JP2679846B2 - 応力分析装置の制御装置 - Google Patents
応力分析装置の制御装置Info
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- JP2679846B2 JP2679846B2 JP1146550A JP14655089A JP2679846B2 JP 2679846 B2 JP2679846 B2 JP 2679846B2 JP 1146550 A JP1146550 A JP 1146550A JP 14655089 A JP14655089 A JP 14655089A JP 2679846 B2 JP2679846 B2 JP 2679846B2
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- signal
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 9
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/72—Investigating presence of flaws
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/248—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet using infrared
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は対象物の応力を測定する装置に関する。
（従来の技術） 物理的な対象物の応力を測定したり分析するための各
種の非破壊技術が提案されてきた。例えば米国特許第4,
378,701号は応力を、応力のかかる対象物の一部により
発生する熱放射を検出することにより分析する技術を開
示している。この技術はオメトロン社（Ometron,Inc.）
により市販されているコンピュータ制御の応力分析装置
（SpATE 8000）において利用されている。この装置
は、対象物が周期的に負荷されると上昇する小さい温度
変化を検出する。これらの温度変化は、加えられた負荷
を表わす基準信号と関連づけられる。しかしながら、こ
の公知の装置では熱変化が間欠的であること、あるいは
強い熱放射源が走査赤外線検出器の視野へ入り込むこと
により測定結果が不正確となる可能性がある。
種の非破壊技術が提案されてきた。例えば米国特許第4,
378,701号は応力を、応力のかかる対象物の一部により
発生する熱放射を検出することにより分析する技術を開
示している。この技術はオメトロン社（Ometron,Inc.）
により市販されているコンピュータ制御の応力分析装置
（SpATE 8000）において利用されている。この装置
は、対象物が周期的に負荷されると上昇する小さい温度
変化を検出する。これらの温度変化は、加えられた負荷
を表わす基準信号と関連づけられる。しかしながら、こ
の公知の装置では熱変化が間欠的であること、あるいは
強い熱放射源が走査赤外線検出器の視野へ入り込むこと
により測定結果が不正確となる可能性がある。
過負荷状態の発生中に操作者が居ないとすれば、前記
の公知の装置は過負荷により発生した誤りデータを保持
することになる。もし、操作者が居合わせ、かつ過負荷
の状態を認識するとすれば、操作者は検出器の過負荷状
態を排除するために検出器の感度を手で調整することが
できる。しかしながら、その場合前記装置は異なる状況
下で得られた２組のデータを収集したことになり、その
ようなデータの均一な表示を妨げる。
の公知の装置は過負荷により発生した誤りデータを保持
することになる。もし、操作者が居合わせ、かつ過負荷
の状態を認識するとすれば、操作者は検出器の過負荷状
態を排除するために検出器の感度を手で調整することが
できる。しかしながら、その場合前記装置は異なる状況
下で得られた２組のデータを収集したことになり、その
ようなデータの均一な表示を妨げる。
（発明の目的） 本発明の目的は、対象物により、あるいは非対象物に
より発生した一時的あるいは間欠的熱変化によって悪影
響を受けない走査応力分析装置を提供することである。
より発生した一時的あるいは間欠的熱変化によって悪影
響を受けない走査応力分析装置を提供することである。
本発明の別の目的は、検出器の過負荷に応答して検出
器の感度が自動的に調整される装置を提供することであ
る。
器の感度が自動的に調整される装置を提供することであ
る。
本発明の別の目的は、熱変化の前後に集められたデー
タが自動的に再較正される装置を提供することである。
タが自動的に再較正される装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は過負荷状態に応答して対象
物を自動的に部分的に再走査しうる装置を提供すること
である。
物を自動的に部分的に再走査しうる装置を提供すること
である。
（課題を解決するための手段） 前記並びにその他の目的は、増幅器のゲインを自動的
に調整し、対象物の一部を再走査し、過負荷の発生前に
得たデータを再較正して、検出器の過負荷状態に応答し
て全体の走査に対して一貫した組のデータが得られるよ
うにする本発明により達成される。
に調整し、対象物の一部を再走査し、過負荷の発生前に
