JPH09318328A - Laser non-contact extensometer - Google Patents

Laser non-contact extensometer

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Publication number
JPH09318328A
JPH09318328A JP13827096A JP13827096A JPH09318328A JP H09318328 A JPH09318328 A JP H09318328A JP 13827096 A JP13827096 A JP 13827096A JP 13827096 A JP13827096 A JP 13827096A JP H09318328 A JPH09318328 A JP H09318328A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
test piece
laser
measurement
output
laser light
Prior art date
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Pending
Application number
JP13827096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Kamegawa
正之 亀川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP13827096A priority Critical patent/JPH09318328A/en
Publication of JPH09318328A publication Critical patent/JPH09318328A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid hazard to a human body by utilizing scattered light from a test piece to automatically detect presence of fracture of the test piece at a measurement part, and reducing the output level of irradiation laser light to a specified level or less. SOLUTION: For example, under the condition where a test piece W is not held between holding tools Ca and Cb, a measurement laser light is emitted from a semiconductor laser 11. In that case, the scattered light from the test piece W does not enter and image sensor 21, so, the average value level of each channel output is significantly lower compared with the case where the test piece W is present at the position, therefore in this case, a control signal is supplied from a test piece fracture/presence detecting part 33 to a laser power source circuit 10, for lowering a driving current of the semiconductor laser 11. Thereby, an irradiation laser light immediately drops to a low level.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試験片の表面にレ
ーザ光を照射して得られるスペックルパターンを利用し
て、試験片の伸びあるいは縮みを非接触のもとに計測す
る、いわゆるレーザ非接触伸び計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes a speckle pattern obtained by irradiating the surface of a test piece with a laser beam to measure the elongation or contraction of the test piece without contacting the so-called laser. Regarding non-contact extensometer.

【0002】[0002]

【従来の技術】物体の表面にレーザ光を照射することに
よって得られるスペックルパターンを利用して、その物
体の変位情報を得る方法が知られている。
2. Description of the Related Art There is known a method of obtaining displacement information of an object by utilizing a speckle pattern obtained by irradiating the surface of the object with laser light.

【0003】スペックルパターンを利用して変位情報を
得る場合、基本的には、物体の測定対象面からのレーザ
光の散乱光を、イメージセンサによって光電変換してス
ペックルパターンに応じた電気信号を刻々と得るととも
に、その刻々の信号の相互相関関数を求めることによ
り、スペックルパターンの移動量を求め、そのスペック
ルパターンの移動量から物体の変位情報を得る。
When the displacement information is obtained by using the speckle pattern, basically, the scattered light of the laser light from the surface to be measured of the object is photoelectrically converted by an image sensor and an electric signal corresponding to the speckle pattern is obtained. And the amount of movement of the speckle pattern is obtained by obtaining the cross-correlation function of the signals at each moment, and the displacement information of the object is obtained from the amount of movement of the speckle pattern.

【0004】このような原理を用いて、材料試験に供さ
れる試験片の2箇所(標点)間の伸び(または縮み、以
下同)を非接触のもとに計測するレーザ非接触伸び計が
既に提案されている(例えば特開平8−4306号)。
このようなレーザ非接触伸び計においては、試験片から
の散乱光を結像光学系によってイメージセンサの受光面
に結像させ、そのイメージセンサの各チャンネル出力の
うち、試験片上にあらかじめ設定された2箇所(標点)
に対応する各複数チャンネルずつの出力を用いて、それ
ぞれの箇所におけるスペックルパターンの移動量を個別
に求めるとともに、その差を算出することによって、試
験片上の2標点間の伸びを求める。
Using this principle, a laser non-contact extensometer for measuring the elongation (or contraction, hereinafter the same) between two points (standard points) of a test piece used for a material test in a non-contact manner. Has already been proposed (for example, JP-A-8-4306).
In such a laser non-contact extensometer, the scattered light from the test piece is formed into an image on the light receiving surface of the image sensor by the image forming optical system, and among the channel outputs of the image sensor, it is preset on the test piece. 2 places (marks)
Using the output of each of the plurality of channels corresponding to the above, the amount of movement of the speckle pattern at each location is individually calculated, and the difference between them is calculated to obtain the extension between the two gauge marks on the test piece.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なレーザ非接触伸び計では、通常の測定状態においては
レーザ光は測定部位にセットされた試験片に向けて照射
され、試験片によって遮られることになるが、引張試験
等において試験片が破断したとき、あるいは試験片が測
定部位に存在しない状態で誤って伸び計を起動したと
き、レーザ光は測定部位を越えて後方にまで照射され
る。測定部位の後方に衝立等の遮蔽体がない場合には、
そのレーザ光が人体に危険を及ぼす可能性がある。
By the way, in the laser non-contact extensometer as described above, in a normal measurement state, the laser light is irradiated toward the test piece set at the measurement site and is blocked by the test piece. However, when the test piece breaks in a tensile test, or when the extensometer is accidentally activated when the test piece is not present at the measurement site, the laser light is emitted backwards beyond the measurement site. . If there is no screen or other shield behind the measurement site,
The laser light may pose a danger to the human body.

