JPH0552729A - 疲労試験装置用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 疲労試験装置にて記録された画像データに基
づきリアルタイムな細かいクラックなどの発生を自動的
に判定すること。 【構成】 試料に応力を加えて変形させその試料の疲労
の程度を記録したビデオデッキ３２からの一つの静止画
である画像データがＡ／Ｄ変換器４１、入力装置４２を
介して画像メモリ４３に記憶される。その画像メモリ４
３に記憶された画像データがＣＰＵ４４により微分さ
れ、濃淡の程度からエッジが算出される。次に、各エッ
ジ間の相互間距離及び方向などからそれらをグループ化
してラインが算出される。このようにして、互いに隣接
したラインの間隔の大きさからリアルタイムな細かいク
ラックなどの発生が判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料に応力を加えて撮
影した画像データを画像処理することによりその試料の
疲労の程度を自動判定する疲労試験装置用画像処理装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、疲労試験として例えば、繰り返し疲
労試験や応力下でのオゾン暴露試験などがある。上記繰
り返し疲労試験としてはデマッチャ屈曲疲労、伸長疲
労、屈曲・伸長疲労試験などがある。又、上記応力下で
のオゾン暴露試験としては静的伸長暴露、動的伸長暴露
試験などがある。その他、疲労試験としては熱緩和破壊
（静的伸長）試験、防振ゴム耐久試験、液・油中膨張
（線膨張）観察試験、ステアリングホイール繰り返し耐
久試験及びストレスクラック観察（サーマルショックな
ど）試験等がある。上記疲労試験のうち、例えば、デマ
ッチャ屈曲疲労試験は〔ＪＩＳ Ｋ６３０１〕の規定に
基づいて行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記デマッチャ屈曲疲
労試験などの疲労試験中に試料に発生するクラックの形
状や大きさ（面積）等は様々である。従って、画像認識
手法として知られているパターンマッチング法などを用
い、試料にクラックが発生した段階で予め記憶されたパ
ターンと照合してクラックと特定することは極めて困難
であった。結局、デマッチャ屈曲疲労試験などの疲労試
験中においては、担当者等が一定時間（例えば、１〜２
分）毎にその都度、試料の状況を目視確認して判定し記
録するしかなかった。すると、当然なことながら、クラ
ックなどの正確な発生時間の判定は不可能となり、特
に、細かいクラックなどが発生した段階で判定すること
が難しいという問題があった。

【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、前述の疲
労試験中にその状況を担当者等が一々目視確認する必要
がなく、試験後、リアルタイムな細かいクラックなどの
発生も自動的に判定できる疲労試験装置用画像処理装置
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、図１０にその概念を示したように、試
料に応力を加えて変形させ該試料の疲労の程度を撮像装
置にて撮影し記録された画像データを読み込むデータ読
み込み手段G01 と、該データ読み込み手段G01にて読み
込まれた画像データを微分し、濃淡の程度からエッジを
算出するエッジ演算手段G02 と、該エッジ演算手段G02
にて算出された各エッジ間の相互間距離及び方向などか
らそれらをグループ化してラインを算出するライン演算
手段G03と、該ライン演算手段G03 にて算出され互いに
隣接したラインの間隔の大きさによりクラックの発生を
判定するクラック判定手段G04 とを備えたことを特徴と
する。

【０００６】

【作用】データ読み込み手段G01 により試料に応力を加
えて変形させその試料の疲労の程度を撮像装置にて撮影
し記録された画像データが読み込まれる。次に、エッジ
演算手段G02 により上記画像データが微分され、濃淡の
程度からエッジが算出される。次に、ライン演算手段G0
3 により上記エッジ演算手段G02 にて算出された各エッ
ジ間の相互間距離及び方向などからそれらをグループ化
してラインが算出される。そして、クラック判定手段G0
4 では上記算出され互いに隣接したラインの間隔の大き
さによりクラックの発生が判定される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図２は本発明に係る疲労試験装置用画像処理装
置における画像データを得るための繰り返し疲労試験で
あるデマッチャ屈曲疲労試験装置を示した構成図であ
る。デマッチャ屈曲疲労試験装置は試料に応力を加えて
変形させる恒温槽付デマッチャ装置１と撮像装置である
ビデオカメラ２１が搭載されたカメラ移動装置２とその
試料の疲労の程度をビデオカメラ２１により間欠撮影モ
ードで静止画撮りして画像データとして記録する自動観
察装置３とから成る。

