JPH01131406A - 非接触式歪計測方法及び歪計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、抵抗線歪ゲージなどによる接触式計測ができ
にくい高温環境下の被測定物の歪計測に好適な非接触式
歪計測方法及び歪計測装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から汎く行われている歪計測方法の代表的なものと
して抵抗線歪ゲージ法があるが、この抵抗線歪ゲージは
比較的低い温度条件（４００〜５００℃）の仕様のもの
でも高価であり、またゲージを被測定物の表面に接着す
る際に技側を必要とし、かつ硬化時間が長くか＼るなど
の不具合があり、なお著しい高温条件仕様の抵抗線歪ゲ
ージは、接着剤や温度較正の困難さもあ−）−で現在の
ところ見当らない。

また、抵抗線歪ゲージの長さ変化に伴う電気抵抗の変動
を求めるために、抵抗線歪ゲージと計器とを結線する必
要があるが、計測点が何方というように多くなると、結
線違いが生じたり、結線束が大きくなり作業性が低下し
たり、現場環境により抵抗線歪ゲージの経年劣化が生じ
たりする惧れがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
非接触の状態で歪に関係する情報を採取でき、高温での
歪計測を簡便かつ精確に行うことができる非接触式歪計
測方法とモアレ平行格子を顕微鏡レンズ等を介して撮影
し、それをデジタル画像として解析回路部に導き、その
演算によってその間隔を求め、更に歪等を表示すること
により、現場へ携帯可能で歪値等が即読できる小型かつ
能率的な非接触式歪計測装置とを提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段コ そのために本発明方法は、被測定物の表面にモアレ平行
格子を形成した後この平行格子部を無歪状態で撮影し、
次に上記被測定物を所望の温度、負荷状態の試験条件下
に保って上記平行格子部を再度撮影し、続いて上記２つ
の撮影像を入力データとしてそれぞれヒストグラム平坦
化、２値化及び細線化処理の画像解析を行い、この解析
結果に基づいて各撮影平行格子の平均ピッチを算出した
うえ、両平均ピッチを比較演算して歪量を得ることを特
徴とする。

また、本発明装置は、モアレ平行格子部読取り用の顕微
鏡レンズを有するビデオカメラ部と、上記ビデオカメラ
部への入力画像をデジタル画像ζこ変換する手段と、上
記デジタル画像の濃淡レベルを読取り演算する画像解析
手段と、上記解析結果の表示手段とを具えたことを特徴
とする。

〔作　用〕

土述の構成ｌこより、非接触の状態で歪に関係する情報
を採取でき、高温での歪計測を簡便かつ精確に行うこと
ができる非接触式歪計測方法とモアレ平行格子を顕微鏡
レンズ等を介して撮影し、それをデジタル画像として解
析回路部に導き、その演算によってその間隔を求め、更
に歪等を表示することにより、現場へ携帯可能で歪値等
が即読できる小型かつ能率的な非接触式歪計測装置とを
得ることができる。

〔実施例〕

本発明非接触式歪計測方法及び歪計測装置の一実施例を
それぞれ図面について説明すると、第１図は歪計測方法
のモアレ平行格子の撮影状況の斜視図、第２図は撮影格
子の画像処理のフローチャート、第３図は濃淡画像のヒ
ストグラム平坦化の模式図である。

第４図は曲管の曲り部に複数モアレ格子を貼着する要領
を示す斜視図、第５図は画像取込み用のローラー付きカ
メラ及び画像解析用デツキを示す斜視図、第６図は極値
位置の模式図である。

まず、本方法において、第１図において、被測定物１の
表面ｆこ接着又は溶射焼付けされたモアレ平行格子２は
、例えば５００本／１インチの短かいピッチで規則的に
並んだ濃淡模様であり、まず基準格子としてカメラ３に
て撮影する。基準格子とは歪測定の基準となる状態での
格子模様を意味しており、例えば常温での無負荷状態で
のものであるが、高温での無負荷状態を基準格子として
、負荷による歪を計測対象とすることも可能である。

続いて、被測定物ｌの高温における稼動状態での変形格
子を撮影する。得られた２枚の写真すなわち基準格子像
と変形格子像を入力データとして画像解析を行う。その
処理フローを第２図について説明する。

