JPH1082726A - Method and equipment for testing metal material, and thermometer - Google Patents
Method and equipment for testing metal material, and thermometerInfo
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- JPH1082726A JPH1082726A JP8235030A JP23503096A JPH1082726A JP H1082726 A JPH1082726 A JP H1082726A JP 8235030 A JP8235030 A JP 8235030A JP 23503096 A JP23503096 A JP 23503096A JP H1082726 A JPH1082726 A JP H1082726A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の材料試
験に関し、特に金属材料の変形特性値を求める試験にお
いて、試験片に亀裂が発生した時の亀裂の発生箇所、発
生時期及び亀裂発生時の変形特性値を特定可能とする試
験方法及びその装置並びにその試験において使用する温
度計に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material test for a metal material, and more particularly to a test for determining a deformation characteristic value of a metal material, where and when a crack occurs in a test piece. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a test method and apparatus for specifying a deformation characteristic value of a thermometer, and a thermometer used in the test.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属材料の試験の１つに成形性を求める
試験があり、深絞り試験、穴広げ試験、さらにはＪＩＳ
規格に規定されているエリクセン試験やコニカルカップ
試験などがある。これらの試験での試験材料の成形限界
は、“変形部に生じる割れの発生”までの張り出し高さ
（成形ストローク）や負荷荷重の大きさで評価する。2. Description of the Related Art As one of the tests for metal materials, there is a test for determining formability.
There are the Erichsen test and the conical cup test specified in the standard. The forming limit of the test material in these tests is evaluated based on the overhang height (forming stroke) up to “the occurrence of cracks generated in the deformed portion” and the magnitude of the applied load.
【０００３】現在用いられている主な評価方法には、こ
の「割れの発生」を検査員が目で検出した時に試験機を
停止し、この時の負荷荷重や、試験片を取り出して測定
した寸法変化量を用いている。また、「割れの発生」を
ＣＣＤカメラやビデオカメラでＣＲＴに表示し、検査員
がこのＣＲＴ画面を観察して、割れが発生したと判定し
た時に、試験機を停止する方法なども採用されている。[0003] The main evaluation method currently used is to stop the testing machine when the inspector visually detects this "cracking", and to measure the applied load and the test piece at this time. The dimensional change is used. In addition, a method of displaying "breakage" on a CRT with a CCD camera or a video camera and observing the CRT screen to determine that a crack has occurred and stopping the testing machine is also adopted. I have.
【０００４】上記の従来技術の問題は、「割れの発生」
を目視で観察・判定している点である。試験片の表面及
び断面を片時も目を離さないでいる必要があり、この作
業は非常な困難さを伴うものである。ＣＣＤカメラやビ
デオカメラでＣＲＴに表示して観察する場合も同様であ
る。また、カメラで観察する場合、本来、この試験は試
験材料の成形性を評価する試験であるため、試験片の対
象面に焦点を合わせて観察する必要があるが、試験片の
成形時の形状が一面的でなく時系列的に変化しているた
め、カメラの焦点を合わせ難く、「割れの発生」した瞬
間を正確に把握するには問題がある。[0004] The problem of the above-mentioned prior art is that "cracking occurs".
Is visually observed and determined. It is necessary to keep an eye on the surface and cross section of the test piece even at one time, and this operation is very difficult. The same applies to the case of displaying on a CRT with a CCD camera or a video camera for observation. Also, when observing with a camera, this test is essentially a test to evaluate the moldability of the test material, so it is necessary to focus on the target surface of the test specimen and observe it. However, it is difficult to focus the camera, and there is a problem in accurately grasping the moment when “crack occurred”.
【０００５】また、ＣＣＤカメラやビデオカメラでＣＲ
Ｔに表示した画面と、試験機の負荷荷重の作動時間を時
系列に連動させ、亀裂の入った瞬間を求める方法も報告
されているが、この方法は、試験片の表面粗さや表面に
ついたスリ疵あるいは汚れなどの諸因子に妨害されて、
亀裂（微細な割れ）の発生した瞬間を的確な精度で得ら
れないという問題を包含している。特に試験片の板厚方
向の断面に亀裂が発生した場合は、亀裂の方向が板厚方
向の筋（凹凸）と同一になるため、見分けがつかずほと
んど検出不能であった。また、アナログ処理でＣＲＴに
表示する場合は画像の鮮明度が問題となり、デジタル画
像処理の場合は２値化処理（濃淡度処理）を行う際のレ
ベルが問題となる。[0005] In addition, CR cameras and video cameras use CR.