【0006】また、測定部位の後方に衝立を設けて上記
のようなレーザ光を遮ったとしても、その衝立による反
射光の影響まで完全に除去するようにするには、衝立の
形状や素材等を考慮する必要があり、コストアップに繋
がる。
Even if a partition is provided behind the measurement site to block the laser light as described above, in order to completely remove the influence of the reflected light due to the partition, the shape and material of the partition, etc. Need to be considered, which leads to cost increase.

【0007】ここで、引張試験時等における試験片の破
断は、材料試験機の荷重検出信号等から検出することが
でき、その検出出力によってレーザ光源をOFFにする
等の対策は可能ではあるが、その場合、以下に示すよう
な問題が生じる。
Here, the breakage of the test piece during the tensile test or the like can be detected from the load detection signal of the material testing machine or the like, and it is possible to take measures such as turning off the laser light source based on the detection output. In that case, the following problems occur.

【0008】すなわち、材料試験機からの信号によって
レーザ非接触伸び計のレーザ出力を制御するためには、
材料試験機と伸び計との間を信号線で繋ぐ必要が生じ、
特に既設の材料試験機にレーザ非接触伸び計を装着する
場合には、そのような出力を取り出せるように材料試験
機を改造する必要があり、また、例え既にそのような出
力を取り出せるような材料試験機であっても、レーザ非
接触伸び計側において材料試験機から供給される出力信
号でレーザ出力が制御されるようにマッチングを行う必
要が生じるばかりでなく、コネクタの形態一つについて
も、一々両者間で統一する等の煩わしい作業を必要とす
る。
That is, in order to control the laser output of the laser non-contact extensometer by the signal from the material testing machine,
It is necessary to connect the material testing machine and the extensometer with a signal line,
Especially when the laser non-contact extensometer is installed on an existing material testing machine, it is necessary to modify the material testing machine so that such output can be obtained. Even if it is a tester, not only will it be necessary to perform matching so that the laser output is controlled by the output signal supplied from the material tester on the laser non-contact extensometer side, but also for one form of connector, It requires troublesome work such as unifying the two.

【0009】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、材料試験機等から試
験片の破断等の検出信号を必要とすることなく、かつ、
遮断用の衝立等を設けることなく、試験片の破断時に、
あるいは試験片の不存在時に誤ってレーザ非接触伸び計
を起動しても、人体に対して危険を生じることのないレ
ーザ非接触伸び計を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to eliminate the need for a detection signal such as breakage of a test piece from a material testing machine or the like, and
When a test piece is ruptured without providing a partition for blocking,
Another object of the present invention is to provide a laser non-contact extensometer that does not pose a danger to the human body even if the laser non-contact extensometer is accidentally activated in the absence of a test piece.

