JP3947889B2

JP3947889B2 - ビデオ式伸び計

Info

Publication number: JP3947889B2
Application number: JP33895398A
Authority: JP
Inventors: 俊幸河野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP2000161927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に２つの標線マークが付された試験片をビデオカメラで撮影することによって得られる画像データを用いて、試験片の伸びを非接触のもとに計測する、いわゆるビデオ式伸び計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ式伸び計においては、表面に２つの標線マークが付された試験片をビデオカメラで撮影し、その画像データに含まれる各標線マークの刻々の位置情報から、標線マーク間の伸びを算出する。
【０００３】
図５は従来のビデオ式伸び計の構成並びに計測時のセッティング状態を示す模式図であり、試験片Ｗの表面には、例えば白地に黒等の高コントラストの標線マークＭが付されたシール等からなるマーク体Ｓが、試験片Ｗの伸びの計測方向に所定の間隔を開けて貼り付けられる。ビデオカメラ５１は、この２つの標線マークＭを視野内に入れて試験片Ｗを撮影し、その画像データは刻々とパーソナルコンピュータ等からなる演算装置５２に取り込まれる。演算装置５２においては、その画像データから２つの標線マークＭの刻々の位置情報を得て、試験開始当初の標線マーク間距離ＧＬ（ｔ₀）と、試験開始後の刻々の標線マーク間距離ＧＬ（ｔ）を算出して、下記に例示する演算式によって２つの標線マークＭ間の伸びεを算出する。

【０００４】
このようなビデオ式伸び計によれば、従来の機械式の伸び計のように試験片に対して装着することなく非接触のもとに伸びを計測できる点において、試験片のセッティングが容易であり、また、例えば高温下での試験等のように機械式の伸び計の装着が困難な場合でも比較的容易に伸びの計測が可能であるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなビデオ式伸び計においては、図６（Ａ）に模式的に示すように、例えば試験片Ｗが試験機の掴み具５３ａ，５３ｂに対して弛んだり歪んだ状態で装着されている場合や、あるいは上下の掴み具５３ａ，５３ｂの中心が一致していない場合においては、引張試験の進行によって試験片Ｗの弛みまたは歪みが解消されて図６（Ｂ）に示すような状態になるまで、もしくは掴み具５３ａ，５３ｂの中心のずれが解消されて同じく図６（Ｂ）の状態になるまでの間に、各標線マークＭがビデオカメラ５１に対して前後方向に移動する現象が生じる。
【０００６】
このような標線マークＭのビデオカメラ５１に対する前後方向への移動は、ビデオカメラ５１による被写体の撮影倍率が変化する結果となり、画像データ上で２つの標線マークＭ間の距離が変化してしまい、正確な伸びを算出することができない。すなわち、例えば図６（Ａ）に示す状態では、同図（Ｂ）に示す状態に比して各標線マークＭとビデオカメラ５１との距離が短いため、これらの各状態において実際の標線マークＭ間の距離が不変であったとしても、（Ａ）で示す状態で採取した画像データにおいては（Ｂ）で示す状態で採取した画像データに比して標線マークＭ間の距離が長くなってしまう。従って、試験途中で（Ａ）に示す状態から（Ｂ）に示す状態に移行すると、伸びの算出結果には誤差が含まれることになる。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、試験片が弛んだり歪んだ状態でセッティングされたり、あるいは試験機の上下の掴み具の中心が試験開始当初にずれていても、正確に伸びを計測することのできるビデオ式伸び計の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明のビデオ式伸び計は、表面に２つの標線マークが付された試験片をビデオカメラで撮影し、その画像データから各標線マークの刻々の位置情報を得て、その各位置情報に基づく標線マーク間の距離の変化から当該標線マーク間の伸びを算出する演算手段を備えたビデオ式伸び計において、表裏両面に標線マークが付された試験片を表裏両側からそれぞれ撮影する２台のビデオカメラを備えるとともに、上記演算手段は、２台のビデオカメラからの画像データを平均処理して伸びの演算に供するよう構成されていることによって特徴づけられる。