A method has been reported in which the screen displayed on T and the operation time of the applied load of the test machine are linked in time series to determine the moment at which a crack has occurred. Being disturbed by factors such as scratches and dirt,
It includes the problem that the moment when a crack (fine crack) occurs cannot be obtained with accurate accuracy. In particular, when a crack was generated in the cross section of the test piece in the plate thickness direction, the direction of the crack became the same as the streak (irregularity) in the plate thickness direction. Also, when displaying on a CRT by analog processing, the sharpness of the image becomes a problem, and in the case of digital image processing, the level at which binarization processing (shading processing) is performed becomes a problem.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、金属材料の
変形試験において、試験片に生じる亀裂の発生箇所（位
置と範囲）、発生時期及び亀裂発生時の変形特性値を正
確に特定可能にすることを課題としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a deformation test of a metal material, a crack generation position (position and range) in a test piece, An object of the present invention is to make it possible to accurately specify an occurrence time and a deformation characteristic value when a crack occurs.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属材料の
試験方法は、金属材料からなる試験片に負荷荷重を与
え、その試験片に亀裂が発生した時の変形特性値を求め
る試験方法において、前記試験片に負荷荷重を与えた時
の前記変形特性値の時系列変化を計測及び記憶する工程
と、前記変形特性値の時系列変化と同期して、前記試験
片の測定対象面の温度パターンの時系列変化を計測及び
記憶する工程と、同様に前記変形特性値の時系列変化と
同期して、前記試験片の測定対象面を撮像し、その撮像
画像を記憶する工程と、前記記憶された撮像画像から前
記負荷荷重により前記試験片の測定対象面に発生する亀
裂を検出し、かつ、亀裂の発生箇所を特定する工程と、
前記記憶された温度パターンの時系列変化から前記特定
された亀裂の発生箇所の温度の時系列変化を検索する工
程と、前記検索された前記亀裂の発生箇所の温度の時系
列変化の特異点を検出することにより前記亀裂の発生時
期及び亀裂発生時の前記変形特性値を判定する工程とを
有することを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided a test method for a metal material, which comprises applying a load to a test piece made of a metal material and obtaining a deformation characteristic value when a crack occurs in the test piece. Measuring and storing a time-series change in the deformation characteristic value when a load is applied to the test piece; and synchronizing with the time-series change in the deformation characteristic value, the temperature of the measurement target surface of the test piece. Measuring and storing a time-series change of the pattern; similarly, synchronizing with the time-series change of the deformation characteristic value, imaging a measurement target surface of the test piece, and storing the captured image; and A step of detecting a crack generated on the measurement target surface of the test piece by the applied load from the captured image, and identifying a crack generation location,
A step of searching for a time-series change in the temperature of the specified location of the crack from the time-series change of the stored temperature pattern, and a singular point of the time-series change in the temperature of the detected location of the crack. Detecting the crack occurrence time and the deformation characteristic value at the time of the crack occurrence by detecting the crack.
【０００８】変形試験における変形特性値ないし評価値
は試験方法により異なるものであり、例えば、円錐穴押
し広げ試験では亀裂発生時の負荷荷重と穴径拡大率であ
り、エリクセン試験ではポンチのストローク量、ＴＺＰ
深絞り試験では絞り時の所要最大絞り力と張り出し時の
破断力、オルゼンカップ試験では破断までの試験片表面
の移動距離である。[0008] Deformation characteristic values or evaluation values in the deformation test are different depending on the test method. For example, in the conical hole push-out test, the load load and the hole diameter expansion rate at the time of crack occurrence, and in the Erichsen test, the punch stroke amount , TZP
In the deep drawing test, it is the required maximum drawing force in drawing and the breaking force in overhang, and in the Olsen cup test, it is the moving distance of the test piece surface until breaking.
【０００９】本発明の試験方法においては、計測対象で
ある変形特性値の時系列変化と、測定対象面の温度パタ
ーンの時系列変化と、測定対象面の撮像可視画像の時系
列変化とを全て同期させて計測し、かつ記憶しておくも
のである。測定対象面の温度パターンの計測には可視光
カメラの中に組み込まれた赤外線放射温度計を使用する
と便利である。そして、試験片に負荷荷重を加え、亀裂
が十分な大きさに成長し明瞭になった時点で荷重の負荷
を停止するとともに、可視光カメラからの測定対象面の
撮像画像を処理することによりその亀裂の発生箇所を特
定する。亀裂がどの時点で発生したかについては、記憶
されている測定対象面の温度の時系列変化を検索する。[0009] In the test method of the present invention, the time series change of the deformation characteristic value to be measured, the time series change of the temperature pattern on the surface to be measured, and the time series change of the captured visible image of the surface to be measured are all included. They are measured in synchronization and stored. It is convenient to use an infrared radiation thermometer incorporated in a visible light camera to measure the temperature pattern on the surface to be measured. Then, a load is applied to the test piece, and when the crack grows to a sufficient size and becomes clear, the load is stopped, and the captured image of the surface to be measured from the visible light camera is processed. Identify the location of the crack. As for when the crack occurred, a time-series change in the stored temperature of the measurement target surface is searched.