【0010】[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、本発明のレーザ非接触伸び計は、測定部位にセット
された試験片にレーザ光を照射するレーザ照射光学系
と、そのレーザ光の試験片表面での散乱光を計測する測
定光学系と、その測定光学系の出力を用いて、試験片表
面での散乱光に含まれるスペックルパターンの移動量か
ら試験片の伸びを算出する演算部を備えた伸び計におい
て、測定光学系からの出力を用いて測定部位における試
験片の有無もしくは破断を検出する検出手段と、試験片
の不存在および破断の検出時にレーザ照射光学系からの
レーザ光を所定のレベル以下に低下させるレーザ出力制
御手段を備えていることによって特徴づけられる。
In order to achieve the above object, a laser non-contact extensometer of the present invention comprises a laser irradiation optical system for irradiating a test piece set at a measurement site with laser light, and the laser light. Using the measurement optical system that measures the scattered light on the surface of the test piece and the output of the measurement optical system, calculate the elongation of the test piece from the movement amount of the speckle pattern included in the scattered light on the surface of the test piece. In an extensometer equipped with a calculation unit, a detection means for detecting the presence or absence of a test piece or breakage at the measurement site using the output from the measurement optical system, and the laser irradiation optical system when detecting the absence or breakage of the test piece. It is characterized in that it is provided with a laser output control means for lowering the laser light below a predetermined level.

【0011】ここで、本発明において、試験片からの散
乱光の測定結果を用いて試験片の有無もしくは破断を検
出するに具体的方法は限定されるものではないが、例え
ば、測定光学系からの出力から散乱光レベルをモニタ
し、そのレベルが一定の限度を越えて低い場合に試験片
の不存在もしくは破断を検出する方法や、あるいは破断
の検出には、散乱光に含まれるスペックルパターンに基
づく試験片の任意の点の変位速度が、ある限度を越えて
速くなったこと、更には散乱光に含まれるスペックルパ
ターンがある限度を越えて瞬時に変化したこと、等を利
用することができる。
Here, in the present invention, the specific method for detecting the presence or absence or breakage of the test piece by using the measurement result of the scattered light from the test piece is not limited. The speckle pattern included in the scattered light can be used to detect the absence or breakage of the test piece when the scattered light level is monitored from the output of the device and the level is below a certain limit. Based on the fact that the displacement speed of any point of the test piece based on the above became faster than a certain limit, and that the speckle pattern included in the scattered light changed instantaneously beyond a certain limit, etc. You can

【0012】本発明によれば、レーザ非接触伸び計が元
来的に有している、試験片からの散乱光を測定する測定
光学系を利用して、その測定出力を用いることによって
試験片の破断や不存在を検出することで、特にコストア
ップを伴うことなく、レーザ非接触伸び計が、言わば自
己完結的に試験片の破断時および不存在時にレーザ出力
を低下させることが可能となる。
According to the present invention, a measuring optical system originally possessed by a laser non-contact extensometer for measuring scattered light from a test piece is used, and the measurement output is used to measure the test piece. By detecting the breakage or absence of the laser beam, the laser non-contact extensometer can reduce the laser output in a self-contained manner when the test piece is broken or when the test piece is absent. .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を材料
試験機に装着した状態で示す構成図であり、光学系の模
式図と電気的構成を示すブロック図とを併記して示す図
である。
1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention mounted on a material testing machine, showing a schematic diagram of an optical system and a block diagram showing an electrical structure thereof. It is a figure.

【0014】試験片Wは、その両端が材料試験機の上下
の掴み具Ca,Cbに把持された状態で、上側の掴み具
Cbが上方に移動することによって引張負荷が与えられ
る。レーザ非接触伸び計は、試験片Wにレーザ光を照射
するレーザ光照射光学系1と、試験片Wの表面による散
乱光を測定する測定光学系2と、その測定光学系2によ
る散乱光の測定出力を処理する計測・制御回路3を主た
る構成要素として構成されている。
A tensile load is applied to the test piece W by moving the upper grip Cb upward while the both ends of the test piece W are gripped by the upper and lower grips Ca and Cb of the material testing machine. The laser non-contact extensometer includes a laser light irradiation optical system 1 for irradiating the test piece W with laser light, a measurement optical system 2 for measuring scattered light by the surface of the test piece W, and a scattered light by the measurement optical system 2. The measurement / control circuit 3 that processes the measurement output is configured as a main component.