得たデータを再較正して、検出器の過負荷状態に応答し
て全体の走査に対して一貫した組のデータが得られるよ
うにする本発明により達成される。
（実施例） 第１図に概略図示する光学式応力分析装置は、分析す
べき対象物12により放射された応力発生の熱放射を光学
的に走査するよう作動する公知の走査ヘッドユニット10
を含む。前記走査ヘッドは1983年マウンテイン他（moun
tain et al）に発行された米国特許第4,378,701号に詳
細に記載されている。走査ヘッドはＸおよびＹミラー駆
動モータ14,16と赤外線検出器18とを含む。コリレータ
即ちロックイン増幅器20が検出器18からの信号を受け取
る。コリレータは例えばEG＆Ｇのモデル5206または5208
ロックイン増幅器のように市販品であることが好まし
い。コリレータ20は、そのゲインをそこに伝達された制
御信号で制御しうる可変ゲイン増幅器21を含む。コリレ
ータ20は検出器信号の振幅を表わす電圧を提供する。
べき対象物12により放射された応力発生の熱放射を光学
的に走査するよう作動する公知の走査ヘッドユニット10
を含む。前記走査ヘッドは1983年マウンテイン他（moun
tain et al）に発行された米国特許第4,378,701号に詳
細に記載されている。走査ヘッドはＸおよびＹミラー駆
動モータ14,16と赤外線検出器18とを含む。コリレータ
即ちロックイン増幅器20が検出器18からの信号を受け取
る。コリレータは例えばEG＆Ｇのモデル5206または5208
ロックイン増幅器のように市販品であることが好まし
い。コリレータ20は、そのゲインをそこに伝達された制
御信号で制御しうる可変ゲイン増幅器21を含む。コリレ
ータ20は検出器信号の振幅を表わす電圧を提供する。
増幅された検出器信号は、アナログデジタル変換器24
およびI/Oバス26を介してデータ収集および走査制御装
置22に供給される。前記制御装置22は、ＸおよびＹデジ
タル−アナログ変換器（DAC）28、30を介してステップ
毎に駆動モータ14、16を運動させることにより走査ヘッ
ド10が対象物を走査するようにし、モニタ32に表示すべ
き情報を提供する。走査の間、各位置において、コリレ
ータ20は検出器18からデータを受け取り、このデータを
制御装置22に伝える。
およびI/Oバス26を介してデータ収集および走査制御装
置22に供給される。前記制御装置22は、ＸおよびＹデジ
タル−アナログ変換器（DAC）28、30を介してステップ
毎に駆動モータ14、16を運動させることにより走査ヘッ
ド10が対象物を走査するようにし、モニタ32に表示すべ
き情報を提供する。走査の間、各位置において、コリレ
ータ20は検出器18からデータを受け取り、このデータを
制御装置22に伝える。
調時制御回路34が、アナログ−デジタル変換器24を介
してデータ収集作業を、およびDAC28および30を介して
ミラーの運動を調整するよう作動するプログラム可能タ
イマを含む。制御装置22はデータ収集ループおよび走査
制御機能を実行するようプラグラム化されたデジタルコ
ンピュータを含む。前記制御装置はオメトロン社（Omet
ron Inc.）から市販されているSpATE8000システムに含
まれている。操作者による制御はキーボード36を介して
行われる。
してデータ収集作業を、およびDAC28および30を介して
ミラーの運動を調整するよう作動するプログラム可能タ
イマを含む。制御装置22はデータ収集ループおよび走査
制御機能を実行するようプラグラム化されたデジタルコ
ンピュータを含む。前記制御装置はオメトロン社（Omet
ron Inc.）から市販されているSpATE8000システムに含
まれている。操作者による制御はキーボード36を介して
行われる。
本発明によれば、制御装置には、第2a図を参照して以
下に記述する過負荷状況に応答する別のアルゴリズムを
備えている。アルゴリズムは本システムの割込みに応答
してステップ100でメインループ即ちデータ収集ループ
から入力される。次いで、ステップ102と104とにおい
て、コリレータの状態が検出され、割込みフラッグが１
にセットされる。
下に記述する過負荷状況に応答する別のアルゴリズムを
備えている。アルゴリズムは本システムの割込みに応答
してステップ100でメインループ即ちデータ収集ループ
から入力される。次いで、ステップ102と104とにおい
て、コリレータの状態が検出され、割込みフラッグが１
にセットされる。
一方もし過負荷状態が消えたとすれば、ステップ106
がアルゴリズムをステップ110まで進行させ、そこで分
析することなくデータ収集ループへ戻させる。もし過負
荷の状態が検出器18からの信号の振幅が大きすぎる故で
あるとすれば、ステップ106はアルゴリズムをデータ収
集ループの作動を停止させるステップ112まで導き、次
いでカウンタの値をOVERLD＝０にセットするステップ11
4へ、そしてアルゴリズムを約１秒待機させるステップ1
16まで導く。
がアルゴリズムをステップ110まで進行させ、そこで分
析することなくデータ収集ループへ戻させる。もし過負
荷の状態が検出器18からの信号の振幅が大きすぎる故で
あるとすれば、ステップ106はアルゴリズムをデータ収
集ループの作動を停止させるステップ112まで導き、次
いでカウンタの値をOVERLD＝０にセットするステップ11
4へ、そしてアルゴリズムを約１秒待機させるステップ1
