JPH05223717A - Instrument for automatically measuring extending dimension of crack - Google Patents

Instrument for automatically measuring extending dimension of crack

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JPH05223717A
JPH05223717A JP5693392A JP5693392A JPH05223717A JP H05223717 A JPH05223717 A JP H05223717A JP 5693392 A JP5693392 A JP 5693392A JP 5693392 A JP5693392 A JP 5693392A JP H05223717 A JPH05223717 A JP H05223717A
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crack
image
test piece
cycle
tip
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Takuya Kondo
拓也 近藤
Hidehiro Kishimoto
秀弘 岸本
Akira Ueno
明 上野
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To automatically, very accurately, and easily measure the extending dimension of a crack even when the surface of a test piece is scratched or contaminated. CONSTITUTION:A video camera 34 takes pictures of a crack generated in a test piece 10 and a picture processor 48 fetches the pictures gn of the crack at prescribed time intervals, forms differential pictures from the pictures gn-gn-1, detects the maximum absolute value Dmax of luminance in the differential pictures, and binarizes the differential pictures, and then, a picture measuring instrument 52 measures the position of the front end of the crack on the pictures by detecting the front end on the differential pictures. A computer 50 calculates at least the extending dimension of the crack as the sum of the displacement amounts of the front end measured in each cycle. When the maximum value Dmax exceeds a reference value, the computer 50 does not calculate the extending dimension, but increases 'r' by '1' in the next cycle.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、材料の破壊力学的試験
に於て試験片に生じる亀裂の進展寸法を自動的に計測す
ることに係り、更に詳細には亀裂進展寸法の自動計測装
置に係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to automatically measuring the size of cracks developed in a test piece in a fracture mechanical test of a material, and more particularly to an automatic measuring device for the size of crack growth. Pertain.

【0002】[0002]

【従来の技術】材料の破壊力学的試験の一つであるCT
試験に於て亀裂の進展寸法を自動的に計測する装置の一
つとして、本願出願人と同一の出願人及び他の一の出願
人の出願にかかる特願平4− 号(整理番号A
T−4779)には、試験片を支持し試験片に対し荷重
を与える試験片支持装置と、試験片に発生した亀裂を撮
像しこれを電気的亀裂画像に変換する撮像装置と、撮像
装置より所定の時間毎に亀裂画像を取込み現サイクルの
亀裂画像より所定サイクル前の亀裂画像を減算すると共
に低解像度化処理して低解像度化処理された差分画像を
形成し記憶する画像処理装置と、差分画像上にて亀裂の
先端を検出し差分画像上に於ける亀裂先端の位置を計測
する画像計測装置と、画像計測装置より亀裂先端の位置
を示す信号を入力され、少くとも亀裂先端の変位量の合
計として亀裂の進展寸法を演算する演算制御装置とを有
する亀裂進展寸法の自動計測装置が提案されている。
CT, which is one of the fracture mechanical tests for materials
As one of the devices for automatically measuring the size of cracks in the test, Japanese Patent Application No. 4- (Reference No. A) filed by the same applicant as this applicant and another applicant.
T-4779), a test piece support device that supports a test piece and applies a load to the test piece, an imaging device that images a crack generated in the test piece and converts it into an electrical crack image, and an imaging device. An image processing device that takes in a crack image at every predetermined time, subtracts a crack image of a predetermined cycle from the crack image of the current cycle, and forms and stores a differential image that has undergone low resolution processing and a difference, An image measuring device that detects the tip of the crack on the image and measures the position of the crack tip on the difference image, and a signal indicating the position of the crack tip from the image measuring device is input, and at least the amount of displacement of the crack tip is input. There has been proposed an automatic measuring device for a crack growth dimension, which has an arithmetic and control unit for calculating the crack growth dimension as a total of the above.

【0003】この先の提案にかかる自動計測装置によれ
ば、たとえ試験片の表面に亀裂以外の傷や汚れなどが存
在していてもそれらの部分は各サイクルの亀裂画像に於
て同一の位置に現われるので、差分画像を形成する際の
画像の減算により傷や汚れなどは消去され、二つのサイ
クルの間に於て変化した部分、即ち亀裂のうち新たに進
展した部分のみが差分画像に残され、従って低解像度化
処理された差分画像に於て亀裂の先端を画像計測装置に
より確実に検出し差分画像上に於ける亀裂先端の位置を
正確に計測することができ、これにより試験片の表面に
亀裂以外の傷や汚れなどが存在する場合にも亀裂の進展
寸法を非常に正確に且容易に自動的に計測することがで
きる。
According to the automatic measuring device according to the above-mentioned proposal, even if there are scratches or stains other than cracks on the surface of the test piece, those portions are located at the same position in the crack image of each cycle. Since it appears, scratches and stains are erased by subtraction of the image when forming the difference image, and only the changed portion between the two cycles, that is, the newly developed portion of the crack is left in the difference image. Therefore, it is possible to reliably detect the tip of the crack in the differential image subjected to the low resolution processing by the image measuring device and accurately measure the position of the crack tip on the differential image. Even if there are scratches or stains other than the cracks on the cracks, the progress dimension of the cracks can be measured very accurately and easily and automatically.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】特にCT試験が試験片
に対し引張の荷重が繰返し与えられる加振モードにて行
われる場合には、試験片に対し最大の引張り荷重が与え
られた時点の亀裂画像が取込まれるよう、例えば図14
に示されている如く画像処理装置による画像の取込みタ
イミングTg は制御装置より油圧シリンダの如き荷重発
生装置へ出力される制御信号が引張り方向に最大値にな
る時点Tp よりも種々の応答遅れ時間ΔTを考慮した所
定時間遅い時点に設定されている。
Particularly when a CT test is performed in a vibration mode in which a tensile load is repeatedly applied to a test piece, cracking occurs when the maximum tensile load is applied to the test piece. As shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the image acquisition timing Tg of the image processing apparatus is various response delay time ΔT from the time Tp at which the control signal output from the control apparatus to the load generating apparatus such as the hydraulic cylinder reaches the maximum value in the pulling direction. In consideration of the above, the time is set to a later time point.

【0005】しかし応答遅れ時間ΔTは常に一定値であ
るのではなく、図15に示されている如く種々の要因に
より或る範囲内に於て変動する。かくして応答遅れ時間
ΔTが変動すると、撮像装置に対する試験片の亀裂の位
置が微妙に変動するので、差分画像を形成する際に亀裂
などが正確に整合した状態にて画像の減算を行うことが
できず、二つの画像のズレの程度によっては亀裂の先端
が画像計測装置により検出されなかったり亀裂以外の傷
や汚れなどが亀裂の一部であると誤判定されることがあ
り、そのため差分画像上に於て亀裂の先端を確実に検出
してその位置を正確に計測することができず、これによ
り亀裂の進展寸法を正確に計測することができない場合
が生じ得る。
However, the response delay time ΔT is not always a constant value, but varies within a certain range due to various factors as shown in FIG. Thus, when the response delay time ΔT fluctuates, the position of the crack of the test piece with respect to the imaging device slightly fluctuates, so that the image can be subtracted in the state where the cracks and the like are accurately aligned when forming the difference image. However, depending on the degree of misalignment between the two images, the tip of the crack may not be detected by the image measurement device, or scratches or stains other than the crack may be erroneously determined to be a part of the crack. In this case, the tip of the crack cannot be reliably detected and its position cannot be accurately measured, which may cause a failure to accurately measure the progress dimension of the crack.