【００１０】負荷応力とそれによって材料内部に生じる
ひずみによる発熱量との関係は、弾性限界内では比例関
係にあることが一般に知られており、下記の（１）式で
表される。 ΔＴ＝−κ・ｔ・Δα ……（１） 但し、ΔＴ：温度変化量 κ：熱弾性係数 ｔ：試験片の絶対温度 Δα：負荷応力の量 すなわち、試験片が外部からの負荷に対抗して破断する
までは、この箇所は熱が発生し温度が上昇し続ける。し
かし、負荷に対抗しきれなくなり破断するが、この破断
が発生する時は、試験片の弾性抵抗がなくなり発熱が停
止すると共に、その箇所が空気と接触して瞬間的に温度
が低下する。この温度が低下する点を特定することによ
り、試験片が破断した瞬間を把握する。しかし、破断し
た箇所は、その大きさ、つまり亀裂の開き具合によっ
て、そのまま温度が緩やかに低下するものと、亀裂の開
き具合が小さくて一時的に温度が低下するものの直ちに
周辺からの伝熱により復熱するものがあり、従ってま
ず、亀裂の発生箇所を的確に特定する必要がある。It is generally known that the relationship between the applied stress and the amount of heat generated by the strain generated inside the material is proportional within the elastic limit, and is expressed by the following equation (1). ΔT = −κ · t · Δα (1) where ΔT: Temperature change κ: Thermoelastic coefficient t: Absolute temperature of test piece Δα: Amount of applied stress That is, the test piece resists an external load. Until it breaks, heat is generated at this point and the temperature continues to rise. However, when the fracture occurs, the test piece loses its elastic resistance, stops heating, and instantaneously lowers its temperature by contact with air when the fracture occurs. By identifying the point where the temperature decreases, the moment when the test piece breaks is grasped. However, depending on the size, that is, the degree of opening of the crack, the temperature of the fractured part gradually decreases, while the temperature of the crack temporarily decreases due to the degree of opening of the crack. Some of them regain heat, so it is first necessary to accurately identify the location of the crack.
【００１１】本発明においては、この亀裂の入った瞬間
はその後の温度変化（熱履歴パターン）から特定するこ
とが可能なため、十分な大きさに亀裂が進展した段階で
荷重の負荷を停止する。従って、可視光カメラを用いて
亀裂の発生箇所を的確に特定することが可能となる。こ
のようにまず、亀裂の発生箇所（位置と範囲）を特定し
たうえでないと亀裂の入った瞬間を的確に捉えることは
できない。なぜならば、試験片は負荷荷重を受けて温度
上昇しながら変形していくため、亀裂が入る位置は少し
ずつ移動していくことになる。この移動していく点の温
度履歴を個別に測定したのでは、亀裂の入った瞬間を特
定できないからである。そこで、本発明では、亀裂の入
った箇所の最高温度履歴パターンを記憶手段から取り出
し、そのパターンを検索し、温度が低下する点（特異
点）を検出することとしている。このようにしてはじめ
て、試験片に亀裂が入った瞬間を正確に把握することが
できる。従ってまた、求めようとする変形特性値は、温
度と同期して記憶されている変形特性値の時系列変化か
ら、亀裂発生時の変形特性値を特定することができる。In the present invention, the moment when the crack is formed can be identified from a subsequent temperature change (heat history pattern), and the load application is stopped when the crack has grown to a sufficient size. . Therefore, it is possible to accurately specify the location of the crack using the visible light camera. As described above, it is not possible to accurately grasp the moment at which the crack occurs unless the crack generation location (position and range) is first specified. This is because the test piece is deformed while receiving a load and the temperature rises, so that the position where the crack is formed gradually moves. This is because if the temperature history of the moving point is measured individually, the moment at which the crack has occurred cannot be specified. Therefore, in the present invention, the maximum temperature history pattern at the place where the crack is formed is taken out from the storage means, and the pattern is searched to detect a point at which the temperature falls (singular point). Only in this way, the moment when the test piece is cracked can be accurately grasped. Therefore, the deformation characteristic value to be obtained can specify the deformation characteristic value at the time of occurrence of a crack from the time-series change of the deformation characteristic value stored in synchronization with the temperature.
【００１２】本発明の試験方法に適用される金属材料の
試験装置としては、金属材料からなる試験片に負荷荷重
を与える荷重付加装置と、負荷荷重の時系列変化を計測
及び記憶する荷重計と、負荷荷重の時系列変化と同期し
て、試験片の測定対象面の温度パターンの時系列変化を
計測及び記憶する温度計と、試験片に対する視野を温度
計と同一として、試験片の測定対象面を撮像し、その撮
像画像を記憶する可視光カメラと、負荷荷重の時系列変
化と同期して、可視光カメラにより撮像及び記憶された
試験片の測定対象面の画像から、亀裂の発生及びその亀
裂の発生箇所を特定する画像処理装置と、特定された亀
裂の発生箇所の温度の時系列変化における特異点を検出
することにより、亀裂の発生時期及び亀裂発生時の負荷
荷重を判定する亀裂認識装置とから構成される。The metal material testing device applied to the test method of the present invention includes a load applying device for applying a load to a test piece made of a metal material, and a load meter for measuring and storing a time series change of the load. , A thermometer that measures and stores the time-series change of the temperature pattern of the surface of the test specimen in synchronization with the time-series change of the applied load, and a field of view for the test specimen that is the same as the thermometer. A visible light camera that captures an image of the surface and stores the captured image, and in synchronization with the time-series change of the applied load, from the image of the measurement target surface of the test piece captured and stored by the visible light camera, generation of cracks and An image processing device that identifies the location of the crack and a singular point in the time-series change of the temperature of the identified location of the crack to determine the timing of the occurrence of the crack and the load applied when the crack occurs. Composed of a recognition device.
