JPH10221027A - ビデオ式非接触伸び計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構成のもとに、伸びの計測中に
試料がカメラに対して前後方向に移動しても、その影響
を受けることなく正確に試料の伸びを計測することので
きるビデオ式非接触伸び計を提供する。 【解決手段】 試料表面に付された２箇所マークＭ１，
Ｍ２の前後方向への移動量を非接触のもとに計測し、そ
の計測結果に基づき、ビデオカメラ１からの映像信号か
ら得られる各マークＭ１，Ｍ２の伸びの計測方向への移
動量の計測結果を補正したうえで、これら両者の差から
伸びを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面に付され
た２箇所のマークをビデオカメラで撮像した映像信号を
用いて、そのマーク間における試料の伸びを非接触のも
とに計測するビデオ式非接触伸び計に関する。

【０００２】

【従来の技術】引張試験時等における試料の伸びを非接
触のもとに計測する伸び計として、ビデオカメラを用い
た、いわゆるビデオ式非接触伸び計が知られている。こ
のビデオ式非接触伸び計においては、試験の開始に先立
って試料表面に２つの標点に相当する２箇所にマークを
付しておき、これらのマークを試験中においてビデオカ
メラで撮像して得られる映像信号から各マークの刻々の
位置を認識して各マークの刻々の移動量を計測して、そ
の各移動量の差からマーク間の試料の伸びを刻々と算出
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、各種材料の
引張試験においては、一般に、その材料の弾性率を正確
に求めることは極めて重要である。このような弾性率を
求めるためには、試料に引張負荷を与えた当初から塑性
変形を生じるまでの、荷重の小さい領域である弾性領域
内における伸びを正確に計測する必要がある。

【０００４】ここで、このような引張試験においては、
一般には材料試験機が用いられ、上下の掴み具に試料
（試験片）の両端を把持した状態で、各掴み具の間隔を
拡げることによって試験片に引張負荷を付与する。この
ような試験においては、通常、試験片の形状を極めて高
精度に加工したり、精密に各掴み具の中心を通る軸線上
に試験片を位置させた状態で把持するといったことには
特に考慮が払われないので、試験開始直後に試験片が引
張軸方向以外の方向に移動することがしばしば生じる。
このようなずれを吸収するため、例えば上側の掴み具が
クロスヘッドに取り付けられて、テーブルに固定された
下側の掴み具に対して上方に変位することで引張負荷を
与える材料試験機においては、上側の掴み具とクロスヘ
ッドとの間にユニバーサルジョイント等の調心要素ない
しは移動要素を介在させることが一般的である。

【０００５】このような構造の材料試験機を用いて、試
験片の伸びを計測するに当たり、伝統的に用いられてい
る接触式の伸び計を用いる場合には、試験片が引張軸以
外の方向に移動しても、伸びの計測結果には全く影響が
及ばない。しかし、ビデオ式非接触伸び計を用いた非接
触の伸びの計測にあっては、このような引張軸以外の方
向への試験片の移動のうち、左右方向への移動は、ビデ
オカメラによる２次元画像の面内移動として容易に把握
して補正に供することができるが、ビデオカメラに対し
て前後方向への移動は、以下に示すように無視すること
はできない。

【０００６】すなわち、説明の簡略化のため、図１０に
示すように、ビデオカメラの像面１２に単一のレンズ１
１で試験片像が結像されるものとし、試験片Ｗの表面か
らレンズ１１までの距離をａとし、レンズ１１から像面
１２までの距離をｂとする。試験片Ｗが前方に１ｍｍ移
動したとすると、ａが５０ｍｍであればａは２％の変化
であって、単純に倍率がｂ／ａであれば、像面１２上で
の物体の大きさも２％変化することになる。試験片Ｗの
弾性領域が伸び１％程度までであれば、この領域内にお
ける試験片Ｗの前後方向への移動による誤差成分は実際
の信号成分の２倍程度にもおよび、到底無視することは
できない。このような誤差を生じさせないためには、上
下の掴み具のいずれにもユニバーサルジョイント等の前
後方向への移動要素を介在させず、かつ、試験片Ｗを厳
密に上下の掴み具の中心線上に位置するようにチャッキ
ングする必要があって、このような構造ないしは作業は
簡便な操作を目的とする上では現実的ではない。