【0006】本発明は、上述の先の提案にかかる自動計
測装置に於ける上述の如き不具合に鑑み、差分画像上に
於ける亀裂の先端が誤って検出されその位置が不正確に
計測されることを防止し、これにより亀裂の進展寸法を
非常に正確に且容易に自動的に計測することができるよ
う改良された亀裂進展寸法の自動計測装置を提供するこ
とを目的としている。
In view of the above-mentioned problems in the automatic measuring device according to the above-mentioned proposal, the present invention erroneously detects the tip of the crack on the difference image and measures its position inaccurately. It is an object of the present invention to provide an improved automatic measuring apparatus for crack growth size, which can prevent the above and thereby automatically and very accurately measure the crack growth size.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、試験片を支持し前記試験片に対し荷重を与
える試験片支持装置と、前記試験片に発生した亀裂を撮
像しこれを電気的亀裂画像に変換する撮像装置と、前記
撮像装置より所定の時間毎に前記亀裂画像を取込み、n
を正の整数としrをn未満の正の整数としてnサイクル
の亀裂画像よりn−rサイクルの亀裂画像を減算して差
分画像を形成し、該差分画像内の輝度の絶対値の最大値
Dmax を検出し、前記差分画像を低解像度化処理して低
解像度化処理された差分画像を形成し記憶する画像処理
装置と、前記低解像度化処理された差分画像上にて亀裂
の先端を検出し前記差分画像上に於ける亀裂先端の位置
を計測する画像計測装置と、前記画像計測装置より亀裂
先端の位置を示す信号を入力され少くとも前記亀裂先端
の変位量の合計として亀裂の進展寸法を演算する演算制
御装置とを有し、前記最大値Dmax が所定値を越えたと
きには前記演算制御装置は当該サイクルに於ては亀裂の
進展寸法を演算せず前記画像処理装置は次のサイクルに
於ては前記rを1増加して差分画像を形成するよう構成
されていることを特徴とする亀裂進展寸法の自動計測装
置によって達成される。
According to the present invention, there is provided a test piece supporting device for supporting a test piece and applying a load to the test piece, and an image of a crack generated in the test piece. An imaging device that converts this into an electrical crack image, and the crack image is taken in from the imaging device at predetermined time intervals.
Is a positive integer, r is a positive integer less than n, and n-r cycle crack images are subtracted from n cycle crack images to form a difference image, and the maximum value Dmax of the absolute value of the brightness in the difference image is formed. An image processing device that detects and reduces the resolution of the difference image to form and store the difference image subjected to the resolution reduction, and detects the tip of the crack on the difference image subjected to the resolution reduction. An image measuring device that measures the position of the crack tip on the difference image, and a signal indicating the position of the crack tip from the image measuring device is input, and the crack progress dimension is calculated as the total amount of displacement of at least the crack tip. When the maximum value Dmax exceeds a predetermined value, the arithmetic and control unit does not calculate the crack extension size in the cycle, and the image processing apparatus in the next cycle. Increase the r by 1 It is accomplished by the automatic measuring apparatus crack growth dimension, characterized in that is configured to form a differential image by.

【0008】[0008]

【作用】亀裂画像に於ては反射光量が低い亀裂の部分の
輝度は負であり反射光量が高い亀裂以外の部分の輝度は
正であるので、差分画像の形成に供される二つの亀裂画
像に於ける亀裂の位置にズレが発生すると、差分画像の
形成に際し亀裂以外の部分より亀裂の部分が減算される
部位の輝度は正の高い値になり、逆に亀裂の部分より亀
裂以外の部分が減算される部位の輝度は負の高い値にな
り、これらの何れの値の絶対値もそれぞれ元の亀裂画像
に於ける亀裂以外の部分及び亀裂の部分の輝度の絶対値
よりも高くなる。従って差分画像内の輝度の絶対値の最
大値を検出しその最大値が基準値を越えているか否かを
判定することにより、差分画像の形成に供される二つの
亀裂画像に於ける亀裂の位置のズレが許容範囲内である
か否か、即ち差分画像が適正に形成されたか否かを判定
することができる。
[Function] In the crack image, the brightness of the crack portion where the reflected light amount is low is negative and the brightness of the portion other than the crack where the reflected light amount is high is positive. If the position of the crack in the gap occurs, the brightness of the part where the part of the crack is subtracted from the part other than the crack when forming the difference image becomes a positive high value, and conversely the part other than the crack than the part of the crack. The luminance of the portion where is subtracted becomes a high negative value, and the absolute value of any of these values becomes higher than the absolute value of the luminance of the portion other than the crack and the portion of the crack in the original crack image. Therefore, by detecting the maximum value of the absolute value of the brightness in the difference image and determining whether or not the maximum value exceeds the reference value, the cracks in the two crack images provided for forming the difference image are detected. It is possible to determine whether the positional deviation is within the allowable range, that is, whether the difference image is properly formed.

【0009】上述の如き構成によれば、nサイクルの亀
裂画像よりn−rサイクルの亀裂画像が減算されること
により差分画像が形成され、該差分画像が低解像度化処
理されることにより低解像度化処理された差分画像が形
成され、その差分画像に於て亀裂の先端が検出されるの
で、二つの亀裂画像にズレがない場合には試験片の表面
に亀裂以外の傷や汚れなどが存在していてもそれらの部
分は差分画像には現われず、亀裂のうち新たに進展した
部分のみが差分画像に現われ、亀裂以外の傷や汚れなど
が亀裂の一部であると誤って識別されることがない。
According to the above-mentioned structure, the difference image is formed by subtracting the n-r cycle crack image from the n cycle crack image, and the difference image is subjected to the low resolution process to obtain the low resolution. Since the differential image that has been subjected to the digitization process is formed and the tip of the crack is detected in the differential image, if there is no deviation between the two crack images, there are scratches or stains other than the crack on the surface of the test piece. However, those parts do not appear in the difference image, only the newly developed part of the crack appears in the difference image, and scratches and dirt other than the crack are erroneously identified as part of the crack. Never.

【0010】また上述の如き構成によれば、差分画像内
の輝度の絶対値の最大値Dmax が検出され、二つの亀裂
画像にズレが生じることにより最大値Dmax が所定値を
越えたときには当該サイクルに於ては亀裂の進展寸法は
演算されず次のサイクルに於てはrが1増加されて差分
画像が形成されるので、適正に形成されなかった差分画
像に於て、即ち亀裂以外の傷や汚れなどが亀裂の一部で
あると誤って識別される虞れのある差分画像に於て検出
された亀裂の先端の位置に基き亀裂の進展寸法が演算さ
れることがない。
Further, according to the above configuration, the maximum value Dmax of the absolute value of the brightness in the difference image is detected, and when the maximum value Dmax exceeds the predetermined value due to the displacement between the two crack images, the cycle concerned. In this case, the crack growth size is not calculated and r is incremented by 1 in the next cycle to form a differential image. Therefore, in the differential image that was not properly formed, that is, a flaw other than a crack is formed. The crack extension dimension is not calculated based on the position of the tip of the crack detected in the difference image in which dirt or stains may be erroneously identified as a part of the crack.

【0011】従って上述の如き構成によれば、差分画像
は必ず相互にズレのない二つの亀裂画像同士を減算する
ことにより形成された差分画像、即ち亀裂以外の傷や汚
れなどが亀裂の一部であると誤って識別される虞れがな
い適正に形成された差分画像に於て検出され位置が計測
された亀裂の先端の位置に基き進展寸法が演算されるの
で、試験片の表面に亀裂以外の傷や汚れなどが存在する
場合にも亀裂の進展寸法が非常に正確に且容易に自動的
に計測される。
Therefore, according to the above-described structure, the difference image is a difference image formed by subtracting two crack images that are not displaced from each other, that is, scratches or stains other than the crack are part of the crack. There is no risk that it will be erroneously identified as being, the progress dimension is calculated based on the position of the tip of the crack that was detected and the position was measured in the properly formed difference image, so the crack on the surface of the test piece Even if there are scratches or stains other than the above, the crack propagation dimension can be automatically measured very accurately and easily.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段の補足説明】本発明の一つ
の詳細な特徴によれば、撮像装置が試験片に対し相対的
に亀裂の進展方向へ移動するよう撮像装置及び試験片支
持装置の少くとも一方を他方に対し相対的に移動させる
移動装置が設けられ、差分画像内に於て亀裂先端が所定
の位置を越えたときには演算制御装置により移動装置が
作動されることによって撮像装置若しくは試験片支持装
置が所定の相対移動量移動されるよう構成される。かか
る構成によれば、亀裂の先端が視野よりはみ出すか否か
を常時監視する必要がなく、視野の更新が自動的に行わ
れる。尚移動装置が作動された直後のサイクルに於ては
差分画像の形成は行われない。
[Supplemental Description of Means for Solving the Problems] According to one detailed feature of the present invention, the image pickup device and the test piece support device are arranged so that the image pickup device moves in the direction of crack propagation relative to the test piece. A moving device for moving at least one relative to the other is provided, and when the crack tip exceeds a predetermined position in the difference image, the moving device is operated by the arithmetic and control unit so that the imaging device or the test is performed. The one-sided support device is configured to be moved by a predetermined relative movement amount. With this configuration, it is not necessary to constantly monitor whether the tip of the crack protrudes from the visual field, and the visual field is automatically updated. The difference image is not formed in the cycle immediately after the moving device is operated.

