JPH11248428A - 光学式伸び計用校正装置 - Google Patents

光学式伸び計用校正装置

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JPH11248428A
JPH11248428A JP4754498A JP4754498A JPH11248428A JP H11248428 A JPH11248428 A JP H11248428A JP 4754498 A JP4754498 A JP 4754498A JP 4754498 A JP4754498 A JP 4754498A JP H11248428 A JPH11248428 A JP H11248428A
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Masayuki Kamegawa
正之 亀川
Toshiyuki Kono
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤差のない正確な校正を安価のもとに行うこ
とができる光学式伸び計用校正装置を提供する。 【解決手段】 長さの基準を提供する基準面1aを有
し、当該校正装置を試験機の掴み具11,12に試験片
W(または試験片Wと同じ厚みの板)を挟んで取り付け
た状態で、その基準面1aとカメラとの距離Lが、実際
の計測時における試験片Wのマークを含む面とカメラと
の距離Lと等しくなるようにする。また長さの基準を提
供する校正器と、この校正器の試験機への取付位置を規
定する規定手段を設け、その規定手段が、校正器の取付
位置を、試験片の厚みに応じて、試験片の厚みが0であ
るときの位置に対して、試験片の厚みの1/2の距離だ
け移動するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラにより試験
片を撮影することによって得られる画像データを用い
て、試験片の標線間の伸びないしは歪みを非接触のもと
に計測する伸び計に用いられる校正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば材料試験機により試験片の伸びや
歪みを計測する際、その試験片の厚みが薄い場合、従来
の接触式の伸び計では、試験片への影響が大きく、使用
できない場合がある。このような試料の計測において
は、非接触で計測する方法が要求される。
【0003】非接触方式の伸び計としては、現時点にお
いてビデオカメラを用いた、いわゆる光学式伸び計が簡
便で精度も高いとされている。光学式伸び計では、図7
に示すように、試験片Wの表面に2つの標線マークM1,
M2 を付しておき、これらの標線マークM1,M2 を試験
中においてビデオカメラVで撮影して得られる撮影信号
から各標線マークM1,M2 を認識して、各標線マーク間
の経時的変化から試験片Wの伸びを計測する。
【0004】この種の光学式伸び計においてはビデオカ
メラの撮影倍率の校正を行う必要がある。その校正は、
図8(A)に示すように、適当な厚みの校正器(キャリ
ブレーションバー)CB を材料試験機等の掴み具11,
12に取り付け、その面上の基準長さをビデオカメラV
で撮影し、その撮影された画像データ上での長さ単位
(画素)との関係をもとに、これを基準として実際の計
算値(標線マークの移動量)を求める、という方法で行
われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光学式伸び
計においてカメラの撮影倍率の校正は、従来、キャリブ
レーションバーを材料試験機等に取り付けて校正を行っ
た後、そのキャリブレーションバーを取り外し、次いで
試験片を取り付けるという手順で行われており、その校
正時において、キャリブレーションバーの厚みと試験片
の厚みが異なっている場合、図8(B)に示すように、
キャリブレーションバーCB の基準面とビデオカメラV
との距離が、実際の試験片Wの標線マークを含む面とビ
デオカメラVとの距離と等しくならない(L≠L′)。
ここで、ビデオカメラの撮影倍率は、撮影対象とカメラ
との距離が変化すると変化することから、キャリブレー
ションバーの厚みと試験片の厚みが異なっていると、そ
の厚みの差が誤差を生む原因となる。
【0006】これを解消する方法として、焦点距離の長
