JP3725714B2

JP3725714B2 - Tensile test method and tensile test apparatus

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Publication number: JP3725714B2
Application number: JP31518498A
Authority: JP
Inventors: 和正藏重; 昭光玉山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP2000146789A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料の機械的性質を調べるための引張り試験方法及び引張り試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、線材や棒材等の線状部材についてその材料の機械的性質を調べるために引張り試験が行われている。引張り試験では、線状部材を引張り試験機に装着し、その線状部材を徐々に引っ張る。そして、ある荷重で引っ張ったときに、線状部材はその荷重に耐えられずに破断する。破断した線状部材の伸びや破断面の形状は、線状部材の材料によって異なる。例えば、材料が柔らかい性質を有するものであれば、線状部材は長く伸びて破断し、しかも、破断面の径は細く絞られる。一方、材料が固い性質を有するものであれば、線状部材はあまり伸びずに破断し、破断面の径も他の部分とほとんど変わらない。したがって、引張り試験で線状部材が破断した後に、線状部材の伸びや絞り等を測定することにより、その材料の機械的性質を知ることができる。また、通常、引張り試験では、伸び、絞りの他に、最大張力と降伏点を測定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の引張り試験機では、最大張力と降伏点については、線状部材を引っ張りながら自動的に測定することができる。これに対して、線状部材の伸びや絞りの測定は、破断した二つの線状部材を繋ぎ合わせた後、作業者によりノギス等を用いて手作業で行われていた。このため、作業者の負担が大きく、作業能率がよくないという問題があった。また、従来は、引張り試験を行う前の段階においても、作業者自身が、線状部材の径を測定したり、線状部材を引張り試験機に装着しなければならないので、この点からも作業者の負担が大きいという問題があった。したがって、これまで手作業で行われていた、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の一連の作業を自動で行うことができる引張り試験装置の実現が望まれている。
【０００４】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等について作業者の負担を軽減することができる引張り試験方法及び引張り試験装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係る引張り試験方法は、線状部材の径を測定する工程と、前記線状部材の曲がりを測定する工程と、前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける工程と、前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を有する引張り試験機を用い、前記線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて前記固着手段の間隔及び向きを調整して前記固着手段に前記線状部材を装着する工程と、前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張ることにより破断する工程と、前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材を撮像して得られた引張り試験後の前記目印の間隔に関するデータと、引張り試験前の前記目印の間隔に関するデータとに基づいて、前記線状部材の伸びを算出し、また前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材を撮像して得られた破断面における前記線状部材の径を求め、その求めた結果と、引張り試験前の線状部材の径に関するデータとを用いて、破断面における前記線状部材の絞り値を算出する工程と、
を具備することを特徴とするものである。
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明に係る引張り試験装置は、線状部材の径を測定する第一測定手段と、前記線状部材の曲がりを測定する第二測定手段と、
前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける目印形成手段と、前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を有し、前記線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて前記固着手段の間隔及び向きを調整すると共に、前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張ることにより破断する引張り試験機と、前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材についての画像データを撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像して得られた引張り試験後の前記目印の間隔に関するデータと、引張り試験前の前記目印の間隔に関するデータとに基づいて、前記線状部材の伸びを算出し、また前記撮像手段で撮像して得られた破断面における前記線状部材の径を求め、その求めた結果と、引張り試験前の線状部材の径に関するデータとを用いて、破断面における前記線状部材の絞り値を算出する画像処理手段と、前記線状部材を、前記第一測定手段、前記第二測定手段、前記目印形成手段及び前記固着手段が設けられた各位置に移動する移動手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態である引張り試験装置の概略ブロック図、図２はその引張り試験装置の概略構成図、図３はその引張り試験装置の径測定装置を説明するための図、図４はその引張り試験装置の曲がり測定装置を説明するための図、図５はその引張り試験装置のケガキ装置を説明するための図、図６はその引張り試験装置の引張り試験機に線状部材を装着したときの状態を示す図、図７は引張り試験機で行われる引張り試験を説明するための図、図８は引張り試験完了後に引張り試験機から線状部材を取り出すときの様子を示す図である。
【０００８】
本実施形態の引張り試験装置は、図１及び図２に示すように、ストッカ１０と、移動手段としてのハンドリングロボット２０と、第一測定手段としての径測定装置３０と、第二測定手段としての曲がり測定装置４０と、目印形成手段としてのケガキ装置５０と、引張り試験機６０と、撮像手段としてのＣＣＤカメラ７０と、画像処理装置８０と、制御装置９０と、残材ストッカ１１０とを備えるものである。かかる引張り試験装置では、材料の機械的性質として、最大張力、降伏点、伸び、絞りを測定する。
【０００９】
本実施形態では、線材や棒材等の線状部材２に対して引張り試験を行う場合について説明する。特に、線状部材２としては、断面が略円形で、円弧状に湾曲しているものを用いる。この線状部材２の太さは一様であるとする。
【００１０】
ストッカ１０は、線状部材２を収容するものであり、図２に示すように、多数の棚１１を有する。各棚１１は、例えばその中心軸に垂直な平面で切った断面が正方形であるような、細長い角柱状をしている。各棚１１には、線状部材２が一本ずつ収容される。また、かかるストッカ１０は、棚１１の中心軸が鉛直線から約４５度の角度だけ傾くようにして設置されている。このため、線状部材２を棚１１に挿入すると、線状部材２はその自重によって上に凸の状態で安定して棚１１の内面に接することになる。したがって、各線状部材２をすべて同じ状態で、それぞれの棚１１に収容することができる。
【００１１】
ハンドリングロボット２０は、線状部材２を把持して、所定の位置に移動させるものである。具体的には、線状部材２を径測定装置３０、曲がり測定装置４０、ケガキ装置５０が設けられた各位置に移動したり、線状部材２を引張り試験機６０の所定の装着位置に移動したりする。また、ハンドリングロボット２０は、ストッカ１０から線状部材２を取り出す。このとき、上述のようにストッカ１０の各棚１１には線状部材２がすべて同じ状態で収容されているので、ハンドリングロボット２０に各棚１１の位置を覚え込ませておけば、ハンドリングロボット２０は棚１１に収容された線状部材２を確実に把持することができる。かかるハンドリングロボット２０としては、例えば６軸垂直多関節ロボットを使用する。このハンドリングロボット２０の動作は制御装置９０によって制御される。
【００１２】
径測定装置３０は、レーザを利用して、線状部材２の径を測定するものである。線状部材２は、図３に示すように、ハンドリングロボット２０によって径測定装置３０に装着される。そして、制御装置９０からの指示を受けると、径測定装置３０は線状部材２の径を測定する。この線状部材２の径に関する測定データは制御装置９０に送られる。尚、径測定装置としては、レーザを利用するもの以外に、例えば撮像装置により線状部材２を撮像し、その撮像した画像に基づいて線状部材２の径を測定するものを用いてもよい。
【００１３】
曲がり測定装置４０は、線状部材２の曲がりを測定するものであり、図４に示すように、テーブル４１と、Ｘ方向に沿って移動可能な第一押さえ手段４２と、Ｙ方向に沿って移動可能な第二押さえ手段４３と、Ｙ方向に沿って形成された第一衝立部４４と、Ｘ方向に沿って形成された第二衝立部４５とを有する。各押さえ手段４２、４３及び各衝立部４４，４５は、テーブル４１上に設けられている。本実施形態では線状部材２は円弧状に湾曲しているので、線状部材２の曲がりを特徴付ける量として、線状部材２の両端を結ぶ直線の長さＬ₁と、その直線に直交する方向に沿っての線状部材２の長さＬ₂とを用いる。線状部材２は、ハンドリングロボット２０によって曲がり測定装置４０に手渡され、図４に示すように、テーブル４１上において上に凸の状態で載せられる。そして、制御装置９０からの指示を受けると、第一押さえ手段４２及び第二押さえ手段４３はそれぞれｘ方向、ｙ方向に沿って移動する。これにより、線状部材２は第一衝立部４４及び第二衝立部４５に押しつけられ、第一押さえ手段４２と第二押さえ手段４３が停止する。このとき、第一押さえ手段４２の位置に基づいて線状部材２の長さＬ₁が、また、第二押さえ手段４３の位置に基づいて線状部材２の長さＬ₂が測定される。この線状部材２の曲がりに関する測定データ（Ｌ₁，Ｌ₂）は制御装置９０に送られる。尚、線状部材２が正確な円弧状でなく不規則な形状に湾曲しているような場合には、曲がり測定装置としては、例えば線状部材２の画像に基づいて線状部材２の形状やその両端の傾き角度等を測定するものを用いることが望ましい。