【０００８】恒温槽付デマッチャ装置１の仕様は周波数
300rpm（屈曲回数５回／sec.）、ストローク０〜100m
m、温度範囲RT〜150℃、試料数20である。上記恒温槽付
デマッチャ装置１の観察用窓１１は二重ガラスにて構成
され、恒温槽付デマッチャ装置１内に取付けられた試料
Ｔ_P の少なくとも撮影される表面である観察用窓１１に
面した側には試料Ｔ_P と異なった色である銀色塗料が塗
布されている。上記観察用窓１１の近傍には屈曲回数を
計測するための屈曲回数カウンタ１２が設けられてい
る。又、カメラ移動装置２の仕様はカメラ停止時間30秒
（可変）の間欠送り、近接スイッチによるカメラ停止位
置決めで、カメラ移動装置２に搭載されたビデオカメラ
２１はシャッタースピード1/60秒で 0.6秒間隔のインタ
ーバル撮影を行う。そして、自動観察装置３の仕様はモ
ニタサイズ15型及び水平解像度 330本のモニタテレビ３
１と静止画専用のビデオデッキ３２及びビデオデッキ３
２に接続され、画像送り或いは戻しの微妙な調節が可能
なジョグ操作付リモートコントロールユニット３３から
成る。従って、上述のデマッチャ屈曲疲労試験装置にお
いては、 120分ビデオテープで約72時間分の録画観察が
可能となる。

【０００９】次に、カメラ移動装置２の構成について図
３, 図４及び図５を参照し詳述する。図３はカメラ移動
装置２の正面図、図４は図３からカバー２９を外した状
態を示した平面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿った部分
縦断面図である。ビデオカメラ２１が搭載される移動ベ
ース２２には前後２本のリニアボールベアリング２３
ａ，２３ｂが配設され、それらリニアボールベアリング
２３ａ，２３ｂはレール２４ａ，２４ｂにてガイドされ
ている。又、移動ベース２２はギヤードモータ２５によ
りプーリ２６及びベルト２７を介して左右に移動され
る。そして、ビデオカメラ２１が搭載された移動ベース
２２の停止位置は恒温槽付デマッチャ装置１内に取付け
られた試料Ｔ_P に対向する位置となるように、予め配設
された複数の近接スイッチ２８により移動ベース２２の
端面の所定位置が検出されて決定される。尚、カメラ移
動装置２の移動ベース２２は恒温槽付デマッチャ装置１
内に取付けられた試料Ｔ_P に対して平行移動するように
配設されることにより、移動ベース２２上に搭載される
ビデオカメラ２１の焦点は固定状態のままで良いことに
なる。

【００１０】上述のデマッチャ屈曲疲労試験装置ではカ
メラ移動装置２によりビデオカメラ２１は恒温槽付デマ
ッチャ装置１内の各試料Ｔ_P に対向する適切な位置まで
所定の時間毎に順次移動される。そして、各試料Ｔ_P 表
面には銀色塗料が塗布されており、細かいクラック発生
の状況までもが撮影時刻及び屈曲回数カウンタ１２の数
値と共に 0.6秒毎に50コマずつ次々に撮影されることに
なる。

【００１１】次に、本発明に係る疲労試験装置用画像処
理装置について説明する。図１は本発明に係る疲労試験
装置用画像処理装置の電気的構成を示したブロックダイ
ヤグラムである。上述のデマッチャ屈曲疲労試験装置の
自動観察装置３のビデオデッキ３２はＡ／Ｄ変換器４１
を介して入力装置４２と接続されている。又、入力装置
４２は画像メモリ４３を介してＣＰＵ４４に接続されて
いる。そのＣＰＵ４４には制御プログラムを記憶したＲ
ＯＭ４５、画素アドレスに対応したデータを記憶する微
分画像メモリ領域４６１などから成るＲＡＭ４６が接続
されており、更に、ＣＲＴ表示装置４７が接続されてい
る。

