JP2742640B2 - 亀裂進展寸法の自動計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料の破壊力学的試験
に於て試験片に生じる亀裂の進展寸法を自動的に計測す
ることに係り、更に詳細には亀裂進展寸法の自動計測装
置に係る。

【０００２】

【従来の技術】材料の破壊力学的試験の一つとして、例
えばシェブロンノッチの如き切欠きを有する試験片に対
し切欠きの延在方向に対し垂直な方向に荷重を負荷し、
試験片に亀裂を発生させ進展させるＣＴ試験法が従来よ
り知られている。このＣＴ試験法によれば、試験片に与
えられる荷重及び試験片に生じる亀裂の進展寸法より亀
裂の進展挙動と亀裂先端部の応力拡大係数との関係の如
き材料の破壊力学的特性を求めることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかるＣＴ試験法に於
ける亀裂の進展寸法の測定は、従来より人が光学顕微鏡
を用いて亀裂を観察することにより行われている。しか
るに亀裂の先端を光学顕微鏡を用いて肉眼にて検出する
ことは容易ではなく、また亀裂の進展寸法の測定には例
えば二昼夜の如き長時間を要するため、亀裂の進展寸法
を容易に測定することができず、また測定者の疲労や個
人差等に起因する測定誤差や測定ミスが生じ易い。また
ＣＴ試験が例えば８００℃の如き高温度にて行われる場
合には、試験片等からの熱輻射や発光により目視による
亀裂の検出及びその進展寸法の測定は非常に困難であ
る。

【０００４】またこれらの問題を解消すべく、光学顕微
鏡が装着されたビデオカメラにて亀裂を観察し、亀裂画
像を電気的に処理することにより亀裂の進展寸法を計測
することが考えられる。しかし亀裂の進展寸法は数mm以
上に達するのに対しビデオカメラ等にて観察する際の一
視野の長さは数１００μm しかなく、そのため人が計測
装置の傍らに常に待機し、亀裂が視野外へ進展する前に
試験片に対し相対的にビデオカメラ等を微小量移動させ
て視野を移動させなければならず、従って亀裂の進展寸
法を完全に自動的に計測することはできず、また視野の
移動に伴う比較的大きい測定誤差が生じ易い。

【０００５】本発明は、従来の亀裂進展寸法の測定及び
ビデオカメラ等を用いた計測装置に於ける上述の如き問
題に鑑み、亀裂の進展寸法を自動的に非常に正確に且容
易に計測することができるよう改良された亀裂進展寸法
の自動計測装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、試験片を支持し前記試験片に対し荷重を与
える試験片支持装置と、前記試験片に発生した亀裂を撮
像しこれを電気的亀裂画像に変換する撮像装置と、前記
撮像装置が前記試験片に対し相対的に亀裂の進展方向へ
移動するよう前記撮像装置及び前記試験片支持装置の少
くとも一方を他方に対し相対的に移動させる移動装置
と、前記撮像装置より所定の時間毎に前記亀裂画像を取
込みこれを低解像度化処理して記憶する画像処理装置
と、前記処理後の亀裂画像上にて亀裂の先端を検出し前
記処理後の亀裂画像上に於ける亀裂先端の位置を計測す
る画像計測装置と、前記処理後の亀裂画像内に於て前記
亀裂先端が所定の位置を越えたときには前記移動装置を
作動させて前記撮像装置若しくは前記試験片支持装置を
所定の相対移動量移動させる演算制御装置とを有し、前
記演算制御装置は前記画像計測装置より亀裂先端の位置
を示す信号を入力され、最後に前記移動装置が作動され
た後の各サイクルに於て生じた前記亀裂先端の変位量の
合計と前記相対移動量の合計との和として亀裂の進展寸
法を演算するよう構成されていることを特徴とする亀裂
進展寸法の自動計測装置、若しくは試験片を支持し前記
試験片に対し荷重を与える試験片支持装置と、前記試験
片に発生した亀裂を撮像しこれを電気的亀裂画像に変換
する撮像装置と、前記撮像装置が前記試験片に対し相対
的に亀裂の進展方向へ移動するよう前記撮像装置及び前
記試験片支持装置の少くとも一方を他方に対し相対的に
移動させる移動装置と、前記撮像装置より所定の時間毎
に前記亀裂画像を取込みこれを低解像度化処理して記憶
する画像処理装置と、前記処理後の亀裂画像上にて亀裂
の先端を検出し前記処理後の亀裂画像上に於ける亀裂先
端の位置を計測する画像計測装置と、前記処理後の亀裂
画像内に於て前記亀裂先端が所定の位置を越えたときに
は前記移動装置を作動させて前記撮像装置若しくは前記
試験片支持装置を所定の相対移動量移動させる演算制御
装置とを有し、前記演算制御装置は前記画像計測装置よ
り亀裂先端の位置を示す信号を入力され、前記移動装置
を作動させないときには現在の位置と１サイクル前の位
置との偏差として前記亀裂先端の変位量を演算し、前記
移動装置を作動させたときには１サイクル前に演算され
た前記亀裂先端の変位量を現サイクルの前記亀裂先端の
変位量とみなし、前記亀裂先端の変位量の合計として亀
裂の進展寸法を演算するよう構成されていることを特徴
とする亀裂進展寸法の自動計測装置によって達成され
る。