【０００９】
ここで、「２台のビデオカメラからの画像データを平均処理して伸びの演算に供する」とは、２台のビデオカメラからの各画像データそれぞれから個々に伸びを演算し、その演算結果を平均化して伸びの計測結果とする方法のほか、２台のビデオカメラからの各画像データそれぞれから、各標線マークの位置情報を個々に算出し、その２種の位置情報を平均化し、その平均化後の各標線マークの位置情報から伸びを算出する方法など、伸びの演算過程中における２台のビデオカメラからの画像データの平均化の時期は任意であって限定されるものではない。
【００１０】
一方、同じ目的を達成するため、請求項２に係る発明のビデオ式伸び計は、表面に２つの標線マークが付された試験片をビデオカメラで撮影し、その画像データから各標線マークの刻々の位置情報を得て、その各位置情報に基づく標線マーク間の距離の変化から当該標線マーク間の伸びを算出する演算手段を備えたビデオ式伸び計において、上記画像データから、試験体表面に付された所定のマークの寸法情報を採取し、その寸法情報に基づいて各標線マークのビデオカメラに対する前後方向への移動量を算出し、その移動量の算出結果を用いて、上記標線マーク間の距離を補正する補正演算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、上記した所定のマークの「寸法情報」とは、そのマークの長さや幅などの１次元の寸法情報のほか、２次元の寸法情報である面積をも含む。
また、「所定のマーク」とは、ビデオカメラによる画像データからその寸法情報を得ることのできるものであれば任意とすることができるが、その「所定のマーク」を標線マーク自体とすること（請求項３）が望ましい。
【００１２】
請求項１に係る発明においては、試験片をその表裏両側からそれぞれ個別のビデオカメラで撮影したとき、一方のビデオカメラに対する試験片の接近時には他方のビデオカメラに対しては後退することを利用して、標線マークのビデオカメラに対する前後方向への移動に伴う伸びの計測誤差を解消しようとするものである。
【００１３】
すなわち、試験片にはその表裏両面にそれぞれ２つの標線マークを付するとともに、その表裏両側の各標線マークを表裏両側から個別のビデオカメラで撮影すると、例えば一方のビデオカメラに対して接近する向きに各標線マークが移動したとき、そのビデオカメラによる画像データ上では２つの標線マーク間の距離が拡大したように読み取られ、かつ、他方のビデオカメラによる画像データ上では２つの標線マーク間の距離が縮小したように読み取られる。従って、これら２台の画像データから得られる標線マークの２種の位置情報を平均化して伸びの演算に供すれば、各標線マークのビデオカメラに対する前後方向への移動に伴う誤差をキャンセルすることができる。
【００１４】
一方、請求項２に係る発明においては、被写体がビデオカメラに対して前後方向に移動したときに生じる撮影倍率の変化量を、画像データから採取したマークの寸法情報から求めて補正に供することで、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１５】
すなわち、長さや幅、あるいは面積が一定のマークを試験片表面に付してビデオカメラで撮像すると、その画像データ上でのマークの寸法情報、つまり長さや幅、あるいは面積の変化から、ビデオカメラに対するマークの前後方向への移動量を知ることができる。従って、試験中にその寸法情報の変化を刻々と求めて各標線マークのビデオカメラに対する前後方向への移動量を算出し、その算出結果に基づいて標線マーク間の距離を補正することにより、各標線マークのビデオカメラに対する前後方向への移動に伴う伸びの計測誤差を解消することができる。
【００１６】
寸法情報を採取すべき所定のマークとして、各標線マーク自体を兼用させる請求項３に係る発明の構成の採用により、別途寸法情報採取用のマークを設ける必要がなく、かつ、所定のマークと標線マークとの位置ずれに伴う移動量算出誤差も皆無となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について述べる。