【００１３】また、金属材料からなる試験片に負荷荷重
を与える荷重付加装置と、負荷荷重の時系列変化を計測
及び記憶する荷重計と、負荷荷重の時系列変化と同期し
て、試験片の測定対象面の温度パターンの時系列変化を
計測及び記憶する温度計と、負荷荷重及び温度パターン
の時系列変化を時間軸上で対応可能に表示する表示装置
とを備えたものである。A load applying device for applying a load to a test piece made of a metal material, a load meter for measuring and storing a time series change of the load, and a load meter for synchronizing with the time change of the load, It comprises a thermometer that measures and stores a time-series change in the temperature pattern of the measurement target surface, and a display device that displays the time-series change in the applied load and the temperature pattern on a time axis.
【００１４】そしてさらに、本発明で使用する温度計と
しては、測定対象面を撮像する可視光カメラと、可視光
カメラからの撮像画像を入力して、その画像の時系列変
化を記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶された画像の
時系列変化より特異な変化を生じている複数の箇所を抽
出する画像処理装置とを備え、可視光カメラの測定対象
面に対する視野と同一の視野を設けて、撮像画像と同期
して計測及び記憶した測定対象面の温度パターンの時系
列変化から、画像処理装置により抽出された複数の箇所
の温度の時系列変化を出力可能に構成する。また、この
温度計により、画像処理装置により処理された画像と測
定対象面の温度パターンの時系列変化を同一の画面に表
示可能とする。Further, as a thermometer used in the present invention, a visible light camera for capturing an image of a surface to be measured, and a storage device for inputting a captured image from the visible light camera and storing a time-series change of the image. And, comprising an image processing device that extracts a plurality of locations that have caused a unique change from the time series change of the image stored in the storage device, providing the same field of view with respect to the measurement target surface of the visible light camera A time-series change in temperature at a plurality of locations extracted by the image processing device can be output from a time-series change in the temperature pattern of the measurement target surface measured and stored in synchronization with the captured image. Further, the thermometer enables an image processed by the image processing apparatus and a time-series change in the temperature pattern of the measurement target surface to be displayed on the same screen.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】図１は本発明の試験装置を構成す
るブロック図である。ここでは、一例として円錐穴押し
広げ試験の場合を示している。図１において、１は成形
試験機で、ポンチ１１、ダイス１２、押え金１３、及び
試験片２に負荷荷重を加える荷重付加装置１４、並びに
負荷荷重の時系列変化を測定する荷重計１５を備えてい
る。荷重計１５による負荷荷重の変化の時系列データは
荷重メモリー１６に記憶される。FIG. 1 is a block diagram of a test apparatus according to the present invention. Here, a case of a conical hole push-out test is shown as an example. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a forming tester, which includes a punch 11, a die 12, a presser foot 13, and a load applying device 14 for applying a load to the test piece 2, and a load meter 15 for measuring a time series change of the load. ing. The time series data of the change in the load applied by the load meter 15 is stored in the load memory 16.
【００１６】３は可視光及び赤外線カメラで、図示しな
い可視光検出器と赤外線検出器を備えており、集光レン
ズにより集光した光をハーフミラーで２つの方向に分離
し、それぞれの検出器に集光させる構成となっている。
このカメラ３は試験片２の亀裂発生が高いと思われる測
定対象面、すなわちここでは穴２２を設けた上部円錐面
２１に向けられており、上記の可視光検出器で検出され
た試験片２の上部円錐面２１の時系列画像データは可視
光画像メモリー３１に記憶される。その一方、二次元赤
外線放射温度計３２により測定された上部円錐面２１の
二次元時系列温度データは温度メモリー３３に記憶され
る。Reference numeral 3 denotes a visible light and infrared camera, which includes a visible light detector and an infrared detector (not shown). The light condensed by the condenser lens is separated into two directions by a half mirror. It is configured to collect light.
The camera 3 is aimed at a surface to be measured which is considered to have a high crack generation of the test piece 2, that is, an upper conical surface 21 provided with a hole 22 here, and the camera 2 is detected by the visible light detector. The time-series image data of the upper conical surface 21 is stored in the visible light image memory 31. On the other hand, two-dimensional time-series temperature data of the upper conical surface 21 measured by the two-dimensional infrared radiation thermometer 32 is stored in the temperature memory 33.
【００１７】４は画像処理装置で、可視光画像メモリー
３１から送られてくる時系列画像データに２値化処理等
を施して、亀裂の発生及びその箇所を特定するととも
に、穴２２の直径の拡大率を内部の演算部（図示せず）
で演算するものである。５は亀裂認識装置で、荷重メモ
リー１６の時系列荷重データと温度メモリー３３の時系
列温度データを同期させて取り出し、時系列温度データ
の特異点を検出することにより、亀裂の発生時期及び亀
裂発生時の負荷荷重を判定するものである。Reference numeral 4 denotes an image processing device which performs a binarization process or the like on the time-series image data sent from the visible light image memory 31 to specify the occurrence of cracks and their locations, and to determine the diameter of the hole 22. Calculation unit for the enlargement ratio (not shown)
Is calculated. Reference numeral 5 denotes a crack recognizing device, which synchronizes the time-series load data in the load memory 16 and the time-series temperature data in the temperature memory 33, extracts the singular points of the time-series temperature data, and detects the crack generation time and crack generation. This is to determine the applied load at the time.