【０００７】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、比較的簡単な構成により、掴み具にユニバーサ
ルジョイント等の軸方向以外の移動要素が含まれている
通常の材料試験機を用いて引張試験を行う等によって、
試験中に試料がカメラに対して前後方向に移動しても、
その影響を受けることなく正確に試料の伸びを計測する
ことのできるビデオ式非接触伸び計の提供を目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のビデオ式非接触伸び計は、試料表面に付さ
れた２箇所のマークをビデオカメラによって撮像して得
られる映像信号から、各マークの位置を認識してその各
移動量を計測し、その各移動量の差から各マーク間の刻
々の伸びを求める演算手段を備えた伸び計において、ビ
デオカメラに対する各マークの前後方向への移動量を非
接触のもとに計測する前後移動情報計測手段と、その前
後移動情報計測手段による計測結果に基づき、上記映像
信号を用いた各マークの移動量計測結果を補正する補正
演算手段を有し、演算手段は、その補正後の各マークの
移動量から伸びを算出することによって特徴づけられ
る。

【０００９】ここで、本発明において、上記した前後移
動情報計測手段の具体的構成として、図１に例示するよ
うに、試料Ｗの側方に配置されて当該試料Ｗの側面の像
をビデオカメラ１の視野内に導くミラー２と、そのビデ
オカメラ１からの映像信号のうち、試料の側面像に該当
する信号を用いて、各マークＭ１，Ｍ２の位置を認識し
てその各前後方向への移動量を算出する前後移動量演算
手段（側面像演算部）５２を設ける構成を挙げることが
できる（請求項２）。

【００１０】また、本発明における前後移動情報計測手
段の他の具体的構成として、図７に例示するように、試
料Ｗに付された２箇所のマークＭ１，Ｍ２の所期位置近
傍にそれぞれスポット光を照射する照射光学系７１，７
２ と、ビデオカメラ１の映像信号から各スポット光像
を認識して、その各スポット光像の伸びの計測方向への
移動量を計測するスポット光像移動量演算手段（スポッ
ト光像演算部）８２と、その各スポット光像の移動量の
計測結果を、各スポット光の照射位置における試料Ｗの
前後方向への移動に移動に伴う映像信号上での伸び計測
方向への移動量に換算する換算手段８３を設ける構成を
挙げることができる（請求項３）。

【００１１】本発明は、引張試験時等において試料がビ
デオカメラに対して前後方向（ｘ方向）に移動したと
き、それに伴う２箇所のマークのｘ方向への移動情報を
別途非接触のもとに計測し、その計測結果を用いて、各
マークを正面から撮像した映像信号を用いた各マークの
伸びの計測方向（ｚ方向）への移動量の計測結果を補正
することにより、試料のｘ方向への移動に伴う伸びの計
測誤差を解消しようとするものである。

【００１２】すなわち、試料を正面から撮像した画像に
おいて、試料をｘ方向に移動させたとき、ビデオカメラ
の光軸上の点のｚ方向への移動は生じないが、対象とす
る点が光軸から遠ざかるほど、その点の画像上に置ける
ｚ方向への移動量が増大するとともに、その移動の向き
は光軸を挟んでその両側で逆となる。従って、実際の計
測に先立ち、例えば試料ないしはそれに相当する治具を
ｘ方向にのみ既知量ずつ移動させたとき、ビデオカメラ
の映像信号から認識されるその試料ないしは治具のｚ方
向各位置におけるｚ方向への位置の移動量を求めて記憶
しておくことにより、試験の進行に伴う各マークのｚ方
向への移動に対し、ビデオカメラからの映像信号からそ
の刻々の位置の認識結果と、上記の較正動作において記
憶した内容、および、別途計測されるｘ方向への各マー
クの移動量を用いることにより、ビデオカメラの映像信
号を基に計測した各マークのｚ方向への移動量を補正す
ることができる。

