸方向及びXY方向への変位量(Δx、Δy、Δxy)をそれぞれ算出する(ステップS13)。算出された各変位量(Δx、Δy、Δxy)は、演算部43により記憶部42に格納される。各変位量(Δx、Δy、Δxy)を算出したら、ひずみ算出工程(ステップS14)へ移行する。
In the displacement amount calculation step (step S13), the
ひずみ算出工程(ステップS14)では、演算部43が記憶部42に格納された変位量算出工程(ステップS13)で算出した各変位量(Δx、Δy、Δxy)に基づいて、上述したひずみ算出プログラム42cを実行して、X軸方向、Y軸方向及びXY方向の各ひずみ(εx、εy、εxy)をそれぞれ算出する(ステップS14)。算出された各ひずみ(εx、εy、εxy)は、演算部43により記憶部42に格納される。続いて、演算部43は、上述した三角測量法によって取得した2つの画像35a、35bに基づいて求めた画像の面外方向の変形量に基づき、上記により算出されたX軸方向、Y軸方向及びXY方向の各ひずみ(εx、εy、εxy)の誤差を補正して、補正後のX軸方向、Y軸方向及びXY方向の各ひずみ(εx、εy、εxy)を記憶部42に格納する。
In the strain calculation step (step S14), the above-described strain calculation program is based on the displacement amounts (Δx, Δy, Δxy) calculated by the
次に、補正後の各ひずみ(εx、εy、εxy)を出力する出力工程(ステップS15)へ移行する。出力工程(ステップS15)では、演算部43が、補正後の各ひずみ(εx、εy、εxy)を記憶部42から読み出して、出力部45へ送信し、出力部45のモニタ等に表示する。
Next, the process proceeds to an output step (step S15) for outputting each corrected strain (εx, εy, εxy). In the output step (step S15), the
本実施例のひずみ計測装置10aによれば、予め定めた2点から撮像装置11a、11bで画像を取得するため、測定対象物13の表面が面外変形した場合でも三角測量法によって取得した2つの画像35a、35bに基づいて画像の面外方向の変形量を求めることができ、画像の誤差を補正することができる。よって、本実施例のひずみ計測装置10aによれば、測定対象物13の表面が面外方向に3次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。
According to the
また、本実施例のひずみ計測装置10aによれば、撮像装置11a、11bで測定対象物13の表面を撮像し、この撮像した画像に基づいてひずみを算出するため、測定対象物13から離れた場所からひずみを精度良く算出することができる。
Further, according to the
本実施例に係るひずみ計測装置10bについて説明する。本実施例に係るひずみ計測装置10bは、上述した図1に示す実施例1に係るひずみ計測装置10aに備えられている撮像装置11a、11bが1台の撮像装置11cである構成と撮像装置移動手段15とを備えた構成以外は実施例1と同様である。上述した実施例1と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
A strain measuring apparatus 10b according to the present embodiment will be described. The strain measuring apparatus 10b according to the present embodiment has a configuration in which the
図8は、本実施例に係るひずみ計測装置の構成を簡略に示す図である。 FIG. 8 is a diagram simply illustrating the configuration of the strain measuring apparatus according to the present embodiment.
図8に示すように、本実施例に係るひずみ計測装置10bは、測定対象物13の表面を撮像して画像を取得する撮像装置11cと、取得した画像に基づいてひずみを算出する演算装置12と、撮像装置を予め定めた2点間を往復して移動させる撮像装置移動手段15とを備える。
As illustrated in FIG. 8, the strain measuring device 10 b according to the present embodiment includes an
撮像装置11cは、CCD、CMOS等の撮像素子を有する本体21cと、撮像素子上に被写体の像を結像させるレンズ22cとを備える。撮像装置11cは、離れた位置から測定対象物13の表面を撮像できるように測定対象物13の正面側の撮像装置移動手段15に配置され、測定対象物13の表面を撮像して画像35a、35bを取得する。
The
図8に示すように、予め定めた2点とは、移動前後の撮像装置11cの本体の中心の間の距離がWだけ離れ、移動前後の撮像装置11cと測定対象物13の表面までの距離がIだけ離れた位置である。また、移動前後の撮像装置11cの視準角度の中心線B1と中心線B2とがなす角度はθである。なお、視準角度とは、図8に示した撮像装置11a、11bからターゲット25、26に向かう視準線23a、23b及び視準線24a、24bとがなす角度θ1、θ2のことである。
As shown in FIG. 8, the predetermined two points are the distance between the center of the main body of the
本実施例においては、上述した予め定めた2点に撮像装置移動手段15により撮像装置11cを移動して、移動前後の撮像装置11cで離れた位置から測定対象物13の表面を撮像して画像35a、35bを取得する。このように、1台の撮像装置11cで予め定めた2点から撮像するステレオ法を用いて測定対象物13の表面の画像を取得することにより、視差を用いた面外方向の変形量の計測(三角測量)を行うことができる。そして、実施例1で上述した三角測量法の原理に基づいて画像の誤差を補正する。
In the present embodiment, the