【００１４】
尚、上述したように、径測定装置３０、曲がり測定装置４０としてはそれぞれ、線状部材２の画像データに基づいて測定を行うものを用いることができるが、特に、線状部材２の断面が略円形であれば、一つ測定装置を用いて、線状部材２についての一つの画像データに基づいて線状部材２の径と曲がりの両方を測定するようにしてもよい。
【００１５】
ケガキ装置５０は、線状部材２の表面に所定の間隔でケガキ線を刻むものである。このケガキ線の間隔は線状部材２の直径Ｄに応じて定められ、例えば４Ｄとされる。通常は線状部材２の径の公称値に基づいてケガキ線の間隔を定めるが、本実施形態では、制御装置９０が、径測定装置３０で測定した線状部材２の径に関する測定データに基づいてケガキ線の間隔を算出する。具体的には、線状部材２の径に応じて予め決められたケガキ線の間隔や深さをいくつかのパターンとして制御装置９０の記憶部に記憶しておき、制御部９０は径測定装置３０で測定した線状部材２の径（又は公称値の径）に基づいて、そのパターンからケガキ線の間隔等を選択する。ケガキ装置５０は、図５に示すように、テーブル５１と、同図の左右方向に沿って移動可能な切込手段５２とを有する。線状部材２は、ハンドリングロボット２０によってケガキ装置５０に手渡され、線状部材２の両端を結ぶ直線の方向が上記左右方向と平行になるように、テーブル５１上の所定位置に載置される。そして、制御装置９０からの指示を受けると、切込手段５２は一定の間隔（例えば４Ｄ）ずつ移動しながら、切込手段５２の刃を線状部材２に押し付ける動作を繰り返し、これにより、線状部材２に多数のケガキ線２ａが入れられる。尚、切込手段５２の刃の押し付け圧は数段階に調整可能である。
【００１６】
引張り試験機６０は、荷重をかけて線状部材２を引っ張ることにより線状部材２を破断させるものである。引張り試験機６０には、図６に示すように、線状部材２の端部を固着する二つの固着手段６１，６２が設けられている。これらの固着手段６１，６２はそれぞれ軸６３，６３の回りに回動可能に構成されており、また、この回動動作をロックすることもできる。特に、本実施形態では、固着手段として首振りチャック機構を用いている。この引張り試験機６０は、制御装置９０からの指示に基づいて動作する。
【００１７】
また、本実施形態では、ハンドリングロボット２０と引張り試験機６０とは互いに協調して、固着手段６１，６２に線状部材２を装着する動作を行う。具体的には、まず、制御装置９０が、曲がり測定装置４０で測定された線状部材２の曲がりに関する測定データに基づいて、固着手段６１，６２にその線状部材２を容易に装着することができるような、二つの固着手段６１，６２の間隔及び各固着手段６１，６２の向き（軸６３の回りの回転角度）を算出し、その算出した結果を引張り試験機６０に送る。すると、引張り試験機６０はその送られた指示にしたがって、固着手段６１，６２の間隔及び向きを調整する。一方、ハンドリングロボット２０は線状部材２を固着手段６１，６２の位置まで移動する。そして、固着手段６１，６２がそれぞれ線状部材２の上端部、下端部を固着することにより、図６に示すように、線状部材２が引張り試験機６０に装着される。
【００１８】
引張り試験が開始されると、引張り試験機６０は線状部材２の上端を上方に引っ張る。これにより、線状部材２は変形し、遂には破断する（図７（ｂ）参照）。また、引張り試験機６０には、第三測定手段としての最大張力・降伏点測定装置（不図示）が設けられている。かかる最大張力・降伏点測定装置は、引張り試験を行っている際に、線状部材２の最大張力、降伏点を測定する。最大張力・降伏点測定装置で得られた最大張力、降伏点に関する測定データは制御装置９０に送られる。
【００１９】
本実施形態の引張り試験装置では、最大張力、降伏点の他に、線状部材２の伸びと絞りを測定する。引張り試験における伸びとは、破断した線状部材２が伸びた割合をいう。線状部材２の表面には、予め多数のケガキ線が所定の等間隔で刻まれているので、引張り試験後の線状部材２のケガキ線の間隔を測定することにより、伸びを求めることができる。
【００２０】
また、引張り試験における絞りとは、破断前の線状部材２の断面積に対する、破断前後の線状部材２の断面積の差の割合をいう。この絞りは、破断面位置において測定する。また、ＪＩＳ規格では、破断した二つの線状部材２の破断面同士を繋ぎ合わせた後、一の方向から見たときの絞りを測定すると共に、その方向に対して９０度回転した方向から見たときの絞りを測定することが規定されている。
【００２１】
本実施形態では、画像処理の手法を使って、引張り試験における線状部材２の伸びや絞りを自動測定する。かかる伸び及び絞りの測定処理は、大きく三つに分けられる。すなわち、線状部材２の画像に基づいて線状部材２の破断位置を測定する処理と、線状部材２の画像に基づいて伸びを測定する処理と、線状部材２の画像に基づいて絞りを測定する処理とである。
【００２２】
ＣＣＤカメラ７０は、線状部材２を撮像するためのものである。このＣＣＤカメラ７０にはズーム機構が付いており、画像処理装置８０からの指示に基づいて倍率を変えることができる。破断位置を測定する場合には、破断した二つの線状部材２が一つの画像中に写るようにＣＣＤカメラ７０の倍率を設定する。一方、伸びや絞りを測定する場合には、線状部材２の一部を拡大した画像を得ることができるようにＣＣＤカメラ７０の倍率を設定する。ＣＣＤカメラ７０で撮像された画像は画像処理装置８０に送られ、所定の画像処理が施される。通常、ＣＣＤカメラ７０は線状部材２に形成したケガキ線と対向させて配置する。
【００２３】
また、ＣＣＤカメラ７０は、上下方向及び前後方向に沿って移動可能であり、また、引張り試験機６０の回りに回転することができる。線状部材２を撮像する際には、ＣＣＤカメラ７０を所定の撮像位置まで前進させると共に所定の上下方向位置に昇降させる。そして、線状部材２を撮像した後、ＣＣＤカメラ７０を後退させる。また、ＣＣＤカメラ７０を回転可能に構成したのは、上記のＪＩＳ規格に適合した絞り測定を行うためである。尚、ＣＣＤカメラを回転可能に構成する代わりに、ＣＣＤカメラを二台用意し、互いに直交する方向から線状部材を撮像できるように構成してもよい。
【００２４】
引張り試験機６０の周囲には、線状部材２に光を照射する照明装置（不図示）が設けられている。この照明下で線状部材２が撮像されることになる。破断位置の測定、絞りの測定を行う場合には、線状部材２の輪郭がはっきり写った画像を得る必要があるため、照明装置は、線状部材２から見てＣＣＤカメラ７０と反対側から光を線状部材２に照射する。一方、伸びの測定を行う場合には、線状部材２に設けたケガキ線がはっきりと写った画像を得る必要があるため、照明装置は、ＣＣＤカメラ７０の側から光を線状部材２に照射する。
【００２５】
画像処理装置８０は、ＣＣＤカメラ７０で取得した画像に所定の画像処理を施すことにより、線状部材２の破断位置を測定したり、伸びや絞りを測定するものである。また、画像処理装置８０は、破断位置の測定処理で得た測定データに基づいて、伸び又は絞りを測定するのに適したＣＣＤカメラ７０の位置及び倍率を算出すると共に、その算出結果に基づいてＣＣＤカメラ７０に指示を与える。
【００２６】
制御装置９０は、各装置を統括的に管理するものである。具体的には、ハンドリングロボット２０、引張り試験機６０、画像処理装置８０等を制御したり、径測定装置３０、曲がり測定装置４０、最大張力・降伏点測定装置や画像処理装置８０から送られた各種の測定データを管理する。本実施形態では、かかる制御装置９０をコンピュータで構成している。
【００２７】
残材ストッカ１１０は、破断した線状部材２を収容するものである。線状部材２は、伸び及び絞りの測定が完了すると、ハンドリングロボット２０によって引張り試験機６０から取り出され、残材ストッカ１１０の所定の棚に収容される。
【００２８】
次に、本実施形態の引張り試験装置の動作手順について説明する。図９はその引張り試験装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
多数の線状部材２は、図２に示すように、予めストッカ１０の各棚に一つずつ収容されている。まず、ハンドリングロボット２０は、ストッカ１０から一つの線状部材２を取り出し、その線状部材２を径測定装置３０に移動する。図３に示すように線状部材２が径測定装置３０に装着されると、径測定装置３０はその線状部材２の径を測定する（step11）。この線状部材２の径に関する測定データは径測定装置３０から制御装置９０に送られる。その後、ハンドリングロボット２０はその線状部材２を径測定装置３０から曲がり測定装置４０に移動する。線状部材２が曲がり測定装置４０のテーブル４１上に載せられると、曲がり測定装置４０は、図４に示すように、第一押さえ手段４２及び第二押さえ手段４３を作動させて、その線状部材２の曲がりを測定する（step12）。この線状部材２の曲がりに関する測定データは曲がり測定装置４０から制御装置９０に送られる。次に、制御装置９０は、線状部材２の径に関する測定データに基づいて線状部材２に刻むべきケガキ線の間隔を求めた後、その求めたケガキ線の間隔に関するデータをケガキ装置５０に送る。そして、ハンドリングロボット２０が線状部材２を曲がり測定装置４０からケガキ装置５０に移動し、線状部材２をケガキ装置５０のテーブル５１上に載せる。すると、ケガキ装置５０は、図５に示すように、制御装置９０から送られたケガキ線の間隔に関するデータにしたがって線状部材２に多数のケガキ線２ａを形成する（step13）。
【００３０】
次に、制御装置９０は、線状部材２の曲がりに関する測定データに基づいて、引張り試験機６０の二つの固着手段６１，６２の間隔と、各固着手段６１，６２の向きとを求める。この求めた間隔及び向きに関するデータは引張り試験機６０に送られ、引張り試験機６０はそのデータに基づいて、固着手段６１，６２の間隔と向きを調整する。そして、ハンドリングロボット２０が線状部材２をケガキ装置５０から固着手段６１，６２の位置まで移動すると、固着手段６１，６２はそれぞれ線状部材２の上端部、下端部を固着する。こうして、図６に示すように、線状部材２が引張り試験機６０に装着される（step14）。
【００３１】