【００１３】請求項２の発明においては、試料Ｗの側面
像をミラー２を介してビデオカメラに導き、このビデオ
カメラ１により試料Ｗの正面像と側面像とを併せて撮像
することにより、正面像から各マークＭ１，Ｍ２のｚ方
向への移動量を、側面像から各マークＭ１，Ｍ２のｘ方
向への移動量をそれぞれ計測することができ、ミラー２
以外に各マークＭ１，Ｍ２の前後方向への移動量を計測
するための特別な光学系等を用いることなく、所期の目
的を達成できる。

【００１４】また、請求項３の発明においては、試料Ｗ
の表面に付されたマークＭ１，Ｍ２の初期位置近傍にそ
れぞれスポット光を照射したとき、図７に示すように、
試料Ｗの前後方向に移動したときに限り、その各スポッ
トの試料表面への照射位置が引張方向に移動することを
利用し、試料Ｗの正面像を撮像するビデオカメラ１から
の映像信号を用いて、各スポット光像の引張方向への移
動量を計測し、その計測結果に基づき、各スポット光照
射位置、つまり各マークＭ１，Ｍ２の初期位置におけ
る、試料の前後方向への移動に伴う映像信号上での伸び
の計測方向への移動量、従って前後動による誤差成分量
を求めることができる。

【００１５】この場合、各スポットの照射位置は試験の
進行に伴う試料Ｗの伸びに追随せずに固定されれている
が、試料Ｗのｘ方向への移動は、試験開始当初において
顕著に現れ、しかも、引張試験において特に重要なのは
試料Ｗが弾性領域にあるときの伸びであることから、以
上のように各マークＭ１，Ｍ２の初期位置でのｘ方向へ
の移動量に伴う誤差成分量を求めて補正に供することに
より、ほぼ正確な補正を行うことができる。すなわち、
試料Ｗは、試験開始当初にある程度の荷重が作用するま
でにｘ方向に移動ないしは傾斜するものの、その移動な
いしは傾斜は、各マークＭ１，Ｍ２が殆どｚ方向に移動
しない時点で止まり、以降は殆どｘ方向に移動ないしは
傾斜しない。従って、ｘ方向への移動の計測点は、伸び
の進行に伴う各マークＭ１，Ｍ２のｚ方向への移動を追
尾することなく、試験開始当初の各マークＭ１，Ｍ２の
位置で固定しても、さほど問題はない。

【００１６】ここで、本発明における前後移動情報計測
手段の具体的構成の他の例としては、請求項２における
ミラー２に代えて、試料Ｗの側面を撮像するためのビデ
オカメラを別途配置して、その側面の映像信号から各マ
ークＭ１，Ｍ２の前後方向への移動量を計測する構成、
および、試料Ｗの２箇所のマークＭ１，Ｍ２の初期位置
に対して所定の角度をもってスポット光を照射するとと
もに、その各反射光をそれぞれに対応するＰＳＤ（ポジ
ションセンシティブデテクタ）等のセンサで受け、その
入射位置の変化から各スポット光の照射位置の前後方向
への移動量を求める、という構成を挙げることができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の説明
図であり、（Ａ）はその全体構成を示す模式図で、
（Ｂ）は試料Ｗの引張方向（ｚ方向）に沿って上から見
た状態で示す試料Ｗと撮像光学系との関係を表す模式図
である。

【００１８】試料Ｗはその両端が材料試験機の上下の掴
み具Ｇ１，Ｇ２に把持された状態で、上方の掴み具Ｇ１
が図１（Ａ）において上方に移動することによって、ｚ
方向への引張負荷が付与される。この試料Ｗには、引張
方向に所定の間隔を開けた２箇所に、その正面側および
一方の側面側の双方から視認可能なマークＭ１およびＭ
２が付されている。このようなマークＭ１，Ｍ２は、例
えばある程度以上の厚みのあるマーク用シール、もしく
は表面側に突出する凸部を有するマーク用シール等を試
料Ｗの正面側に貼り付けたり、あるいは通常の薄いマー
ク用シールを正面と側面との陵線を跨いで貼り付ける等
によって形成することができる。