16まで導く。
次いで、コリレータの状態は再びステップ118で検出
される。このステップにおいて過負荷の状態が消えたと
すれば、ステップ120はアルゴリズムを、ミラー駆動モ
ータ14、16を数ステップバックさせるステップ122まで
導く。それからステップ124でヘッド走査およびデータ
収集ループへ戻り、新しいデータが収集されて、過負荷
の状態を含んでいたデータに代るよう再始動させる。
される。このステップにおいて過負荷の状態が消えたと
すれば、ステップ120はアルゴリズムを、ミラー駆動モ
ータ14、16を数ステップバックさせるステップ122まで
導く。それからステップ124でヘッド走査およびデータ
収集ループへ戻り、新しいデータが収集されて、過負荷
の状態を含んでいたデータに代るよう再始動させる。
もしステップ120において過負荷の状態が依然として
存在しているとすれば、次いでアルゴリズムはステップ
126−140まで進行する。このステップ群は、例えば５か
ら10秒のようなある時間過負荷の状態が存在している時
間の数を計数すべく作動する。この時間の間、過負荷状
態が例えば0.1秒毎のように周期的に検査され、OVERLA
カウンタ値が各々の過負荷発生に対して増分される。こ
の時間に過負荷の状態の発生の数が計数された後、ステ
ップ126はアルゴリズムをステップ128へ分岐する。ステ
ップ128はこの過負荷を計数するループに関連する遅れ
とサイクルとを切る。（例えば約30回のように）ある数
以下の過負荷が発生した場合、ステップ130はアルゴリ
ズムをステップ124を介してデータ収集ループへ戻す。
存在しているとすれば、次いでアルゴリズムはステップ
126−140まで進行する。このステップ群は、例えば５か
ら10秒のようなある時間過負荷の状態が存在している時
間の数を計数すべく作動する。この時間の間、過負荷状
態が例えば0.1秒毎のように周期的に検査され、OVERLA
カウンタ値が各々の過負荷発生に対して増分される。こ
の時間に過負荷の状態の発生の数が計数された後、ステ
ップ126はアルゴリズムをステップ128へ分岐する。ステ
ップ128はこの過負荷を計数するループに関連する遅れ
とサイクルとを切る。（例えば約30回のように）ある数
以下の過負荷が発生した場合、ステップ130はアルゴリ
ズムをステップ124を介してデータ収集ループへ戻す。
約30回以上の過負荷が発生したとすれば、アルゴリズ
ムはステップ144まで進む。ステップ144は、本システム
が収集されつつあるデータに関する情報をモニタ32に表
示しているか否か検出する。もしそうでなければ、アル
ゴリズムはステップ146−150まで進む。これらのステッ
プは146〜150は１段階毎にコリレータ20の感度を自動的
に調整し、収集したデータに関する較正係数を対応して
調整し、ミラー駆動モータ14、16が走査ヘッドのミラー
の位置を直して丁度完了した走査の小部分を再実施する
ことにより過負荷を含んだデータを書き代えるよう作用
する。最後に、ステップ152はデータ収集ループまで戻
り再始動させる。
ムはステップ144まで進む。ステップ144は、本システム
が収集されつつあるデータに関する情報をモニタ32に表
示しているか否か検出する。もしそうでなければ、アル
ゴリズムはステップ146−150まで進む。これらのステッ
プは146〜150は１段階毎にコリレータ20の感度を自動的
に調整し、収集したデータに関する較正係数を対応して
調整し、ミラー駆動モータ14、16が走査ヘッドのミラー
の位置を直して丁度完了した走査の小部分を再実施する
ことにより過負荷を含んだデータを書き代えるよう作用
する。最後に、ステップ152はデータ収集ループまで戻
り再始動させる。
なお較正係数は、検出器が過負荷状態にあるために収
集したデータが本来の値からずれている場合に収集した
データの値を較正するための係数である。較正係数は、
応力分析装置の検出器が過負荷状態であるときの実験に
よるデータ値と過負荷状態でないときの実験によるデー
タ値との比較に基づいて、予め求められている。
集したデータが本来の値からずれている場合に収集した
データの値を較正するための係数である。較正係数は、
応力分析装置の検出器が過負荷状態であるときの実験に
よるデータ値と過負荷状態でないときの実験によるデー
タ値との比較に基づいて、予め求められている。
ステップ144に戻って、もしデータがモニタに表示さ
れつつあるとすれば、アルゴリズムはステップ154−158
まで進み、これらのステップは（例えば）２分間の遅れ
を発生させ、その間コンピュータは人間の操作者がキー
ボード34を介して指令を入力するのを待機する。操作者
の指令が何ら入力されないとすれば、２分間の遅れ時間
が消滅するとアルゴリズムはステップ164まで進み、該
ステップにおいて遅れ時間が終わり、次いで前述のステ
ップ146−152まで進む。もし操作者の指令が入力すると
すれば、ステップ160はアルゴリズムを前述のステップ1
64まで、かつ操作者がコリレータの感度を調整すべきこ
とを指令すればステップ146−152まで導く。もし操作者
が何ら調整を指令しないとすれば、ステップ160はアル
ゴリズムを、遅延タイマを切るステップ162まで、次い
でステップ152を介してデータ収集ループまで戻す。
れつつあるとすれば、アルゴリズムはステップ154−158
まで進み、これらのステップは（例えば）２分間の遅れ