いレンズを用いて、撮影対象とビデオカメラとの距離の
変化に対する撮影倍率の変化の割合の程度を小さくする
という方法が考えられる。
【0007】しかし、材料の伸び範囲は、大きいもので
は1000%以上のものもあり、このような材料に対し
ては計測視野を大きくする必要がある。これを焦点距離
の長いレンズで満足するには、撮影距離を伸ばさないと
いけないが、その距離を確保するには装置の設置面積上
の制約から限界があり、従って撮影対象とカメラとの距
離の変化に対する撮影倍率の変化を完全に0にすること
はできない。
【0008】なお、撮影対象とカメラとの距離の変化に
よる影響を0にする方法として、テレセントリックレン
ズと呼ばれているレンズを撮影光学系に配置するという
方法も考えられるが、そのテレセントリックレンズは一
般に非常に高価である。
【0009】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、誤差のない正確な校正を安価のもとに行うこと
ができる光学式伸び計用校正装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、試験片の表面
に付された2つのマークをカメラで撮影し、その2つの
マークの画像の移動から、試験片の伸びを非接触で計測
する伸び計に用いられる校正装置であって、校正を行う
ときに、当該校正装置の基準面とカメラとの距離が、実
際の計測時における試験片のマークを含む面とカメラと
の距離に等しくなる位置に、上記基準面を配置できるよ
うに構成されていることによって特徴づけられる。
【0011】具体的には、図1,図2に例示するよう
に、長さの基準を提供する基準面1aを有し、当該校正
装置を試験機の掴み具11,12に試験片W(または試
験片Wと同じ厚みの板)を挟んで取り付けた状態で、そ
の基準面1aとカメラとの距離Lが、実際の計測時にお
ける試験片Wのマークを含む面とカメラとの距離Lと等
しくなるように構成した校正装置(校正器1)が挙げら
れる。
【0012】また、図4〜図6に例示するように、長さ
の基準を提供する校正器2と、この校正器2の試験機へ
の取付位置を規定する規定手段(取付板3)を備え、そ
の規定手段が、校正器2の取付位置を、試験片Wの厚み
dに応じて、試験片Wの厚みが0であるときの位置に対
して、試験片Wの厚みdの1/2の距離だけ移動するよ
うに構成した校正装置が挙げられる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。
【0014】図1は本発明の実施の形態の正面図(A)
及び側面図(B)である。図1に示す実施の形態は、例
えばアルミニウム製の校正器(キャリブレーションバ
ー)1であって、正面側が段付き形状に加工されてお
り、その1段下がった面が、長さの基準を提供する基準
面1aとなっている。この基準面1aには上下2本の基
準マークm1,m2 が付されている。
【0015】また、基準面1aが設けられた段付き部1
bの厚みは、材料試験機等の掴み具11,12(図2参
照)によって挟み込まれる掴み部1c,1dの厚みに対
して1/2の寸法に加工されている。
【0016】次に、本実施の形態の作用を図2を参照し
て述べる。まず、この例では、試験機の掴み具11,1
2として、互いに対向する歯11aと11b、12aと
12bが、それぞれ中心に向かって互いに同じ量だけ移
動する方式の定位置掴み具を使用するものとする。
【0017】校正時には、図2(A)に示すように、掴
み具11,12に校正器1を、その掴み部1c,1dの
背面側に、実際の計測を行う試験片Wを挟み込んだ状態
で取り付け、この状態で、校正器1の基準面1aの基準
マークm1,m2 をビデオカメラ(図示せず)で撮影し、
その撮影画像からカメラ画面上における基準マークm1
とm2 との間隔を計測し、この計測値と、校正器1の基
準面1a上でのマーク間隔とからカメラの撮影倍率を求
めておく。
【0018】次に、校正器1を試験機の掴み具11,1
2から取り外した後、図2(B)に示すように、実際の
計測を行う試験片Wを掴み具11,12に取り付ける。
この状態で、試験片Wの2つの標線マーク(図7参照)
をビデオカメラで撮影して計測を開始し、刻々と得られ
る2つの標線マークの移動量を、先に求めたカメラの撮
像倍率を用いて校正して伸びの計測データを得る。