図１（Ａ）は請求項１に係る発明の実施の形態の構成を示すブロック図で、同図（Ｂ）はその試験片ＷのＢ矢視図である。なお、この図１（Ａ）においては、演算装置２を個々の機能ごとのブロックによって示しているが、実際には、コンピュータとこれらの各機能を実行するプログラムによって構成される。
【００１８】
試験片Ｗには、その表裏両面に、それぞれ伸びの計測方向に所定の距離を開けて２個ずつの標線マークＭ１，Ｍ２が、両側で互いに同じ位置に付される。この標線マークＭ１，Ｍ２の試験片Ｗへの付与は、例えば白地に黒のマークが印刷されたシール等からなるマーク体Ｓを試験片Ｗに貼着することによって行われ、また、各標線マークＭ１，Ｍ２の形状・寸法は互いに同じである。
【００１９】
以上のような標線マークＭ１，Ｍ２が付された試験片Ｗは、２台のビデオカメラ１ａ，１ｂによってその表裏両側から撮影される。各ビデオカメラ１ａ，１ｂからの画像データはそれぞれ演算装置２に取り込まれる。演算装置２は、各ビデオカメラ１ａ，１ｂからの画像データのそれぞれに対応して、２系統の伸び演算手段２１ａ〜２３ａおよび２１ｂ〜２３ｂと、各系統の伸び演算手段により算出された２種の伸びを平均化する平均化演算部２４によって構成されており、その平均化演算部２４からの出力が伸びの計測結果として出力される。
【００２０】
標線マーク位置演算部２１ａ，２１ｂは、それぞれ、ビデオカメラ１ａ，１ｂからの画像データから、各標線マークＭ１，Ｍ２の伸び計測方向への刻々の位置を求める。また、標線マーク間距離演算部２２ａ，２２ｂは、それぞれ、対応する標線マーク位置演算部２１ａ，２１ｂからの各標線マークＭ１，Ｍ２の位置情報に基づき、標線マークＭ１，Ｍ２間の刻々の距離ＧＬａ（ｔ），ＧＬｂ（ｔ）を算出する。そして、伸び演算部２３ａ，２３ｂは、それぞれ前記した（１）式に準じて、対応する標線マーク間距離演算部２２ａ，２２ｂからの試験開始後の標線マークＭ１，Ｍ２間の距離ＧＬａ（ｔ），ＧＬｂ（ｔ）とそれらの初期値ＧＬａ（ｔ₀），ＧＬｂ（ｔ₀）を用いて、標線マークＭ１，Ｍ２間の伸びεａ，εｂを算出する。従って、一方の伸び演算部２３ａによる演算結果εａは、一方のビデオカメラ１ａの画像データに基づく標線マークＭ１，Ｍ２間の伸びを表し、他方の伸び演算部２３ｂによる演算結果εｂは、他方のビデオカメラ１ｂの画像データに基づく標線マークＭ１，Ｍ２間の伸びを表すことになる。これらの各伸びの演算結果εａ，εｂは、次段の平均化演算部２４により平均化されて伸びの計測結果εとして出力される。
【００２１】
以上の実施の形態において、試験開始当初において、試験片Ｗが前記図６（Ａ）に例示したように試験機の掴み具に対して弛んだ状態でセットされたり、あるいは上下の掴み具の中心がずれており、試験の進行に伴って図６（Ｂ）の状態となったとすると、その弛みまたは掴み具の中心ずれが例えば一方のビデオカメラ側１ａに接近する向きであった場合、この一方のビデオカメラ１ａの画像データ上では、標線マークＭ１，Ｍ２が試験中にビデオカメラ１ａに対して後退する分だけ、標線マーク間距離ＧＬａ（ｔ）にはその所期値ＧＬａ（ｔ₀）に比して縮小する方向への誤差が含まれることになる。これに対し、他方のビデオカメラ１ｂの画像データ上では、標線マークＭ１，Ｍ２が試験中にビデオカメラ１ｂに対して接近する分だけ、標線マーク間距離ＧＬｂ（ｔ）にはその所期値ＧＬｂ（ｔ₀）に比して拡大する方向への誤差が含まれることになる。よって各伸び演算部２３ａ，２３ｂにより算出されたεａ，εｂは、これらの誤差が含まれた値となる。
【００２２】
平均化演算部２４でこのような伸びの演算結果εａとεｂ平均化すると、試験片Ｗの弛みの解消または掴み具の中心位置ずれの解消に伴うビデオカメラ１ａ／１ｂに対する後退量／接近量は等量であるが故に、上記した誤差は解消される。
【００２３】
図２は、上記した例における標線マーク間距離ＧＬａ（ｔ）を用いて算出した伸びεａと、標線マーク間距離ＧＬｂ（ｔ）を用いて算出した伸びεｂ、およびこれらを平均化処理して得た伸びεの一例を、誇張して表す荷重−伸び曲線である。伸びεａは、試験中に標線マークＭ１，Ｍ２がビデオカメラ１ａから後退するために、その後退が顕著な試験開始当初における伸びが実際よりも小さく現れる一方、伸びεｂは、試験中に標線マークＭ１，Ｍ２がビデオカメラ１ｂに接近するために、その接近が顕著な試験開始当初における伸びが実際よりも大きく現れる。こられを平均化した伸びεは、εａ，εｂに含まれる誤差がキャンセルされ、より真値に近い伸びを表している。