【００１２】ビデオデッキ３２により撮影済みのビデオ
テープをリモートコントロールユニット３３などで調節
しながら再生する。そのビデオデッキ３２からの一つの
静止画であり、図７に示された試料Ｔ_P が撮像された明
暗から成る画像データはＡ／Ｄ変換器４１でアナログ信
号からディジタル信号に変換される。その変換されたデ
ィジタル信号は入力装置４２を介して画像メモリ４３に
記憶される。この画像メモリ４３に記憶される画像デー
タは、ビデオカメラ２１のＣＣＤ素子の各画素に対応し
た、８bit であれば、 256階調の所謂Gray画像データで
ある。

【００１３】次に、本実施例装置で使用されているＣＰ
Ｕ４４の処理手順を示した図６のフローチャートに基づ
き説明する。先ず、データ読み込み手段を達成するステ
ップ100 で、画像メモリ４３に記憶された画像データの
うち所定の範囲、例えば、３×３画素マトリックスから
成る１つのウィンドウ領域のデータを読み込む。次にス
テップ102 に移行して、読み出された画像データに対し
て画像処理用として知られた微分オペレータにより微分
演算処理を実行する。即ち、画像データに対して一次微
分（グラジエント）を行う。このグラジエントはベクト
ルであり絶対値と方向とが得られる。ここで、上記画像
データの濃淡が大きく変化する場所では絶対値は大き
く、変化しない場所では絶対値は殆ど零となる。

【００１４】次にステップ104 に移行して、ステップ10
2 で算出された絶対値が予め設定された閾値である所定
値より大きいか否かが判定される。ステップ104 で絶対
値が所定値より大きいとステップ106 に移行し、上記ウ
ィンドウ領域の画素アドレスに対応した絶対値及び方向
のデータをＲＡＭ４６の微分画像メモリ領域４６１に記
憶する。次にステップ108に移行して、画像メモリ４３
に記憶された全画像データ領域について微分演算処理が
完了したか否かが判定される。尚、上記ステップ104 で
絶対値が所定値未満である時には、ステップ106 をスキ
ップしてステップ108 に移行する。そして、ステップ10
8 で画像メモリ４３に記憶された画像データの全画像デ
ータ領域について微分演算処理が完了していない時には
ステップ100 に戻り、画像メモリ４３に記憶された画像
データの次のウィンドウ領域のデータを読み込み以下、
同様に処理される。ステップ108 で全画像データ領域に
ついて微分演算処理完了となると、ステップ110 に移行
する。ステップ110 ではエッジ線分抽出として、ステッ
プ106 でＲＡＭ４６の微分画像メモリ領域４６１に記憶
された画素アドレスデータに基づき始点から終点までの
連続した短いラインがエッジ線分としてグループ化され
る（図８参照）。

【００１５】次にステップ112 に移行して、各エッジ線
分間の相互間距離及び方向を算出する。次にステップ11
4 に移行して、公知の画像処理におけるクラスタリング
処理を実行する。即ち、ステップ112 にて算出された各
エッジ線分間の相互間距離及び方向に基づき、上記エッ
ジ線分のうち同一ライン上に存在すると思われるものが
長エッジ線分としてグループ化される。次にステップ11
6 に移行して、各グループ内のエッジ線分に対して最小
二乗近似を行い連続したラインを算出する。

【００１６】次にステップ118 に移行して、ステップ11
6 で算出されたラインで隣接したラインが有るか否かが
判定される。隣接したラインが有るとステップ120 に移
行し、ステップ120 で隣接していると判定されたライン
の間隔を算出する。次にステップ122 に移行して、ステ
ップ120 で算出されたラインの間隔の大きさがクラック
発生と判断する間隔であり予め設定された所定値より大
きく、又、その間隔の大きさが試料Ｔ_P の幅などにて設
定された最大間隔未満であるか否かが判定される。上記
間隔の大きさが不等号内に在るとステップ124 に移行
し、クラックが発生したとしてＣＲＴ表示装置４７によ
りクラック発生の場所やその間隔の大きさなどを表示
し、担当者等に知らせる（図９参照）。尚、ステップ11
8 で隣接したラインがない場合、又、ステップ122 で上
記間隔の大きさが不等号内にない場合には、クラックは
発生していないとして、本プログラムを終了する。