その後、引張り試験機６０は線状部材２の引張り試験を行う（step15）。すなわち、徐々に大きな荷重をかけて線状部材２を上方に引っ張る。このとき、各固着手段６１，６２の軸６３，６３についてはロックを解除して、回動自在とされる。このため、線状部材２を引っ張っていくと、まず、線状部材２は、図７（ａ）に示すように、直線状に伸びる。その後、荷重がある値に達したときに、線状部材２が破断し、荷重が急激に落ちる。引張り試験機６０は、荷重が落ちたことを検出することにより、線状部材２が破断した瞬間を知ることができる。引張り試験機６０は、線状部材２が破断した瞬間から一定の時間後に各部の動作を停止する。これにより、破断した二つの線状部材２の間には隙間ができ、線状部材２は、図７（ｂ）に示すように、二つに分離した状態のまま保持される。また、引張り試験を行っている際に、引張り試験機６０の最大張力・降伏点測定装置は、線状部材２の最大張力と降伏点を測定し、その測定データを制御装置９０に送る（step16）。
次に、線状部材２の伸び及び絞りの測定を行う。かかる伸び及び絞りの測定は、破断位置の測定処理、伸びの測定処理、絞りの測定処理の順に行われる。最初に、線状部材２の破断位置を測定する処理を実行する（step17）。
【００３２】
まず、制御装置９０は、画像処理装置８０に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置８０はＣＣＤカメラ７０に信号を送り、ＣＣＤカメラ７０は破断した線状部材２の略全体を撮像する。この線状部材２を撮像する際には、照明装置からの光が線状部材２に後方から照射されているため、この画像（濃淡画像）中、線状部材２を表す部分は濃度レベル（輝度値）が低く、その部分の画像は暗い。このＣＣＤカメラ７０で得られた画像は画像処理装置８０に送られる。次に、画像処理装置８０は、ノイズを除去するため、画像にフィルタリング処理を施した後、その画像を二値化処理する。ここでは、濃度レベルがしきい値以下である画素に「１」の値を、濃度レベルがしきい値より大きい画素に「０」の値を付与する。これにより、線状部材２を表す二値画像を得ることができる。次に、画像処理装置８０は、二値画像にラベル付けの処理を施す。そして、ラベル付けられた各島について、所定の特徴量を抽出する。ここで、特徴量としては、例えば、島の数、各島についての面積値、各島についての重心位置を用いる。
【００３３】
次に、画像処理装置８０は、特徴量に基づいて、破断した二つの線状部材２に対応する二つの線状部材領域を抽出する。その後、画像処理装置８０は、その二つの線状部材領域に対して、破断面の位置と、破断面間の中心位置とを算出する。具体的には次のように行う。二値画像の中では、上側に位置する線状部材領域の下辺が上の破断面を表し、下側に位置する線状部材領域の上辺が下の破断面を表している。このため、上（下）の破断面の位置を算出するには、例えば、上（下）側に位置する線状部材領域の下辺（上辺）を構成する各画素の位置データに基づいて、その下辺（上辺）を表す直線の方程式を算出する。そして、その直線の方程式を用いて、その線状部材領域の下辺（上辺）の中心位置を求め、これを上（下）の破断面の位置とすればよい。また、破断面間の中心位置は、上下の破断面の位置の中点を求めることにより、容易に得ることができる。画像処理装置８０は、こうして線状部材２の破断面の位置等を測定すると、その測定データを制御装置９０に送る。これで、破断位置の測定処理が終了する。
【００３４】
尚、ここでは、画像を用いて破断面の位置等を測定する場合について説明したが、例えばセンサを用いて破断面の位置等を検出するようにしてもよい。
【００３５】
次に、線状部材２の伸びを測定する処理に移行する（step18）。図１０は線状部材２の伸びを測定する処理を説明するための図である。
【００３６】
まず、制御装置９０は、画像処理装置８０に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置８０は、上記の破断位置の測定処理で得られた測定データに基づいて、ＣＣＤカメラ７０の所定の上下方向位置及び拡大倍率を算出し、その算出結果に基づいてＣＣＤカメラ７０の倍率を設定し、ＣＣＤカメラ７０を所定の上下方向位置に移動する。ＣＣＤカメラ７０は所定の上下方向位置に移動すると、線状部材２を撮像する。これにより、図１０（ａ）に示すように、二つに破断した線状部材２の、少なくとも二つのケガキ線を含む部分であって且つケガキ線間に破断面が介在する部分についての拡大画像を取得する。かかる拡大画像を取得するのは、線状部材２のケガキ線の位置を正確に測定するためである。
【００３７】
また、この線状部材２を撮像する際には、照明装置からの光が線状部材２に前方から照射されているため、この拡大画像（濃淡画像）中、凹んでいるケガキ線の部分は最も明るく写り、輝度値（濃度レベル）が一番高い。次に輝度値が高いのはケガキ線以外の線状部材２の部分であり、最も輝度値が低いのは背景部分である。この拡大画像は画像処理装置８０に送られる。
【００３８】
次に、画像処理装置８０は、拡大画像について、ケガキ線の輪郭を強調するため、フィルタリング処理を行う。その後、かかるフィルタリング処理後の画像を二値化処理する。ここでは、濃度レベルが所定のしきい値以上である画素に「１」の値を、濃度レベルがしきい値よりも小さい画素に「０」の値を付与する。これにより、ケガキ線の輪郭を表す二値画像を得ることができる。次に、画像処理装置８０は、二値画像にラベル付けの処理を施し、各島にラベルを付けた後、各島について所定の特徴量を抽出する。ここで、特徴量として、例えば、各島についての外接長方形の面積値を用いる。その後、画像処理装置８０は、特徴量に基づいて、各島の中からケガキ線の輪郭を表すもの（ゲカキ線領域）を抽出する。
【００３９】
次に、画像処理装置８０は、かかる二値画像に基づいて、破断面の位置よりも上側に位置するケガキ線領域を、所定の距離ｄだけ下方に移動する処理を内部的に行う。ここで、下方に移動する距離ｄは、破断位置の測定処理で得られた上下の破断面の位置の差、及びＣＣＤカメラ７０の拡大倍率に基づいて求められる。また、ケガキ線領域が破断面の位置よりも上側に位置するか否かも、破断位置の測定処理で得られた測定データ等に基づいて容易に判断できる。図１０（ｂ）に示す例では、ケガキ線領域Ｒ₁，Ｒ₂は破断面の下側に位置するので、そのままにしておく。そして、ケガキ線領域Ｒ₃，Ｒ₄は破断面の上側に位置するので、それぞれ距離ｄだけ下側に移動する。尚、図１０（ｂ）に示すように、この二値画像において、横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸としたｘｙ座標系を取る。
【００４０】
その後、画像処理装置８０は、この移動処理を施した二値画像に基づいて、各ケガキ線領域の位置データ（ここではｙ座標）を取得する。具体的には、ケガキ線領域は略長方形状になるので、その長方形の中心位置のｙ座標をそのケガキ線領域の位置とする。そして、隣り合うケガキ線領域のｙ座標の差分を取ることにより、ケガキ線の間隔を求める。画像処理装置８０は、こうして求めた引張り試験後のケガキ線の間隔に関する測定データと、引張り試験前のケガキ線の間隔に関する測定データとに基づいて、線状部材２の伸びを算出する。この算出した伸びに関する測定データは制御装置９０に送られる。これで、伸びの測定処理が終了する。
【００４１】
次に、線状部材２の絞りを測定する処理に移行する（step19）。図１１は線状部材２の絞りを測定する処理を説明するための図である。
【００４２】
まず、制御装置９０は、画像処理装置８０に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置８０は、上記の破断位置の測定処理で得られた測定データに基づいて、ＣＣＤカメラ７０の所定の上下方向位置及び拡大倍率を算出し、その算出結果に基づいてＣＣＤカメラ７０の倍率を設定し、ＣＣＤカメラ７０を所定の上下方向位置に移動する。ＣＣＤカメラ７０は所定の上下方向位置に移動すると、線状部材２の破断した部分を撮像し、図１１（ａ）に示すように、その破断した部分が略中央に位置するような拡大画像を取得する。このような拡大画像を取得するのは、破断面の近傍における絞りを正確に求めるためである。
【００４３】
また、この線状部材２を撮像する際には、照明装置からの光が線状部材２に後方から照射されているため、この拡大画像（濃淡画像）中、線状部材２を表す部分は濃度レベル（輝度値）が低く、背景を表す部分は濃度レベルが高い。かかる拡大画像は画像処理装置８０に送られる。
【００４４】
次に、画像処理装置８０は、ノイズを除去するために拡大画像にフィルタリング処理を施した後、その拡大画像を二値化処理する。ここでは、濃度レベルが所定のしきい値以下である画素に「１」の値を、濃度レベルがしきい値より大きい画素に「０」の値を付与する。これにより、線状部材２を表す二値画像を得ることができる。次に、画像処理装置８０は、二値画像にラベル付けの処理を施す。そして、各島について所定の特徴量を抽出する。ここで、特徴量としては、例えば、島の数、各島についての面積値、各島についての重心位置を用いる。
【００４５】
次に、画像処理装置８０は、特徴量に基づいて、破断した二つの線状部材２に対応する二つの線状部材領域を抽出する。その後、画像処理装置８０は、二つの線状部材領域についてボーダーサーチを行い、二つの線状部材領域の各輪郭点の座標データを取り込む。そして、その輪郭形状に基づいて各線状部材領域の破断面を特定する。二値画像の中では、線状部材２は上下に二つに分離しているので、上側に位置する線状部材領域の下辺が上の破断面を表し、下側に位置する線状部材領域の上辺が下の破断面を表している。これより、各線状部材領域の破断面を容易に特定することができる。
【００４６】
次に、画像処理装置８０は、二値画像に基づいて、上下の破断面が一致するように線状部材領域を移動する処理を内部的に行う。通常、引張り試験機６０では、線状部材２の下端を固定しているので、上側の線状部材領域を略下方に移動させることにより、上側の線状部材領域の破断面を下側の線状部材領域の破断面に突き合わせる。これにより、図１１（ｂ）に示すように、上下の破断面を突き合わせた二値画像を得ることができる。その後、画像処理装置８０は、その上下の破断面を突き合わせた二値画像に基づいて、破断面における線状部材２の絞りを測定する。具体的は、まず、破断面における線状部材２の横方向の画素数に基づいて、破断面における線状部材２の径Ｄ₁を求める。そして、その求めた結果と、引張り試験前の線状部材２の径に関する測定データとを用いて、破断面における線状部材２の絞り値を算出する。画像処理装置８０は、こうして得られた線状部材２の絞りに関する測定データを制御装置９０に送る。以上の絞り測定は、ＣＣＤカメラ７０を９０度回転させた位置で、再度行う。これで、線状部材２の絞りを測定する処理が終了する。
【００４７】