【０００７】

【作用】上述の如き構成によれば、画像処理装置により
撮像装置より所定の時間毎に亀裂画像が取込まれ、該亀
裂画像が低解像度化処理され、画像計測装置により処理
後の亀裂画像上にて反射光量が低い亀裂の部分と反射光
量が高い亀裂以外の部分とが輝度差によって電気的に識
別されることにより、亀裂の先端が検出され処理後の亀
裂画像上に於ける亀裂先端の位置が計測されるので、人
手を要することなく亀裂の先端が確実に検出され、また
目視による場合に比して正確に亀裂の先端の位置が計測
される。

【０００８】また上述の如き構成によれば、処理後の亀
裂画像内に於て亀裂先端が所定の位置を越えたときには
演算制御装置により移動装置が作動されることによって
撮像装置若しくは試験片支持装置が所定の相対移動量移
動されるので、亀裂の先端が視野よりはみ出すか否かを
常時監視する必要がなく、視野の更新が自動的に行われ
る。

【０００９】特に上述の前者の構成によれば、演算制御
装置は最後に移動装置が作動された後の各サイクルに於
て生じた亀裂先端の変位量の合計と撮像装置若しくは試
験片支持装置の相対移動量の合計との和として亀裂の進
展寸法を演算するよう構成されているので、移動装置の
精度及び画像の歪みの誤差要素のみに起因する測定誤差
の範囲内にて正確に且容易に亀裂の進展寸法を自動的に
計測することが可能である。

【００１０】また上述の後者の構成によれば、演算制御
装置は移動装置を作動させないときには現在の亀裂先端
の位置と１サイクルの前の亀裂先端の位置との偏差とし
て亀裂先端の変位量を演算し、移動装置を作動させたと
きには１サイクル前に演算された亀裂先端の変位量を現
サイクルの亀裂先端の変位量とみなし、各サイクルの亀
裂先端の変位量の合計として亀裂の進展寸法を演算する
よう構成されており、一般に相前後するサイクルの亀裂
先端の変位量の差は極く僅かであるので、移動装置の精
度に依存することなく正確に且容易に亀裂の進展寸法を
計測することが可能であり、また移動装置も高精度のも
のである必要がない。

【００１１】尚本発明に於ける低解像度化処理とは、亀
裂画像の輝度の段階を例えば２０階調より２階調の如く
所定の輝度を基準に低減することを意味する。

【００１２】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明による亀裂進展寸法の自動計
測装置の一つの実施例を示す概略構成図、図２は試験片
を示す拡大正面図、図３は図２の線III-III に沿う試験
片の平断面図である。

【００１４】図１に於て、１０はＣＴ試験されるべき試
験片を示しており、試験片１０はそれぞれ上端及び下端
にて試験片支持装置としてのＣＴ試験装置１２の上側ア
ーム１４及び下側アーム１６により図１には示されてい
ないピンを介して支持されている。上側アーム１４はＣ
Ｔ試験装置１２のフレーム１８に固定されており、下側
アーム１６は油圧シリンダ２０に連結されている。油圧
シリンダ２０の油圧は試験片１０に上下方向の静的引張
り荷重又は繰返し荷重（振動荷重）が与えられるよう油
圧制御装置２２により制御されるようになっている。図
２及び図３に示されている如く、試験片１０は実質的に
長方形の板状をなし、亀裂の発生を容易にする頂角６０
°のシェブロンノッチ２４を有し、該ノッチの両側に図
１には示されていないピンを受入れる二つのピン挿通孔
２６及び２８を有している。

【００１５】ＣＴ試験装置１２のフレーム１８にはテー
ブル３０が固定されており、該テーブル上には三次元ス
テージ装置３２が設けられている。ステージ装置３２は
テーブル３０に固定された本体３２ａと、該本体に対し
相対変位する移動部材３２ｂとよりなっている。移動部
材３２ｂには撮像装置としてのビデオカメラ３４が固定
されており、ビデオカメラ３４には光学顕微鏡３６が装
着されている。光学顕微鏡３６は対物レンズ筒３８と、
該対物レンズ筒を経て試験片１０に対し光を照射する光
源装置４０と、試験開始前に肉眼４２により覗き込んで
光学顕微鏡３６及びビデオカメラ３４を試験片のノッチ
の先端に対し大まかに位置決めするための接眼レンズ筒
４４とを有している。