【００１９】試料Ｗの正面側にはビデオカメラ１が配設
されている。また、試料Ｗの側面側にはミラー２が配設
されている。このミラー２は、試料Ｗとビデオカメラ１
とを結ぶ線に対して反射面が４５°の角度を持つように
設置されており、試料Ｗの側面像をビデオカメラ１に導
くことができるようになっている。これにより、ビデオ
カメラ１は、図２にそのカメラ１からの映像信号を画像
化した例を模式的に示すように、その視野内に試料Ｗの
正面像と、ミラー２を介した試料Ｗの側面像の双方を入
れて、これらを同時に撮像することができる。

【００２０】ビデオカメラ１からの映像信号は、アンプ
３で増幅された後、Ａ−Ｄ変換器４でデジタル化されて
刻々と制御装置５に取り込まれる。制御装置５は、実際
にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、コ
ンピュータに書き込まれているプログラムに従った動作
を行うが、図１（Ａ）では、そのプログラムに従う機能
ごとにブロック化して示している。すなわち、制御装置
５は、正面像演算部５１、側面像演算部５２、補正演算
部５３および伸び演算部５４を主体として構成されてお
り、この制御装置５には、伸び演算部５４による演算結
果を表示するための表示装置６が接続されている。

【００２１】前記したＡ−Ｄ変換器４によってデジタル
化されたビデオカメラ１からの映像データは、制御装置
５の正面像演算部５１および側面像演算部５２の双方に
供給される。正面像演算部５１は、ビデオカメラ１から
の映像データに含まれる試料Ｗの正面像情報から、２箇
所のマークＭ１，Ｍ２それぞれのｚ方向への刻々の位置
を認識し、その認識結果を刻々と補正演算部５３に供給
する。一方、側面像演算部５２は、ビデオカメラ１から
の映像データに含まれる試料Ｗの側面像情報から、２箇
所のマークＭ１，Ｍ２の前後方向（ｘ方向、ビデオカメ
ラ１に対して接近・離隔する方向）への刻々の位置を認
識し、その認識結果を同じく刻々と補正演算部５３に供
給する。ここで、ビデオカメラ１においては、試料Ｗの
正面と、ミラー２を介しての側面の双方にピントを合わ
せることはできないが、焦点深度が十分深ければ、その
映像データからこれら双方の物体を認識することが可能
であるし、また、位置のないしは移動量の計算に際し
て、微小時間経過前後の映像データの相互相関関数など
を用いれば、多少ピントが合っていなくとも像の重心の
位置ないしは移動として計算できるので、コントラスト
さえついていれば、正面像および側面像の双方から十分
に各マークＭ１，Ｍ２の刻々の位置の認識が可能であ
る。

【００２２】補正演算部５３では、後述する較正作業に
よってあらかじめ格納されている補正演算式ないしは補
正テーブル等を用いて、正面像演算部５１により求めら
れたマークＭ１，Ｍ２のｚ方向への刻々の位置情報を、
側面像演算部５２により求められたマークＭ１，Ｍ２の
ｘ方向への刻々の位置情報によって補正し、その補正結
果を伸び演算部５４に供給する。伸び演算部５４では、
補正後の各マークＭ１，Ｍ２のｚ方向への刻々の位置情
報に基づくそれぞれの移動量、つまり補正後のｚ方向へ
の各マークＭ１，Ｍ２の移動量の差を算出し、その算出
結果を当初のマークＭ１，Ｍ２間の距離で除した値に１
００を乗じることにより、伸び（％）を算出して、別途
供給される荷重計測データとともに表示装置６に供給し
て、例えば荷重−伸び（％）曲線を表示させる。