【0015】レーザ照射光学系1は、半導体レーザ1
1、コリメータレンズ12、および2つのシリンドリカ
ルレンズ13a,13cからなるビームエキスパンダ1
3によって構成されており、半導体レーザ11から出力
されるレーザ光を、伸びの計測方向である鉛直方向に沿
ってライン状に延びるビームに成形した後、掴み具Ca
とCbの間に把持された試験片Wに照射するようになっ
ている。半導体レーザ11の駆動電流は、レーザ電源回
路10から供給される。
The laser irradiation optical system 1 is a semiconductor laser 1
1, a beam expander 1 including a collimator lens 12 and two cylindrical lenses 13a and 13c.
3, the laser light output from the semiconductor laser 11 is shaped into a beam that extends linearly along the vertical direction that is the measurement direction of elongation, and then the gripper Ca
The test piece W held between Cb and Cb is irradiated. The drive current of the semiconductor laser 11 is supplied from the laser power supply circuit 10.

【0016】測定光学系2は、1次元イメージセンサ2
1と、そのイメージセンサ21の受光面に試験片Wから
の散乱光を結像させるための集光レンズ22によって構
成されている。
The measuring optical system 2 is a one-dimensional image sensor 2
1 and a condenser lens 22 for forming an image of scattered light from the test piece W on the light receiving surface of the image sensor 21.

【0017】イメージセンサ21の出力は、増幅器4に
よって増幅されて後にA−D変換器5でデジタル化さ
れ、一旦メモリ6に格納された後に刻々と計測・制御回
路3に取り込まれる。
The output of the image sensor 21 is amplified by the amplifier 4, later digitized by the AD converter 5, temporarily stored in the memory 6, and then taken into the measurement / control circuit 3 every second.

【0018】計測・制御回路3には、イメージセンサ2
1の複数のチャンネルからの出力のうち、試験片Wの2
箇所の標点A,Bに対応するそれぞれ複数チャンネルず
つのデータ群を、各標点に対応する2つの観察点データ
として設定するための設定器7が接続されている。この
設定器7により、例えば、イメージセンサ21が200
0チャンネルであった場合に、伸びの計測を開始する前
に、第100チャンネル〜第200チャンネルの出力が
一方の標点Aに対応する観察点データ、第700チャン
ネル〜第800チャンネルの出力が他方の標点Bに対応
する観察点データとして設定される。
The measurement / control circuit 3 includes an image sensor 2
Of the outputs from one channel, 2 of the test piece W
A setter 7 for setting a data group for each of a plurality of channels corresponding to the gage marks A and B at a location as two observation point data corresponding to each gage mark is connected. With this setting device 7, for example, the image sensor 21 is set to 200
If the number of channels is 0, the output of channels 100 to 200 is the observation point data corresponding to one of the reference points A and the output of channels 700 to 800 is the other before the measurement of elongation is started. Is set as the observation point data corresponding to the reference point B of.

【0019】計測・制御回路3は、実際には高速信号処
理装置やCPU等を主体とするものであるが、図1にお
いては、機能別にブロック化して示している。イメージ
センサ21の各チャンネル出力は、所定の微小時間ごと
にメモリ6に格納されていくが、前記した設定器7によ
り観察点データとして設定された2組のチャンネル群か
らのデータが、以下に示すように2つの標点間の伸びの
算出に供される。
The measurement / control circuit 3 is mainly composed of a high-speed signal processing device, a CPU, etc., but in FIG. 1, it is shown as a block for each function. The output from each channel of the image sensor 21 is stored in the memory 6 at every predetermined minute time. The data from the two groups of channels set as the observation point data by the setting device 7 is shown below. Thus, it is used to calculate the elongation between the two gauge points.