【0019】ここで、先に取り付けた校正器1の掴み部
1c,1dの厚みを2t、段付き部1bの厚みをt、試
験片Wの厚みをdとすると、図2(A)に示す状態つま
り掴み具11,12に、校正器1の掴み部1c,1dと
試験片Wを挟み込んだ状態における、掴み具11,12
の歯11aと11b,12aと12bの中心位置(把持
中心)CL は、背面側の歯11b,12bから(2t+
d)/2=t+d/2の位置となり、また、校正器1の
基準面1aの背面側の歯11b,12bに対する位置は
t+dの位置となる。従って、その基準面1aの把持中
心CL に対する位置は(t+d)−(t+d/2)=d
/2となる。
【0020】一方、掴み具11,12に試験片Wのみを
挟み込んだ状態のときには、試験片Wの表面の把持中心
CL に対する位置は、当然のことながら試験片Wの厚み
の1/2つまりd/2であり、従って校正時における校
正器1の基準面1aとビデオカメラとの距離Lは、実際
の計測時における試験片Wの表面とビデオカメラとの距
離Lと等しくなる。その結果、誤差のない正確な校正を
行うことができる。
【0021】ここで、以上の実施の形態において、試験
片Wの厚みの関係上、校正器1の厚みが薄くする必要が
あり、校正器に図1に示したような段付き部を加工する
と、校正器自体の強度が低下するおそれがある場合、図
3に示すように校正器1′の背面側に外方に凸の段付き
部1eを設けて、全体の剛性を高めるというような構造
を採用すればよい。
【0022】なお、図3に示すような校正器1′を用い
る場合、段付き部1eが邪魔となって、この校正器1′
と試験片Wを一緒に掴み具11,12に挟み込むことが
できないので、このような校正器1′を用いる場合に
は、試験片Wと同じ厚みの板Pを校正時に掴み具11,
12に挟み込むようにする。また、先の図1に示した形
状の校正器1においても、試験片Wの表面が校正器1に
接触することを避けたい場合にも、同様に試験片Wと同
じ厚みの板Pを挟み込むようにすればよい。
【0023】本発明の他の実施の形態を図4〜図6を参
照しつつ説明する。この実施の形態の校正装置は、校正
器2とその取付板3によって構成されている。
【0024】校正器2は、ストレーンゲージ式伸び計な
どの校正に用いられる校正器で、図4に示すように、固
定バー2aと、これに対向して配置された移動バー2
b、及び移動バー2bに上下方向への変位を与えるマイ
クロメータ2cを主体として構成されている。
【0025】取付板3は、図5の平面図及び図6の断面
図に示すように、図4に示した校正器2のベース板2d
を載せるベース台3aと、このベース台3aの所定位置
に固定されたピン3bに回動自在に取り付けられた回転
ストッパ3cと、回転ストッパ3cの一端部と対向する
位置に配置され、ベース台3aに置かれた校正器2のベ
ース板2dの一方向(カメラの撮影方向と直交する方
向)における位置を規制するための固定ストッパ3dを
備えている。
【0026】回転ストッパ3cの両端部は、それぞれ半
径rの円弧状に加工されており、一端側の円弧部分(固
定ストッパ3dと対向する部分)の中心n1 とピン3b
の中心との距離2Sが、他端側の円弧部分(校正器のベ
ース板2d側)の中心n2 とピン3bの中心との距離S
の2倍となるように構成されている。従って、回転スト
ッパ3cの一端側の円弧部分と固定ストッパ3dとの間
に厚みdのものを挟み込むと、回転ストッパ3cが回転
し、その他端側の円弧部分が、反対側にd/2の距離だ
け移動する。
【0027】次に、本実施の形態の作用を使用方法とと
もに述べる。まず、図4に示すような校正器2は、材料
試験機等の掴み具及びフランジ等を取り外した状態で、
その掴み具の把持中心に合わせてセットされる。この例
では、校正器2のベース板2dの下に取付板3を置いて
試験機にセットする。
【0028】その要領は、まず取付板3を試験機に対し
て位置決めし、その取付板3のベース台3a上に校正器
2を置く。このとき、取付板3の回転ストッパ3cと固
定ストッパ3dとの間には何も挟まない状態つまり回転
ストッパ3cの一端側の円弧部分を固定ストッパ3dに
当てた状態で、校正器2のベース板2dの側面21dを
回転ストッパ3cの他端側の円弧部分に当て、かつ、ベ
ース板2dの側面22dを固定ストッパ3dに当てて、
校正器2の全体を取付板3に対して位置決めする。な