【００２４】
なお、以上の実施の形態では、各ビデオカメラ１ａ，１ｂからの画像データの平均化処理を、それぞれの画像データに基づく伸びεａ，εｂの算出後に行ったが、各標線マークＭ１，Ｍ２の演算過程、あるいは標線マーク間距離ＧＬａ（ｔ），ＧＬｂ（ｔ）の演算過程で両者を平均化処理しても、同等の作用効果を得ることができる。
【００２５】
次に、請求項２および３に係る発明の実施の形態について述べる。図３はその構成を示すブロック図であり、この図３においても、演算装置３は機能ごとのブロック図によって示している点は図１と同じである。
この実施の形態においては、試験片Ｗには従来と同様にその一面側にのみ、上記例と同等の、形状・寸法が一定の標線マークＭ１，Ｍ２が付され、その標線マークＭ１，Ｍ２は１台のビデオカメラ１０によって撮影される。そして、ビデオカメラ１０からの画像データは刻々と演算装置３０に取り込まれる。
【００２６】
演算装置３は、ビデオカメラ１０から出力される画像データから、各標線マークＭ１，Ｍ２の刻々の位置を求める標線マーク位置演算部３１と、その各標線マークＭ１，Ｍ２の位置情報から標線マークＭ１，Ｍ２間の刻々の距離ＧＬ（ｔ）を算出する標線マーク間距離演算部３２を備えるとともに、同じ画像データから各標線マークＭ１，Ｍ２の刻々の寸法情報ｍ１（ｔ），ｍ２（ｔ）を採取するマーク寸法演算部３３と、そのマーク寸法演算部３３による演算結果ｍ１（ｔ），ｍ２（ｔ）を用いて、標線マーク間距離演算部３２による演算結果ＧＬ（ｔ）を補正する補正演算部３４、および、その補正演算部３４により補正された後の標線マーク間距離ＧＬｃ（ｔ）を用いて標線マークＭ１，Ｍ２間の伸びεを算出する伸び演算部３５を備えている。
【００２７】
マーク寸法演算部３３で採取する寸法情報ｍ１（ｔ），ｍ２（ｔ）としては、例えば図４に示すように、標線マークＭ１，Ｍ２の伸び方向への寸法Ａ、あるいはそれに直交する方向への寸法Ｂ、更には面積（Ａ×Ｂ）のいずれかに設定するとこができる。補正演算部３４では、このマーク寸法演算部３３で採取された標線マークＭ１およびＭ２の刻々の寸法情報ｍ１（ｔ）およびｍ２（ｔ）に基づいて、各標線マークＭ１およびＭ２のビデオカメラ１０に対する前後方向への移動量を算出し、標線マーク間距離演算部３２による演算結果ＧＬ（ｔ）を補正する。
【００２８】
すなわち、標線マークＭ１ないしはＭ２がビデオカメラ１０に対して後退すると、その撮影倍率が小さくなるが故に、寸法情報ｍ１（ｔ）ないしはｍ２（ｔ）は後退量に応じた分だけ縮小する。逆に、標線マークＭ１ないしはＭ２がビデオカメラ１０に対して接近すると、撮影倍率が大きくなる故に、寸法情報ｍ１（ｔ）ないしはｍ２（ｔ）は接近量に応じた分だけ拡大する。従って、試験中における寸法情報ｍ１（ｔ），ｍ２（ｔ）の拡大／縮小の量から、各標線マークＭ１およびＭ２のビデオカメラ１０に対する接近／後退の量を求めることができる。試験中にこの標線マークＭ１，Ｍ２のビデオカメラ１０に対するこの接近量／後退量が判明すれば、標線マーク間距離演算部３２で求めた標線マーク間距離ＧＬ（ｔ）に含まれる誤差を補正して正確な標線マーク間距離ＧＬｃ（ｔ）を求めることができる。その補正の仕方については種々の方法を考えることができるが、例えば、試験開始当初の標線マーク間距離ＧＬ（ｔ₀）を基準とする場合、その当初の標線マーク間距離ＧＬ（ｔ₀）の採取時における画像データ上での寸法情報ｍ１（ｔ₀），ｍ２（ｔ₀）に対する試験中の刻々の寸法情報ｍ１（ｔ），ｍ２（ｔ）の比を求め、その比によって刻々の標線マーク間距離ＧＬ（ｔ）を補正する方法を挙げることができる。
【００２９】
伸び演算部３５において、以上のような補正が施された後の標線マーク間距離ＧＬｃ（ｔ）を用いて伸びを算出すると、得られる伸びεは標線マークＭ１，Ｍ２のビデオカメラ１０に対する前後方向への移動に伴う誤差を含まない正確なものとなる。
【００３０】