移動前後の撮像装置11cで取得した画像35a、35bは、演算装置12に送られ、記憶部42に記憶される。
The
本実施例では、実施例1で上述した演算装置12の記憶部42に記憶された画像35a、35bに基づいて、測定対象物13の表面のひずみを算出する際に上述した三角測量法の原理によって面外方向の誤差を補正することができる。
In the present embodiment, the principle of the triangulation method described above when calculating the distortion of the surface of the
なお、撮像装置11cは画像を取得できるものであればよく、例えば公知のデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどを用いることができる。
The
次に、撮像装置移動手段15について説明する。図9は、本実施例に係るひずみ計測装置10bの撮像装置移動手段15の概略構成図である。図10は、図9のA−A断面図である。
Next, the imaging
図9、10に示すように、撮像装置移動手段15は、基台31と、撮像装置11cを移動させる移動テーブル32と、撮像装置11cを回転させる回転テーブル33と、移動テーブル32を予め定めた2点間を所定距離だけ移動させるためのステップモータ34及びねじ棒35と、回転テーブル33を予め定めた角度だけ回転させるステップモータ36及びねじ棒37とを備える。回転テーブル33には撮像装置11cが設置される。
As illustrated in FIGS. 9 and 10, the imaging
基台31は、移動テーブル32とステップモータ34とを支持する基台である。移動テーブル32は、ステップモータ34によって駆動されるねじ棒35により矢印Cに示すように予め定めた2点間を往復移動するようになっている。回転テーブル33は、ステップモータ36により矢印Dに示すように、移動テーブル32が予め定めた2点間を移動する際に移動前後の撮像装置11cの視準角度の中心線B1と中心線B2とがなす角度θだけ回転する(図8参照)。なお、移動テーブル32の位置及び移動する距離Wと回転テーブル33が回転する角度θは予め設定されている。
The
なお、移動テーブル32の位置及び移動する距離Wと回転テーブル33が回転する角度θは、それぞれステップモータ34、26により制御され、ステップモータ34、26は演算装置12により制御されている。
The position of the moving table 32 and the moving distance W and the angle θ at which the rotary table 33 rotates are controlled by
このように、本実施例のひずみ計測装置10bの撮像装置移動手段15は、移動テーブル32上の回転テーブル33に設置された撮像装置11cを、予め定めた2点間を往復移動及び予め定めた角度を回転させることができる。
Thus, the imaging device moving means 15 of the strain measuring device 10b of the present embodiment reciprocally moves the
本実施例では、撮像装置移動手段15を用いることで、1台の撮像装置11cにより、予め定めた2点から撮像するステレオ法を用いて測定対象物13の表面の画像35a、35bを取得することにより、視差を用いた面外方向の変形量の計測(三角測量)を行うことができる。そして、上述した三角測量法の原理に基づいて画像の誤差を補正することができる。
In the present embodiment, by using the imaging device moving means 15, the
従って、本実施例によれば、撮像装置移動手段15を用いて、予め定めた2点から撮像装置11cで画像を取得するため、測定対象物13の表面が面外変形した場合でも三角測量法によって取得した2つの画像35a、35bに基づいて画像の面外方向の変形量を求めることができ、画像の誤差を補正することができる。よって、本実施例のひずみ計測装置10bによれば、測定対象物13の表面が面外方向に3次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, since the image is acquired by the
以上、実施例1、2で説明したように、本発明のひずみ計測装置では、予め定めた2点から撮像するステレオ法を用いて測定対象物の表面の画像を取得するため、視差を用いた面外方向の変形量の計測(三角測量)を行うことができ、三角測量法の原理に基づいて画像の誤差を補正することができる。従って、本発明によれば、測定対象物の表面が面外方向に3次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。 As described above in the first and second embodiments, the strain measurement apparatus according to the present invention uses parallax in order to acquire an image of the surface of the measurement object using the stereo method of imaging from two predetermined points. Measurement of the amount of deformation in the out-of-plane direction (triangulation) can be performed, and image errors can be corrected based on the principle of triangulation. Therefore, according to the present invention, even when the surface of the measurement object is three-dimensionally deformed in the out-of-plane direction, the error of the image can be corrected and the accuracy of strain measurement can be improved.