お、このようなセッティングおいて、取付板3を試験機
に対する位置は、この取付板3に対して位置決めした校
正器2の移動バー2bの基準マークmを付した面が、試
験機の掴み具の把持中心に一致するような位置とする。
【0029】次に、取付板3の回転ストッパ3cの一端
側の円弧部分と固定ストッパ3dとの間に、計測を行う
試験片Wを挟み込む。この操作により校正器2がビデオ
カメラ側に試験片Wの厚みdの1/2の距離だけ平行移
動する。これにより、図5に示すように、校正器2の移
動バー2bの基準マークmを付した面が、試験機の把持
中心CL に対してd/2の位置に配置され、その基準マ
ークmを付した面とビデオカメラとの距離が、実際の計
測時における試験片Wとビデオカメラとの距離と等しく
なり、校正時における誤差がなくなる。
【0030】そして、校正器2の移動バー2bに付した
基準マークmをビデオカメラVで撮影し、その基準マー
クmの位置を、校正器2のマイクロメータ2cの操作に
よって移動させ、マイクロメータ2cで与えたマークm
の移動量とビデオカメラVで得られたマークmの計測位
置の移動量との関係からカメラの撮影倍率を求める。こ
の後、試験機の掴み具を組み立て、試験片Wを取り付け
て実際の伸びの計測を行う。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の校正装置
を用いれば、校正時におけるカメラと撮影対象との距離
と、実際の計測時におけるカメラと撮影対象との距離と
を常に等しくすることができ、試験片の厚み起因する誤
差が含まれない。従って、正確な校正を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の説明図
【図2】本発明の実施の形態の作用説明図
【図3】図1に示す実施の形態の変形例を示す図
【図4】本発明の他の実施の形態に用いる校正器2の構
造を示す斜視図
【図5】本発明の他の実施の形態に用いる取付板3の要
部構造を示す平面図
【図6】図5のX−X断面図
【図7】光学式伸び計の構成例を示す斜視図
【図8】光学式伸び計の校正を行う際に生じる問題点の
説明図
【符号の説明】
1 校正器(キャリブレーションバー) 1a 基準面 1b 段付き部 1c,1d 掴み部 m1,m2 基準マーク 2 校正器 2a 固定バー 2b 移動バー 2c マイクロメータ 2d ベース板 3 取付板 3a ベース台 3b ピン 3c 回転ストッパ 3d 固定ストッパ m 基準マーク 11,12 掴み具 V ビデオカメラ W 試験片 M1,M2 標線マーク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験片の表面に付された2つのマークを
    カメラで撮影し、その2つのマークの画像の移動から、
    試験片の伸びを非接触で計測する伸び計に用いられる校
    正装置であって、校正を行うときに、当該校正装置の基
    準面とカメラとの距離が、実際の計測時における試験片
    のマークを含む面とカメラとの距離に等しくなる位置
    に、上記基準面を配置できるように構成されていること
    を特徴とする光学式伸び計用校正装置。
  2. 【請求項2】 長さの基準を提供する基準面を有し、当
    該校正装置を試験機の掴み具に、試験片または試験片と
    同じ厚みの板を挟んで取り付けた状態で、その基準面と
    カメラとの距離が、実際の計測時における試験片のマー
    クを含む面とカメラとの距離と等しくなるように構成さ
    れていることを特徴とする、請求項1に記載の光学式伸
    び計用校正装置。
  3. 【請求項3】 長さの基準を提供する校正器と、この校
    正器の試験機への取付位置を規定する規定手段を備え、
    その規定手段は、校正器の取付位置を、試験片の厚みに
    応じて、試験片の厚みが0であるときの位置に対して、
    試験片の厚みの1/2の距離だけ移動するように構成さ
    れていることを特徴とする、請求項1に記載の光学式伸
    び計用校正装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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