【0013】また上述の如く移動装置が組込まれる場合
には演算制御装置は最後に移動装置が作動された後の各
サイクルに於て生じた亀裂先端の変位量の合計と撮像装
置若しくは試験片支持装置の相対移動量の合計との和と
して亀裂の進展寸法を演算するよう構成されてよく、そ
の場合には移動装置の精度及び画像の歪みの誤差要素の
みに起因する測定誤差の範囲内にて正確に且容易に亀裂
の進展寸法を自動的に計測することが可能である。
Further, when the moving device is incorporated as described above, the arithmetic and control unit causes the total amount of displacement of the crack tip generated in each cycle after the moving device is finally operated and the image pickup device or the test piece support. It may be configured to calculate the crack propagation dimension as the sum of the total relative movement of the device, in which case the accuracy of the moving device and within the range of measurement error due to image distortion error factors only. It is possible to accurately and easily automatically measure the crack growth size.

【0014】また一般に相前後するサイクルの亀裂先端
の変位量の差は極く僅かであるので、演算制御装置は移
動装置を作動させないときにはnサイクルに於ける亀裂
先端の位置とn−rサイクルに於ける亀裂先端の位置と
の偏差として亀裂先端の変位量を演算し、移動装置を作
動させたときには1サイクル前に演算された亀裂先端の
変位量を現サイクルの亀裂先端の変位量とみなし、各サ
イクルの亀裂先端の変位量の合計として亀裂の進展寸法
を演算するよう構成されてもよく、その場合には移動装
置の精度に依存することなく正確に且容易に亀裂の進展
寸法を計測することが可能であり、また移動装置も高精
度のものである必要がない。
Generally, since the difference in the displacement amount of the crack tip between successive cycles is very small, the arithmetic and control unit determines the position of the crack tip in the n cycle and the n-r cycle when the moving device is not operated. The amount of displacement of the crack tip is calculated as a deviation from the position of the crack tip at the time, and when the moving device is operated, the amount of displacement of the crack tip calculated one cycle before is regarded as the amount of displacement of the crack tip in the current cycle, The crack propagation dimension may be calculated as the total amount of displacement of the crack tip in each cycle, in which case the crack propagation dimension is measured accurately and easily without depending on the accuracy of the moving device. Is possible, and the moving device does not have to be highly precise.

【0015】尚本発明に於ける低解像度化処理とは、差
分画像の輝度の段階を例えば20階調より2階調の如く
所定の輝度を基準に低減することを意味する。
The resolution lowering process in the present invention means that the brightness level of the difference image is reduced based on a predetermined brightness such as 2 gradations rather than 20 gradations.

【0016】[0016]

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0017】図1は本発明による亀裂進展寸法の自動計
測装置の一つの実施例を示す概略構成図、図2は試験片
を示す拡大正面図、図3は図2の線III-III に沿う試験
片の平断面図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an automatic measuring apparatus for crack growth dimensions according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged front view showing a test piece, and FIG. 3 is taken along line III-III in FIG. It is a plane sectional view of a test piece.

【0018】図1に於て、10はCT試験されるべき試
験片を示しており、試験片10はそれぞれ上端及び下端
にて試験片支持装置としてのCT試験装置12の上側ア
ーム14及び下側アーム16により図1には示されてい
ないピンを介して支持されている。上側アーム14はC
T試験装置12のフレーム18に固定されており、下側
アーム16は油圧シリンダ20に連結されている。油圧
シリンダ20の油圧は試験片10に上下方向の静的引張
り荷重又は繰返し荷重(振動荷重)が与えられるよう油
圧制御装置22により制御されるようになっている。図
2及び図3に示されている如く、試験片10は実質的に
長方形の板状をなし、亀裂の発生を容易にする頂角60
°のシェブロンノッチ24を有し、該ノッチの両側に図
1には示されていないピンを受入れる二つのピン挿通孔
26及び28を有している。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a test piece to be subjected to a CT test. The test piece 10 has an upper arm 14 and a lower side of a CT test apparatus 12 as a test piece supporting device at the upper and lower ends, respectively. It is supported by the arm 16 via pins not shown in FIG. Upper arm 14 is C
The lower arm 16 is fixed to a frame 18 of the T-test device 12, and the lower arm 16 is connected to a hydraulic cylinder 20. The hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 20 is controlled by the hydraulic control device 22 so that the vertical static tension load or the repeated load (vibration load) is applied to the test piece 10. As shown in FIGS. 2 and 3, the test piece 10 has a substantially rectangular plate shape and has an apex angle 60 for facilitating crack initiation.
It has a chevron notch 24 of 0 ° and two pin insertion holes 26 and 28 on both sides of the notch for receiving pins not shown in FIG.

【0019】CT試験装置12のフレーム18にはテー
ブル30が固定されており、該テーブル上には三次元ス
テージ装置32が設けられている。ステージ装置32は
テーブル30に固定された本体32aと、該本体に対し
相対変位する移動部材32bとよりなっている。移動部
材32bには撮像装置としてのビデオカメラ34が固定
されており、ビデオカメラ34には光学顕微鏡36が装
着されている。光学顕微鏡36は対物レンズ筒38と、
該対物レンズ筒を経て試験片10に対し光を照射する光
源装置40と、試験開始前に肉眼42により覗き込んで
光学顕微鏡36及びビデオカメラ34を試験片のノッチ
の先端に対し大まかに位置決めするための接眼レンズ筒
44とを有している。
A table 30 is fixed to the frame 18 of the CT test apparatus 12, and a three-dimensional stage device 32 is provided on the table. The stage device 32 includes a main body 32a fixed to the table 30 and a moving member 32b that is displaced relative to the main body. A video camera 34 as an imaging device is fixed to the moving member 32b, and an optical microscope 36 is attached to the video camera 34. The optical microscope 36 includes an objective lens barrel 38,
A light source device 40 that irradiates the test piece 10 with light through the objective lens barrel, and a naked eye 42 looks into the test piece 10 before the test is started to roughly position the optical microscope 36 and the video camera 34 with respect to the tip of the notch of the test piece. And an eyepiece lens barrel 44 for.

【0020】ステージ装置32の移動部材32bは本体
32aに対しX方向(図1の紙面に垂直な方向)、Y方
向(上下方向)、Z方向(X方向及びY方向に垂直な方
向)へ相対変位するようになっており、本体32aに対
する移動部材32bの相対移動及び位置決めはステージ
制御装置46によりμm の単位にて制御されるようにな
っている。かくしてステージ装置32及び制御装置46
は試験片に生じる亀裂の進展に応じてビデオカメラ34
を試験片に対し相対的に移動させる移動装置を構成して
いる。
The moving member 32b of the stage device 32 is relative to the main body 32a in the X direction (direction perpendicular to the plane of FIG. 1), the Y direction (vertical direction), and the Z direction (direction perpendicular to the X and Y directions). The stage control device 46 controls the relative movement and positioning of the moving member 32b with respect to the main body 32a in units of μm. Thus, the stage device 32 and the control device 46
The video camera 34 according to the progress of cracks in the test piece.
A moving device is configured to move relative to the test piece.

【0021】ビデオカメラ34は試験片及びこれに生じ
た亀裂を撮像し、それを画像信号(電圧±10V)と位
置信号(x、y)とよりなる20階調の亀裂画像の電気
信号に変換し、その電気信号を画像処理装置48へ出力
するようになっている。画像処理装置48はパーソナル
コンピュータ50(これ以降「パソコン」という)の指
示に基き所定の時間毎にビデオカメラより亀裂画像gn
の電気信号を取込み、電気信号にてgn −gn-r (r=
正の整数)の減算を行うことにより差分画像GN を形成
し、差分画像GN の電気信号にkV(kは正の整数)に
て正の一定電圧のオフセットを与えるようになってい
る。また画像処理装置48はかくしてオフセット処理さ
れた差分画像内の輝度の絶対値の最大値Dmax を検出し
てそれをパソコン50へ出力し、また差分画像を二値化
処理して画像信号(電圧0V、1V)と位置信号(x、
y)とよりなる二値化処理された差分画像の電気信号に
変換し、その電気信号を画像計測装置52及びモニタ5
4へ出力するようになっている。
The video camera 34 takes an image of the test piece and the crack generated in the test piece, and converts it into an electric signal of a crack image of 20 gradations consisting of an image signal (voltage ± 10 V) and a position signal (x, y). Then, the electric signal is output to the image processing device 48. The image processing device 48 receives a crack image g n from a video camera at predetermined time intervals based on an instruction from a personal computer 50 (hereinafter referred to as “personal computer”).
Of the electric signal of g n −g nr (r =
A difference image G N is formed by subtracting a positive integer), and a positive constant voltage offset is given to the electric signal of the difference image G N by kV (k is a positive integer). Further, the image processing device 48 detects the maximum value Dmax of the absolute value of the brightness in the offset image thus offset and outputs it to the personal computer 50, and binarizes the difference image to generate an image signal (voltage 0V). , 1V) and position signal (x,
y) is converted into an electric signal of a difference image that has been binarized, and the electric signal is converted into an electric signal.
It is designed to output to 4.