こうして、線状部材２の伸び及び絞りの測定処理が終了すると、ハンドリングロボット２０は、図８に示すように、引張り試験機６０から破断した線状部材２を取り出した後、その線状部材２を残材ストッカ１１０に移動し、所定の棚に収容する。以上で、一つの線状部材２に対する引張り試験装置の動作が終了する。その後、他の線状部材２について引張り試験を行う場合には、上記の動作を繰り返す。
【００４８】
本実施形態の引張り試験装置では、径測定装置で得られた線状部材の径に関する測定データに基づいてケガキ線の間隔を求めると共に、その求めたケガキ線の間隔に関するデータを用いてゲカキ装置を制御することにより、線状部材にケガキ線を刻む処理を自動で行うことができる。また、曲がり測定装置で得られた線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて引張り試験機の固着手段の間隔や向きを調整した後、ハンドリングロボットが線状部材を固着手段の位置に移動し、固着手段がその線状部材を固着することにより、線状部材の引張り試験機への装着を自動で行うことができる。更に、線状部材の破断位置を撮像して得られた画像に基づいて線状部材の伸びや絞りを測定することにより、従来、作業者がノギス等を用いて手作業で行っていた伸び及び絞りの測定を、正確かつ迅速に自動で行うことができる。したがって、本実施形態の引張り試験装置では、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の一連の作業を自動で行うことができ、作業者の負担を軽減することができる。
【００４９】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００５０】
上記の実施形態では、線状部材の表面にケガキ線を刻んだ場合について説明したが、一般に、引張り試験用の所定の目印を線状部材の表面に設けるようにしてもよい。かかる目印としては、ケガキ線の他に、例えはポンチ穴や塗料でペイントした線等を用いることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の引張り試験方法によれば、線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、線状部材に目印を付けることにより、目印を付ける作業を容易に行うことができる。また、線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて引張り試験機の固着手段の間隔や向きを調整することにより、線状部材を引張り試験機に装着する作業を容易に行うことができる。更に、線状部材の破断位置を撮像して得られた画像に基づいて線状部材の伸びや絞りを測定することにより、従来、作業者がノギス等を用いて手作業で行っていた伸び及び絞りの測定を、正確かつ迅速に自動で行うことができる。したがって、本発明の引張り試験方法を適用することにより、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等について作業者の負担を軽減することができる。
【００５２】
また、本発明の引張り試験装置によれば、第一測定手段で得られた線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、目印形成手段が線状部材に目印を付けることにより、線状部材に目印を付ける処理を自動で行うことができる。また、第二測定手段で得られた線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて引張り試験機の固着手段の間隔や向きを調整した後、移動手段が線状部材を固着手段の位置に移動し、固着手段が線状部材を固着することにより、線状部材の引張り試験機への装着を自動で行うことができる。更に、線状部材の破断位置を撮像して得られた画像に基づいて線状部材の伸びや絞りを測定することにより、従来、作業者がノギス等を用いて手作業で行っていた伸び及び絞りの測定を、正確かつ迅速に自動で行うことができる。したがって、本発明の引張り試験装置では、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の一連の作業を自動で行うことができ、作業者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である引張り試験装置の概略ブロック図である。
【図２】その引張り試験装置の概略構成図である。
【図３】その引張り試験装置の径測定装置を説明するための図である。
【図４】その引張り試験装置の曲がり測定装置を説明するための図である。
【図５】その引張り試験装置のケガキ装置を説明するための図である。
【図６】その引張り試験装置の引張り試験機に線状部材を装着したときの状態を示す図である。
【図７】引張り試験機で行われる引張り試験を説明するための図である。
【図８】引張り試験完了後に引張り試験機から線状部材を取り出すときの様子を示す図である。
【図９】その引張り試験装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】線状部材の伸びを測定する処理を説明するための図である。
【図１１】線状部材の絞りを測定する処理を説明するための図である。
【符号の説明】
２線状部材
２ａケガキ線
１０ストッカ
１１棚
２０ハンドリングロボット
３０径測定装置
４０曲がり測定装置
４１テーブル
４２第一押さえ手段
４３第二押さえ手段
４４第一衝立部
４５第二衝立部
５０ケガキ装置
５１テーブル
５２切込手段
６０引張り試験機
６１，６２固着手段
６３軸
７０ＣＣＤカメラ
８０画像処理装置
９０制御装置
１１０残材ストッカ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tensile test method and a tensile test apparatus for examining the mechanical properties of a material.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, tensile tests have been performed on wire members such as wires and rods in order to investigate the mechanical properties of the materials. In the tensile test, a linear member is attached to a tensile tester, and the linear member is gradually pulled. And when it pulls with a certain load, a linear member will not endure the load but will fracture. The elongation of the broken linear member and the shape of the fracture surface vary depending on the material of the linear member. For example, if the material has a soft property, the linear member extends long and breaks, and the diameter of the fracture surface is narrowed down. On the other hand, if the material has a hard property, the linear member breaks without extending so much, and the diameter of the fractured surface is almost the same as other parts. Therefore, after the linear member breaks in the tensile test, the mechanical properties of the material can be known by measuring the elongation or drawing of the linear member. Usually, in the tensile test, the maximum tension and the yield point are measured in addition to elongation and drawing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional tensile testing machine, the maximum tension and the yield point can be automatically measured while pulling the linear member. On the other hand, the measurement of the elongation and the drawing of the linear member has been performed manually by a worker using a caliper or the like after joining the two broken linear members. For this reason, there is a problem that the burden on the worker is large and the work efficiency is not good. Conventionally, even before the tensile test is performed, the operator himself has to measure the diameter of the linear member or attach the linear member to the tensile tester. There was a problem that the burden on the person was heavy. Therefore, it is desired to realize a tensile test apparatus that can automatically perform a series of operations such as mounting of a linear member to a tensile tester and measurement of elongation and drawing, which has been performed manually. .