【００１８】６は表示装置で、画像処理装置４により処
理された画像、可視光画像メモリー３１の時系列画像デ
ータ、温度メモリー３３の時系列温度データ、荷重メモ
リー１６の時系列荷重データ、亀裂認識装置５により特
定された亀裂発生時期、亀裂発生時の負荷荷重のデータ
等を表示する。また、撮像画像と時系列温度データを同
一画面に表示するようになっている。Reference numeral 6 denotes a display device, which is an image processed by the image processing device 4, time-series image data in the visible light image memory 31, time-series temperature data in the temperature memory 33, time-series load data in the load memory 16, and crack recognition. The crack generation time specified by the device 5, the data of the applied load at the time of the crack generation, and the like are displayed. Further, the captured image and the time-series temperature data are displayed on the same screen.
【００１９】上記のように構成された本発明の試験装置
の動作について説明する。金属材料からなる試験片２を
図１に示すようにダイス１２と押え金１３で挟み付け、
ポンチ１１を上昇させて試験片２の穴２２を押し広げて
いく。荷重付加装置１４により試験片２に加えられる負
荷荷重は荷重計１５で測定され、また試験片２の上部円
錐面２１を可視光及び赤外線カメラ３で撮像する。測定
開始信号が荷重メモリー１６、可視光画像メモリー３１
及び温度メモリー３３に同時に与えられ、荷重計１５に
よる時系列荷重データ、カメラ３による時系列画像デー
タ及び二次元赤外線放射温度計３２による時系列温度デ
ータを、全て同期させてそれぞれのメモリー１６、３
１、３３に記憶する。なお、負荷荷重は一定速度で連続
的に増加させることにより、亀裂発生による温度の時系
列変化の特異点の検出が容易になる。The operation of the test apparatus of the present invention configured as described above will be described. A test piece 2 made of a metal material is sandwiched between a die 12 and a presser foot 13 as shown in FIG.
The punch 11 is raised and the hole 22 of the test piece 2 is expanded. The load applied to the test piece 2 by the load applying device 14 is measured by the load meter 15, and the upper conical surface 21 of the test piece 2 is imaged by the visible light and the infrared camera 3. Measurement start signal is load memory 16, visible light image memory 31
And the time-series load data from the load cell 15, the time-series image data from the camera 3, and the time-series temperature data from the two-dimensional infrared radiation thermometer 32 are all synchronized and stored in the respective memories 16, 3
1 and 33. In addition, by continuously increasing the applied load at a constant speed, it becomes easy to detect a singular point of a time-series change in temperature due to crack generation.
【００２０】画像処理装置４は、可視光画像メモリー３
１から送られてくる時系列画像データを２値化処理し、
かつ、穴径の拡大率を演算する。そして、試験片２に十
分な大きさで亀裂（割れ）が発生した時、画像処理装置
４はその亀裂の発生及び箇所を特定し、この特定された
亀裂発生箇所を温度メモリー３３に伝えるとともに、荷
重付加装置１４に停止信号を送り、荷重の負荷を停止す
る。また、試験片２の上部円錐面２１の撮像画像と時系
列温度データは表示装置６に同一画面で表示されてい
る。The image processing device 4 includes the visible light image memory 3.
The time series image data sent from 1 is binarized,
In addition, the enlargement ratio of the hole diameter is calculated. Then, when a crack (crack) of a sufficient size occurs in the test piece 2, the image processing device 4 specifies the occurrence and location of the crack, and transmits the specified location of the crack to the temperature memory 33, A stop signal is sent to the load applying device 14 to stop the load application. Further, the captured image of the upper conical surface 21 of the test piece 2 and the time-series temperature data are displayed on the display device 6 on the same screen.