【００２３】次に、補正演算部５３による各マークＭ
１，Ｍ２のｚ方向位置の補正演算の方法について詳述す
る。計測に先立ち、例えば図３（Ａ）に正面図を、同図
（Ｂ）に側面図を示すように、ｚ方向に直交する溝ｇ_i
が互いに等間隔で形成された治具Ｊを用いて、システム
を較正する。すなわち、図３のような治具Ｊを試料Ｗの
伸びの計測位置に配置することにより、その治具Ｊの正
面像および側面像を同時に撮像する。このときの映像デ
ータを画像化すれば図４に例示するようになるが、この
映像データのうち、正面像における各溝ｇ_i のデータ領
域をＦ_i とし、そのｚ方向の各位置をそれぞれｚ_i とす
るとともに、側面像における各溝ｇ_i のデータ領域をＳ
_i とし、そのｘ方向への各位置をｘ_i として、それぞれ
正面像演算部５１および側面像演算部５２で認識する。

【００２４】その状態から、治具Ｊを前後に移動させ、
同様にそれぞれのデータ領域Ｆ_i およびＳ_i の位置を認
識する。治具Ｊをカメラ１に近づく向きに移動させたと
き、Ｓ_i は左方向（＋ｘ方向）に移動し、Ｆ_i はそのｚ
方向への位置に応じた量だけ上下（±ｚ方向）に移動す
る。この移動量をそれぞれΔｘ_i ，Δｚ_i とすると、図
５にグラフで例示するように、Δｚ_i ／Δｘ_i と、ｚ_i
とから、治具Ｊのｚ方向各位置での、ｘ方向への移動時
における正面像のｚ方向への移動量の関係を表す式の傾
きαとｚ軸上との交点ｚ₀ を求めることができる。すな
わち、側面像から求めたｚ方向任意の位置ｚ_i における
物体のｘ方向への移動量Δｘ_i から、正面像上での位置
ｚにおけるｚ方向への移動量Δｚ_i を求めるための補正
式を、 Δｚ_i ／Δｘ_i ＝α（ｚ−ｚ₀ ） ・・（１） として求めることができる。このようにして得られた補
正式は、補正演算部５３に記憶される。

【００２５】さて、実際の試料Ｗの伸びの計測に際し
て、補正演算部５３では、側面像演算部５２からの各マ
ークＭ１，Ｍ２の刻々のｘ方向への位置情報から求めら
れる各マークＭ１，Ｍ２の移動量Δｘ_M1, Δｘ_M2と、正
面像演算部５１からの各マークＭ１，Ｍ２のｚ方向への
位置情報ｚ_M1, ｚ_M2、並びに上記（１）式で表される補
正式を用いて、試料Ｗの前後方向への移動に伴う正面像
における各マークＭ１，Ｍ２のｚ方向への移動量（誤差
成分）Δｚ_M1, Δｚ_M2を算出する。そして、その算出結
果Δｚ_M1, Δｚ_M2を、正面像演算部５１からの各マーク
Ｍ１，Ｍ２のｚ方向への刻々の位置情報ｚ_M1, ｚ_M2を元
に算出された各マークＭ１，Ｍ２のｚ方向への見かけ上
の移動量ΔＺ_M1′_, ΔＺ_M2′から減算することにより、
試料Ｗの前後方向への移動による誤差が除かれた各マー
クＭ１，Ｍ２のｚ方向への移動量ΔＺ_M1, ΔＺ_M2を求め
ることができる。

【００２６】図６は、試験の進行に伴う一方のマークＭ
１についての移動量データを示すグラフであり、正面像
演算部５１からのデータのみで得られるマークのｚ方向
への移動量データΔＺ_M1′には、試料Ｗの前後方向への
移動に伴う誤差成分Δｚ_M1が含まれており、この誤差成
分Δｚ_M1はΔｘ_M1を用いて算出することができ、その誤
差成分Δｚ_M1をΔＺ_M1′から減算することにより、真の
移動量を表すデータΔＺ_M1を求めることができる。