【００１６】ステージ装置３２の移動部材３２ｂは本体
３２ａに対しＸ方向（図１の紙面に垂直な方向）、Ｙ方
向（上下方向）、Ｚ方向（Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方
向）へ相対変位するようになっており、本体３２ａに対
する移動部材３２ｂの相対移動及び位置決めはステージ
制御装置４６によりμm の単位にて制御されるようにな
っている。かくしてステージ装置３２及び制御装置４６
は試験片に生じる亀裂の進展に応じてビデオカメラ３４
を試験片に対し相対的に移動させる移動装置を構成して
いる。

【００１７】ビデオカメラ３４は試験片及びこれに生じ
た亀裂を撮像し、それを画像信号（電圧±１０Ｖ）と位
置信号（ｘ、ｙ）とよりなる２０階調の亀裂画像の電気
信号に変換し、その電気信号を画像処理装置４８へ出力
するようになっている。画像処理装置４８はパーソナル
コンピュータ５０（これ以降「パソコン」という）の指
示に基き所定の時間毎にビデオカメラより亀裂画像の電
気信号を取込み、それを二値化処理して画像信号（電圧
０Ｖ、１Ｖ）と位置信号（ｘ、ｙ）とよりなる二値化亀
裂画像の電気信号に変換し、その電気信号を画像計測装
置５２及びモニタ５４へ出力するようになっている。

【００１８】特に試験片に対し繰返し荷重が与えられる
場合には、油圧制御装置２２よりの制御信号に対する油
圧シリンダ２０等の応答遅れが存在するので、試験片１
０に最大の引張り荷重が与えられた時点の亀裂画像の取
込みが行われるよう、画像処理装置４８による画像の取
込みタイミングは油圧制御装置２２よりの制御信号が引
張り方向に最大値になる時点よりも応答遅れを考慮した
所定時間遅い時点に設定されている。また画像処理装置
４８による二値化処理に於ては、反射光量の低い亀裂の
部分の電圧が０Ｖとなり反射光量の高い亀裂以外の部分
の電圧が１Ｖとなるよう処理され、これにより図４に示
されている如くモニタ５４には亀裂の部分５６は黒く亀
裂以外の部分５８は白く２階調にて表示される。尚モニ
タの白黒反転により逆の態様による表示も可能である。

【００１９】画像計測装置５２は二値化亀裂画像内の０
Ｖ信号を取出すと共にその位置を記憶することができ、
これにより亀裂の先端６０を検出して二値化亀裂画像上
に於ける亀裂先端の位置（ｘ、ｙ）を計測し、計測結果
を示す信号をパソコン５０及びモニタ５４へ出力するよ
うになっている。

【００２０】パソコン５０は演算及び記憶等の機能を有
する本体６２とキーボード６４とカラーモニタ６６とを
有する一般的な構成のものであり、油圧制御装置２２へ
制御信号を出力することによりＣＴ試験装置１２の作動
開始及び作動停止を制御し、またステージ制御装置４６
へ制御信号を出力することにより試験片に生じた亀裂に
対するビデオカメラ３４及び光学顕微鏡３６の相対移動
を制御するようになっている。更にパソコン５０は画像
処理装置４８及び画像計測装置５２よりの信号に基き後
述の如くＸ方向への亀裂の進展寸法Ｌ_N を演算し、亀裂
の進展寸法Ｌ_Nを示す信号をプリンタ６８及びプロッタ
７０へ出力するようになっている。

【００２１】かくして構成された自動計測装置を用いて
加振モードによるＣＴ試験に於ける亀裂の進展寸法を測
定する場合には、まず試験片１０がＣＴ試験装置１２に
セットされ、ビデオカメラ３４及び光学顕微鏡３６が試
験片のノッチの先端に実質的に整合した位置に位置決め
される。次いでキーボード６４を経てパソコン５０に対
し計測開始の指令が入力されることにより、図６に示さ
れたフローチャートに従ってＣＴ試験及び亀裂の進展寸
法の計測が開始される。

【００２２】次に図６に示されたフローチャートを参照
して図示の第一の実施例の作動について説明する。尚図
６に於て、ＮはＣＴ試験装置１２の油圧シリンダ２０に
より試験片１０に対し与えられる加振のサイクル数を示
し、ｍはステージ移動回数、即ちステージ装置３２及び
制御装置４６によりビデオカメラ３４が試験片１０に対
し相対的に移動された回数を示し、ｎはステージ移動後
のサイクル数を示している。