【0022】特に試験片に対し繰返し荷重が与えられる
場合には、油圧制御装置22よりの制御信号に対する油
圧シリンダ20等の応答遅れが存在するので、試験片1
0に最大の引張り荷重が与えられた時点の亀裂画像の取
込みが行われるよう、画像処理装置48による画像の取
込みタイミングは油圧制御装置22よりの制御信号が引
張り方向に最大値になる時点よりも応答遅れを考慮した
所定時間遅い時点に設定されている。また画像処理装置
48により形成される差分画像に於ては、画像gn 及び
n-r に共通の部分は減算により消去されるので、図4
に示されている如く亀裂56のうちn−rサイクルとn
サイクルとの間に於て新たに進展した部分56aのみが
現われ、亀裂のうち前サイクルまでに進展した部分や試
験片の表面の傷58a、汚れなどは現われない。
Especially when a cyclic load is applied to the test piece, there is a delay in the response of the hydraulic cylinder 20 and the like to the control signal from the hydraulic control device 22, so the test piece 1
In order that the crack image is captured at the time when the maximum tensile load is applied to 0, the timing of capturing the image by the image processing device 48 is more than that at the time when the control signal from the hydraulic control device 22 reaches the maximum value in the tensile direction. It is set to a time point that is later by a predetermined time in consideration of the response delay. Further, in the difference image formed by the image processing device 48, the part common to the images g n and g nr is deleted by subtraction, so
Of the crack 56 as shown in FIG.
During the cycle, only the newly developed portion 56a appears, and no portion of the crack that has developed up to the previous cycle, scratch 58a on the surface of the test piece, dirt, etc. appear.

【0023】また画像処理装置48によるオフセット処
理に於ては、亀裂の部分と亀裂以外の部分とが明確に区
別され画像計測装置52による亀裂の先端の検出が確実
に行われるよう、図4に示されている如く差分画像が黒
の側より白の側へ、即ち高輝度側へシフトされる。更に
画像処理装置48による二値化処理に於ては、亀裂の部
分の電圧が0Vとなり亀裂以外の部分の電圧が1Vとな
るよう処理され、これにより図4に示されている如くモ
ニタ54には亀裂の部分56は黒く亀裂以外の部分58
は白く2階調にて表示される。尚モニタの白黒反転によ
り逆の態様による表示も可能である。
Further, in the offset processing by the image processing device 48, the crack portion and the portion other than the crack are clearly distinguished, and the tip of the crack is surely detected by the image measuring device 52 in FIG. As shown, the difference image is shifted from the black side to the white side, that is, to the high brightness side. Further, in the binarization processing by the image processing device 48, the voltage of the crack portion is processed to be 0V and the voltage of the portion other than the crack is 1V, whereby the monitor 54 is displayed as shown in FIG. The part 56 of the crack is black and the part 58 other than the crack is
Is displayed in white with two gradations. It is also possible to reverse the display by inverting the black and white of the monitor.

【0024】画像計測装置52は二値化処理された差分
画像内の0V信号を取出すと共にその位置を記憶するこ
とができ、これにより亀裂の先端60を検出して差分画
像上に於ける亀裂先端の位置(x、y)を計測し、計測
結果を示す信号をパソコン50及びモニタ54へ出力す
るようになっている。
The image measuring device 52 can take out the 0V signal in the binarized difference image and store the position thereof, thereby detecting the tip 60 of the crack and detecting the tip of the crack on the difference image. The position (x, y) is measured and a signal indicating the measurement result is output to the personal computer 50 and the monitor 54.

【0025】パソコン50は演算及び記憶等の機能を有
する本体62とキーボード64とカラーモニタ66とを
有する一般的な構成のものであり、油圧制御装置22へ
制御信号を出力することによりCT試験装置12の作動
開始及び作動停止を制御し、またステージ制御装置46
へ制御信号を出力することにより試験片に生じた亀裂に
対するビデオカメラ34及び光学顕微鏡36の相対移動
を制御するようになっている。更にパソコン50は画像
処理装置48及び画像計測装置52よりの信号に基き後
述の如くX方向への亀裂の進展寸法LN を演算し、亀裂
の進展寸法LNを示す信号をプリンタ68及びプロッタ
70へ出力するようになっている。
The personal computer 50 has a general structure having a main body 62 having functions such as calculation and storage, a keyboard 64, and a color monitor 66, and outputs a control signal to the hydraulic control device 22 to cause a CT test device to operate. 12 controls the start and stop of the operation of the stage 12, and also controls the stage controller 46.
A control signal is output to control the relative movement of the video camera 34 and the optical microscope 36 with respect to the crack generated in the test piece. Further, the personal computer 50 calculates the crack growth dimension L N in the X direction based on the signals from the image processing device 48 and the image measurement device 52, and outputs a signal indicating the crack growth dimension L N to the printer 68 and the plotter 70 as described later. It is designed to output to.

【0026】かくして構成された自動計測装置を用いて
加振モードによるCT試験に於ける亀裂の進展寸法を測
定する場合には、まず試験片10がCT試験装置12に
セットされ、ビデオカメラ34及び光学顕微鏡36が試
験片のノッチの先端に実質的に整合した位置に位置決め
される。次いでキーボード64を経てパソコン50に対
し計測開始の指令が入力されることにより、図6及び図
7に示されたフローチャートに従ってCT試験及び亀裂
の進展寸法の計測が開始される。
When measuring the crack propagation dimension in the CT test in the vibration mode using the automatic measuring device thus constructed, the test piece 10 is first set in the CT test device 12, and the video camera 34 and An optical microscope 36 is positioned in a position substantially aligned with the tip of the notch in the specimen. Then, by inputting a measurement start command to the personal computer 50 via the keyboard 64, the CT test and the measurement of the crack propagation dimension are started according to the flowcharts shown in FIGS. 6 and 7.

【0027】次に図6及び図7に示されたフローチャー
トを参照して図示の第一の実施例の作動について説明す
る。尚これらの図に於て、NはCT試験装置12の油圧
シリンダ20により試験片10に対し与えられる加振の
サイクル数を示し、mはステージ移動回数、即ちステー
ジ装置32及び制御装置46によりビデオカメラ34が
試験片10に対し相対的に移動された回数を示し、nは
ステージ移動後のサイクル数を示している。またrは差
分画像を形成する際のサイクル差を示し、フラグFはス
テージの移動が行われたか否かに関するものであり、1
はステージの移動が行われた直後のサイクルであること
を示している。
Next, the operation of the illustrated first embodiment will be described with reference to the flow charts shown in FIGS. 6 and 7. In these figures, N indicates the number of cycles of vibration applied to the test piece 10 by the hydraulic cylinder 20 of the CT test device 12, and m indicates the number of stage movements, that is, the video by the stage device 32 and the control device 46. The number of times the camera 34 is moved relative to the test piece 10 is shown, and n is the number of cycles after the stage is moved. Further, r indicates a cycle difference when forming a difference image, and a flag F relates to whether or not the stage has been moved.
Indicates that the cycle is immediately after the stage is moved.

【0028】まず最初のステップ10に於ては種々の初
期設定が行われる。即ち図5に示されている如く画面上
の測定開始ライン72が試験片のノッチ24の先端24
aに一致するよう最初の測定開始ラインの画面上の位置
c0が設定され、ステージ移動後の測定開始ラインの画
面上の位置xcm(m =1、2、3……)が設定され、ス
テージ移動の必要があるか否かの判定基準としての視野
変更ライン74の画面上の位置xs が設定され、測定打
切り長さLc が設定され、サイクル数N、n及びステー
ジ移動回数mがそれぞれ0に設定され、サイクル差r及
びフラグFがそれぞれ1に設定される。
First, in step 10, various initial settings are performed. That is, as shown in FIG. 5, the measurement start line 72 on the screen is the tip 24 of the notch 24 of the test piece.
The position x c0 on the screen of the first measurement start line is set so as to coincide with a, and the position x cm (m = 1, 2, 3, ...) of the measurement start line on the screen after the stage movement is set. The position x s of the field-of-view change line 74 on the screen as a criterion for determining whether or not the stage needs to be moved is set, the measurement cutoff length L c is set, and the cycle numbers N and n and the stage movement number m are Each is set to 0, and the cycle difference r and the flag F are set to 1.