【００２７】以上のようにして補正された後の各マーク
Ｍ１，Ｍ２のｚ方向への移動量ΔＺ _M1, ΔＺ_M2は伸び演
算部５４に供給され、伸び演算部５４では、これら両者
の差（ΔＺ_M1−ΔＺ_M2）を伸び量として、前記した計算
によって試料Ｗの伸び（％）を求める。このようにして
求められた伸び（％）は、従って、試料の前後方向への
移動に伴う誤差を含まない正確な値となる。

【００２８】次に、本発明の他の実施の形態について述
べる。図７はその全体構成図である。この例では、先の
実施の形態におけるミラー２に代えて、試料Ｗに付され
た２箇所のマークＭ１，Ｍ２の初期位置近傍に、それぞ
れスポット光を照射するための２組の光源とレンズから
なるスポット光照射光学系７１および７２を配置した点
においてハード的な相違がある。各光源は、例えばＬＥ
ＤあるいはＬＤとすることができる。

【００２９】この２組のスポット光照射光学系７１，７
２は、図８に側面図で示すように、ビデオカメラ１と共
通の鉛直テーブル７３に支持され、例えばマイクロメー
タ７４の操作によってビデオカメラ１とともに既知量だ
け試料Ｗに対して接近・離隔する方向（ｘ方向）に移動
し得るようになっている。また、鉛直テーブル７３に
は、各照射光学系７１，７２からのスポット光の照射位
置を試料Ｗの表面上で上下方向（ｚ方向）に調整するた
めの調整機構７５、７６が設けられている。

【００３０】ビデオカメラ１は、試料Ｗの各マークＭ
１，Ｍ２とともに各スポット光像を撮像して、その映像
信号は先の実施の形態と同様にアンプ３およびＡ−Ｄ変
換器４を介して映像データとして制御装置８に取り込ま
れる。

【００３１】この例において制御装置８は、ビデオカメ
ラ１からの映像データから各マークＭ１，Ｍ２の刻々の
ｚ方向位置を認識する、先の例における正面像演算部５
１と同等の機能を有するマーク像演算部８１と、同じ映
像データから２つのスポット光像の刻々のｚ方向位置を
認識するスポット光像演算部８２と、そのスポット光像
演算部８２からのデータを、各スポット光照射位置にお
ける試料Ｗのｘ方向移動量に伴う映像データ上でのｚ方
向への移動量に換算する換算部８３と、その換算部８３
からのデータを用いて、マーク像演算部８１からのデー
タを補正する補正演算部８４、および、補正後のデータ
を用いて試料Ｗの伸び（％）を算出する伸び演算部８５
を主たる構成要素とし、伸び演算部８５からのデータは
先の例と同等の表示装置６に供給される。

【００３２】換算部８３は、スポット光像演算部８２に
より求められた２つのスポット光像の刻々のｚ方向への
位置情報を、以下の原理によってｘ方向への移動に伴う
ｚ方向への誤差成分量に換算する。

【００３３】図９に示すように、簡単のためにビデオカ
メラ１を１個のレンズ１１と像面１２からなる単レンズ
結像系としたとき、当初のマークＭ１上にスポット光を
照射している状態において、試料Ｗがビデオカメラ１側
に、つまりｘ方向に平行移動したとき、マークＭ１は点
ＡからＢへ移動し、スポット光の照射位置は点ＡからＣ
へ移動する。このとき、像面１２上ではマークＭ１像は
Ａ′からＢ′へ、スポット光像はＡ′からＣ′へ移動す
る。