入力データ状態での基準格子像Ａ　Ｉ＋変形格子像Ａ２
は、ディジタル画像の中でもいわゆる濃淡画像（自然画
像）であって、格子の明暗境界がぼやけていたり、照明
の不均一性によって例えば右下側はどや＼暗くなるなど
の特性を有している。

そこで濃淡画像から標準状態での情報を入手するために
種々の前加工を行う必要があるが、高温歪計測に特徴的
な雑音である被測定物１周囲の空気の揺らぎ、焼付は格
子２の酸化等については、第３図に示す濃淡レベルのヒ
ストグラム平坦化処理と一定中央値での２値化処理が有
効である。

かくして得られた基準格子及び変形格子の２値化像Ｂｌ
、Ｂ２は暗点と明点との集合であって明暗境界を鮮明に
はするが、線巾に対応した暗点が連続しているために縞
ピッチを確定的に算定することが困難である。そこで細
線化処理により暗点の巾を１ケに縮退させて算定する方
法をとる。この方法では明点に隣接した暗点は明点に変
更するというアルゴリズムを、暗点中が１になるまで繰
返えす。

細線化した基準格子像ＣＩ、変形格子像Ｃ２に関しては
、線巾すなわち暗点から後続暗点すでの距離が一義的に
求められる。これらは画像解析Ｄ１．Ｄ２において線間
ピッチ（ｔｏ・ｌのヒストグラムとして整理でき、この
線間ピッチのヒストグラムから平均ピッチ４゜、ｌを求
めることができる。

しかしてこの基準格子の平均ピッチｅ。、変形格子の平
均ピッチｌから、被測定物１の歪εは、ε＝Ｃ１−４゜
）　／　（ｌｏで求められる。

なお、一般に、画像処理装置で扱い得る一直線上の画素
数は例えば２５６や５１２など比較的小さい整数である
が、本発明方法におけるように、同一条件下にある空間
的に離れた多数箇所での計測平均を求めることにより画
像メモリーの童子化制限を越えることが期待できる。す
なわちＭ個の平均を用いることにより１／Ｍの値まで有
意なものとできる可能性がある。

従って、画像取り込み装置の量子化処理による誤差補正
だけでなく、高温での表面酸化。

格子製作の精度等によって生じた実体の不ぞろいをも考
慮した歪測定が可能となる。

次に１本発明装置を第４〜６図について説明すると、４
は配管の一部である被測定物５の湾曲部に適宜間隔を設
けて一列　に貼着された複数のモアレ平行格子、６は顕
微鏡レンズ７、照明機構等が取付けられたフード８の下
端部に枢着された複数のローラー、９は下端部がフード
８の上端部に接合し、かつ焦点合わせ自動調整機構、顕
微鏡レンズ７を通過した像をＣＣＤやＩＴＶカメラで受
光すると＼もにビデオ信号に即時変換して出力するカメ
ラ部、１０は数枚のマイクロコンピュータ−・ボードと
してバッテリ内蔵の可搬型デツキ１工に格納されている
解析回路、１２は可搬型デツキ１１の前面に取付けられ
た解析結果表示盤である。

１３（第６図参照）は解析回路８の処理によって選定さ
れた画素アドレス位置を模式的に示す点線である。

このような装置において、被測定物５の複数のモアレ平
行格子４が貼着された部分の歪分布状況を連続的に計測
するには、始めにフード８等に一定の力を加えてカメラ
スイッチをオンとしたのちそれ等をローラー６を介して
モアレ平行格子４の上方を移動させる。こ＼で、ローラ
ー６はカメラ部９の移動を滑らかにすると＼もに、顕微
鏡レンズ７の焦点距離の近傍にモアレ平行格子４がセッ
トすることを可能とし、焦点のピント合わせはカメラ部
９のコントロールで自動微調整される。

続いて、カメラ部９では顕微鏡レンズ７等を通過した像
をＣＣＤやＩＴＶカメラで受光すると＼もにビデオ信号
に即時変換して解析回路１０へ送り、そこではビデオ信
号のディジタル画像データへの変換、工画面データを対
象にその濃淡レベルが極値を示す画素アドレス（第６図
参照）の演算とその一時的記憶、極値を示す画素アドレ
ス値を相互に減算することにより極値から次の極値まで
の間隔を演算しこれ等データの総平均の入手がそれぞれ
行われる。

