JP3230466B2 - 光学式伸び計用標線マーク - Google Patents

光学式伸び計用標線マーク

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JP3230466B2 JP25326297A JP25326297A JP3230466B2 JP 3230466 B2 JP3230466 B2 JP 3230466B2 JP 25326297 A JP25326297 A JP 25326297A JP 25326297 A JP25326297 A JP 25326297A JP 3230466 B2 JP3230466 B2 JP 3230466B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラにより試験
片を撮像することによって得られる画像データを用い
て、試験片の標線間の伸びを計測するに際して、その各
標線位置を識別すべく同位置に付されるマークに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば材料試験機により試験片に引張荷
重を加えたときの伸びを、非接触のもとに計測する伸び
計として、カメラによる試験片の撮像信号を用いる、い
わゆる光学式伸び計が知られている。
【０００３】この光学式伸び計においては、試験片の各
標線位置をカメラによる撮像信号から識別するために、
その各標線位置にマークが付される。この標線マーク
は、通常、試験片の表面に直接的に印刷もしくは描画さ
れるか、もしくは標線マークが印刷されたシールを試験
片の該当位置に貼着され、また、カメラからの映像信号
に明確なコントラストの相違が得られるよう、例えばシ
ールの場合には白地に黒または黒地に白等、下地に対し
て反射率が大きく相違するようなマークとされるととも
に、試験片の表面に直接的に印刷等される場合には、そ
の試験片の表面の反射率と異なる反射率の色によってマ
ークが付される。
【０００４】このような標線マークは、従来、図５に例
示するように、各標線に対応する位置において、試験片
Ｗの変形（伸び）方向ｘに直交する方向ｙに伸びる単純
な直線とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな光学式伸び計においては、一般に、カメラからの試
験片の撮像信号から各標線位置を特定するために、各画
素データを、試験片の変形（伸び）方向に直交する方向
（図５におけるｙ方向）に積分して、図６に例示するよ
うに、試験片の伸び方向（ｘ方向）への濃淡のプロファ
イルＰ（ｘ）を得て、そのプロファイルＰ（ｘ）の立ち
上がり位置、立ち下がり位置、つまりプロファイルＰ
（ｘ）とスレッシュホールドレベルＴｈとの交点のｘ方
向座標を算出し、例えばその中央位置を標線位置とする
ような演算が行われる。なお、図においてＬは画素のピ
ッチである。
【０００６】また、カメラの画素の分解能以上の分解能
を得ようとする場合、上記のプロファイルＰ（ｘ）の補
間演算が必要になる。ＪＩＳの１級（精度３μｍもしく
は伸びの１％）を実現するには、精度の高い補間計算が
不可欠である。ここで、この補間演算においては、実用
上、計算速度を速くするために近似式の次数を低くする
ことが有益であり、最も計算速度が速い１次式で近似し
た場合には、立ち上がり位置Ａおよび立ち下がり位置Ｂ
は下記の式によって算出される。
【０００７】
【数１】
【０００８】ところがこの場合、プロファイルの形状に
よって計算の誤差が左右されるという問題がある。この
誤差は、真のエッジが画素の中心上にあるときに０、画
素の中心から画素の大きさの半分だけ離れた位置にある
ときに最大になる傾向があり、例えば画素のピッチが
０．１ｍｍであるとすると、図７に例示するようにマー
クの０．１ｍｍの移動を周期としてその位置の計算結果
が蛇行するといった現象が見られる。その結果として、
伸びの計測結果が蛇行し、特に材料の比例弾性域での蛇
行は弾性率の計算精度が低下するという問題に繋がる。
【０００９】なお、プロファイルの形状は、ピントやコ
ントラストの調整に大きく依存するが、ピントを最適に
調整し、コントラストを高めると、かえって蛇行の程度
が大きくなるという問題がある。
【００１０】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、計算速度の点で最も有利な１次式を用いた補間
計算によって、常に高精度の標線位置の特定が可能で、