【0029】ステップ20に於ては油圧シリンダ20に
よる試験片10に対する加振が開始され、次のステップ
30に於ては油圧制御装置22よりの制御信号に基き現
時点が画像取込みタイミングであるか否かの判定が行わ
れ、画像取込みタイミングではない旨の判別が行われた
ときにはステップ30が繰返し実行され、画像取込みタ
イミングである旨の判別が行われたときにはステップ4
0へ進み、サイクル数N及びnがそれぞれ1インクリメ
ントされる。
In step 20, the vibration of the test piece 10 by the hydraulic cylinder 20 is started, and in the next step 30, whether or not the present time is the image acquisition timing based on the control signal from the hydraulic control device 22. If it is determined that it is not the image capture timing, step 30 is repeatedly executed, and if it is determined that it is the image capture timing, step 4 is executed.
The process proceeds to 0, and the cycle numbers N and n are each incremented by 1.

【0030】次のステップ50に於てはビデオカメラ3
4により撮像された画像gn (生画像)が画像処理装置
48へ取込まれ、ステップ60に於てはフラグFが1で
あるか否かの判別が行われ、F=1である旨の判別が行
われたときにはステップ70に於てフラグFが0にリセ
ットされた後ステップ30へ戻り、F=1ではない旨の
判別が行われたときにはステップ72へ進む。ステップ
72に於てはサイクル差rがn−1未満であるか否かの
判別が行われ、r<n−1ではない旨の判別が行われた
ときにはステップ30へ戻り、r<n−1である旨の判
別が行われたときにはステップ80へ進む。
In the next step 50, the video camera 3
The image g n (raw image) picked up by No. 4 is taken into the image processing device 48, and it is judged in step 60 whether the flag F is 1 or not, and it is determined that F = 1. When the determination is made, the flag F is reset to 0 in step 70 and then the process returns to step 30, and when it is determined that F = 1 is not satisfied, the process proceeds to step 72. In step 72, it is determined whether or not the cycle difference r is less than n-1, and when it is determined that r <n-1 is not satisfied, the process returns to step 30 and r <n-1. When it is determined that the value is, the process proceeds to step 80.

【0031】ステップ80に於ては画像gn より画像g
n-r が減算されることにより差分画像GN が形成され、
ステップ85に於ては差分画像GN の電気信号に対しk
Vにて正のオフセット処理が行われる。ステップ90に
於てはオフセット処理された差分画像内の輝度の絶対値
の最大値Dmax が基準値Dc 以下であるか否かの判別が
行われ、Dmax ≦Dc である旨の判別が行われたときに
はステップ95へ進み、Dmax ≦Dc ではない旨の判別
が行われたときにはステップ91に於てサイクル差rが
1インクリメントされた後ステップ92へ進む。
The image g from the image g n is At a step 80
By subtracting nr, a difference image G N is formed,
In step 85, k is applied to the electric signal of the difference image G N.
Positive offset processing is performed at V. In step 90, it is determined whether or not the maximum value Dmax of the absolute value of the brightness in the offset-processed difference image is equal to or less than the reference value Dc, and it is determined that Dmax≤Dc. Sometimes, the routine proceeds to step 95, and when it is determined that Dmax ≤ Dc is not satisfied, the cycle difference r is incremented by 1 at step 91 and then the routine proceeds to step 92.

【0032】ステップ92に於てはサイクル差rが4で
あるか否かの判別が行われ、r=4ではない旨の判別が
行われたときにはステップ30へ戻り、r=4である旨
の判別が行われたときにはステップ93へ進む。r=4
である旨の判別が行われる場合とは差分画像を形成する
際の画像のズレが2回続けて生じた場合であり、画像の
取込みタイミングが適切ではないことを意味するので、
ステップ93に於ては油圧シリンダ20による試験片1
0に対する加振が停止され、ステップ94に於てCT試
験及び亀裂の進展寸法の計測が適正に行われていない旨
の警報がパソコン50のモニタ66に表示され、しかる
後図6及び図7に示されたフローチャートによる制御を
終了する。
In step 92, it is determined whether or not the cycle difference r is 4, and when it is determined that r = 4 is not satisfied, the process returns to step 30 and r = 4 is determined. When the determination is made, the process proceeds to step 93. r = 4
The case where the determination is made means that the image misalignment when forming the difference image occurs twice in succession, which means that the image capture timing is not appropriate.
In step 93, the test piece 1 by the hydraulic cylinder 20
The vibration for 0 is stopped, and in step 94, an alarm is displayed on the monitor 66 of the personal computer 50 to the effect that the CT test and the measurement of the crack development dimension are not performed properly, and then in FIGS. 6 and 7. The control according to the flowchart shown is ended.

【0033】ステップ95に於てはサイクル差rが1で
あるか否かの判別が行われ、r=1ではない旨の判別が
行われたときにはステップ96に於てサイクル差rが1
にリセットされた後ステップ100へ進み、r=1であ
る旨の判別が行われたときにはそのままステップ100
へ進む。
In step 95, it is determined whether or not the cycle difference r is 1, and when it is determined that r = 1 is not satisfied, the cycle difference r is 1 in step 96.
After being reset to step 100, the process proceeds to step 100, and when it is determined that r = 1, step 100 is performed as it is.
Go to.

【0034】ステップ100に於てはオフセット処理さ
れた差分画像GN の電気信号が画像処理装置48によっ
て二値化処理されることにより二値化処理された差分画
像が形成されると共に記憶される。ステップ110に於
ては画像計測装置52により差分画像に於ける亀裂の先
端位置xn が検出され、xn がパソコン50へ出力され
る。
In step 100, the electric signal of the offset-processed difference image G N is binarized by the image processor 48 to form and store the binarized difference image. .. In step 110, the tip position x n of the crack in the difference image is detected by the image measuring device 52, and x n is output to the personal computer 50.

【0035】ステップ120に於ては同一視野内に於け
る亀裂の総進展量、即ち最後のステージ移動が行われた
後現在までの各サイクルに於て進展した量の合計In
下記の数1に従って演算される。ステップ130に於て
は亀裂の進展寸法LN が下記の数2に従って演算される
と共に記憶装置に記憶される。
In step 120, the total amount of cracks propagated in the same field of view, that is, the total amount I n of cracks propagated in each cycle after the last stage movement is performed is the following number. Calculated according to 1. In step 130, the crack propagation dimension L N is calculated according to the following equation 2 and stored in the storage device.

【数1】In =xn −xcm ## EQU1 ## I n = x n -x cm

【数2】LN =In +ΣSm (m=1……m)## EQU2 ## L N = I n + ΣS m (m = 1 ... m)

【0036】ステップ140に於ては、例えばxn がx
s を越えたか否かを判別することにより亀裂の先端が視
野変更ラインを越えたか否か、即ちステージの移動の必
要性が生じたか否かの判別が行われ、ステージの移動の
必要がない旨の判別が行われたときにはステップ190
へ進み、ステージの移動の必要が生じた旨の判別が行わ
れたときにはステップ150へ進む。
In step 140, for example, x n is x
It is determined whether or not the tip of the crack has crossed the field-of-view change line by determining whether or not s has been exceeded, that is, whether or not there is a need to move the stage, and there is no need to move the stage. When the determination is made, step 190
When it is determined that the stage needs to be moved, the process proceeds to step 150.

【0037】ステップ150に於てはステージ移動回数
mが1インクリメントされ、ステップ160に於ては差
分画像で見て亀裂の先端がステップ10に於て設定され
た次の測定開始ラインの位置xcmへ移動するよう、ステ
ージ移動量Sm が下記の数3に従って演算され、しかる
後ステップ170へ進む。
In step 150, the stage movement number m is incremented by 1, and in step 160, the tip of the crack is located at the position x cm of the next measurement start line set in step 10 in the difference image. The stage movement amount S m is calculated according to the following equation 3 so as to move to, and then the process proceeds to step 170.

【数3】Sm =xn −xcm [Equation 3] S m = x n −x cm

【0038】ステップ170に於ては画像がステップ1
60に於て演算された値Sm だけ亀裂の進展方向とは反
対の方向へ移動するよう、ステージ装置32及び制御装
置46によりビデオカメラ34が試験片10に対し相対
的に亀裂の進展方向へ移動され、ステップ180に於て
はサイクル数nが0にリセットされると共にフラグFが
1にセットされ、しかる後ステップ30へ戻る。
In step 170, the image is step 1
The video camera 34 is moved relative to the test piece 10 by the stage device 32 and the controller 46 so that the video camera 34 moves in the direction opposite to the crack propagation direction by the value S m calculated in 60. Then, in step 180, the cycle number n is reset to 0 and the flag F is set to 1. Then, the process returns to step 30.