[0004]
The present invention has been made based on the above circumstances, and includes a tensile test method and a tensile test apparatus that can reduce the burden on an operator for mounting a linear member on a tensile tester and measuring elongation and drawing. It is intended to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The tensile test method according to the present invention for achieving the above object includes a step of measuring the diameter of the linear member, a step of measuring the bending of the linear member, and measurement data relating to the diameter of the linear member. The step of marking the linear member at a fixed interval determined based on the above and a bending tester having two fixing means for fixing the end of the linear member, and the bending of the linear member Adjusting the interval and orientation of the fixing means based on the measurement data and attaching the linear member to the fixing means; and breaking by pulling the linear member fixed by the fixing means; In the tensile tester Fractured Leave Obtained by imaging the linear member The elongation of the linear member is calculated based on the data regarding the interval of the mark after the tensile test and the data regarding the interval of the mark before the tensile test, and the line remains broken by the tensile tester. The diameter of the linear member in the fracture surface obtained by imaging the linear member is obtained, and the linear member in the fracture surface is obtained by using the obtained result and data on the diameter of the linear member before the tensile test. The aperture value for Process,
It is characterized by comprising.
[0006]
The tensile test apparatus according to the present invention for achieving the above object includes a first measuring means for measuring the diameter of the linear member, a second measuring means for measuring the bending of the linear member,
There are mark forming means for marking the linear member at fixed intervals determined based on measurement data relating to the diameter of the linear member, and two fixing means for fixing the end of the linear member. A tension tester that adjusts the interval and orientation of the fixing means based on measurement data relating to the bending of the linear member, and breaks by pulling the linear member fixed by the fixing means; In the tensile tester Fractured Leave Imaging means for imaging image data of the linear member, and imaging by the imaging means The elongation of the linear member is calculated based on the data regarding the interval between the marks after the tensile test and the data regarding the interval between the marks before the tensile test, and captured by the imaging unit. The diameter of the linear member at the fracture surface obtained is obtained, and the aperture value of the linear member at the fracture surface is calculated using the obtained result and data relating to the diameter of the linear member before the tensile test. An image processing unit; and a moving unit that moves the linear member to each position where the first measuring unit, the second measuring unit, the mark forming unit, and the fixing unit are provided. It is what.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of a tensile test apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the tensile test apparatus, and FIG. 3 is a diagram for explaining a diameter measuring apparatus of the tensile test apparatus. 4 is a diagram for explaining a bending measuring device of the tensile test device, FIG. 5 is a diagram for explaining a marking device of the tensile test device, and FIG. 6 is a diagram showing a linear member in the tensile tester of the tensile test device. FIG. 7 is a diagram for explaining a tensile test performed by a tensile tester, and FIG. 8 is a diagram showing a state when a linear member is taken out from the tensile tester after completion of the tensile test. is there.
[0008]
As shown in FIGS. 1 and 2, the tensile test apparatus of the present embodiment includes a stocker 10, a handling robot 20 as a moving means, a diameter measuring device 30 as a first measuring means, and a second measuring means. Bending measuring device 40, marking device 50 as mark forming means, tensile testing machine 60, CCD camera 70 as imaging means, image processing device 80, control device 90, and remaining material stocker 110 It is. In such a tensile test apparatus, the maximum tension, yield point, elongation, and drawing are measured as the mechanical properties of the material.
[0009]
This embodiment demonstrates the case where a tension test is performed with respect to linear members 2, such as a wire and a bar. In particular, as the linear member 2, a member having a substantially circular cross section and curved in an arc shape is used. It is assumed that the thickness of the linear member 2 is uniform.
[0010]
The stocker 10 accommodates the linear member 2 and has a number of shelves 11 as shown in FIG. Each shelf 11 has, for example, a long and narrow prismatic shape in which a section cut by a plane perpendicular to the central axis is a square. Each shelf 11 accommodates one linear member 2 one by one. In addition, the stocker 10 is installed such that the central axis of the shelf 11 is inclined at an angle of about 45 degrees from the vertical line. For this reason, when the linear member 2 is inserted into the shelf 11, the linear member 2 comes into contact with the inner surface of the shelf 11 stably in a convex state due to its own weight. Therefore, each linear member 2 can be accommodated in each shelf 11 in the same state.
[0011]
The handling robot 20 grips the linear member 2 and moves it to a predetermined position. Specifically, the linear member 2 is moved to each position where the diameter measuring device 30, the bending measuring device 40, and the marking device 50 are provided, or the linear member 2 is moved to a predetermined mounting position of the tensile testing machine 60. To do. Further, the handling robot 20 takes out the linear member 2 from the stocker 10. At this time, since the linear members 2 are all housed in the same state in each shelf 11 of the stocker 10 as described above, if the handling robot 20 remembers the position of each shelf 11, the handling robot 20 Can reliably hold the linear member 2 accommodated in the shelf 11. For example, a 6-axis vertical articulated robot is used as the handling robot 20. The operation of the handling robot 20 is controlled by the control device 90.
[0012]
The diameter measuring device 30 measures the diameter of the linear member 2 using a laser. As shown in FIG. 3, the linear member 2 is attached to the diameter measuring device 30 by the handling robot 20. When receiving an instruction from the control device 90, the diameter measuring device 30 measures the diameter of the linear member 2. Measurement data relating to the diameter of the linear member 2 is sent to the control device 90. As the diameter measuring device, in addition to a device using a laser, for example, a device that images the linear member 2 with an imaging device and measures the diameter of the linear member 2 based on the captured image may be used. .
[0013]
The bending measuring device 40 measures the bending of the linear member 2, and as shown in FIG. 4, the table 41, the first pressing means 42 movable along the X direction, and the Y direction. It has a movable second pressing means 43, a first partition 44 formed along the Y direction, and a second partition 45 formed along the X direction. The pressing means 42 and 43 and the partitions 44 and 45 are provided on the table 41. In this embodiment, since the linear member 2 is curved in an arc shape, a length L of a straight line connecting both ends of the linear member 2 is used as an amount that characterizes the bending of the linear member 2. ₁ And the length L of the linear member 2 along the direction orthogonal to the straight line ₂ And are used. The linear member 2 is handed over to the bending measuring device 40 by the handling robot 20 and placed on the table 41 in a convex state as shown in FIG. And if the instruction | indication from the control apparatus 90 is received, the 1st press means 42 and the 2nd press means 43 will move along an x direction and a y direction, respectively. As a result, the linear member 2 is pressed against the first partition portion 44 and the second partition portion 45, and the first pressing means 42 and the second pressing means 43 are stopped. At this time, the length L of the linear member 2 based on the position of the first pressing means 42. ₁ However, the length L of the linear member 2 based on the position of the second pressing means 43 ₂ Is measured. Measurement data on the bending of the linear member 2 (L ₁ , L ₂ ) Is sent to the control device 90. In the case where the linear member 2 is curved in an irregular shape rather than an accurate arc shape, the bending measuring device may be configured based on, for example, an image of the linear member 2. It is desirable to use a device that measures the angle of inclination of both ends thereof.
[0014]
As described above, as the diameter measuring device 30 and the bending measuring device 40, those that perform measurement based on the image data of the linear member 2 can be used respectively. If it is substantially circular, both the diameter and the bend of the linear member 2 may be measured based on one image data of the linear member 2 using one measuring device.
[0015]
The marking device 50 engraves marking lines on the surface of the linear member 2 at a predetermined interval. The interval between the marking lines is determined according to the diameter D of the linear member 2 and is, for example, 4D. Usually, the spacing of the marking lines is determined based on the nominal value of the diameter of the linear member 2. In this embodiment, the control device 90 is based on measurement data relating to the diameter of the linear member 2 measured by the diameter measuring device 30. To calculate the spacing between the marking lines. Specifically, the spacing and depth of marking lines determined in advance according to the diameter of the linear member 2 are stored in the storage unit of the control device 90 as several patterns, and the control unit 90 is used for the diameter measuring device. Based on the diameter (or nominal diameter) of the linear member 2 measured at 30, an interval between the marking lines is selected from the pattern. As shown in FIG. 5, the marking device 50 includes a table 51 and a cutting means 52 that can move along the left-right direction of the figure. The linear member 2 is handed to the marking device 50 by the handling robot 20, and is placed at a predetermined position on the table 51 so that the direction of the straight line connecting both ends of the linear member 2 is parallel to the left-right direction. . When receiving an instruction from the control device 90, the cutting means 52 repeats the operation of pressing the blade of the cutting means 52 against the linear member 2 while moving by a constant interval (for example, 4D). A number of marking lines 2 a are placed in the shaped member 2. The blade pressing pressure of the cutting means 52 can be adjusted in several stages.