もって高速で高精度の伸びを計測することのできる光学
式伸び計用標線マークの提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の光学式伸び計用標線マークは、光の反射率
が他部と相違する領域の境界形状が、当該マークを試験
片に付した状態で試験片の変形方向（ｘ方向）に直交す
る方向（ｙ方向）にこの境界の形状を積分したとききに
得られる関数が変形方向（ｘ方向）への底辺を持つ二等
辺三角形となる形状であることによって特徴づけられ
る。
【００１２】ここで、本発明においては、以上のような
境界形状として、試験片の変形方向に直交する方向（ｙ
方向）に複数個の菱形を並べた形状とすることが、標線
マークを付すときに、目視によりその中心線位置を感覚
的に正確に把握できるが故に好ましい。
【００１３】ここで、本発明における標線マークの実際
的な形態としては、上記のような境界形状のマークが印
刷ないしは描画されて試験片表面に貼着するためのたシ
ール状のもの、試験片の表面に直接的に印刷されたも
の、試験片の表面に直接的にスプレー等によって描画す
べく、上記のようなマークに対応する形状に孔が穿たれ
たシート状ないしは板状のマスク等とすることができ
る。
【００１４】本発明は、標線マークの撮像信号をｙ方向
に積分した結果としてのプロファイルの、ｙ方向に伸び
るエッジ部分を傾斜させることにより、そのエッジ部分
の関数の補間計算に供されるデータ点数を増大させ、計
算速度の点で最も有利な１次の近似式を用いた補間計算
によってそのエッジ部分の直線を正確に求め、スレッシ
ュホールドレベルＴｈとの交点を常に正確に求めようと
するものである。
【００１５】すなわち、従来の単純な直線状の標線マー
クを用いた場合、そのマークをｙ方向に積分して得られ
るプロファイルは、図６に示したようにそのエッジ部分
がほぼｙ方向に沿ったものとなり、ｘ方向への広がりは
狭く、そのｘ方向への画素ピッチとの関連において、そ
のエッジ部分の補間計算に用いられるデータ点数は限ら
れたものとなる。
【００１６】これに対し、本発明のようにプロファイル
のエッジ部分をｙ軸に対して傾斜させてｘ方向への広が
りを持たせると（図３，図４参照）、ｘ方向への画素ピ
ッチＬが同じであっても、そのエッジ部分の補間計算に
用いられるデータ点数は多くなり、正確にエッジの直線
を求めることができる。ｙ方向への積分後のプロファイ
ルを二等辺三角形とすることにより、エッジの立ち上が
りと立ち下がりの双方を正確に捕らえることができ、標
線マークの中央を常に正確に特定することが可能とな
る。
【００１７】また、このような二等辺三角形のプロファ
イルを得るための実際の標線マークの輪郭形状として、
複数の菱形をｙ方向、つまり試験片の変形方向に直交す
る方向に並べたものとすれば、マークの中心線を目視に
よって正確に把握することが可能となり、マークを付す
る作業が容易となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明をシールに適用した
実施の形態の説明図で、（Ａ）は正面図で、（Ｂ）は背
面図である。また、図２はその本発明の実施の形態を試
験片Ｗに貼りつけた状態を示す図である。
【００１９】シール１の表面は、下地２が白色で、マー
ク本体３が黒色となっており、その裏面側には、マーク
本体３に沿った部分のみに糊４が施されている。なお、
この糊４の施工領域をマーク本体３に沿った幅の狭いも
のとすることは、試験の進行に伴う試験片Ｗの変形に対
してもシール１が相対的に回動等しにくく、好適であ
る。
【００２０】マーク本体３の形状は、多数の菱形を一直
線上に並べた形状となっている。各菱形は、この例にお
いて正方形であって、その各対角線が一直線上に並ぶよ
うに配列されている。また、各菱形の対角線は約１ｍｍ
程度としている。
【００２１】このようなシールは、図２に示すように、
試験片Ｗの伸び方向（ｘ方向）に直交する方向（ｙ方
向）に伸びる標線にマーク本体３が沿うように、裏面に
施された糊４を介して試験片Ｗに貼りつけられる。
【００２２】このような標線マークが付された試験片Ｗ
をカメラで撮像して、その標線マーク近傍の各画素の濃
淡データを伸びに直交するｙ方向に積分すると、つま
り、より具体的には、各画素の濃淡データをｙ軸方向に
沿った１列ごとに積算すると、そのプロファイルＰ
（ｘ）は、図３に示すように、伸び方向であるｘ方向に
底辺を持つ二等辺三角形となる。
【００２３】このようなプロファイルでは、その両エッ