【0020】すなわち、設定された2組のチャンネル群
からのそれぞれの当初データは、それぞれ初期の参照デ
ータとしてメモリ6の規定アドレスに格納される。そし
て、以後、メモリ6にデータがサンプリングされるごと
に、設定された2組のチャンネル群からのデータ(以
下、観察点サンプリングデータと称する)は、対応する
参照データとともに、各標点に対応して設けられた変位
演算部31a,31bに導入される。変位演算部31
a,31bは、それぞれ参照データと観察点サンプリン
グデータとの相互相関関数を演算し、その関数のピーク
位置を求める。これらのピーク位置情報は、各標点A,
Bからの散乱光に含まれるスペックルパターンの移動情
報、つまり、参照データの採取時点から観察点サンプリ
ングデータが得られた時点までの各標点A,Bの変位情
報を表すことになり、その情報は伸び算出部32に供給
される。伸び算出部32では、各変位演算部31a,3
1bによる標点A,Bそれぞれの変位情報の差を算出す
ることによって、標点A,B間の伸びを算出する。
That is, the respective initial data from the set two channel groups are stored in the specified addresses of the memory 6 as the initial reference data. Then, thereafter, every time data is sampled in the memory 6, the data from the set two channel groups (hereinafter referred to as observation point sampling data) corresponds to each reference point together with the corresponding reference data. It is introduced into the displacement calculation units 31a and 31b provided as above. Displacement calculation unit 31
Each of a and 31b calculates a cross-correlation function between the reference data and the observation point sampling data, and obtains the peak position of the function. The peak position information is obtained from each of the control points A,
The movement information of the speckle pattern included in the scattered light from B, that is, the displacement information of each of the reference points A and B from the time when the reference data was collected to the time when the observation point sampling data was obtained, The information is supplied to the elongation calculation unit 32. In the elongation calculation unit 32, each displacement calculation unit 31a, 3
The elongation between the gauge points A and B is calculated by calculating the difference between the displacement information of the gauge points A and B according to 1b.

【0021】変位演算部31a,31bでは、演算した
相互相関関数のピーク位置がある一定量だけ移動するご
とに、観察点データ源として用いているチャンネル群を
その移動の向きに一定のチャンネル分だけシフトする。
このチャンネルシフトに際しては、それまで使用してい
た参照データを廃棄し、シフト後のチャンネル群からの
当初データを新たな参照データとするとともに、以後、
同チャンネル群からのデータを観察点サンプリングデー
タとして、これらのデータ間で相互相関関数を算出して
そのピーク位置を求める。つまり、各変位演算部31
a,31bでは、当初に設定された2つの標点A,Bか
らのスペックルパターンの移動量を算出しつつ、その移
動に追随させて観察点データ源として使用するチャンネ
ルを逐次変更していくことにより、実質的に試験片Wに
当初設定した2つの標点A,Bを追尾しながら、これら
の箇所からのスペックルパターンの移動量、ひいてはこ
れら各標点A,Bの変位量を求めていく。
In the displacement calculators 31a and 31b, every time the calculated peak position of the cross-correlation function moves by a certain amount, the channel group used as the observation point data source is moved by a certain amount in the direction of the movement. shift.
At the time of this channel shift, the reference data used until then is discarded, and the initial data from the channel group after the shift is used as new reference data, and thereafter,
Using the data from the same channel group as the observation point sampling data, the cross-correlation function is calculated between these data and the peak position is obtained. That is, each displacement calculator 31
In a and 31b, the movement amount of the speckle pattern from the two initially set reference points A and B is calculated, and the channel used as the observation point data source is sequentially changed following the movement. As a result, the amount of movement of the speckle pattern from these points, and thus the amount of displacement of each of the reference points A and B, is obtained while substantially tracking the two reference points A and B initially set on the test piece W. To go.

【0022】さて、メモリ6に格納されたイメージセン
サ21からの各チャンネルデータは、試験片破断・有無
検出部33にも供給される。試験片破断・有無検出部3
3では、イメージセンサ21からの刻々のチャンネルデ
ータの平均値を算出し、その平均値レベルがあらかじめ
設定された閾値よりも低くい場合には、試験片Wが破断
した、もしくは試験片Wが掴み具Ca,Cbに把持され
ていないと判断して、レーザ電源回路10から半導体レ
ーザ11に供給している駆動電流をあらかじめ設定され
た値以下に低下させるべく制御信号を発生する。
The channel data from the image sensor 21 stored in the memory 6 is also supplied to the test piece break / presence detection unit 33. Test piece breakage / presence detection unit 3
In 3, the average value of the channel data from the image sensor 21 is calculated, and when the average value level is lower than the preset threshold value, the test piece W is broken or the test piece W is grasped. It is determined that the tool Ca, Cb is not gripped, and a control signal is generated to reduce the drive current supplied from the laser power supply circuit 10 to the semiconductor laser 11 to a value equal to or lower than a preset value.