【００２３】まず最初のステップ１０に於ては種々の初
期設定が行われる。即ち図５に示されている如く画面上
の測定開始ライン７２が試験片のノッチ２４の先端２４
ａに一致するよう最初の測定開始ラインの画面上の位置
ｘ_c0が設定され、ステージ移動後の測定開始ラインの画
面上の位置ｘ_cm（m ＝１、２、３……）が設定され、ス
テージ移動の必要があるか否かの判定基準としての視野
変更ライン７４の画面上の位置ｘ_s が設定され、測定打
切り長さＬ_c が設定され、サイクル数Ｎ、ｎ及びステー
ジ移動回数ｍがそれぞれ０に設定される。

【００２４】ステップ２０に於ては油圧シリンダ２０に
よる試験片１０に対する加振が開始され、次のステップ
３０に於ては油圧制御装置２２よりの制御信号に基き現
時点が画像取込みタイミングであるか否かの判定が行わ
れ、画像取込みタイミングではない旨の判別が行われた
ときにはステップ３０が繰返し実行され、画像取込みタ
イミングである旨の判別が行われたときにはステップ４
０へ進み、サイクル数Ｎ及びｎがそれぞれ１インクリメ
ントされる。

【００２５】次のステップ５０に於てはビデオカメラ３
４により撮像された画像（生画像）が画像処理装置４８
へ取込まれ、ステップ６０に於ては生画像の電気信号が
画像処理装置４８によって二値化処理されることにより
二値化画像が形成されると共に記憶され、ステップ７０
に於ては画像計測装置５２により二値化画像に於ける亀
裂の先端位置ｘ_n が検出され、ｘ_n がパソコン５０へ出
力される。

【００２６】ステップ８０に於ては、同一視野内に於け
る亀裂の総進展量、即ち最後のステージ移動が行われた
後現在までの各サイクルに於て進展した量の合計Ｉ_n が
下記の数１に従って演算される。

【数１】Ｉ_n ＝ｘ_n −ｘ_cm

【００２７】ステップ９０に於ては亀裂の進展寸法Ｌ_N
が下記の数２に従って演算されると共に記憶装置に記憶
され、しかる後ステップ１００へ進む。

【数２】Ｌ_N ＝Ｉ_n ＋ΣＳ_m （ｍ＝１…ｍ）

【００２８】ステップ１００に於ては、例えばｘ_n がｘ
_s を越えたか否かを判別することにより亀裂の先端が視
野変更ラインを越えたか否か、即ちステージの移動の必
要性が生じたか否かの判別が行われ、ステージの移動の
必要がない旨の判別が行われたときにはステップ１５０
へ進み、ステージの移動の必要が生じた旨の判別が行わ
れたときにはステップ１１０へ進む。

【００２９】ステップ１１０に於てはステージ移動回数
ｍが１インクリメントされ、ステップ１２０に於ては二
値化画像で見て亀裂の先端がステップ１０に於て設定さ
れた次の測定開始ラインの位置ｘ_cmへ移動するよう、ス
テージ移動量Ｓ_m が下記の数３に従って演算され、しか
る後ステップ１３０へ進む。

【数３】Ｓ_m ＝ｘ_n −ｘ_cm

【００３０】ステップ１３０に於ては画像がステップ１
２０に於て演算された値Ｓ_m だけ亀裂の進展方向とは反
対の方向へ移動するよう、ステージ装置３２及び制御装
置４６によりビデオカメラ３４が試験片１０に対し相対
的に亀裂の進展方向へ移動され、ステップ１４０に於て
はサイクル数ｎが０にリセットされ、しかる後ステップ
３０へ戻る。

【００３１】ステップ１５０に於ては、亀裂の進展寸法
Ｌ_N がステップ１０に於て設定された測定打切り長さＬ
_c 以上であるか否かの判別が行われ、Ｌ_N ≧Ｌ_c ではな
い旨の判別が行われたときにはステップ３０へ戻り、Ｌ
_N ≧Ｌ_c である旨の判別が行われたときにはステップ１
６０へ進む。ステップ１６０に於ては油圧シリンダ２０
による試験片１０に対する加振が停止され、ステップ１
７０に於ては亀裂の進展寸法Ｌ_N （ N＝１、２、３…
…）がプリンタ６８及びプロッタ７０へ出力され、図６
に示されたフローチャートによる制御を終了する。

【００３２】かくしてこの第一の実施例によれば、図７
に示されている如く、Ｎ＝ｎ＝０サイクルに於ては測定
開始ライン７２のＸ方向の位置が試験片のノッチ２４の
先端２４ａに一致するよう設定され、Ｎ＝ｎ＝１サイク
ルに於ては亀裂５６の先端６０の位置ｘ₁ が検出され、
亀裂の総進展量Ｉ₁ （＝ｘ₁ −ｘ_c0）及び亀裂の進展寸
法Ｌ₁ （＝Ｉ₁ ）が演算され、Ｎ＝ｎ＝２サイクルに於
ては亀裂の先端の位置ｘ₂ が検出され、亀裂の総進展量
Ｉ₂ （＝ｘ₂ −ｘ_c0）及び亀裂の進展寸法Ｌ₂（＝
Ｉ₂ ）が演算される。