ジ部分がｘ軸に対して垂直でなく傾斜し、ｘ方向に所定
の広がりを持つため、エッジ部分の直線を１次式で近似
する補間計算を行う場合、図４に示すように、ｘ方向へ
の画素ピッチＬとの関連において、その計算に供するこ
とのできるデータ点数が、前記した従来のプロファイル
である図６の場合に比して大幅に増大し、誤差の生じに
くい正確な近似式を得ることができる。
【００２４】また、以上の実施の形態において注目すべ
き点は、マーク本体３の伸びる方向、つまり標線方向が
目視により明確に識別できる点である。すなわち、上記
のようにｘ方向に底辺を持つ二等辺三角形のプロファイ
ルを得るためのマーク形状は他にもあるが、複数の菱形
を一直線上に配列した形状は、そのマークの伸びる方向
が直線と同等に極めて分かりやすく、マーク付与作業が
容易となる。
【００２５】なお、以上の実施の形態においては、マー
ク本体３を黒とし、下地２を白とした例を示したが、黒
色の下地に白色のマーク本体を設けてもよいことは勿論
である。
【００２６】また、本発明の標線マークは、以上のよう
にシールとして試験片に貼着するほか、試験片の表面に
直接的に印刷し、あるいは描画してもよく、描画する場
合、上記したようなマーク本体３の形状に孔を穿ったマ
スクを用い、そのマスクを介してスプレー塗料等により
試験片の表面に標線マークを描画してもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光の反
射率が他部と相違する領域の境界形状、つまりマークの
輪郭形状を、当該マークを試験片に付した状態での試験
片の変形方向（ｘ方向）に直交するｙ方向にこの境界の
形状を積分したときに得られる関数がｘ方向に底辺を持
つ二等辺三角形となる形状としているから、プロファイ
ルの両エッジ部分がｘ方向に対して広がりを持つ斜線と
なり、そのエッジの直線を補間により近似する際に用い
ることのできるデータ点数が多くなり、常に誤差の少な
い正確な近似式を得て高精度にエッジ位置を把握するこ
とができる。その結果、従来と同じ光学式伸び計を用い
ても、高精度の伸びの測定をすることが可能となった。
【００２８】また、以上のようなプロファイルを得るた
めのマークの具体的な形状として、複数の菱形が一直線
上に並んだ形状を採用すれば、標線位置を従来の直線形
のマークと同等に目視により容易に把握することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明図で、（Ａ）は正面
図であり、（Ｂ）は背面図
【図２】本発明の実施の形態を試験片に貼りつけた状態
を示す図
【図３】本発明の実施の形態のカメラによる撮像信号を
ｙ方向に沿って積分した場合に得られるプロファイルの
説明図
【図４】本発明の実施の形態の撮像信号を積分して得ら
れるプロファイルのエッジを求めるときの補間計算時に
用いることのできるデータ点数の説明図
【図５】光学式伸び計により試験片の伸びを計測する際
に用いられる従来の標線マークの説明図
【図６】図５に示した従来の標線マークの撮像信号を、
試験片の伸び方向に直交する方向に積分して得られるプ
ロファイルと、そのプロファイルのエッジを求める方法
の説明図
【図７】従来の標線マークを用いた場合のマーク位置の
演算結果に現れる蛇行の説明図
【符号の説明】 １ シール ２ 下地 ３ マーク本体 ４ 糊
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 3/06 G01B 11/16 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カメラにより試験片を撮像することによ
    って得られる画像データから、試験片に設定された少な
    くとも２つの標線間の伸びを計測するに当たり、上記各
    標線位置に付されるマークであって、光の反射率が他部
    と相違する領域の境界形状が、当該マークを試験片に付
    した状態で試験片の変形方向に直交する方向にこの境界
    形状を積分したときに得られる関数が上記変形方向に底
    辺を持つ二等辺三角形となる形状であることを特徴とす
    る光学式伸び計用標線マーク。
  2. 【請求項２】 上記境界形状が、上記変形方向に直交す
    る方向に複数個の菱形を並べた形状であることを特徴と
    する、請求項１に記載の光学式伸び計用標線マーク。
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