その際、データ処理の内部表現は画素間の距離を単位と
することで単純化されるが、基準状態の格子、例えば市
販のモアレ平行格子４を接着しない状態で単独に画像取
込みした結果を基準値としてメモリーに貯える機能を与
える等により、歪は格子間隔の基準値に対する変化割合
として計算２表示することができる。

このような装置によれば、下記効果が奏せられる。

（１）持運び可能で、各現場で直接使用するので、従来
の抵抗線歪ゲージ装置に比べ、結線が不要で、従って計
測点が多くなっても結線違いが生ぜず、正確であると＼
もに作業性がよく、更に現場に装置を放置しないので、
それの経年劣化がない。

（２）現場で歪値等が即読できるので、手待ち時間がな
く、関係作業の工期を短縮することができ、能率的であ
る。

〔発明の効果〕

要するに本発明方法によれば、被測定物の表面にモアレ
平行格子を形成した後この平行格子部を無歪状態で撮影
し、次に上記被測定物を所望の温度、負荷状態の試験条
件下に保って上記平行格子部を再度撮影し、続いて上記
２つの撮影像を入力データとしてそれぞれヒストグラム
平坦化、２値化及び細線化処理の画像解析を行い、この
解析結果に基づいて各撮影平行格子の平均ピッチを算出
したうえ、両平均ピッチを比較演算して歪量を得ること
により非接触の状態で歪に関係する情報を採取でき、高
温での歪計測を簡便かつ精確に行うことができる非接触
式歪計測方法を得る。

また、本発明装置によれば、モアレ平行格子部読取り用
の顕微鏡レンズを有するビデオカメラ部と、上記ビデオ
カメラ部への入力画像をデジタル画像に変換する手段と
、上記デジタル画像の濃淡レベルを読取り演算する画像
解析手段と、上記解析結果の表示手段とを具えたことに
より、モアレ平行格子を顕微鏡レンズ等を介して撮影し
、それをデジタル画像として解析回路部に導き、その演
算によってその間隔を求め、更に歪等を表示することに
より、現場へ携帯可能で歪値等が即読できる小型かつ能
率的な非接触式歪計測装置を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明非接触式歪計測方法の一実施例における
モアレ平行格子の撮影状況の斜視図、第２図は撮影格子
の画像処理のフローチャート、第３図は濃淡画像のヒス
トグラム平坦化の模式図である。 第４図は曲管の曲り部に複数モアレ格子を貼着する要領
を示す斜視図、第５図は画像取込み用のローラー付きカ
メラ及び画像解析用デツキを示す斜視図、第６図は極値
位置の模式図である。 １・・被測定物、２・・モアレ平行格子、３・・カメラ
、４・・モアレ平行格子、５・・被測定物、６・・ロー
ラー、７・・顕微鏡レンズ、８・・フード、９・・カメ
ラ部、ｌＯ・・解析回路、１１・・可搬型デツキ、１２
・・表示盤、１３・・点線代理人　弁理士　塚　本　正
　文 第７図 第３図 θ フ遺濱しベ゛ル 第４図 第５図 ７／ 〔尽さψｔトでトＪ二僚（４〆だ一歪ｈｔ客？））　　
　　　　　　　　［２１Ｑ窒化イ４ｐ＝〕７１、　ｔ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　８　を第２図 −ＯＬ＋Ｆ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物の表面にモアレ平行格子を形成した後こ
   の平行格子部を無歪状態で撮影し、次に上記被測定物を
   所望の温度、負荷状態の試験条件下に保って上記平行格
   子部を再度撮影し、続いて上記２つの撮影像を入力デー
   タとしてそれぞれヒストグラム平坦化、２値化及び細線
   化処理の画像解析を行い、この解析結果に基づいて各撮
   影平行格子の平均ピッチを算出したうえ、両平均ピッチ
   を比較演算して歪量を得ることを特徴とする非接触式歪
   計測方法。
2. （２）モアレ平行格子部読取り用の顕微鏡レンズを有す
   るビデオカメラ部と、上記ビデオカメラ部への入力画像
   をデジタル画像に変換する手段と、上記デジタル画像の
   濃淡レベルを読取り演算する画像解析手段と、上記解析
   結果の表示手段とを具えたことを特徴とする非接触式歪
   計測装置。