を発生させ、その間コンピュータは人間の操作者がキー
ボード34を介して指令を入力するのを待機する。操作者
の指令が何ら入力されないとすれば、２分間の遅れ時間
が消滅するとアルゴリズムはステップ164まで進み、該
ステップにおいて遅れ時間が終わり、次いで前述のステ
ップ146−152まで進む。もし操作者の指令が入力すると
すれば、ステップ160はアルゴリズムを前述のステップ1
64まで、かつ操作者がコリレータの感度を調整すべきこ
とを指令すればステップ146−152まで導く。もし操作者
が何ら調整を指令しないとすれば、ステップ160はアル
ゴリズムを、遅延タイマを切るステップ162まで、次い
でステップ152を介してデータ収集ループまで戻す。
本発明を特定の実施例に関して説明してきたが、前述
の説明に照らせば当該技術分野の専門家には多様の代
案、修正、および変更が明らかなことを理解すべきであ
る。従って、本発明は特許請求の範囲の精神や範囲に入
る前述の代案、修正および変更を全て網羅する意図であ
る。
の説明に照らせば当該技術分野の専門家には多様の代
案、修正、および変更が明らかなことを理解すべきであ
る。従って、本発明は特許請求の範囲の精神や範囲に入
る前述の代案、修正および変更を全て網羅する意図であ
る。
第１図は本発明が作用する応力分析装置の簡略化した概
略線図、および 第2a図−第2c図は本発明による過負荷応答アルゴリズム
の簡略化したフローチャートである。 図において、 10……走査ヘッドユニット、12……対象物 14、16……ミラー駆動モータ 18……赤外線検出器、20……増幅器 22……データ収集走査制御装置 24……アナログ−デジタル変換器 26……I10バス 28、30……デジタル−アナログ変換器 32……モニタ
略線図、および 第2a図−第2c図は本発明による過負荷応答アルゴリズム
の簡略化したフローチャートである。 図において、 10……走査ヘッドユニット、12……対象物 14、16……ミラー駆動モータ 18……赤外線検出器、20……増幅器 22……データ収集走査制御装置 24……アナログ−デジタル変換器 26……I10バス 28、30……デジタル−アナログ変換器 32……モニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−52850（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−130627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−59108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−99862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−178625（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−126361（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】対象物により放射された応力関連放射を検
出する検出器と、供給された走査制御信号に応答して対
象物にわたって検出器を走査する走査器と、前記検出器
からの信号を増幅する可変ゲイン増幅器と、増幅された
検出器信号を収集し、走査制御信号を発生する制御装置
とを含む、対象物の応力を分析する装置において、前記
制御装置が、 検出器の過負荷状態を検出する手段と、および もしある時間内に過負荷状態が消えるとすれば自動的に
走査器が対象物の一部を再走査するようにさせる手段と
を含むことを特徴とする制御装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
て、さらに 過負荷状態の検出に応答して、かつ対象物が再走査され
る前に検出器からの信号の収集を停止する手段と、およ
び 対象物が再走査されるのにつれて検出器からの信号の収
集を再開する手段とを含むことを特徴とする制御装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
て、さらに 過負荷状態の発生に応答して可変ゲイン増幅器のゲイン
を自動的に調整する手段を含むことを特徴とする制御装
置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
て、さらに 過負荷状態の発生の前後に収集されたデータに関する較
正係数を自動的に調整する手段を含むことを特徴とする
制御装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
て、過負荷検出手段が、ある時間内の過負荷状態の発生
を計数する手段を含むことを特徴とする制御装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第３項に記載の装置におい
て、さらに制御装置により収集されたデータを表示する
モニタを含み、前記制御装置がもし制御装置により収集
されたデータがモニタに表示されているとすればある時
間自動ゲイン調整を遅らせる手段を含むことを特徴とす
る制御装置。 - 【請求項７】対象物により放射される応力関連放射を検
出する検出器と、供給された走査制御信号に応答して対