【0023】また、この例において試験片破断・有無検
出部33には、移動側の掴み具Cb側の標点Bに対応す
る変位演算部31bからの変位情報が供給されており、
標点Bが、設定された速度以上の速さで変位した場合に
も、試験片Wが破断したと判断して、同じく半導体レー
ザ11への駆動電流を設定値以下に低下させるべく制御
信号を発生する。この破断判別のための基準速度は、破
断速度設定器8によって任意に設定することができるよ
うになっている。
Further, in this example, the test piece breaking / presence / absence detecting section 33 is supplied with displacement information from the displacement calculating section 31b corresponding to the gauge point B on the moving side gripping tool Cb side,
Even when the gauge point B is displaced at a speed equal to or higher than the set speed, it is determined that the test piece W is broken, and a control signal is also sent in order to reduce the driving current to the semiconductor laser 11 to the set value or less. appear. The reference speed for determining the breakage can be arbitrarily set by the breakage speed setting device 8.

【0024】以上の実施の形態において、まず、試験片
Wが掴み具Ca,Cb間に把持されていない状態で半導
体レーザ11から測定用のレーザ光が照射された場合、
イメージセンサ21には試験片からの散乱光が入射しな
いために、その各チャンネル出力の平均値レベルは試験
片が同位置に存在している場合に比して大幅に低く、従
ってこの場合には、試験片破断・有無検出部33からレ
ーザ電源回路10に制御信号が供給されて半導体レーザ
11の駆動電流を低下させる。これによって照射レーザ
光は直ちに低いレベルにまで低下する。
In the above embodiment, first, when the semiconductor laser 11 irradiates the laser beam for measurement with the test piece W not being held between the grippers Ca and Cb,
Since the scattered light from the test piece does not enter the image sensor 21, the average value level of the output of each channel is significantly lower than that in the case where the test piece exists at the same position. A control signal is supplied from the test piece break / presence / absence detection unit 33 to the laser power supply circuit 10 to reduce the drive current of the semiconductor laser 11. As a result, the irradiation laser light immediately drops to a low level.

【0025】また、試験片Wが引張試験によって破断し
た場合、その試験片Wが比較的伸びの大きな材料であれ
ば、破断によって比較的大きく上下に別れてしまうた
め、イメージセンサ21に入射する散乱光の平均レベル
は比較的大きく低下し、この場合においても上記と同様
に試験片・破断有無検出回路33からの出力によって照
射レーザ光は直ちに低いレベルにまで落とされる。
Further, when the test piece W is broken by the tensile test, if the test piece W is a material having a relatively large elongation, the test piece W is separated into a relatively large upper and lower parts by the breakage, so that the scattering incident on the image sensor 21 is caused. The average level of light is relatively greatly reduced, and in this case as well, the irradiation laser beam is immediately dropped to a low level by the output from the test piece / breakage presence / absence detection circuit 33 as described above.

【0026】一方、試験片Wが比較的延性の低い材料で
ある場合には、破断によっても上記のように大きくは上
下に別れずにその殆どの部分がレーザ光の照射領域無い
に留まり、従って散乱光の平均レベルの低下は少なく、
そのモニタによっては破断を検出できない場合もある。
しかし、このような試験片Wにおいて破断によるショッ
クは大きく、よって試験片Wの各部は破断前の引張試験
時における変位に比して瞬時に大きく変位し、特に破断
部位よりも移動側の掴み具Cbに近い側ではその破断時
のショックによる変位は大きい。従って、破断速度設定
器8によって破断判別のための基準速度を適宜に設定し
ておくと、変位演算部31bから供給される標点Bの変
位情報によって試験片の破断を検出することができ、破
断時に照射レーザ光を直ちに低いレベルにまで低下させ
ることが可能となる。
On the other hand, when the test piece W is made of a material having a relatively low ductility, even if it breaks, it does not largely separate into upper and lower parts as described above, and most of it remains in the laser light irradiation area, and therefore, it does not. The decrease in average level of scattered light is small,
Depending on the monitor, breakage may not be detected in some cases.
However, in such a test piece W, the shock due to breakage is large, so that each part of the test piece W is instantly greatly displaced as compared with the displacement during the tensile test before breakage, and particularly the gripping tool on the moving side of the breakage site. On the side close to Cb, the displacement due to the shock at the time of breaking is large. Therefore, if the reference speed for fracture determination is appropriately set by the fracture speed setting device 8, the fracture of the test piece can be detected by the displacement information of the reference point B supplied from the displacement calculator 31b. It is possible to immediately reduce the irradiation laser light to a low level at the time of breaking.