[0016]
The tensile testing machine 60 breaks the linear member 2 by applying a load and pulling the linear member 2. As shown in FIG. 6, the tensile tester 60 is provided with two fixing means 61 and 62 for fixing the end of the linear member 2. These adhering means 61 and 62 are configured to be rotatable around shafts 63 and 63, respectively, and the rotating operation can be locked. In particular, in this embodiment, a swing chuck mechanism is used as the fixing means. The tensile testing machine 60 operates based on an instruction from the control device 90.
[0017]
In the present embodiment, the handling robot 20 and the tensile testing machine 60 perform an operation of mounting the linear member 2 on the fixing means 61 and 62 in cooperation with each other. Specifically, first, the control device 90 easily attaches the linear member 2 to the fixing means 61 and 62 based on the measurement data relating to the bending of the linear member 2 measured by the bending measuring device 40. The distance between the two fixing means 61 and 62 and the direction of each fixing means 61 and 62 (rotation angle around the shaft 63) are calculated, and the calculated result is sent to the tensile tester 60. Then, the tensile testing machine 60 adjusts the interval and direction of the adhering means 61 and 62 in accordance with the sent instructions. On the other hand, the handling robot 20 moves the linear member 2 to the positions of the fixing means 61 and 62. Then, the fixing means 61 and 62 fix the upper end portion and the lower end portion of the linear member 2 respectively, whereby the linear member 2 is mounted on the tensile testing machine 60 as shown in FIG.
[0018]
When the tensile test is started, the tensile tester 60 pulls the upper end of the linear member 2 upward. Thereby, the linear member 2 is deformed and finally broken (see FIG. 7B). Further, the tensile tester 60 is provided with a maximum tension / yield point measuring device (not shown) as a third measuring means. The maximum tension / yield point measuring device measures the maximum tension and the yield point of the linear member 2 during the tensile test. Measurement data relating to the maximum tension and the yield point obtained by the maximum tension / yield point measuring device is sent to the control device 90.
[0019]
In the tensile test apparatus of the present embodiment, the elongation and drawing of the linear member 2 are measured in addition to the maximum tension and the yield point. The elongation in the tensile test refers to the rate at which the broken linear member 2 is elongated. Since many marking lines are engraved on the surface of the linear member 2 at predetermined equal intervals in advance, the elongation can be obtained by measuring the spacing of the marking lines of the linear member 2 after the tensile test. it can.
[0020]
The term “drawing” in the tensile test refers to the ratio of the difference in the cross-sectional area of the linear member 2 before and after the fracture to the cross-sectional area of the linear member 2 before the fracture. This diaphragm is measured at the position of the fracture surface. Further, in the JIS standard, after the fractured surfaces of two broken linear members 2 are joined together, the diaphragm is measured when viewed from one direction, and viewed from a direction rotated 90 degrees with respect to that direction. It is specified to measure the aperture when
[0021]
In the present embodiment, the elongation and aperture of the linear member 2 in the tensile test are automatically measured using an image processing technique. Such elongation and aperture measurement processing is roughly divided into three. That is, a process for measuring the breaking position of the linear member 2 based on the image of the linear member 2, a process for measuring the elongation based on the image of the linear member 2, and a diaphragm based on the image of the linear member 2 And a process for measuring.
[0022]
The CCD camera 70 is for imaging the linear member 2. The CCD camera 70 has a zoom mechanism, and the magnification can be changed based on an instruction from the image processing device 80. When measuring the breaking position, the magnification of the CCD camera 70 is set so that the two broken linear members 2 appear in one image. On the other hand, when measuring the elongation and the aperture, the magnification of the CCD camera 70 is set so that an image in which a part of the linear member 2 is enlarged can be obtained. An image picked up by the CCD camera 70 is sent to the image processing device 80 and subjected to predetermined image processing. Normally, the CCD camera 70 is arranged to face the marking line formed on the linear member 2.
[0023]
Further, the CCD camera 70 can move along the vertical direction and the front-back direction, and can rotate around the tensile tester 60. When imaging the linear member 2, the CCD camera 70 is advanced to a predetermined imaging position and moved up and down to a predetermined vertical position. Then, after imaging the linear member 2, the CCD camera 70 is retracted. The reason why the CCD camera 70 is configured to be rotatable is to perform aperture measurement conforming to the JIS standard. Instead of configuring the CCD camera to be rotatable, two CCD cameras may be prepared so that the linear member can be imaged from directions orthogonal to each other.
[0024]
A lighting device (not shown) for irradiating the linear member 2 with light is provided around the tensile tester 60. The linear member 2 is imaged under this illumination. When measuring the break position and the aperture, it is necessary to obtain an image in which the outline of the linear member 2 is clearly seen. Therefore, the illumination device is viewed from the side opposite to the CCD camera 70 when viewed from the linear member 2. The linear member 2 is irradiated with light. On the other hand, when measuring the elongation, since it is necessary to obtain an image in which the marking lines provided on the linear member 2 are clearly shown, the illuminating device transmits light to the linear member 2 from the CCD camera 70 side. Irradiate.
[0025]
The image processing apparatus 80 performs predetermined image processing on the image acquired by the CCD camera 70, thereby measuring the break position of the linear member 2 and measuring the elongation and the aperture. Further, the image processing device 80 calculates the position and magnification of the CCD camera 70 suitable for measuring the elongation or the aperture based on the measurement data obtained by the measurement processing of the break position, and based on the calculation result. An instruction is given to the CCD camera 70.
[0026]
The control device 90 manages each device in an integrated manner. Specifically, the handling robot 20, the tensile testing machine 60, the image processing device 80, etc. are controlled, or sent from the diameter measuring device 30, the bending measuring device 40, the maximum tension / yield point measuring device or the image processing device 80. Manage various measurement data. In the present embodiment, the control device 90 is configured by a computer.
[0027]
The remaining material stocker 110 accommodates the broken linear member 2. When the measurement of elongation and drawing is completed, the linear member 2 is taken out of the tensile tester 60 by the handling robot 20 and stored in a predetermined shelf of the remaining material stocker 110.
[0028]
Next, the operation procedure of the tensile test apparatus of this embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation procedure of the tensile test apparatus.
[0029]
A large number of linear members 2 are stored in advance on each shelf of the stocker 10 as shown in FIG. First, the handling robot 20 takes out one linear member 2 from the stocker 10 and moves the linear member 2 to the diameter measuring device 30. As shown in FIG. 3, when the linear member 2 is attached to the diameter measuring device 30, the diameter measuring device 30 measures the diameter of the linear member 2 (step 11). Measurement data relating to the diameter of the linear member 2 is sent from the diameter measuring device 30 to the control device 90. Thereafter, the handling robot 20 moves the linear member 2 from the diameter measuring device 30 to the bending measuring device 40. When the linear member 2 is placed on the table 41 of the bending measuring device 40, the bending measuring device 40 operates the first pressing means 42 and the second pressing means 43 as shown in FIG. The bending of the member 2 is measured (step 12). Measurement data relating to the bending of the linear member 2 is sent from the bending measuring device 40 to the control device 90. Next, the control device 90 obtains the distance between the marking lines to be engraved on the linear member 2 based on the measurement data related to the diameter of the linear member 2, and then sends the data about the obtained marking line spacing to the marking device 50. send. Then, the handling robot 20 bends the linear member 2 and moves from the measuring device 40 to the marking device 50, and places the linear member 2 on the table 51 of the marking device 50. Then, as shown in FIG. 5, the marking device 50 forms a large number of marking lines 2a on the linear member 2 in accordance with the data regarding the spacing between marking lines sent from the control device 90 (step 13).
[0030]
Next, the control device 90 obtains the interval between the two fixing means 61 and 62 of the tensile testing machine 60 and the direction of each fixing means 61 and 62 based on the measurement data relating to the bending of the linear member 2. Data regarding the obtained distance and orientation is sent to the tensile tester 60, and the tensile tester 60 adjusts the interval and orientation of the fixing means 61 and 62 based on the data. When the handling robot 20 moves the linear member 2 from the marking device 50 to the positions of the fixing means 61 and 62, the fixing means 61 and 62 fix the upper end and the lower end of the linear member 2, respectively. In this way, as shown in FIG. 6, the linear member 2 is attached to the tensile testing machine 60 (step 14).