【００３３】図示の如くＮ＝ｎ＝３サイクルに於て亀裂
の先端の位置が視野変更ライン７４を越えたとすると、
このサイクルに於ては亀裂の先端の位置ｘ₃ が検出さ
れ、亀裂の進展量Ｉ₃ （＝ｘ₃ −ｘ_c0）及び亀裂の進展
寸法Ｌ₃ （＝Ｉ₃ ）が演算され、またこのサイクルに於
ては視野がＳ₁ （＝ｘ₃ −ｘ_c1）だけ亀裂の進展方向へ
移動される。Ｎ＝４（ｎ＝１）サイクルに於ては亀裂の
先端の位置ｘ₁ が検出され、亀裂の総進展量Ｉ₁ （＝ｘ
₁ −ｘ_c1）及び亀裂の進展寸法Ｌ₄ （＝Ｉ₁ ＋Ｓ₁ ）が
演算され、Ｎ＝５（ｎ＝２）サイクルに於ては亀裂の先
端の位置ｘ₂ が検出され、亀裂の総進展量Ｉ₂ （＝ｘ₂
−ｘ_c1）及び亀裂の進展寸法Ｌ₅ （＝Ｉ₂＋Ｓ₁ ）が演
算され、Ｎ＝６（ｎ＝３）サイクルに於ては亀裂の先端
の位置ｘ₃が検出され、亀裂の総進展量Ｉ₃ （＝ｘ₃ −
ｘ_c1）及び亀裂の進展寸法Ｌ₆ （＝Ｉ₃ ＋Ｓ₁ ）が演算
され、これ以降以上のサイクルの場合と同様の処理が行
われることにより亀裂の進展寸法Ｌ_N が測定打切り長さ
Ｌ_c 以上になるまでＬ_N が自動的に演算される。

【００３４】尚この実施例に於てはステージ更新後の各
測定開始ラインの画面上の位置ｘ_cmを任意に設定し得る
ようになっているが、測定開始ラインの画面上の位置ｘ
_cmは例えば上述のｘ_c0の如き一定値に設定されてもよ
い。

【００３５】図８は本発明による亀裂進展寸法の自動計
測装置の第二の実施例に於ける制御フローを示すフロー
チャートである。尚図８に於て、図６に示されたステッ
プに対応するステップには図６に於て付されたステップ
番号と同一のステップ番号が付されている。

【００３６】この実施例のステップ１０の初期設定に於
ては、画面上の測定開始ラインが試験片のノッチの先端
に一致するよう最初の測定開始ラインの画面上の位置ｘ
_c0がｘ₀ に設定され、画面上でのステージ移動量Ｓ（定
数）が設定され、ステージ移動の必要があるか否かの判
定基準としての視野変更ライン７４の画面上の位置ｘ_s
が設定され、測定打切り長さＬ_c が設定され、サイクル
数Ｎ、ｎ及びステージ移動回数ｍがそれぞれ０に設定さ
れる。

【００３７】またステップ８０に於ては亀裂の総進展量
Ｉ_n が下記の数４に従って演算される。

【数４】Ｉ_n ＝ｘ_n −ｘ₀

【００３８】またステップ９０に於ては下記の数５に従
って亀裂の進展寸法Ｌ_N が演算されると共に記憶装置に
記憶され、ステップ１００に於てイエスの判別が行われ
たときにはステップ１０５へ進み、次のサイクル以降の
ステップ８０に於ける亀裂の総進展量Ｉ_n の演算に使用
される基準量ｘ₀ が下記の数６に従って演算され、しか
る後ステップ１１０へ進む。

【数５】Ｌ_N ＝Ｉ_n ＋ｍ×Ｓ

【数６】ｘ₀ ＝ｘ_n −Ｓ

【００３９】ステップ１４０に於ては二値化画像がステ
ップ１０に於て設定された長さＳだけ亀裂の進展方向と
は反対の方向へ移動するよう、ステージ装置３２及び制
御装置４６によりビデオカメラ３４が試験片１０に対し
相対的に移動される。尚この実施例の他のステップは実
施例１の対応するステップと同一の要領にて実行され
る。