【0027】なお、本発明では、試験片の不存在もしく
は破断を検出したときに、照射レーザ光のレベルを低下
させることに変えて、半導体レーザ11に供給する電流
を0、つまり電源回路をOFFにしてもよい。
In the present invention, when the absence or breakage of the test piece is detected, the level of the irradiation laser beam is reduced and the current supplied to the semiconductor laser 11 is set to 0, that is, the power supply circuit is turned off. You may

【0028】ここで、通常、レーザを光源とする装置で
は、その出力を安定化させるためにみだりにその電源を
ON/OFFしたり、あるいは出力レベルを変更するこ
とはできないが、本発明のように試験片からの散乱光に
含まれるスペックルパターンを利用してその変位情報を
得る場合には、照射レーザ光の安定度に対する要求は低
く、頻繁に出力レベルを変えても計測精度には影響を及
ぼすことがない。従って以上の実施の形態によって、試
験片の破断時に自動的に半導体レーザの出力レベルを低
下させたり、電源を遮断しても、特に次に計測結果に影
響を及ぼすことがない。
Normally, in a device using a laser as a light source, it is not possible to turn ON / OFF the power supply or change the output level indiscriminately in order to stabilize the output, but like the present invention. When the displacement information is obtained by using the speckle pattern contained in the scattered light from the test piece, the requirement for the stability of the irradiation laser light is low, and even if the output level is changed frequently, the measurement accuracy is not affected. It has no effect. Therefore, according to the above embodiment, even if the output level of the semiconductor laser is automatically lowered or the power is cut off when the test piece is broken, the measurement result is not particularly affected next time.

【0029】本発明において、試験片の破断を検出する
方法は、上記の例に限られることなく、比較的伸びの大
きな試験片ばかりを測定するような用途にあっては、散
乱光レベルのモニタのみによって試験片の破断・有無を
検出してよく、また、破断判別のための変位速度の監視
に供する試験片の位置は、上記のように標点Bに限られ
ることはなく、任意の位置とすることががき、更には、
このような変位速度の監視に代えて、試験片の破断箇所
は基本的には2つの標点間に限られることから、例えば
イメージセンサ21の全チャンネル出力の大小パターン
をモニタしておき、試験片の破断時にはそのうちのいず
れかの箇所におけるパターンが大きく変化することを利
用して破断を検出する等、任意の方法を採用することが
できる。
In the present invention, the method for detecting the breakage of the test piece is not limited to the above-mentioned example, but in the case where only the test piece having a relatively large elongation is measured, the scattered light level monitor is used. The presence / absence of breakage of the test piece may be detected only by itself, and the position of the test piece used for monitoring the displacement speed for judging the breakage is not limited to the reference point B as described above, but may be any position. And moreover,
Instead of monitoring the displacement speed as described above, the breakage point of the test piece is basically limited to between the two reference points. Therefore, for example, the large and small patterns of the output of all channels of the image sensor 21 are monitored and tested. Any method can be adopted, such as detecting the breakage by utilizing the fact that the pattern at any one of the breaks greatly changes when the piece breaks.

【0030】また、本発明は、レーザ非接触伸び計自体
が試験片の破断を検出するものであるが、材料試験機に
よる荷重検出出力等を利用した破断検出信号との併用を
妨げるものではない。
Further, in the present invention, the laser non-contact extensometer itself detects the breakage of the test piece, but it does not prevent the use together with the breakage detection signal utilizing the load detection output by the material testing machine. .