[0031]
Thereafter, the tensile tester 60 performs a tensile test of the linear member 2 (step 15). That is, the linear member 2 is pulled upward by gradually applying a large load. At this time, the shafts 63 and 63 of the fixing means 61 and 62 are unlocked and can be rotated. For this reason, when the linear member 2 is pulled, first, the linear member 2 extends linearly as shown in FIG. Thereafter, when the load reaches a certain value, the linear member 2 is broken, and the load drops rapidly. The tensile tester 60 can know the moment when the linear member 2 is broken by detecting that the load has dropped. The tensile testing machine 60 stops the operation of each part after a certain time from the moment when the linear member 2 breaks. As a result, a gap is formed between the two broken linear members 2, and the linear member 2 is held in a state of being separated into two as shown in FIG. 7B. Further, during the tensile test, the maximum tension / yield point measuring device of the tensile tester 60 measures the maximum tension and the yield point of the linear member 2 and sends the measurement data to the control device 90 (step 16). ).
Next, the elongation and diaphragm of the linear member 2 are measured. The measurement of the elongation and the drawing is performed in the order of the measurement processing of the break position, the measurement processing of the elongation, and the measurement processing of the drawing. First, a process for measuring the breaking position of the linear member 2 is executed (step 17).
[0032]
First, the control device 90 sends a signal for capturing an image to the image processing device 80. The image processing device 80 sends a signal to the CCD camera 70, and the CCD camera 70 images substantially the entire broken linear member 2. When the linear member 2 is imaged, the light from the illumination device is irradiated to the linear member 2 from the rear, and therefore the portion representing the linear member 2 in this image (grayscale image) is a density level ( (Luminance value) is low, and the image in that portion is dark. An image obtained by the CCD camera 70 is sent to the image processing device 80. Next, the image processing apparatus 80 performs a filtering process on the image and then binarizes the image in order to remove noise. Here, a value “1” is assigned to a pixel whose density level is equal to or lower than a threshold value, and a value “0” is assigned to a pixel whose density level is higher than the threshold value. Thereby, a binary image representing the linear member 2 can be obtained. Next, the image processing apparatus 80 performs a labeling process on the binary image. Then, a predetermined feature amount is extracted for each labeled island. Here, as the feature amount, for example, the number of islands, the area value for each island, and the barycentric position for each island are used.
[0033]
Next, the image processing apparatus 80 extracts two linear member regions corresponding to the two broken linear members 2 based on the feature amount. Thereafter, the image processing device 80 calculates the position of the fracture surface and the center position between the fracture surfaces for the two linear member regions. Specifically, this is performed as follows. In the binary image, the lower side of the linear member region located on the upper side represents the upper fracture surface, and the upper side of the linear member region located on the lower side represents the lower fracture surface. For this reason, in order to calculate the position of the upper (lower) fracture surface, for example, based on the position data of each pixel constituting the lower side (upper side) of the linear member region positioned on the upper (lower) side, A linear equation representing the lower side (upper side) is calculated. Then, using the straight line equation, the center position of the lower side (upper side) of the linear member region may be obtained, and this may be used as the position of the upper (lower) fracture surface. Further, the center position between the fracture surfaces can be easily obtained by obtaining the midpoint of the positions of the upper and lower fracture surfaces. When the image processing device 80 measures the position of the fracture surface of the linear member 2 and the like in this way, it sends the measurement data to the control device 90. This completes the measurement process of the break position.
[0034]
Here, the case where the position of the fractured surface and the like are measured using an image has been described, but the position of the fractured surface and the like may be detected using a sensor, for example.
[0035]
Next, the process proceeds to a process of measuring the elongation of the linear member 2 (step 18). FIG. 10 is a diagram for explaining a process for measuring the elongation of the linear member 2.
[0036]
First, the control device 90 sends a signal for capturing an image to the image processing device 80. The image processing device 80 calculates a predetermined vertical position and enlargement magnification of the CCD camera 70 based on the measurement data obtained by the measurement processing of the break position, and the magnification of the CCD camera 70 based on the calculation result. And the CCD camera 70 is moved to a predetermined vertical position. When the CCD camera 70 moves to a predetermined vertical position, the linear member 2 is imaged. Thereby, as shown to Fig.10 (a), the enlarged image about the part which is a part including the at least 2 marking line of the linear member 2 fractured | ruptured in two, and a broken surface exists between marking lines. To get. The reason why such an enlarged image is acquired is to accurately measure the position of the marking line of the linear member 2.
[0037]
Further, when the linear member 2 is imaged, the light from the illuminating device is irradiated to the linear member 2 from the front, and therefore, the recessed portion of the marking line in the enlarged image (grayscale image) is It is the brightest and has the highest luminance value (density level). The next highest luminance value is in the portion of the linear member 2 other than the marking line, and the lowest luminance value is in the background portion. This enlarged image is sent to the image processing apparatus 80.
[0038]
Next, the image processing apparatus 80 performs a filtering process on the enlarged image in order to emphasize the outline of the marking line. Thereafter, the image after the filtering process is binarized. Here, a value of “1” is assigned to a pixel having a density level equal to or higher than a predetermined threshold, and a value of “0” is assigned to a pixel having a density level lower than the threshold. Thereby, the binary image showing the outline of a marking line can be obtained. Next, the image processing apparatus 80 performs a labeling process on the binary image, labels each island, and then extracts a predetermined feature amount for each island. Here, for example, an area value of a circumscribed rectangle for each island is used as the feature amount. After that, the image processing device 80 extracts a marking line outline (geki line area) from each island based on the feature amount.
[0039]
Next, the image processing apparatus 80 internally performs a process of moving the marking line region located above the fracture surface position downward by a predetermined distance d based on the binary image. Here, the distance d that moves downward is obtained based on the difference between the positions of the upper and lower fracture surfaces obtained by the fracture position measurement process and the magnification of the CCD camera 70. Further, whether or not the marking line region is located above the position of the fracture surface can be easily determined based on the measurement data obtained by the measurement processing of the fracture position. In the example shown in FIG. 10B, the marking line region R ₁ , R ₂ Since it is located below the fracture surface, leave it as it is. And the marking line region R _Three , R _Four Are located on the upper side of the fracture surface, and therefore move downward by a distance d. As shown in FIG. 10B, the binary image has an xy coordinate system in which the horizontal direction is the x axis and the vertical direction is the y axis.
[0040]
Thereafter, the image processing apparatus 80 acquires position data (here, y-coordinate) of each marking line area based on the binary image subjected to the movement process. Specifically, since the marking line area is substantially rectangular, the y coordinate of the center position of the rectangle is set as the position of the marking line area. Then, the interval between the marking lines is obtained by taking the difference between the y coordinates of adjacent marking line areas. The image processing apparatus 80 calculates the elongation of the linear member 2 based on the measurement data regarding the spacing between the marking lines after the tensile test and the measurement data regarding the spacing between the marking lines before the tensile test. The measurement data regarding the calculated elongation is sent to the control device 90. This completes the elongation measurement process.
[0041]
Next, the process proceeds to a process for measuring the aperture of the linear member 2 (step 19). FIG. 11 is a diagram for explaining the process of measuring the aperture of the linear member 2.
[0042]
First, the control device 90 sends a signal for capturing an image to the image processing device 80. The image processing device 80 calculates a predetermined vertical position and enlargement magnification of the CCD camera 70 based on the measurement data obtained by the measurement processing of the break position, and the magnification of the CCD camera 70 based on the calculation result. And the CCD camera 70 is moved to a predetermined vertical position. When the CCD camera 70 moves to a predetermined vertical position, it takes an image of the broken part of the linear member 2 and, as shown in FIG. get. The reason why such an enlarged image is acquired is to accurately obtain a diaphragm in the vicinity of the fracture surface.
[0043]
Further, when imaging the linear member 2, since the light from the illumination device is irradiated to the linear member 2 from behind, the portion representing the linear member 2 in this enlarged image (grayscale image) is The density level (luminance value) is low, and the portion representing the background has a high density level. The enlarged image is sent to the image processing apparatus 80.
[0044]
Next, the image processing apparatus 80 performs a filtering process on the enlarged image in order to remove noise, and then binarizes the enlarged image. Here, a value of “1” is assigned to a pixel whose density level is equal to or less than a predetermined threshold, and a value of “0” is assigned to a pixel whose density level is greater than the threshold. Thereby, a binary image representing the linear member 2 can be obtained. Next, the image processing apparatus 80 performs a labeling process on the binary image. Then, a predetermined feature amount is extracted for each island. Here, as the feature amount, for example, the number of islands, the area value for each island, and the barycentric position for each island are used.
[0045]
Next, the image processing apparatus 80 extracts two linear member regions corresponding to the two broken linear members 2 based on the feature amount. Thereafter, the image processing apparatus 80 performs a border search for the two linear member regions, and takes in the coordinate data of each contour point of the two linear member regions. And the torn surface of each linear member area | region is pinpointed based on the outline shape. In the binary image, since the linear member 2 is divided into two in the vertical direction, the lower side of the linear member region located on the upper side represents the upper fracture surface, and the linear member region located on the lower side. The upper side represents the lower fracture surface. Thereby, the fracture surface of each linear member area | region can be specified easily.