【0039】ステップ190に於ては、亀裂の進展寸法
N がステップ10に於て設定された測定打切り長さL
c 以上であるか否かの判別が行われ、LN ≧Lc ではな
い旨の判別が行われたときにはステップ30へ戻り、L
N ≧Lc である旨の判別が行われたときにはステップ2
00へ進む。ステップ200に於ては油圧シリンダ20
による試験片10に対する加振が停止され、ステップ2
10に於ては亀裂の進展寸法LN ( N=1、2、3…
…)がプリンタ68及びプロッタ70へ出力され、図6
及び図7に示されたフローチャートによる制御を終了す
る。
In step 190, the crack propagation dimension L N is set to the measured cutoff length L set in step 10.
If it is determined whether or not it is greater than or equal to c , and if it is determined that L N ≧ L c is not satisfied, then the process returns to step 30 and L
If it is determined that N ≧ L c , step 2
Proceed to 00. In step 200, the hydraulic cylinder 20
Vibration of the test piece 10 due to is stopped, and step 2
In No. 10, the crack propagation dimension L N (N = 1, 2, 3, ...
6) is output to the printer 68 and the plotter 70, and FIG.
And the control by the flowchart shown in FIG. 7 is ended.

【0040】かくしてこの第一の実施例によれば、図8
に示されている如く、N=n=0サイクルに於ては測定
開始ライン72のX方向の位置が試験片のノッチ24の
先端24aに一致するよう設定され、N=n=1サイク
ルに於ては亀裂56の先端60の位置x1 が検出され、
亀裂の総進展量I1 (=x1 −xc0)及び亀裂の進展寸
法L1 (=I1 )が演算される。N=n=2サイクルに
於て差分画像内の輝度の絶対値の最大値Dmax が基準値
Dc を越えた旨の判別が行われたとすると、亀裂の先端
の位置x2 は検出されず、亀裂の総進展量I2 及び亀裂
の進展寸法L2は演算されない。
Thus, according to this first embodiment, FIG.
As shown in FIG. 4, the position of the measurement start line 72 in the X direction is set to coincide with the tip 24a of the notch 24 of the test piece in the N = n = 0 cycle, and in the N = n = 1 cycle. Position x 1 of the tip 60 of the crack 56 is detected,
The total crack growth amount I 1 (= x 1 −x c0 ) and the crack growth dimension L 1 (= I 1 ) are calculated. If it is determined that the maximum value Dmax of the absolute value of the brightness in the difference image exceeds the reference value Dc in N = n = 2 cycles, the position x 2 of the tip of the crack is not detected and the crack is not detected. The total amount I 2 of cracks and the size L 2 of crack growth are not calculated.

【0041】図示の如くN=n=3サイクルに於て亀裂
の先端の位置が視野変更ライン74を越えたとすると、
このサイクルに於ては亀裂画像g3 より亀裂画像g1
減算されることにより形成された差分画像G3 に於て亀
裂の先端の位置x3 が検出され、亀裂の進展量I3 (=
3 −xc0)及び亀裂の進展寸法L3 (=I3 )が演算
され、またこのサイクルに於ては視野がS1 (=x3
c1)だけ亀裂の進展方向へ移動される。N=4(n=
1)サイクルに於ては亀裂の先端の位置x1 は検出され
ず、従って亀裂の総進展量I1 及び亀裂の進展寸法L4
は演算されない。
As shown in the figure, when the position of the tip of the crack exceeds the visual field changing line 74 in N = n = 3 cycles,
This At a cycle is detected crack image g 3 from cracking image g 1 is located x 3 of the tip of the crack At a difference image G 3 formed by being subtracted progress quantity I 3 cracks (=
x 3 −x c0 ) and the crack propagation dimension L 3 (= I 3 ) are calculated, and the field of view is S 1 (= x 3 −) in this cycle.
x c1 ) is moved in the crack propagation direction. N = 4 (n =
1) In the cycle, the position x 1 of the crack tip is not detected, and therefore the total amount I 1 of crack growth and the crack growth dimension L 4
Is not calculated.

【0042】N=5(n=2)サイクルに於ては亀裂の
先端の位置x2 が検出され、亀裂の総進展量I2 (=x
2 −xc1)及び亀裂の進展寸法L5 (=I2 +S1 )が
演算され、N=6(n=3)サイクルに於ては亀裂の先
端の位置x3 が検出され、亀裂の進展量I3 (=x3
c1)及び亀裂の進展寸法L6 (=I3 +S1 )が演算
され、これ以降以上のサイクルの場合と同様の処理が行
われることにより亀裂の進展寸法LN が測定打切り長さ
c 以上になるまでLN が自動的に演算される。
In the N = 5 (n = 2) cycle, the position x 2 of the tip of the crack is detected, and the total amount I 2 (= x of the progress of the crack) is detected.
2− x c1 ) and the crack growth dimension L 5 (= I 2 + S 1 ) are calculated, and the position x 3 of the crack tip is detected in N = 6 (n = 3) cycles, and the crack growth is detected. Quantity I 3 (= x 3
x c1 ) and the crack growth dimension L 6 (= I 3 + S 1 ) are calculated, and the crack growth dimension L N is measured and the cut-off length L c is obtained by performing the same processing as in the case of the cycles thereafter. L N is automatically calculated until the above.

【0043】尚この実施例に於てはステージ更新後の各
測定開始ラインの画面上の位置xcmを任意に設定し得る
ようになっているが、測定開始ラインの画面上の位置x
cmは例えば上述のxc0の如き一定値に設定されてもよ
い。
In this embodiment, the position x cm of each measurement start line on the screen after the stage is updated can be arbitrarily set. However, the position x cm of the measurement start line on the screen can be set.
cm may be set to a constant value such as x c0 described above.

【0044】図9及び図10は本発明による亀裂進展寸
法の自動計測装置の第二の実施例に於ける制御フローを
示すフローチャートである。尚これらの図に於て、図6
及び図7に示されたステップに対応するステップには図
6及び図7に於て付されたステップ番号と同一のステッ
プ番号が付されている。
FIGS. 9 and 10 are flow charts showing a control flow in the second embodiment of the automatic measuring apparatus for crack growth dimensions according to the present invention. In addition, in these figures, FIG.
Steps corresponding to the steps shown in FIG. 7 are given the same step numbers as those given in FIGS. 6 and 7.

【0045】この実施例のステップ10の初期設定に於
ては、画面上の測定開始ラインが試験片のノッチの先端
に一致するよう最初の測定開始ラインの画面上の位置x
c0がx0 に設定され、画面上でのステージ移動量S(定
数)が設定され、ステージ移動の必要があるか否かの判
定基準としての視野変更ライン74の画面上の位置xs
が設定され、測定打切り長さLc が設定され、サイクル
数N、n及びステージ移動回数mがそれぞれ0に設定さ
れ、サイクル差r及びフラグFがそれぞれ1に設定され
る。
In the initial setting of step 10 of this embodiment, the position x on the screen of the first measurement start line is set so that the measurement start line on the screen coincides with the tip of the notch of the test piece.
c0 is set to x 0 , the amount of stage movement S (constant) on the screen is set, and the position x s of the visual field changing line 74 on the screen as a criterion for determining whether or not the stage needs to be moved.
Is set, the measurement cutoff length L c is set, the cycle numbers N and n and the stage movement number m are set to 0, respectively, and the cycle difference r and the flag F are set to 1 respectively.

【0046】ステップ120に於ては亀裂の総進展量I
n が下記の数6に従って演算され、ステップ130に於
ては下記の数7に従って亀裂の進展寸法LN が演算され
ると共に記憶装置に記憶される。
In step 120, the total amount of crack propagation I
n is calculated according to the following expression 6, and in step 130, the crack propagation dimension L N is calculated according to the following expression 7 and stored in the storage device.

【数6】In =xn −x0 ## EQU6 ## I n = x n -x 0

【数7】LN =In +m×S(7) L N = I n + m × S

【0047】ステップ145に於ては次のサイクル以降
のステップ120に於ける亀裂の総進展量In の演算に
使用される基準量x0 が下記の数8に従って演算され
る。
In step 145, the reference amount x 0 used to calculate the total amount I n of crack propagation in step 120 after the next cycle is calculated according to the following equation 8.

