JP3876500B2

JP3876500B2 - ビデオ式非接触伸び計

Info

Publication number: JP3876500B2
Application number: JP30084297A
Authority: JP
Inventors: 正之亀川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: JPH11132731A

Description

【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非接触のもとに計測するビデオ式非接触伸び計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば材料試験における試験片の伸びを非接触のもとに計測する伸び計として、ビデオ式非接触伸び計が知られている。ビデオ式非接触伸び計では、カメラによる試験片の撮像信号から２つの標線位置を認識し、その各標線の移動量から試験片の標線間伸びを計測する。
【０００３】
ところで、材料試験においては、試験途中における試験片の変形の状況は重要な情報となり得る。プラスチックなどの材料では、塑性変形が始まると局所的に伸びはじめ、それが全体に広がるといった傾向を持つ。この現象はネッキングと称されているが、これが標線の間で始まる場合と、そうでない場合とで、荷重−伸び曲線に相違が生じる。また、破断した場所が標線間にあるか外にあるかは、結果として記録することが必要である。
【０００４】
従来、このような試験片の変形の様子に係る情報を必要とする場合、計測する人間が文章等ににより記録しているのが実情であるが、画像で自動的に記録できればより正確な情報となり、計測後に分析する際にも重要な情報となり得る。
【０００５】
このような試験片の試験途中における変形の様子を画像情報として記録するには、一般には、試験機にビデオカメラを取り付け、試験片の画像をビデオテープに記録する方法が考えられる。
【０００６】
また、ビデオ式非接触伸び計を用いる場合には、試験中に得られる画像データを廃棄せずにメモリに記憶しておくことが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の各方法のうち、ビデオテープに試験片画像情報を記録する方法は、試験後、記録された膨大な量の画像から、所望の時点における試験片の伸びと荷重のデータとの対応を採ろうとすれば、試験開始からの経過時間等、共通のパラメータをあらかじめ設定しておき、そのパラメータをインデックスとして両者を比較する必要が生じ、その作業が面倒であるという問題がある。
【０００８】
また、ビデオ式非接触伸び計を用いる場合に、その画像データを全てメモリに記憶したのでは、膨大なメモリ容量を消費することになり、装置構成が大がかりなものとなってしまい、現実的ではない。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、比較的簡単な装置構成のもとに、また、面倒な作業を伴うことなく、試験片の変形の様子を画像データとして記録して、伸びおよび荷重データとの対応を採ることのできるビデオ式非接触伸び計の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のビデオ式非接触伸び計は、２つの標線マークが付された試験片をカメラで刻々と撮像して得られる画像データを用いて、試験片の標線マーク間の伸びを計測するビデオ式非接触伸び計において、前記カメラによって採取される試験片の画像データのうち試験片の変形の様子に係る特定情報を得るために設定されたタイミングで、試験片の画像データを、その時点における伸びおよび荷重データと関連づけて記憶する手段を備えていることによって特徴づけられる。
【００１１】
ここで、本発明において、設定されたタイミングとは、例えば、試験開始後の経過時間、あるいは、試験片の荷重−伸び曲線における最大荷重領域、破断直前、破断直後、等の所望の特異点ないしは特異領域への到達時点等、あらかじめ設定したタイミングのほか、試験中に例えばファンクションキーを押すことによって設定されるリアルタイムのタイミングをも含む。
【００１２】
本発明では、ビデオ式非接触伸び計が本来的に有する試験片の画像データの採取機能を利用して、試験途中の試験片の画像データを記憶するのであるが、全ての画像データを記憶するのではなく、設定された時点における画像データのみを、伸びおよび荷重データと関連づけて記憶することにより、少ないメモリ容量のもとに試験片の変形の様子を表す画像データを、伸びおよび荷重データに対応させて記憶させることを可能とするものである。
【００１３】
試験片の変形情報は、特に全試験期間中において重要であるのではなく、前記したようにネッキング現象の有無、破断点の位置など、特定の変形情報が重要な意味を持つ。よって、必要とする画像が得られるタイミングで画像データを取り込めば、所期の目的は達成できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の構成を表すブロック図である。
【００１５】
カメラ１による試験片Ｗの撮像信号は、Ａ−Ｄ変換器２によってデジタル化された後、コンピュータを主体とする制御部３のＲＡＭ３１内に一時的に記憶される。制御部３では、ＲＡＭ３１内の試験片の画像データから、公知の手法によって試験片Ｗに付された２つの標線マークＭ１，Ｍ２の位置を識別し、その刻々の位置情報を算出することにより、各標線マークＭ１，Ｍ２の刻々の移動量を算出し、その各移動量の差から試験片Ｗの標線間の刻々の伸びを算出する。その刻々の伸びの計測データは、外部記憶装置４に逐次格納されていく。
【００１６】
制御部３には、試験片Ｗに引張負荷を与える材料試験機１０の制御部が接続されており、材料試験機１０に組み込まれたロードセル等の荷重センサによる試験片Ｗへの刻々の引張荷重の計測データが送信される。この刻々の荷重の計測データは、伸びの計測データと対の形で外部記憶装置４に格納されていく。
【００１７】
制御部３のＲＡＭ３１には、最新の数十フレーム分の画像データを記憶するエリアが設定されており、１フレーム分の画像データを新しく取り込むごとに、その画像データは伸びの計測に供されるが、その最新の画像データは捨てられることなく、ＲＡＭ３１内の最も古い１フレーム分の画像データが捨てられる。