【００４０】かくしてこの第二の実施例によれば、図９
に示されている如く、Ｎ＝ｎ＝０サイクルに於ては測定
開始ライン７２のＸ方向の位置が試験片のノッチ２４の
先端２４ａに一致するよう設定され、Ｎ＝ｎ＝１サイク
ルに於ては亀裂５６の先端６０の位置ｘ₁ が検出され、
亀裂の総進展量Ｉ₁ （＝ｘ₁ −ｘ₀ ）及び亀裂の進展寸
法Ｌ₁ （＝Ｉ₁ ）が演算され、Ｎ＝ｎ＝２サイクルに於
ては亀裂の先端の位置ｘ₂ が検出され、亀裂の総進展量
Ｉ₂ （＝ｘ₂ −ｘ₀ ）及び亀裂の進展寸法Ｌ₂（＝
Ｉ₂ ）が演算される。

【００４１】図示の如くＮ＝ｎ＝３サイクルに於て亀裂
の先端の位置が視野変更ライン７４を越えたとすると、
このサイクルに於ては亀裂の先端の位置ｘ₃ が検出さ
れ、亀裂の総進展量Ｉ₃ （＝ｘ₃ −ｘ₀ ）及び亀裂の進
展寸法Ｌ₃ （＝Ｉ₃ ）が演算される。またこのサイクル
に於ては次のサイクルに於けるｘ₀ （＝ｘ₃ −Ｓ）が演
算され、視野が一定値Ｓだけ亀裂の進展方向へ移動され
る。Ｎ＝４（ｎ＝１）サイクルに於ては亀裂の先端の位
置ｘ₁ が検出され、亀裂の総進展量Ｉ₁ （＝ｘ₁−
ｘ₀ ）及び亀裂の進展寸法Ｌ₄ （＝Ｉ₁ ＋Ｓ）が演算さ
れ、Ｎ＝５（ｎ＝２）サイクルに於ては亀裂の先端の位
置ｘ₂ が検出され、亀裂の総進展量Ｉ₂ （＝ｘ₂ −
ｘ₀ ）及び亀裂の進展寸法Ｌ₅ （＝Ｉ₂ ＋Ｓ）が演算さ
れ、Ｎ＝６（ｎ＝３）サイクルに於ては亀裂の先端の位
置ｘ₃ が検出され、亀裂の総進展量Ｉ₃ （＝ｘ₃ −
ｘ₀ ）及び亀裂の進展寸法Ｌ₆ （＝Ｉ₃ ＋Ｓ）が演算さ
れ、これ以降以上のサイクルの場合と同様の処理が行わ
れることにより亀裂の進展寸法Ｌ_N が測定打切り長さＬ
_c 以上になるまでＬ_N が自動的に演算される。

【００４２】図１０は本発明による亀裂進展寸法の自動
計測装置の第三の実施例に於ける制御フローを示すフロ
ーチャートである。尚図１０に於て、図６及び図８に示
されたステップに対応するステップには図６及び図８に
於て付されたステップ番号と同一のステップ番号が付さ
れている。また図１０に於て、フラグＦは直前のサイク
ルに於てステージの移動が行われたか否かに関するもの
であり、１はステージの移動が行われたことを示してい
る。

【００４３】この実施例のステップ７０の次に行われる
ステップ７２に於てはフラグＦが１であるか否かの判別
が行われ、Ｆ＝１ではない旨の判別が行われたときには
ステップ８０へ進み、Ｆ＝１である旨の判別が行われた
ときにはステップ７４に於てフラグＦが０にリセットさ
れた後ステップ７６へ進む。ステップ８０及び７６に於
ては、現サイクルの亀裂の進展量ΔＬ_N がそれぞれ下記
の数７及び８に従って演算される。

【数７】ΔＬ_N ＝ｘ_n −ｘ_n-1

【数８】ΔＬ_N ＝ｘ_n-1 −ｘ_n-2 ＝ΔＬ_N-1

【００４４】またステップ９０に於ては下記の数９に従
って亀裂の進展寸法Ｌ_N が演算されると共に記憶装置に
記憶され、ステップ１１０に於てはフラグＦが１にセッ
トされる。尚この実施例の他のステップは実施例１及び
２の対応するステップと同一の要領にて実行される。

【数９】Ｌ_N ＝Ｌ_N-1 ＋ΔＬ_N

【００４５】かくしてこの第三の実施例によれば、図１
１に示されている如く、Ｎ＝ｎ＝０サイクルに於ては測
定開始ライン７２のＸ方向の位置が試験片のノッチ２４
の先端２４ａに一致するよう設定され、Ｎ＝ｎ＝１サイ
クルに於ては亀裂５６の先端６０の位置ｘ₁ が検出さ
れ、亀裂の進展量ΔＬ₁ （＝ｘ₁ −ｘ₀ ）及び亀裂の進
展寸法Ｌ₁ （＝ΔＬ₁ ）が演算され、Ｎ＝ｎ＝２サイク
ルに於ては亀裂の先端の位置ｘ₂ が検出され、亀裂の進
展量ΔＬ₂ （＝ｘ₂ −ｘ₁ ）及び亀裂の進展寸法Ｌ
₂ （＝Ｌ₁ ＋ΔＬ₂ ）が演算される。