【００２１】図２に、亀裂（割れ）が発生する直前及び
割れ発生時の温度パターンを模式的に示す。（ａ）は割
れ発生直前、（ｂ）は割れ発生時の温度パターンであ
る。また、（ｃ）は割れの発生方向における二次元画素
の温度履歴により亀裂発生時期を特定する方法を示す模
式図である。図２（ａ）、（ｂ）において、斜線部（赤
色）が温度の高い部分である。中央の円形斜線部１００
はポンチ１１の尖った先端部を示しており、外側のリン
グ状斜線部１０１はポンチ１１により押し広げられた穴
２２の円周縁部を示している。図２（ｂ）より、ほぼ１
８０゜方向の２箇所ＡとＣで割れが発生している。Ａと
Ｃを結ぶ直線に直角な方向のＢ、Ｄ箇所には割れは発生
していない。そこで、割れ発生箇所Ａ、Ｃについて、そ
れぞれ直線ａｂを指定し、測定点ａからｂにかけて、温
度メモリー３３に記憶されている最高温度履歴の時系列
温度データをサーチする。すなわち、負荷荷重の変移と
ともに、亀裂発生部位の位置がずれて移動するが、可視
光カメラで検出した亀裂の方向から直線的にずれたとみ
なし、図２（ｃ）のように二次元画像４１の線分ａｂを
決定する。線分ａｂ上の各画素４１の温度履歴より、各
時刻毎に各画素のうち最大の温度を示している画素の温
度をその時刻の温度として決定し、決定された温度を時
系列化する。この時系列化された温度パターンから特異
点を検出し、亀裂発生時期として特定する。FIG. 2 schematically shows temperature patterns immediately before and at the time of the occurrence of cracks (cracks). (A) is a temperature pattern immediately before the occurrence of a crack, and (b) is a temperature pattern at the time of the occurrence of a crack. FIG. 3C is a schematic diagram showing a method of specifying a crack generation time based on a temperature history of a two-dimensional pixel in a crack generation direction. In FIGS. 2A and 2B, the hatched portion (red) is a portion having a high temperature. Central circular shaded area 100
Indicates a sharp tip portion of the punch 11, and an outer ring-shaped hatched portion 101 indicates a circumferential edge portion of the hole 22 pushed and spread by the punch 11. From FIG. 2B, almost 1
Cracks occurred at two points A and C in the 80 ° direction. No cracks occurred at points B and D in the direction perpendicular to the straight line connecting A and C. Therefore, a straight line ab is designated for each of the crack occurrence points A and C, and the time-series temperature data of the maximum temperature history stored in the temperature memory 33 is searched from the measurement points a to b. That is, the position of the crack occurrence part shifts and moves with the change of the applied load, but it is considered that the position of the crack has shifted linearly from the direction of the crack detected by the visible light camera, and the two-dimensional image 41 of FIG. Determine the line segment ab. From the temperature history of each pixel 41 on the line segment ab, the temperature of the pixel showing the maximum temperature among the pixels at each time is determined as the temperature at that time, and the determined temperatures are time-series. A singular point is detected from the time-series temperature pattern and specified as a crack generation time.
【００２２】図３は、この時系列温度データのグラフで
あり、実線は、一例として、割れ発生箇所Ａの時系列温
度データで、破線は割れ未発生箇所Ｂの時系列温度デー
タである。図３において、Ａ点で測定開始から７８秒後
に割れが発生している。割れ発生の判断は、次の２つの
条件を満足したときに割れ発生と判断している。 図４に示すように、測定した温度が連続または滞留し
ながらも持続して３div（div は測定単位時間）以上低
下した場合であること。 その点から、ある測定の一定時間は温度が低下したま
まであること。 図４（ａ）、（ｂ）はいずれも上記２つの条件を満足
し、最初に温度が低下し始める点Ｐが割れの発生時間と
判定される。従って、図３においては、Ａ点が上記２つ
の条件を満たし、Ａ点で割れの発生と判断され、破線で
示されたＢ箇所については上記２つの条件を全て満足す
る点は存在しないので、割れは発生していないと判断さ
れる。FIG. 3 is a graph of the time-series temperature data. The solid line is, for example, the time-series temperature data of the crack occurrence location A, and the broken line is the time-series temperature data of the crack non-incidence location B. In FIG. 3, a crack occurs at point A 78 seconds after the start of measurement. The determination of crack occurrence is determined to be crack occurrence when the following two conditions are satisfied. As shown in FIG. 4, the measured temperature must be continuously or stagnant but continuously decreased by 3 div (div is the unit time of measurement) or more. From that point, the temperature must remain low for a certain period of time. 4A and 4B both satisfy the above two conditions, and the point P at which the temperature first starts to decrease is determined to be the crack generation time. Accordingly, in FIG. 3, point A satisfies the above two conditions, it is determined that a crack has occurred at point A, and there is no point that satisfies all of the above two conditions at point B shown by the broken line. It is determined that no crack has occurred.
【００２３】以上に述べた割れの発生については、図１
の亀裂認識装置５が温度メモリー３３の時系列温度デー
タと荷重メモリー１６の時系列荷重データを取り込むこ
とにより、上記２つの条件を満たす温度の低下する点を
検出し、その温度低下点の発生時期及びその時の負荷荷
重と穴径拡大率を判定する。The occurrence of cracks described above is described in FIG.
Of the temperature memory 33 and the time-series load data in the load memory 16 detect the point at which the temperature falls, which satisfies the above two conditions. And the load applied at that time and the hole diameter enlargement ratio are determined.
【００２４】このようにして、まず亀裂発生箇所を特定
し、その箇所について亀裂発生時期及び試験片材料の変
形特性値としての亀裂発生時の負荷荷重と穴径拡大率を
特定するので、変形特性値の正確な特定・評価が可能と
なるものである。As described above, first, the location of the crack occurrence is specified, and the crack occurrence time and the load load at the time of the crack occurrence and the hole diameter expansion rate as the deformation property values of the test piece material are specified for the location. This enables accurate identification and evaluation of values.