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、試験片
表面からのレーザ光の散乱光に含まれるスペックルパタ
ーンを利用して、試験片の伸びを測定する非接触方式の
伸び計において、試験片からの散乱光を利用して、測定
部位における試験片の有無もしくは破断を自動的に検出
し、その検出結果に基づいて照射レーザ光の出力レベル
を所定レベル以下にまで低下させることができ、材料試
験機等の他の機器からの試験片の破断検出信号等を必要
とすることなく、また、遮断用の衝立等を設けることな
く、試験片の破断時および不存在時にの照射レーザ光が
人体に危険を及ぼすことを確実に防止することができ
る。同時に、不要時にレーザ出力を低下させることは、
消費電力の低減並びにレーザ寿命の向上にも寄与するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the non-contact type extensometer for measuring the elongation of the test piece by utilizing the speckle pattern included in the scattered light of the laser light from the surface of the test piece. In the above, using scattered light from the test piece, the presence or absence or breakage of the test piece at the measurement site is automatically detected, and the output level of the irradiation laser light is lowered to a predetermined level or lower based on the detection result. Irradiation when the test piece is broken or when it is absent, without the need for a test piece break detection signal from other equipment such as a material testing machine, and without the provision of a screen for blocking. It is possible to reliably prevent the laser light from causing a danger to the human body. At the same time, reducing the laser output when not needed is
It can also contribute to reduction of power consumption and improvement of laser life.

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

【図1】本発明の実施の形態を材料試験機に装着した状
態で示す構成図であり、光学系の模式図と電気的構成を
示すブロック図とを併記して示す図
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention mounted on a material testing machine, in which a schematic diagram of an optical system and a block diagram showing an electrical configuration are shown together.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光照射光学系 10 レーザ電源回路 11 半導体レーザ 12 コリメータレンズ 13 ビームエキスパンダ 2 測定光学系 21 イメージセンサ 22 集光レンズ 3 計測・制御回路 31a,31b 変位演算部 32 伸び算出部 33 試験片破断・有無検出部 5 A−D変換器 6 メモリ 7 設定器 8 破断速度設定器 Ca,Cb 掴み具 W 試験片 1 Laser Light Irradiation Optical System 10 Laser Power Supply Circuit 11 Semiconductor Laser 12 Collimator Lens 13 Beam Expander 2 Measurement Optical System 21 Image Sensor 22 Condenser Lens 3 Measurement / Control Circuits 31a, 31b Displacement Calculator 32 Elongation Calculator 33 Specimen Break・ Presence detection unit 5 A-D converter 6 Memory 7 Setting device 8 Breaking speed setting device Ca, Cb Grasping tool W Test piece

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定部位にセットされた試験片にレーザ
光を照射するレーザ照射光学系と、そのレーザ光の試験
片表面での散乱光を計測する測定光学系と、その測定光
学系の出力を用いて、試験片表面での散乱光に含まれる
スペックルパターンの移動量から試験片の伸びを算出す
る演算部を備えた伸び計において、上記測定光学系から
の出力を用いて測定部位における試験片の有無もしくは
破断を検出する検出手段と、試験片の不存在もくしは破
断の検出時に上記レーザ照射光学系からのレーザ光を所
定のレベル以下に低下させるレーザ出力制御手段を備え
ていることを特徴とするレーザ非接触伸び計。
1. A laser irradiation optical system for irradiating a test piece set at a measurement site with laser light, a measurement optical system for measuring scattered light of the laser light on the surface of the test piece, and an output of the measurement optical system. Using an extensometer with a calculation unit that calculates the elongation of the test piece from the amount of movement of the speckle pattern contained in the scattered light on the surface of the test piece, at the measurement site using the output from the measurement optical system. Detecting means for detecting the presence or absence of a test piece or breakage, and laser output control means for lowering the laser light from the laser irradiation optical system to a predetermined level or less when detecting the absence or breakage of the test piece A laser non-contact extensometer characterized in that
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