【００３４】Ａ′Ｂ′間の距離をΔｚ_M とし、スポット
光の入射角度をθとし、Ａ′Ｃ′間の距離をΔｚ_S とす
ると、図７より、

【００３５】

【数１】

【００３６】となる。上式から変数ｘを消去し、Δｚ_M
とΔｚ_S の関係を求めると、

【００３７】

【数２】

【００３８】となる。この関係は、他方のマークＭ２と
その上に照射されるスポット光についても、全く同様な
ことが言える。

【００３９】システムの較正時において、まず、試料Ｗ
の２箇所のマークＭ１，Ｍ２にそれぞれスポット光を照
射するように調整機構７５，７６を操作した後、鉛直テ
ーブル７３をｘ方向に移動させる。この移動前後の映像
データから、前記したマーク像の移動量Δｚ_M と、スポ
ット光像の移動量Δｚ_S を計測することができる。この
計測結果から、上記（２）式の各マークＭ１，Ｍ２ごと
の係数ｋを求めることができる。このようにして求めら
れた各係数は、換算部８３に記憶される。

【００４０】ここで、この実施の形態の利点は、互いに
隣接配置することのできるビデオカメラ１とスポット光
照射光学系７１，７２を用いた構成により、これらを共
通の鉛直テーブル７３等に支持して、試料Ｗに対して平
行移動させることが容易である点であり、これにより、
システムの較正を、先の例のような治具等を用意するこ
となく、容易に行うことができる。

【００４１】さて、実際の計測に際しては、スポット像
光演算部５２からの各スポット光像の刻々のｚ方向位置
情報に基づく各スポット光像のｚ方向移動量Δｚ_S1, Δ
ｚ_S2が、換算部８３に記憶されている（２）式により、
それぞれ試料Ｗのｘ方向への移動に伴う映像データ上で
の各スポット光照射位置におけるｚ方向への移動量、つ
まり試料Ｗの前後動により映像データ上に現れる誤差成
分量Δｚ_M1, Δｚ_M2に換算され、その各値が補正演算部
８４に供給される。この補正演算部８４では、マーク像
演算部８１からの各マークＭ１，Ｍ２の刻々のｚ方向位
置情報に基づく各マークＭ１，Ｍ２のｚ方向への移動量
ΔＺ_M1′，ΔＺ_M2′から、それぞれ上記の誤差成分量Δ
ｚ_M1, Δｚ_M2を減算することにより、試料Ｗの前後方向
への移動に伴う誤差が除かれた各マークＭ１，Ｍ２のｚ
方向への移動量ΔＺ_M1, ΔＺ_M2を求める。

【００４２】このようにして補正された各マークＭ１，
Ｍ２のｚ方向への移動量ΔＺ_M1, ΔＺ_M2は伸び演算部８
５に供給され、先の例において示した計算によって試料
Ｗの伸び（％）が求められる。このようにして求められ
た伸び（％）は、前記したように、試料Ｗのｘ方向への
移動が試験開始当初において顕著に現れ、その後は殆ど
移動しないこと、特に高精度の伸びの計測が求められる
のは材料の弾性領域である試験開始当初であること等か
ら、試験の進行に伴って各マークＭ１，Ｍ２の位置が変
化しても、スポット光の照射位置である各マークＭ１，
Ｍ２の初期位置でのｘ方向への移動量に基づいて得られ
た誤差成分量Δｚ_M1, Δｚ_M2の減算によって十分に正確
な値となる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、引張試
験時等において試料がビデオカメラに対して前後方向に
移動したとき、それに伴う試料の２箇所のマークの動方
向への移動情報をそれぞれ非接触のもとに計測し、その
計測結果に応じて、ビデオカメラの映像信号に基づく各
マークの引張方向への移動量を補正した上で、各マーク
間の伸びを算出するから、移動要素を伴う掴み具を備え
た通常の材料試験機によって、特に掴み具による把持位
置を正確に位置決めしない状態で試料をチャッキングし
て引張負荷を与えても、試料の前後方向への移動に伴う
誤差を含まない正確な伸びの計測が可能となった。

【００４４】また、試料の前後方向移動情報の計測に、
ミラーを用いて試料の側面像を正面像とともにビデオカ
メラで撮像する方式を採用すれば、ハード的にはミラー
のみを追加することによって、上記の効果を達成するこ
とができる。