また、本発明のひずみ計測装置によれば、撮像装置で測定対象物の表面を撮像し、この撮像した画像に基づいてひずみを算出するため、測定対象物から離れた場所からひずみを精度良く算出することができる。 In addition, according to the strain measuring device of the present invention, the surface of the measurement object is imaged by the imaging device, and the strain is calculated based on the captured image. Therefore, the strain is accurately calculated from a place away from the measurement object. can do.
10a、10b ひずみ計測装置
11a、11b、11c、11d 撮像装置
12 演算装置
13 測定対象物
14 ひずみ計測領域
15 撮像装置移動手段
21a、21b、21c 本体
22a、22b、22c レンズ
23a、23b、24a、24b 撮像装置の視準角度
25、26 ターゲット
31 基台
32 移動テーブル
33 回転テーブル
34、36 ステップモータ
35、37 ねじ棒
35a、35b、35aa、35bb、52、53 画像
41 I/F部
42 記憶部
43 演算部
44 入力部
45 出力部
51a、51b 測定対象物
θ 撮像装置の視準角度の中心線がなす角度
θ1、θ2 撮像装置の視準角度
A1、A2、B1、B2 撮像装置の視準角度の中心線
10a, 10b
Claims (5)
前記撮像装置で取得した2点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出する演算装置と、
を有することを特徴とするひずみ計測装置。 At least one imaging device that captures an image of the surface of the measurement object from two predetermined points;
Based on each image at two points acquired by the imaging device, an arithmetic device that calculates the displacement of the surface of the measurement object by triangulation and calculates the distortion of the surface of the measurement object;
A strain measuring apparatus comprising:
前記撮像装置は、前記予め定めた2点に設置する第1の撮像装置及び第2の撮像装置であることを特徴とするひずみ計測装置。 In claim 1,
The strain measuring device is characterized in that the imaging device is a first imaging device and a second imaging device installed at the two predetermined points.
前記撮像装置を前記予め定めた2点間を往復して移動させる撮像装置移動手段を有することを特徴とするひずみ計測装置。 In claim 1,
A strain measuring apparatus comprising: an imaging apparatus moving means for reciprocatingly moving the imaging apparatus between the two predetermined points.
前記演算装置は、予め定めた2点の前記撮像装置の撮像位置と、前記撮像装置の視準角度とに基づいて、取得した前記画像の面外方向の変形量を求めて画像の誤差を補正することを特徴とするひずみ計測装置。 In any one of Claims 1-3,
The computing device corrects an image error by obtaining a deformation amount in an out-of-plane direction of the acquired image based on two predetermined imaging positions of the imaging device and a collimation angle of the imaging device. A strain measuring device characterized by that.
前記撮像工程で取得した2点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出するひずみ算出工程と、
を有することを特徴とするひずみ計測方法。 An imaging step of acquiring an image by imaging the surface of the measurement object from two predetermined points;
Based on the respective images at the two points acquired in the imaging step, a strain calculation step of calculating a displacement of the surface of the measurement object by calculating a displacement amount of the surface of the measurement object by a triangulation method,
A strain measurement method characterized by comprising:
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CN107367345A (en) * | 2017-08-31 | 2017-11-21 | 北京蓝海华业科技股份有限公司 | A kind of system for detecting transmission line of electricity stress state |
JP2018040533A (en) * | 2016-09-07 | 2018-03-15 | Jfeエンジニアリング株式会社 | Waste deposit layer height measuring device and method for waste gasification melting furnace, and waste gasification melting apparatus and method |
WO2022172507A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 三菱電機株式会社 | Deformation calculation device, deformation measurement device, and deformation calculation method |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018040533A (en) * | 2016-09-07 | 2018-03-15 | Jfeエンジニアリング株式会社 | Waste deposit layer height measuring device and method for waste gasification melting furnace, and waste gasification melting apparatus and method |
CN107367345A (en) * | 2017-08-31 | 2017-11-21 | 北京蓝海华业科技股份有限公司 | A kind of system for detecting transmission line of electricity stress state |
CN107367345B (en) * | 2017-08-31 | 2023-08-22 | 北京蓝海华业科技股份有限公司 | System for detecting stress state of power transmission line |
WO2022172507A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 三菱電機株式会社 | Deformation calculation device, deformation measurement device, and deformation calculation method |
JP7391252B2 (en) | 2021-02-15 | 2023-12-04 | 三菱電機株式会社 | Deformation calculation device, deformation measurement device, and deformation calculation method |
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