【数8】x0 =xn −SX 0 = x n −S

【0048】ステップ170に於ては画像がステップ1
0に於て設定された長さSだけ亀裂の進展方向とは反対
の方向へ移動するよう、ステージ装置32及び制御装置
46によりビデオカメラ34が試験片10に対し相対的
に移動される。尚この実施例の他のステップは実施例1
の対応するステップと同一の要領にて実行される。
In step 170, the image is step 1
The video camera 34 is moved relative to the test piece 10 by the stage device 32 and the control device 46 so as to move in the direction opposite to the crack propagation direction by the length S set at 0. The other steps of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
It is executed in the same manner as the corresponding step of.

【0049】かくしてこの第二の実施例によれば、図1
1に示されている如く、N=n=0サイクルに於ては測
定開始ライン72のX方向の位置が試験片のノッチ24
の先端24aに一致するよう設定され、N=n=1サイ
クルに於ては亀裂56の先端60の位置x1 が検出さ
れ、亀裂の総進展量I1 (=x1 −x0 )及び亀裂の進
展寸法L1 (=I1 )が演算される。N=n=2サイク
ルに於て差分画像内の輝度の絶対値の最大値Dmax が基
準値Dc を越えた旨の判別が行われたとすると、亀裂の
先端の位置x2 は検出されず、亀裂の総進展量I2 及び
亀裂の進展寸法L2 は演算されない。
Thus, according to this second embodiment, FIG.
As shown in FIG. 1, in the N = n = 0 cycle, the position of the measurement start line 72 in the X direction is the notch 24 of the test piece.
The position x 1 of the tip 60 of the crack 56 is detected in N = n = 1 cycles, and the total amount I 1 (= x 1 −x 0 ) of the crack and the crack are set. The development dimension L 1 (= I 1 ) of is calculated. If it is determined that the maximum value Dmax of the absolute value of the brightness in the difference image exceeds the reference value Dc in N = n = 2 cycles, the position x 2 of the tip of the crack is not detected and the crack is not detected. The total amount I 2 of cracks and the size L 2 of crack growth are not calculated.

【0050】図示の如くN=n=3サイクルに於て亀裂
の先端の位置が視野変更ライン74を越えたとすると、
このサイクルに於ては亀裂画像g3 より亀裂画像g1
減算されることにより形成された差分画像G3 に於て亀
裂の先端の位置x3 が検出され、亀裂の総進展量I
3 (=x3 −x0 )及び亀裂の進展寸法L3 (=I3
が演算され、またこのサイクルに於ては次のサイクルに
於けるx0 (=x3 −S)が演算され、視野が一定値S
だけ亀裂の進展方向へ移動される。N=4サイクル(n
=1)に於ては亀裂の先端の位置x1 は検出されず、従
って亀裂の総進展量I1 及び亀裂の進展寸法L4 は演算
されない。
As shown in the figure, when the position of the tip of the crack exceeds the visual field changing line 74 in N = n = 3 cycles,
This At a cycle is detected by the position x 3 in the difference image G 3 formed Te at the crack tip by cracking image g 1 from the crack image g 3 is subtracted, the total advance amount I crack
3 (= x 3 −x 0 ) and crack growth dimension L 3 (= I 3 ).
Is calculated, and in this cycle, x 0 (= x 3 −S) in the next cycle is calculated, so that the field of view is a constant value S.
It is moved only in the crack propagation direction. N = 4 cycles (n
= 1), the position x 1 of the tip of the crack is not detected, and therefore the total amount I 1 of crack growth and the size L 4 of crack growth are not calculated.

【0051】N=5(n=2)サイクルに於ては亀裂の
先端の位置x2 が検出され、亀裂の総進展量I2 (=x
2 −x0 )及び亀裂の進展寸法L5 (=I2 +S)が演
算され、N=6(n=3)サイクルに於ては亀裂の先端
の位置x3 が検出され、亀裂の進展量I3 (=x3 −x
0 )及び亀裂の進展寸法L6 (=I3 +S)が演算さ
れ、これ以降以上のサイクルの場合と同様の処理が行わ
れることにより亀裂の進展寸法LN が測定打切り長さL
c 以上になるまでLN が自動的に演算される。
In N = 5 (n = 2) cycles, the position x 2 of the tip of the crack is detected, and the total amount I 2 (= x of the progress of the crack) is detected.
2− x 0 ) and the crack growth dimension L 5 (= I 2 + S) are calculated, and the position x 3 of the crack tip is detected in N = 6 (n = 3) cycles, and the crack growth amount is calculated. I 3 (= x 3 −x
0 ) and the crack growth dimension L 6 (= I 3 + S) are calculated, and the crack growth dimension L N is measured as the cutoff length L by performing the same processing as in the case of the subsequent cycles.
L N is automatically calculated until it becomes more than c .

【0052】尚上述の各実施例に於ては、差分画像GN
が正の一定電圧にてオフセット処理されるようになって
いるが、図12に示されている如く画像gn が正の一定
電圧にて高輝度側へオフセット処理されてもよく、また
図13に示されている如く画像gn-r が負の一定電圧に
て低輝度側へオフセット処理されてもよく、更には画像
n が正の一定電圧にてオフセット処理され画像gn-r
が負の一定電圧にてオフセット処理されてもよい。これ
らの何れの場合にも画像gn 及びgn-r に共通の部分は
差分画像を形成する際の減算により実質的に消去され、
二値化処理により完全に消去されるので、上述の二つの
実施例の場合と同様亀裂のうちnサイクルとn−rサイ
クルとの間に於て新たに進展した部分のみが現われ、亀
裂のうちn−rサイクルまでに進展した部分や試験片の
表面の傷、汚れなどは現われないので、二値化処理され
た差分画像に於て亀裂の先端が正確に検出されその位置
が正確に計測される。
In each of the above embodiments, the difference image G N
Is offset with a positive constant voltage, the image g n may be offset with a positive constant voltage to the high brightness side as shown in FIG. may be offset processing to the low-brightness side image g nr is at a constant negative voltage, as shown in, even image g nr offset processed image g n is at a constant positive voltage
May be offset with a negative constant voltage. In each of these cases, the parts common to the images g n and g nr are substantially erased by the subtraction in forming the difference image,
Since it is completely erased by the binarization process, only the newly developed portion between the n cycle and the n-r cycle of the crack appears as in the case of the above two embodiments, and No scratches, stains, etc. on the surface of the test piece and the parts that have progressed up to the n−r cycle appear. Therefore, the tip of the crack is accurately detected and the position is accurately measured in the binarized difference image. It

【0053】また上述の各実施例に於ては、説明を容易
にする目的で、亀裂の進展寸法の測定開始後又はステー
ジの移動後の3サイクル目に於て亀裂の先端60が視野
変更ライン74を突破するようになっているが、実際に
は測定開始ライン72と視野変更ライン74との間の距
離は各サイクル毎の亀裂の進展量に比して遥かに大き
く、これにより測定開始後又はステージ移動後次のステ
ージ移動までの間に亀裂の進展量の測定が行われるサイ
クル数は数十乃至数百サイクルである。
Further, in each of the above-described embodiments, for the purpose of facilitating the description, the tip 60 of the crack is the visual field changing line at the third cycle after the measurement of the crack propagation dimension is started or the stage is moved. However, in reality, the distance between the measurement start line 72 and the visual field changing line 74 is much larger than the amount of crack growth in each cycle. Alternatively, the number of cycles in which the amount of progress of cracks is measured between the stage movement and the next stage movement is several tens to several hundreds.

【0054】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments are also possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that

【0055】例えばオフセット処理自体は本発明の要旨
をなすものではないので、上述の二つの実施例に於ける
ステップ85は省略されてもよい。同様に亀裂の進展寸
法の演算の要領自体は本発明の要旨をなすものではな
く、少なくとも亀裂の先端の変位量の合計として亀裂の
進展寸法が演算される限り、例えば本願出願人と同一の
出願人及び他の一の出願人の出願にかかる上述の特願平
4− 号(整理番号AT−4779)に記載さ
れた第三の実施例の如く上述の実施例に於ける演算要領
以外の要領にて亀裂の進展寸法が演算されてもよい。
For example, the offset process itself does not form the subject of the present invention, and thus step 85 in the above-mentioned two embodiments may be omitted. Similarly, the procedure itself for calculating the crack progress dimension does not form the subject of the present invention, and as long as the crack progress dimension is calculated as at least the total displacement of the crack tip, for example, the same application as the applicant of the present application A procedure other than the calculation procedure in the above-described embodiment as in the third embodiment described in Japanese Patent Application No. 4- (Reference No. AT-4779) related to the application of a person and another applicant. The crack propagation dimension may be calculated at.