【００４６】図示の如くＮ＝ｎ＝３サイクルに於て亀裂
の先端の位置が視野変更ライン７４を越えたとすると、
このサイクルに於ては亀裂の先端の位置ｘ₃ が検出さ
れ、亀裂の進展量ΔＬ₃ （＝ｘ₃ −ｘ₂ ）及び亀裂の進
展寸法Ｌ₃ （＝Ｌ₂ ＋ΔＬ₃ ）が演算され、またこのサ
イクルに於ては視野が一定値Ｓだけ亀裂の進展方向へ移
動される。Ｎ＝ｎ＝４サイクルに於ては亀裂の先端の位
置ｘ₄ が検出され、亀裂の進展量ΔＬ₄ （＝ΔＬ₃ ）及
び亀裂の進展寸法Ｌ₄ （＝Ｌ₃ ＋ΔＬ₄ ）が演算され、
Ｎ＝ｎ＝５サイクルに於ては亀裂の先端の位置ｘ₅ が検
出され、亀裂の進展量ΔＬ₅ （＝ｘ₅ −ｘ₄ ）及び亀裂
の進展寸法Ｌ₅ （＝Ｌ₄ ＋ΔＬ₅ ）が演算され、Ｎ＝ｎ
＝６サイクルに於ては亀裂の先端の位置ｘ₆ が検出さ
れ、亀裂の総進展量Ｉ₆ （＝ｘ₆ −ｘ₅ ）及び亀裂の進
展寸法Ｌ₆ （＝Ｌ₅ ＋ΔＬ₆ ）が演算され、これ以降以
上のサイクルの場合と同様の処理が行われることにより
亀裂の進展寸法Ｌ_N が測定打切り長さＬ_c 以上になるま
でＬ_N が自動的に演算される。

【００４７】尚上述の各実施例に於ては、説明を容易に
する目的で、亀裂の進展寸法の測定開始後又はステージ
の移動後の３サイクル目に於て亀裂の先端６０が視野変
更ライン７４を突破するようになっているが、実際には
測定開始ライン７２と視野変更ライン７４との間の距離
は各サイクル毎の亀裂の進展量に比して遥かに大きく、
これにより測定開始後又はステージ移動後次のステージ
移動までの間に亀裂の進展量の測定が行われるサイクル
数は数十乃至数百サイクルである。

【００４８】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００４９】例えば上述の各実施例に於ては試験片は加
振モードにてＣＴ試験されるようになっているが、本発
明の自動計測装置は試験片が引張りモードにてＣＴ試験
される場合にも適用されてよく、その場合には上述の各
実施例のステップ３０に於ては例えばタイマにより一定
の時間が計測され、これによりステップ５０に於て一定
の時間毎に画像の取込みが行われる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、画像処理装置により撮像装置より所定の時
間毎に亀裂画像が取込まれ、該亀裂画像が低解像度化処
理され、画像計測装置により処理後の亀裂画像上にて反
射光量が低い亀裂の部分と反射光量が高い亀裂以外の部
分とが輝度差によって電気的に識別されることにより、
亀裂の先端が検出され処理後の亀裂画像上に於ける亀裂
先端の位置が計測されるので、人手を要することなく亀
裂の先端を確実に検出することができ、目視による場合
に比して正確に亀裂の先端の位置を計測することができ
る。また処理後の亀裂画像内に於て亀裂先端が所定の位
置を越えたときには演算制御装置により移動装置が作動
されることによって撮像装置若しくは試験片支持装置が
所定の相対移動量移動されるので、亀裂の先端が視野よ
りはみ出すか否かを常時監視する必要がなく、視野の更
新を自動的に行うことができる。従ってＣＴ試験が常温
にて行われるか高温にて行われるかを問わず正確に且容
易に亀裂の進展寸法を自動的に計測することができる。

【００５１】特に請求項１に対応する上述の前者の構成
によれば、演算制御装置は最後に移動装置が作動された
後の各サイクルに於て生じた亀裂先端の変位量の合計と
撮像装置若しくは試験片支持装置の相対移動量の合計と
の和として亀裂の進展寸法を演算するよう構成されてい
るので、移動装置の精度及び画像の歪みの誤差要素のみ
に起因する測定誤差の範囲内にて正確に且容易に亀裂の
進展寸法を自動的に計測することができる。