【００１８】
制御部３には、また、各種指令や条件を入力するためのキーボード５が接続されており、このキーボード５により、画像データを記録するためのタイミングを設定することができる。このタイミングは、例えば材料試験機１０との同期信号に基づく試験開始直前、試験開始後の経過時間、あるいは、後述するように、外部記憶装置４に格納された伸び−荷重データから求められる荷重−伸び曲線上の任意の特異点等とすることができる。
【００１９】
制御部３では、キーボード５により設定されたタイミングが到来するごとに、ＲＡＭ３１内に格納されている画像データのうちの該当する１フレーム分を、伸びおよび荷重の計測データと併せて一組として外部記憶装置４に格納する。
【００２０】
外部記憶装置４に記憶された各データは、制御部３によって荷重−伸び曲線の形にグラフ化されて表示器６にグラフィック表示されるとともに、キーボード５からの要求指令により、伸びおよび荷重データと関連づけて取り込んだ試験片Ｗの画像データを表示できるようになっている。
【００２１】
図２は、試験片Ｗの画像データの取り込みタイミングの例を、荷重−伸び曲線を用いて説明する図であり、図３はその各画像取り込みタイミングにおいて取り込まれる試験片Ｗの画像データの例の説明図である。
【００２２】
この例においては、試験開始直前Ａ、弾性領域内Ｂ、最大荷重近傍点Ｃ、ネッキングが生じている点Ｄ、破断直前Ｅ、および破断直後Ｆの６点のタイミングで画像データを取り込んでいる。
【００２３】
これらの各タイミングのうち、試験開始直前Ａは材料試験機１０からの同期信号に基づいて画像データを取り込むことができる。また、弾性領域内Ｂの点は、例えば、材料によっては弾性領域の持続時間があらかじめ判明しているので、試験開始後、その持続時間が経過するまでの任意の時刻とすることができる。
【００２４】
一方、最大荷重近傍点Ｃ、ネッキングが生じている点Ｄ、破断直前Ｅおよび破断直後Ｆは、各試験片によって時間的なずれが生じる。これらの画像データを採取する方法としては、例えば以下の方法を採用することができる。
【００２５】
既に採取された刻々の伸びおよび荷重データを用いて、制御部３において試験途中に逐次荷重−伸び曲線を演算して、最大荷重に到達したこと、ネッキングが発生したこと、あるいは破断が生じたことをほぼリアルタイムで認識する。ＲＡＭ３１には、前記したように最新数十個のフレーム分の画像データを一時的に記憶しているので、リアルタイムで認識した時点において、該当の画像データがＲＡＭ３１内の格納されているはずであるから、その該当の画像データを外部記憶装置４に転送し、それに対応する荷重および伸びデータと併せて記憶すればよい。
【００２６】
以上のようにして所定のタイミングで試験片Ｗの画像データを記憶した後、表示器６には、例えば図４のような表示をすることによって、試験片Ｗの試験途中の各点における変形の状況が明らかとなって好ましい。すなわち、この例においては、表示器６に荷重−伸び曲線の表示領域６１と、試験片Ｗの画像データの表示領域６２が設定され、荷重−伸び曲線には画像データの採取タイミングを表すマークｍを付けている。これらのマークｍのうちの任意のものを例えばクリックすることにより、該当する画像データが呼び出されて領域６２に表示されるようになっている。また、画像データの表示領域６２には、画像データ６２ａとともにその画像データの取り込み時点における荷重値６２ｂと伸び値６２ｃを併せて表示している。
【００２７】
なお、以上の実施の形態では、画像データを取り込むタイミングを荷重−伸び曲線の特異点を含めたものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、試験開始直前，直後と、その間の一定のインターバルで画像データを取り込めるようにしてもよい。
【００２８】
また、本発明においては、画像データの取り込みタイミングは、上記のようにあらかじめ設定しておくほか、キーボードに画像取り込み用のファンクションキー等を設定しておき、そのキーを操作することによって、試験途中においてリアルタイムで設定することも可能であり、更に、このようなリアルタイムでの取り込みタイミングの設定機能と、あらかじめ画像取り込みタイミングを設定可能としておく機能とを併せ持つ構成を採用することもできる。勿論、リアルタイムでの画像データ取り込みタイミングの設定に際しても、キーを操作した時点における画像データが、その時点における伸びおよび荷重データに組み合わせた状態で記憶されることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ビデオ式非接触伸び計において必然的に取り込まれる試験片の画像データのうち、任意に設定されたタイミングでの画像データのみを、その時点における伸びおよび荷重データと関連づけて記憶するように構成しているから、少ない記憶容量の簡単な装置構成のもとに、また、面倒な作業を伴うことなく、試験片の画像をその時点における伸びおよび荷重データと対応づけて記録することが可能となり、試験片の荷重−伸び曲線とともに、どのような変形状況のもとに試験が進行したのかを容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を表すブロック図
【図２】本発明の実施の形態による試験片Ｗの画像データの取り込みタイミングの例を、荷重−伸び曲線を用いて説明する図
【図３】図２の各画像取り込みタイミングで得られる試験片Ｗの画像データの例の説明図
【図４】本発明の実施の形態の表示器６による表示内容の例の説明図
【符号の説明】
１カメラ
２Ａ−Ｄ変換器
３制御部
３１ＲＡＭ
４外部記憶装置
５キーボード
６表示器
Ｗ試験片
Ｍ標線マーク

Claims

２つの標線マークが付された試験片をカメラで撮像して得られる画像データから、各標線マークの刻々の移動量を求めて、その標線マーク間の試験片の伸びを計測するビデオ式非接触伸び計において、前記カメラによって採取される試験片の画像データのうち試験片の変形の様子に係る特定情報を得るために設定されたタイミングで、試験片の画像データを、その時点における伸びおよび荷重データと関連づけて記憶する手段を備えていることを特徴とするビデオ式非接触伸び計。