【0056】また本発明の自動計測装置は試験片が加振
モードにてCT試験される場合に適しており、上述の各
実施例に於ては試験片は加振モードにてCT試験される
ようになっているが、本発明の自動計測装置は試験片が
引張りモードにてCT試験される場合にも適用されてよ
く、その場合には上述の各実施例のステップ30に於て
は例えばタイマにより一定の時間が計測され、これによ
りステップ50に於て一定の時間毎に画像の取込みが行
われる。
Further, the automatic measuring device of the present invention is suitable for the case where the test piece is subjected to the CT test in the vibration mode. In each of the above-mentioned embodiments, the test piece is subjected to the CT test in the vibration mode. However, the automatic measuring apparatus of the present invention may be applied to the case where the test piece is CT-tested in the tensile mode, in which case, for example, in step 30 of each of the above-described embodiments, The timer measures a constant time, and in step 50, an image is captured at a constant time.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、nサイクルの亀裂画像よりn−rサイクル
の亀裂画像が減算されることにより差分画像が形成さ
れ、差分画像内の輝度の絶対値の最大値Dmax が検出さ
れ、二つの亀裂画像にズレが生じて最大値Dmax が所定
値を越えたときには当該サイクルに於ては亀裂の進展寸
法は演算されず次のサイクルに於てはrが1増加されて
差分画像が形成されることにより、差分画像は必ず相互
にズレのない二つの亀裂画像同士を減算することにより
形成された差分画像、即ち亀裂以外の傷や汚れなどが亀
裂の一部であると誤って識別される虞れがない適正に形
成された差分画像に於て検出され位置が計測された亀裂
の先端の位置に基き進展寸法が演算されるので、試験片
の表面に傷や汚れなどが存在する場合にも亀裂の進展寸
法を自動的に非常に正確に且容易に計測することができ
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a difference image is formed by subtracting an n-r cycle crack image from an n cycle crack image, and a brightness image in the difference image is formed. When the maximum absolute value Dmax of the cracks is detected and the two crack images are displaced and the maximum value Dmax exceeds the predetermined value, the crack extension dimension is not calculated in the cycle and the next cycle is calculated. Since r is increased by 1 to form a differential image, the differential image is a differential image formed by subtracting two crack images that are not mutually displaced, that is, a flaw or stain other than the crack. Since there is no risk of being erroneously identified as a part of a crack, the progress dimension is calculated based on the position of the tip of the crack that was detected and the position was measured in a properly formed difference image. Scratches and dirt on the surface of It can be automatically very accurately 且 easily measure the progress dimensions of the crack even if present.

【0058】また本発明によれば、上述の如く試験片の
表面に亀裂以外の傷や汚れなどが存在してもこれらの影
響を受けることなく亀裂の進展寸法を非常に正確に計測
することができるので、試験片に対する表面仕上加工を
簡略化することができ、これによりCT試験を能率よく
実施することができる。
Further, according to the present invention, even if scratches or stains other than cracks are present on the surface of the test piece as described above, the crack propagation dimension can be measured very accurately without being affected by these. As a result, the surface finishing of the test piece can be simplified, and the CT test can be efficiently performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の一
つの実施例を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an automatic measuring apparatus for crack growth dimensions according to the present invention.

【図2】CT試験されるべき試験片を示す拡大正面図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged front view showing a test piece to be CT tested.

【図3】図2の線III-III に沿う試験片の平断面図であ
る。
FIG. 3 is a plan sectional view of the test piece taken along line III-III in FIG.

【図4】差分画像の形成、オフセット処理、二値化処理
の要領の一例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a procedure for forming a difference image, offset processing, and binarization processing.

【図5】亀裂進展寸法の測定開始時に行われる初期設定
の一例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of initial setting performed at the start of measurement of a crack growth dimension.

【図6】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の第
一の実施例に於ける制御フローの一部を示すフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a part of a control flow in the first embodiment of the automatic crack growth dimension measuring apparatus according to the present invention.

【図7】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の第
一の実施例に於ける制御フローの残りの部分を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing the remaining part of the control flow in the first embodiment of the automatic crack growth dimension measuring apparatus according to the present invention.

【図8】第一の実施例による亀裂進展寸法の自動計測の
要領を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a procedure of automatic measurement of a crack growth dimension according to the first embodiment.

【図9】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の第
二の実施例に於ける制御フローの一部を示すフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a part of a control flow in a second embodiment of the automatic crack growth dimension measuring apparatus according to the present invention.

【図10】本発明による亀裂進展寸法の自動計測装置の
第二の実施例に於ける制御フローの残りの部分を示すフ
ローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing the remaining part of the control flow in the second embodiment of the automatic crack growth dimension measuring apparatus according to the present invention.

【図11】第二の実施例による亀裂進展寸法の自動計測
の要領を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a procedure of automatic measurement of a crack growth dimension according to a second embodiment.

【図12】差分画像の形成、オフセット処理、二値化処
理の要領の他の例を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing another example of a procedure for forming a difference image, offset processing, and binarization processing.

【図13】差分画像の形成、オフセット処理、二値化処
理の要領の更に他の例を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing still another example of a procedure for forming a difference image, offset processing, and binarization processing.

【図14】荷重発生装置への制御信号と荷重発生装置に
より発生される荷重との関係を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a relationship between a control signal to the load generator and a load generated by the load generator.

【図15】図14に示された応答遅れ時間△Tの変動を
示す解図的グラフである。
FIG. 15 is an illustrative graph showing a variation of the response delay time ΔT shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…試験片 12…CT試験装置 20…油圧シリンダ 22…油圧制御装置 32…ステージ装置 34…ビデオカメラ 36…光学顕微鏡 46…ステージ制御装置 48…画像処理装置 50…パーソナルコンピュータ 52…画像計測装置 10 ... Test piece 12 ... CT test device 20 ... Hydraulic cylinder 22 ... Hydraulic control device 32 ... Stage device 34 ... Video camera 36 ... Optical microscope 46 ... Stage control device 48 ... Image processing device 50 ... Personal computer 52 ... Image measuring device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試験片を支持し前記試験片に対し荷重を与
える試験片支持装置と、前記試験片に発生した亀裂を撮
像しこれを電気的亀裂画像に変換する撮像装置と、前記
撮像装置より所定の時間毎に前記亀裂画像を取込み、n
を正の整数としrをn未満の正の整数としてnサイクル
の亀裂画像よりn−rサイクルの亀裂画像を減算して差
分画像を形成し、該差分画像内の輝度の絶対値の最大値
Dmax を検出し、前記差分画像を低解像度化処理して低
解像度化処理された差分画像を形成し記憶する画像処理
装置と、前記低解像度化処理された差分画像上にて亀裂
の先端を検出し前記差分画像上に於ける亀裂先端の位置
を計測する画像計測装置と、前記画像計測装置より亀裂
先端の位置を示す信号を入力され少くとも前記亀裂先端
の変位量の合計として亀裂の進展寸法を演算する演算制
御装置とを有し、前記最大値Dmax が所定値を越えたと
きには前記演算制御装置は当該サイクルに於ては亀裂の
進展寸法を演算せず前記画像処理装置は次のサイクルに
於ては前記rを1増加して差分画像を形成するよう構成
されていることを特徴とする亀裂進展寸法の自動計測装
置。
1. A test piece support device for supporting a test piece and applying a load to the test piece, an image pickup device for picking up an image of a crack generated in the test piece and converting the image into an electrical crack image, and the image pickup device. The crack image is taken in every more predetermined time, and n
Is a positive integer, r is a positive integer less than n, and n-r cycle crack images are subtracted from n cycle crack images to form a difference image, and the maximum value Dmax of the absolute value of the brightness in the difference image is formed. An image processing device for detecting and reducing the resolution of the differential image to form and storing the differential image subjected to the resolution reduction, and detecting the tip of the crack on the differential image subjected to the resolution reduction. An image measuring device that measures the position of the crack tip on the difference image, and a signal indicating the position of the crack tip from the image measuring device is input, and the crack progress dimension is calculated as the total amount of displacement of at least the crack tip. When the maximum value Dmax exceeds a predetermined value, the arithmetic and control unit does not calculate the crack extension size in the cycle, and the image processing apparatus in the next cycle. Increase the r by 1 Automatic measuring apparatus crack growth dimension, characterized in that it is configured to form a differential image by.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0707206A1 (en) * 1994-10-11 1996-04-17 United Technologies Corporation High temperature crack monitoring apparatus
JP2011117824A (en) * 2009-12-03 2011-06-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Apparatus and method for evaluation of strength

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