[0046]
Next, the image processing apparatus 80 internally performs a process of moving the linear member region so that the upper and lower fracture surfaces coincide with each other based on the binary image. Usually, in the tensile testing machine 60, since the lower end of the linear member 2 is fixed, the fracture surface of the upper linear member region is moved to the lower line by moving the upper linear member region substantially downward. Butted against the fracture surface of the member area. Thereby, as shown in FIG.11 (b), the binary image which faced | matched the upper and lower fracture surfaces can be obtained. Thereafter, the image processing apparatus 80 measures the aperture of the linear member 2 on the fracture surface based on the binary image obtained by matching the upper and lower fracture surfaces. Specifically, first, based on the number of pixels in the lateral direction of the linear member 2 on the fracture surface, the diameter D of the linear member 2 on the fracture surface. ₁ Ask for. And the aperture value of the linear member 2 in a fracture surface is computed using the calculated | required result and the measurement data regarding the diameter of the linear member 2 before a tension test. The image processing device 80 sends measurement data regarding the aperture of the linear member 2 obtained in this way to the control device 90. The above aperture measurement is performed again at the position where the CCD camera 70 is rotated 90 degrees. This completes the process of measuring the aperture of the linear member 2.
[0047]
Thus, when the measurement processing of the elongation and the drawing of the linear member 2 is completed, the handling robot 20 takes out the broken linear member 2 from the tensile tester 60 as shown in FIG. Is moved to the remaining material stocker 110 and stored in a predetermined shelf. This completes the operation of the tensile test apparatus for one linear member 2. Then, when performing a tensile test about the other linear member 2, said operation | movement is repeated.
[0048]
In the tensile test apparatus according to the present embodiment, the distance between the marking lines is obtained based on the measurement data related to the diameter of the linear member obtained by the diameter measuring apparatus, and the geki apparatus is used using the data related to the obtained distance between the marking lines. By controlling, it is possible to automatically perform the process of marking the marking line on the linear member. Further, after adjusting the interval and direction of the fixing means of the tensile tester based on the measurement data regarding the bending of the linear member obtained by the bending measuring device, the handling robot moves the linear member to the position of the fixing means, By fixing the linear member by the fixing means, the linear member can be automatically mounted on the tensile tester. Furthermore, by measuring the elongation and aperture of the linear member based on an image obtained by imaging the breaking position of the linear member, conventionally, the elongation and the operator manually performed using a caliper or the like The aperture can be automatically measured accurately and quickly. Therefore, in the tensile test apparatus of the present embodiment, a series of operations such as attachment of the linear member to the tensile tester and measurement of elongation and drawing can be automatically performed, and the burden on the operator can be reduced. .
[0049]
In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary.
[0050]
In the above embodiment, the case where the marking line is engraved on the surface of the linear member has been described, but in general, a predetermined mark for a tensile test may be provided on the surface of the linear member. As the mark, in addition to the marking line, for example, a punch hole, a line painted with paint, or the like can be used.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the tensile test method of the present invention, the marking work can be easily performed by marking the linear member at regular intervals determined based on the measurement data related to the diameter of the linear member. Can be done. Further, by adjusting the interval and direction of the fixing means of the tensile tester based on the measurement data relating to the bending of the linear member, the work of mounting the linear member on the tensile tester can be easily performed. Furthermore, by measuring the elongation and aperture of the linear member based on an image obtained by imaging the breaking position of the linear member, conventionally, the extension and the manually performed by the operator manually using a caliper or the like The aperture can be automatically measured accurately and quickly. Therefore, by applying the tensile test method of the present invention, it is possible to reduce the burden on the operator regarding the mounting of the linear member to the tensile tester, the measurement of the elongation and the drawing, and the like.
[0052]
Further, according to the tensile test apparatus of the present invention, the mark forming means marks the linear member at a constant interval determined based on the measurement data regarding the diameter of the linear member obtained by the first measuring means. Thereby, the process which marks a linear member can be performed automatically. Further, after adjusting the interval and direction of the fixing means of the tensile tester based on the measurement data regarding the bending of the linear member obtained by the second measuring means, the moving means moves the linear member to the position of the fixing means. When the fixing means fixes the linear member, the linear member can be automatically mounted on the tensile tester. Furthermore, by measuring the elongation and aperture of the linear member based on an image obtained by imaging the breaking position of the linear member, conventionally, the extension and the manually performed by the operator manually using a caliper or the like The aperture can be automatically measured accurately and quickly. Therefore, in the tensile test apparatus of the present invention, a series of operations such as attachment of the linear member to the tensile tester, measurement of elongation and drawing, etc. can be performed automatically, and the burden on the operator can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a tensile test apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the tensile test apparatus.
FIG. 3 is a view for explaining a diameter measuring device of the tensile test device.
FIG. 4 is a view for explaining a bending measuring device of the tensile test device.
FIG. 5 is a view for explaining a marking device of the tensile test device.
FIG. 6 is a view showing a state when a linear member is attached to a tensile tester of the tensile test apparatus.
FIG. 7 is a diagram for explaining a tensile test performed by a tensile tester.
FIG. 8 is a diagram showing a state when a linear member is taken out from a tensile tester after completion of a tensile test.
FIG. 9 is a flowchart for explaining an operation procedure of the tensile test apparatus.
FIG. 10 is a diagram for explaining processing for measuring elongation of a linear member.
FIG. 11 is a diagram for explaining processing for measuring a diaphragm of a linear member;
[Explanation of symbols]
2 Linear members
2a marking line
10 Stocker
11 shelves
20 Handling robot
30 diameter measuring device
40 Bending measuring device
41 tables
42 First holding means
43 Second holding means
44 First screen
45 Second screen
50 scribing equipment
51 tables
52 Cutting means
60 Tensile tester
61, 62 Adhering means
63 axes
70 CCD camera
80 Image processing device
90 Control device
110 Remaining material stocker

Claims

Measuring the diameter of the linear member;
Measuring the bending of the linear member;
Marking the linear member at regular intervals determined based on measurement data relating to the diameter of the linear member;
Using a tensile tester having two fixing means for fixing the end of the linear member, the interval and direction of the fixing means are adjusted based on measurement data relating to the bending of the linear member, and the fixing means is Attaching a linear member;
A step of breaking by pulling the linear member fixed by the fixing means;
Based on the data relating to spacing of the mark after the resulting tensile tested by imaging the linear member remains broken, and data relating to spacing of the mark prior to the tensile test at the tensile tester, the line The elongation of the linear member is calculated, and the diameter of the linear member in the fracture surface obtained by imaging the linear member that has been broken by the tensile tester is obtained, and the obtained result and the tensile test Using the data regarding the diameter of the previous linear member, and calculating the aperture value of the linear member at the fracture surface ;
A tensile test method characterized by comprising:

2. The tensile test method according to claim 1, further comprising a step of measuring a maximum tension and a yield point of the linear member during the tensile test.

Using the handling robot, place the linear member at a position where the diameter of the linear member is measured, a position where the bending of the linear member is measured, a position where the mark is attached, and a position where the fixing means is provided. The tensile test method according to claim 1, wherein the tensile test method moves.

The tensile test method according to claim 1, wherein the mark is a marking line.

First measuring means for measuring the diameter of the linear member;
Second measuring means for measuring the bending of the linear member;
Mark forming means for marking the linear member at regular intervals determined based on measurement data relating to the diameter of the linear member;
Two fixing means for fixing the end of the linear member, and adjusting the interval and direction of the fixing means based on measurement data relating to the bending of the linear member, and the fixing by the fixing means A tensile tester that breaks by pulling a linear member;
Imaging means for imaging image data about the linear member that remains broken by the tensile tester ;
The elongation of the linear member is calculated based on the data regarding the interval between the marks after the tensile test obtained by imaging with the imaging unit and the data regarding the interval between the marks before the tensile test, and the imaging The diameter of the linear member in the fractured surface obtained by imaging with the means is obtained, and using the obtained result and data on the diameter of the linear member before the tensile test, the linear member in the fractured surface is obtained. Image processing means for calculating an aperture value ;
Moving means for moving the linear member to each position provided with the first measuring means, the second measuring means, the mark forming means, and the fixing means;
A tensile test apparatus comprising:

6. The tensile test apparatus according to claim 5, further comprising third measuring means for measuring a maximum tension and a yield point of the linear member during the tensile test.

The tensile testing apparatus according to claim 5 or 6, wherein the moving means is a handling robot.

The tensile test apparatus according to claim 5, 6 or 7, wherein the mark is a marking line.