ここで、以上の実施の形態においては、標線マークＭ１，Ｍ２のビデオカメラ１０に対する前後方向への移動を知るためのマークとして標線マークＭ１，Ｍ２自体を用いたが、別途専用のマークを付してもよく、あるいは標線マークＭ１，Ｍ２が印刷されたマーク体Ｓの下地を、試験片Ｗの表面に対して高コントラストの色に設定して、そのマーク体全体の寸法情報をとってもよい。
【００３１】
また、寸法情報ｍ１（ｔ），ｍ２（ｔ）を採取すべきマークの形状は任意であり、上記の実施の形態のように線状とするほか、特に、方向性を有さない円形とすることが、試験片Ｗ上でのマークの姿勢を厳密にする必要がないが故に有利である。このような円形のマークは、画像処理により伸びの計測方向に直交する直径部分にピークを持つデータとすることができるため、標線マークとしても使用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、表裏両面に標線マークが付された試験片を、２台のビデオカメラで表裏両側から撮影し、その各ビデオカメラからの画像データを平均処理して伸びを算出するため、試験途中に試験片がビデオカメラに対して前後方向に移動しても、その移動に伴う撮影倍率の変化は２台のビデオカメラの画像データの平均処理によって相殺される結果、正確な伸びの計測結果を得ることができる。
【００３３】
また、請求項２に係る発明によれば、ビデオカメラにより試験片表面に付された所定のマークの寸法情報を採取し、その寸法情報の試験中における変化から標線マークのビデオカメラに対する接近／後退の量を求め、その量を用いてビデオカメラの画像データから得た標線マーク間距離を補正し、その補正後の標線マーク間距離を用いて伸びの演算を行うため、ビデオカメラからの画像データに含まれる標線マークのビデオカメラに対する前後方向への移動に伴う誤差が解消され、正確な伸びの計測結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は請求項１に係る発明の実施の形態の構成を示すブロック図で、図１（Ｂ）はそのＢ矢視図である。
【図２】図１の実施の形態で算出される伸びεａ，εｂおよびεの一例を示す荷重−伸び曲線を示すグラフである。
【図３】請求項２または３に係る発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の実施の形態で用いられる標線マークＭ１，Ｍ２より得るべき寸法情報ｍ１（ｔ），ｍ２（ｔ）の例の説明図である。
【図５】従来のビデオ式伸び計の構成並びに計測時のセッティング状態を示す模式図である。
【図６】試験片Ｗのセッティング状況により生じる伸びの計測誤差の説明図で、（Ａ）は試験開始当初におけるセッティング状況の例を示し、（Ｂ）は試験の進行により試験片Ｗの状況が変化した状態を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１０ビデオカメラ
２，３演算装置
２１ａ，２１ｂ，３１標線マーク位置演算部
２２ａ，２２ｂ，３２標線マーク間距離演算部
２３ａ，２３ｂ，３５伸び演算部
２４平均化演算部
３３マーク寸法演算部
３４補正演算部
Ｗ試験片
Ｍ１，Ｍ２標線マーク
Ｓマーク体

Claims

表面に２つの標線マークが付された試験片をビデオカメラで撮影し、その画像データから各標線マークの刻々の位置情報を得て、その各位置情報に基づく標線マーク間の距離の変化から当該標線マーク間の伸びを算出する演算手段を備えたビデオ式伸び計において、表裏両面に標線マークが付された試験片を表裏両側からそれぞれ撮影する２台のビデオカメラを備えるとともに、上記演算手段は、２台のビデオカメラからの画像データを平均処理して伸びを算出するよう構成されていることを特徴とするビデオ式伸び計。
表面に２つの表線マークが付された試験片をビデオカメラで撮影し、その画像データから各標線マークの刻々の位置情報を得て、その各位置情報に基づく標線マーク間の距離の変化から当該標線マーク間の伸びを算出する演算手段を備えたビデオ式伸び計において、上記画像データから、試験片表面に各標線マークに対応して設けられている所定のマークの寸法情報を採取し、その寸法情報に基づいて各標線マークのビデオカメラに対する前後方向への移動量を算出し、その移動量の算出結果を用いて、上記標線マーク間の距離を補正する補正演算手段を備えていることを特徴とするビデオ式伸び計。
上記所定のマークが、上記各標線マーク自体であることを特徴とする請求項２に記載のビデオ式伸び計。