【００５２】また請求項２に対応する上述の後者の構成
によれば、演算制御装置は移動装置を作動させないとき
には現在の亀裂先端の位置と１サイクルの前の亀裂先端
の位置との偏差として亀裂先端の変位量を演算し、移動
装置を作動させたときには１サイクル前に演算された亀
裂先端の変位量を現サイクルの亀裂先端の変位量とみな
し、各サイクルの亀裂先端の変位量の合計として亀裂の
進展寸法を演算するよう構成されており、一般に相前後
するサイクルの亀裂先端の変位量の差は極く僅かである
ので、移動装置の精度に依存することなく正確に且容易
に亀裂の進展寸法を計測することができ、また移動装置
も高精度のものである必要がなく、移動装置として簡便
な構造のものを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の一
つの実施例を示す概略構成図である。

【図２】ＣＴ試験されるべき試験片を示す拡大正面図で
ある。

【図３】図２の線III-III に沿う試験片の平断面図であ
る。

【図４】二値化された亀裂画像の一例を示す説明図であ
る。

【図５】亀裂進展寸法の測定開始時に行われる初期設定
の一例を示す説明図である。

【図６】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の第
一の実施例に於ける制御フローを示すフローチャートで
ある。

【図７】第一の実施例による亀裂進展寸法の自動計測の
要領を示す説明図である。

【図８】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の第
二の実施例に於ける制御フローを示すフローチャートで
ある。

【図９】第二の実施例による亀裂進展寸法の自動計測の
要領を示す説明図である。

【図１０】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の
第三の実施例に於ける制御フローを示すフローチャート
である。

【図１１】第三の実施例による亀裂進展寸法の自動計測
の要領を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…試験片 １２…ＣＴ試験装置 ２０…油圧シリンダ ２２…油圧制御装置 ３２…ステージ装置 ３４…ビデオカメラ ３６…光学顕微鏡 ４６…ステージ制御装置 ４８…画像処理装置 ５０…パーソナルコンピュータ ５２…画像計測装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−39308（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−197047（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−90947（ＪＰ，Ｕ) 特公 平６−95065（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−12571（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−19214（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−46501（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−61616（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−46362（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片を支持し前記試験片に対し荷重を与
   える試験片支持装置と、前記試験片に発生した亀裂を撮
   像しこれを電気的亀裂画像に変換する撮像装置と、前記
   撮像装置が前記試験片に対し相対的に亀裂の進展方向へ
   移動するよう前記撮像装置及び前記試験片支持装置の少
   くとも一方を他方に対し相対的に移動させる移動装置
   と、前記撮像装置より所定の時間毎に前記亀裂画像を取
   込みこれを低解像度化処理して記憶する画像処理装置
   と、前記処理後の亀裂画像上にて亀裂の先端を検出し前
   記処理後の亀裂画像上に於ける亀裂先端の位置を計測す
   る画像計測装置と、前記処理後の亀裂画像内に於て前記
   亀裂先端が所定の位置を越えたときには前記移動装置を
   作動させて前記撮像装置若しくは前記試験片支持装置を
   所定の相対移動量移動させる演算制御装置とを有し、前
   記演算制御装置は前記画像計測装置より亀裂先端の位置
   を示す信号を入力され、最後に前記移動装置が作動され
   た後の各サイクルに於て生じた前記亀裂先端の変位量の
   合計と前記相対移動量の合計との和として亀裂の進展寸
   法を演算するよう構成されていることを特徴とする亀裂
   進展寸法の自動計測装置。
2. 【請求項２】試験片を支持し前記試験片に対し荷重を与
   える試験片支持装置と、前記試験片に発生した亀裂を撮
   像しこれを電気的亀裂画像に変換する撮像装置と、前記
   撮像装置が前記試験片に対し相対的に亀裂の進展方向へ
   移動するよう前記撮像装置及び前記試験片支持装置の少
   くとも一方を他方に対し相対的に移動させる移動装置
   と、前記撮像装置より所定の時間毎に前記亀裂画像を取
   込みこれを低解像度化処理して記憶する画像処理装置
   と、前記処理後の亀裂画像上にて亀裂の先端を検出し前
   記処理後の亀裂画像上に於ける亀裂先端の位置を計測す
   る画像計測装置と、前記処理後の亀裂画像内に於て前記
   亀裂先端が所定の位置を越えたときには前記移動装置を
   作動させて前記撮像装置若しくは前記試験片支持装置を
   所定の相対移動量移動させる演算制御装置とを有し、前
   記演算制御装置は前記画像計測装置より亀裂先端の位置
   を示す信号を入力され、前記移動装置を作動させないと
   きには現在の位置と１サイクル前の位置との偏差として
   前記亀裂先端の変位量を演算し、前記移動装置を作動さ
   せたときには１サイクル前に演算された前記亀裂先端の
   変位量を現サイクルの前記亀裂先端の変位量とみなし、
   前記亀裂先端の変位量の合計として亀裂の進展寸法を演
   算するよう構成されていることを特徴とする亀裂進展寸
   法の自動計測装置。