【００２５】なお、変形特性値ないし評価値が試験方法
によって異なることは前述したとおりであり、測定対象
に応じた測定器が用意される。例えば、ポンチのストロ
ーク量を測定する場合はリニアセンサのようなストロー
ク検出器が取り付けられる。As described above, the deformation characteristic value or the evaluation value differs depending on the test method, and a measuring instrument corresponding to the object to be measured is prepared. For example, when measuring the stroke amount of a punch, a stroke detector such as a linear sensor is attached.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、試験片に
加える負荷荷重等の変形特性値の時系列変化と、測定対
象面の画像の時系列変化と、測定対象面の温度の時系列
変化とを全て同期させて計測及び記憶し、可視光カメラ
からの撮像画像から亀裂発生箇所をまず特定したうえ
で、記憶されている温度の時系列変化を検索して亀裂発
生時期及び亀裂発生時の変形特性値を判定するため、亀
裂の入った瞬間を的確に把握することができ、かつ変形
特性値の正確な判定が可能となる。As described above, according to the present invention, the time series change of the deformation characteristic value such as the applied load applied to the test piece, the time series change of the image of the measurement target surface, and the time change of the temperature of the measurement target surface Measure and store all the series changes in synchronization with each other, first identify the location of the crack from the image captured by the visible light camera, and then search for the time series change in the stored temperature to find the crack occurrence time and crack occurrence Since the deformation characteristic value at the time is determined, it is possible to accurately grasp the moment when the crack is formed, and to accurately determine the deformation characteristic value.
【図１】本発明の試験装置の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a test apparatus according to the present invention.
【図２】測定対象面の割れ発生直前と割れ発生時の温度
パターンを示す模式図、及び亀裂発生時期の特定方法の
説明図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing temperature patterns immediately before and at the time of occurrence of a crack on a measurement target surface, and an explanatory diagram of a method of specifying a crack occurrence time.
【図３】割れ発生箇所と割れ未発生箇所の時系列温度デ
ータのグラフである。FIG. 3 is a graph of time-series temperature data of a crack occurrence location and a crack non-occurrence location.
【図４】時系列温度データより割れ発生と判定する場合
の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram in a case where it is determined that a crack has occurred based on time-series temperature data.
１ 成形試験機 ２ 試験片 ３ 可視光及び赤外線カメラ ４ 画像処理装置 ５ 亀裂認識装置 ６ 表示装置 １１ ポンチ １２ ダイス １３ 押え金 １４ 荷重付加装置 １５ 荷重計 １６ 荷重メモリー ２１ 試験片の上部円錐面（測定対象面） ２２ 試験片の穴 ３１ 可視光画像メモリー ３２ 二次元赤外線放射温度計 ３３ 温度メモリー ４１ 二次元画素 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Forming test machine 2 Test piece 3 Visible light and infrared camera 4 Image processing device 5 Crack recognition device 6 Display device 11 Punch 12 Dice 13 Presser foot 14 Load applying device 15 Load meter 16 Load memory 21 Upper conical surface of a test piece (measurement Target surface) 22 Hole of test piece 31 Visible light image memory 32 Two-dimensional infrared radiation thermometer 33 Temperature memory 41 Two-dimensional pixel
フロントページの続き (72)発明者 猪股 雅一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Masakazu Inomata 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nihon Kokan Co., Ltd.
Claims (5)
え、その試験片に亀裂が発生した時の変形特性値を求め
る試験方法において、 前記試験片に負荷荷重を与えた時の前記変形特性値の時
系列変化を計測及び記憶する工程と、 前記変形特性値の時系列変化と同期して、前記試験片の
測定対象面の温度パターンの時系列変化を計測及び記憶
する工程と、 同様に前記変形特性値の時系列変化と同期して、前記試
験片の測定対象面を撮像し、その撮像画像を記憶する工
程と、 前記記憶された撮像画像から前記負荷荷重により前記試
験片の測定対象面に発生する亀裂を検出し、かつ、亀裂
の発生箇所を特定する工程と、 前記記憶された温度パターンの時系列変化から前記特定
された亀裂の発生箇所の温度の時系列変化を検索する工
程と、 前記検索された前記亀裂の発生箇所の温度の時系列変化
の特異点を検出することにより前記亀裂の発生時期及び
亀裂発生時の前記変形特性値を判定する工程とを有する
ことを特徴とする金属材料の試験方法。1. A test method for applying a load to a test piece made of a metal material and obtaining a deformation property value when a crack occurs in the test piece, wherein the deformation property when a load is applied to the test piece. Measuring and storing the time-series change of the value, and measuring and storing the time-series change of the temperature pattern of the measurement target surface of the test piece in synchronization with the time-series change of the deformation characteristic value. A step of taking an image of a measurement target surface of the test piece in synchronization with a time-series change of the deformation characteristic value and storing the taken image; and measuring the test piece by the load from the stored taken image. A step of detecting a crack occurring on the surface and specifying a crack occurrence location; and a step of searching for a time-series change in the temperature of the identified crack occurrence location from the time-series change of the stored temperature pattern. And the search Detecting the singular point of the time series change of the temperature of the generated crack location to determine the crack generation time and the deformation characteristic value at the time of the crack generation. Test method.