【００４５】一方、試料の前後方向移動情報の計測に、
２つのスポット光を照射して、ビデオカメラの映像信号
からそのスポット光像の移動量を計測する方式を採用し
た場合には、システムの較正に際して特殊な治具を用い
る必要がなく、被測定試料をそのまま用いて容易に較正
を行うことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成の説明図で、（Ａ）
はその全体構成を示す模式図、（Ｂ）は試料Ｗの引張方
向（ｚ方向）に沿って上から見た状態で示す試料Ｗと撮
像光学系との関係を表す模式図

【図２】図１の実施の形態におけるビデオカメラ１から
の映像信号を画像化した例を示す模式図

【図３】図１の実施の形態の較正に用いられる治具Ｊの
一例の正面図（Ａ）および側面図（Ｂ）

【図４】図３の治具Ｊを装着した状態におけるビデオカ
メラ１からの映像信号を画像化したときの模式図

【図５】図３の治具Ｊを用いて得られるｚ方向各位置に
おけるｘ方向への移動量Δｘ_iとそれに伴う正面像のｚ
方向への移動量Δｚ_i の関係を示すグラフ

【図６】図１の実施の形態における正面像演算部５１に
より得られるマークＭ１の移動量ΔＺ_M1′と、それに含
まれる誤差成分Δｚ_M1、および補正後の移動量ΔＺ_M1の
関係を示すグラフ

【図７】本発明の他の実施の形態の全体構成図

【図８】その各照射光学系７１，７２とビデオカメラ１
の支持状態を示す側面図

【図９】図７の実施の形態における換算部８３での換算
原理の説明図

【図１０】ビデオカメラの映像信号から求めた伸びに及
ぼす、試料の前後方向への移動の影響の説明図

【符号の説明】

１ ビデオカメラ ２ ミラー ５ 制御装置 ５１ 正面像演算部 ５２ 側面像演算部 ５３ 補正演算部 ５４ 伸び演算部 ７１，７２ スポット光照射光学系 ７３ 鉛直テーブル ８ 制御装置 ８１ マーク像演算部 ８２ スポット光像演算部 ８３ 換算部 ８４ 補正演算部 ８５ 伸び演算部 Ｗ 試料 Ｍ１，Ｍ２ マーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料表面に付された２箇所のマークをビ
   デオカメラによって撮像して得られる映像信号から、各
   マークの位置を認識してその刻々の各移動量を計測し、
   その各移動量の差から各マーク間の刻々の伸びを求める
   演算手段を備えた伸び計において、上記ビデオカメラに
   対する各マークの前後方向への移動量を非接触のもとに
   計測する前後移動情報計測手段と、その前後移動量計測
   手段による計測結果に基づき、上記映像信号を用いた各
   マークの移動量計測結果を補正する補正演算手段を有
   し、上記演算手段は、その補正後の各マークの移動量か
   ら伸びを算出することを特徴とするビデオ式非接触伸び
   計。
2. 【請求項２】 上記前後移動情報計測手段が、試料の側
   方に配置されて当該試料の側面の像を上記ビデオカメラ
   の視野内に導くミラーと、そのビデオカメラからの映像
   信号のうち、試料の側面像に対応する信号を用いて、各
   マーク位置での試料の前後方向への移動量を算出する前
   後移動量算出手段によって構成されていることを特徴と
   する、請求項１に記載のビデオ式非接触伸び計。
3. 【請求項３】 上記前後移動情報計測手段が、試料に付
   された２箇所のマークの各初期位置近傍に対してそれぞ
   れスポット光を照射する照射光学系と、上記ビデオカメ
   ラの映像信号から各スポット光像を認識して、その各ス
   ポット光像の伸びの計測方向への移動量を計測するスポ
   ット光像移動量演算手段と、その各スポット光像の移動
   量計測結果を、各スポット光照射位置における試料の前
   後方向への移動に伴う映像信号上での伸び計測方向への
   移動量に換算する換算手段により構成されていることを
   特徴とする、請求項１に記載のビデオ式非接触伸び計。