象物にわたって検出器を走査する走査器と、前記検出器
からの信号を増幅する可変ゲイン増幅器と、および増幅
された検出器信号を収集し、かつ走査制御信号を発生さ
せる制御装置とを含む対象物の応力を分析する装置にお
いて、前記制御装置が、 検出器の過負荷状態を検出する手段と、 検出器からの信号の収集を停止する手段と、 可変ゲイン増幅器のゲインを自動的に調整する手段と、 過負荷状態の前後に制御装置により収集された検出器信
号に関する較正係数を自動的に調整する手段と、および 自動的に走査器が対象物の以前に走査した部分を再走査
し、次いで対象物の未走査部分を走査し続けるようにさ
せる手段とを含むことを特徴とする制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/204,052 US4828400A (en) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | Stress analyzer with automatic overload response |
| US204052 | 1988-06-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0231123A JPH0231123A (ja) | 1990-02-01 |
| JP2679846B2 true JP2679846B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=22756421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1146550A Expired - Lifetime JP2679846B2 (ja) | 1988-06-08 | 1989-06-08 | 応力分析装置の制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4828400A (ja) |
| EP (1) | EP0345641B1 (ja) |
| JP (1) | JP2679846B2 (ja) |
| AU (1) | AU3601289A (ja) |
| CA (1) | CA1325731C (ja) |
| DE (1) | DE58906474D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9010444D0 (en) * | 1990-05-09 | 1990-06-27 | Secretary Trade Ind Brit | Non-destructive evaluation |
| US5201582A (en) * | 1992-05-15 | 1993-04-13 | Stress Photonics, Inc. | Differential temperature stress measurement employing array sensor with local offset |
| DE4220544B4 (de) * | 1992-06-24 | 2005-10-20 | Woelfel Horst | Verfahren zum Messen mechanischer Spannungskomponenten an der Oberfläche von dynamisch belasteten Meßobjekten |
| US6437334B1 (en) | 1999-09-16 | 2002-08-20 | Wayne State University | System and method for detecting cracks in a tooth by ultrasonically exciting and thermally imaging the tooth |
| WO2001020303A1 (en) | 1999-09-16 | 2001-03-22 | Wayne State University | Miniaturized contactless sonic ir device for remote non-destructive inspection |
| US6593574B2 (en) * | 1999-09-16 | 2003-07-15 | Wayne State University | Hand-held sound source gun for infrared imaging of sub-surface defects in materials |
| US6236049B1 (en) | 1999-09-16 | 2001-05-22 | Wayne State University | Infrared imaging of ultrasonically excited subsurface defects in materials |
| GB0128587D0 (en) * | 2001-11-29 | 2002-01-23 | Amersham Pharm Biotech Uk Ltd | Dynamic range |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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