える荷重付加装置と、 前記負荷荷重の時系列変化を計測及び記憶する荷重計
と、 前記負荷荷重の時系列変化と同期して、前記試験片の測
定対象面の温度パターンの時系列変化を計測及び記憶す
る温度計と、 前記試験片に対する視野を前記温度計と同一として、前
記試験片の測定対象面を撮像し、その撮像画像を記憶す
る可視光カメラと、 前記負荷荷重の時系列変化と同期して、前記可視光カメ
ラにより撮像及び記憶された前記試験片の測定対象面の
画像から、亀裂の発生及びその亀裂の発生箇所を特定す
る画像処理装置と、 前記特定された亀裂の発生箇所の温度の時系列変化にお
ける特異点を検出することにより、前記亀裂の発生時期
及び亀裂発生時の負荷荷重を判定する亀裂認識装置とを
有することを特徴とする金属材料の試験装置。2. A load applying device for applying a load to a test piece made of a metal material, a load meter for measuring and storing a time series change of the load, and a load meter for synchronizing with the time series change of the load. A thermometer that measures and stores the time-series change of the temperature pattern of the measurement target surface of the test piece, and the same visual field as the thermometer for the test piece, images the measurement target surface of the test piece, and obtains an image of the image. Visible light camera to be stored, in synchronization with the time series change of the applied load, from the image of the measurement target surface of the test piece imaged and stored by the visible light camera, the occurrence of cracks and the location of the occurrence of the cracks An image processing device for identifying, and a crack recognition device for determining a time when the crack occurs and a load applied when the crack occurs by detecting a singular point in a time series change in temperature of the identified crack occurrence location. Test device for a metallic material characterized by having and.
える荷重付加装置と、 前記負荷荷重の時系列変化を計測及び記憶する荷重計
と、 前記負荷荷重の時系列変化と同期して、前記試験片の測
定対象面の温度パターンの時系列変化を計測及び記憶す
る温度計と、 前記負荷荷重及び前記温度パターンの時系列変化を時間
軸上で対応可能に表示する表示装置とを有することを特
徴とする金属材料の試験装置。3. A load application device for applying a load to a test piece made of a metal material, a load meter for measuring and storing a time series change of the load, and a load meter for synchronizing with the time series change of the load. A thermometer that measures and stores a time-series change in a temperature pattern of a measurement target surface of a test piece, and a display device that displays the applied load and the time-series change in the temperature pattern so as to be able to correspond on a time axis. Characteristic metal test equipment.
の時系列変化を記憶する記憶装置と、 前記記憶装置に記憶された画像の時系列変化より特異な
変化を生じている複数の箇所を抽出する画像処理装置と
を備え、 前記可視光カメラの前記測定対象面に対する視野と同一
の視野を設けて、前記撮像画像と同期して計測及び記憶
した前記測定対象面の温度パターンの時系列変化から、
前記抽出された複数の箇所の温度の時系列変化を出力可
能にしたことを特徴とする温度計。4. A visible light camera that images a surface to be measured, a storage device that receives a captured image from the visible light camera and stores a time-series change of the image, and an image stored in the storage device. An image processing apparatus that extracts a plurality of locations where a unique change has occurred from the time-series change of the time-series change, the same view as the view of the visible light camera with respect to the measurement target surface is provided, and the view is synchronized with the captured image. From the time series change of the temperature pattern of the measurement target surface measured and stored,
A thermometer capable of outputting a time-series change in temperature at the plurality of extracted locations.
の時系列変化を記憶する記憶装置と、 前記記憶装置に記憶された画像の時系列変化により特異
な変化を生じている複数の箇所を抽出する画像処理装置
とを備え、 前記可視光カメラの前記測定対象面に対する視野と同一
の視野を設けて、前記撮像画像と同期して計測及び記憶
した前記測定対象面の温度パターンの時系列変化から、
前記抽出された複数の箇所の温度の時系列変化を出力可
能な温度計において、前記撮像画像及び前記温度の時系
列変化を同一画面に表示可能にしたことを特徴とする温
度計。5. A visible light camera for capturing an image of a measurement target surface, a storage device for receiving a captured image from the visible light camera and storing a time-series change of the image, and an image stored in the storage device. An image processing apparatus that extracts a plurality of locations where a unique change has occurred due to a time-series change of the same, provided the same view as the view of the visible light camera with respect to the measurement target surface, and synchronized with the captured image. From the time series change of the temperature pattern of the measurement target surface measured and stored,
A thermometer capable of outputting a time-series change in temperature at the plurality of extracted locations, wherein the captured image and the time-series change in temperature can be displayed on the same screen.
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|---|---|---|---|
| JP23503096A JP3327134B2 (en) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | Testing method and apparatus for metal materials and thermometer |
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| JPH1082726A true JPH1082726A (en) | 1998-03-31 |
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| CN113970490A (en) * | 2021-09-16 | 2022-01-25 | 武汉钢铁有限公司 | Limit bending strain detection device and limit bending strain detection method |
-
1996
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| CN113970490A (en) * | 2021-09-16 | 2022-01-25 | 武汉钢铁有限公司 | Limit bending strain detection device and limit bending strain detection method |
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