【００１７】このようにして、ビデオテープに記録され
た一つの静止画であり画像メモリ４３に記憶された画像
データに対する画像処理が終了する。上述の処理をビデ
オテープに記録された静止画毎に繰り返すことにより、
目視では確認できないような、試料Ｔ_P に細かいクラッ
クが発生した正確な時間やその時の試料Ｔ_P に対する屈
曲回数なども知ることができる。即ち、各試料Ｔ_P にお
けるリアルタイムなクラック発生の判定が実行できるこ
とになる。尚、上述のプログラムにおいて、エッジ演算
手段はステップ102 〜110 にて、ライン演算手段はステ
ップ112 〜116にて、クラック判定手段はステップ118
〜124 にてそれぞれ達成される。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、試料に応力を加えて変形させ
その疲労の程度を撮像装置にて撮影し記録された画像デ
ータを読み込み、その画像データを微分し、濃淡の程度
からエッジを算出し、その各エッジ間の相互間距離及び
方向などからそれらをグループ化してラインを算出し、
その互いに隣接したラインの間隔の大きさによりクラッ
クの発生を判定するので、疲労試験中にその状況を担当
者等が一々目視確認する必要がなく、本発明の疲労試験
装置用画像処理装置を用いることにより、疲労試験後の
画像データからリアルタイムなクラックなどの発生が自
動的に判定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な一実施例に係る疲労試験装置
用画像処理装置の電気的構成を示したブロックダイヤグ
ラムである。

【図２】同実施例に係る疲労試験装置用画像処理装置に
おける画像データを得るためのデマッチャ屈曲疲労試験
装置を示した構成図である。

【図３】図２のデマッチャ屈曲疲労試験装置におけるカ
メラ移動装置の詳細を示した正面図である。

【図４】図３からカバーを外した状態を示した平面図で
ある。

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った部分縦断面図である。

【図６】同実施例に係る疲労試験装置用画像処理装置で
使用されているＣＰＵの処理手順を示したフローチャー
トである。

【図７】同実施例に係る疲労試験装置用画像処理装置で
読み込まれる画像データでありデマッチャ屈曲疲労試験
装置にてビデオテープに記録された一つの静止画を示し
た説明図である。

【図８】同実施例に係る疲労試験装置用画像処理装置で
読み込まれた画像データに対してグループ化された各エ
ッジ線分を示した説明図である。

【図９】同実施例に係る疲労試験装置用画像処理装置で
クラックの発生がＣＲＴ表示装置にて表示された状態を
示した説明図である。

【図１０】本発明の概念を示したブロックダイヤグラム
である。

【符号の説明】

１−恒温槽付デマッチャ装置 ２−カメラ移動装置
３−自動観察装置 １１−観察用窓 １２−屈曲回数カウンタ ２１−
ビデオカメラ ２２−移動ベース ２５−ギヤードモータ ２６−
プーリ ２７−ベルト ２８−近接スイッチ ３１−モニタ
テレビ ３２−ビデオデッキ ４１−Ａ／Ｄ変換器 ４２−
入力装置 ４３−画像メモリ ４４−ＣＰＵ ４７−ＣＲＴ表
示装置 Ｔ_P −試料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料に応力を加えて変形させ該試料の疲労
   の程度を撮像装置にて撮影し記録された画像データを読
   み込むデータ読み込み手段と、 前記データ読み込み手段にて読み込まれた画像データを
   微分し、濃淡の程度からエッジを算出するエッジ演算手
   段と、 前記エッジ演算手段にて算出された各エッジ間の相互間
   距離及び方向などからそれらをグループ化してラインを
   算出するライン演算手段と、 前記ライン演算手段にて算出され互いに隣接したライン
   の間隔の大きさによりクラックの発生を判定するクラッ
   ク判定手段とを備えたことを特徴とする疲労試験装置用
   画像処理装置。