JPH11351834A - ビデオ式非接触伸び計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料を２台もしくは３台のカメラで撮影して
その各映像信号を用いることにより、高精度の弾性率の
計測と大きな伸びの計測を両立させ、しかもハード構成
を簡素化して、安価で故障率の少ないビデオ式非接触伸
び計を提供する。 【解決手段】 ２台もくしは３台のモノクロカメラ１，
２によって試料Ｗを撮影するとともに、その各カメラ
１，２からの映像信号を、１つのカラー用画像取込回路
３の赤、緑、青のいずれかの映像信号入力端子に導入し
てデジタル化した後にデジタル演算装置４に取り込み、
各色の画像データを分離して伸びの計測に供するよう構
成することにより、２台もしくは３台のカメラを用いて
も１つの画像取込回路のみで各映像信号のデジタル化を
可能とする。

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
た複数のマークをビデオカメラで撮影した映像信号から
各マークの刻々の位置情報を得て、試料の伸びを計測す
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計測
する伸び計として、ビデオカメラを用いたビデオ式非接
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、図４に例示するように、試験の開始に先立っ
て試料Ｗの表面に例えば２つの標線に相当するマークＭ
１，Ｍ２を付しておき、その試料Ｗを試験中に１台のビ
デオカメラＣで撮影して得られる映像信号を、キャプチ
ャーボード等として市販されている画像取込回路Ｐを介
してデジタル化して、パーソナルコンピュータ等のデジ
タル演算装置Ａに画像データとして取り込み、その画像
データから各マークＭ１，Ｍ２の刻々の位置情報を得
て、マーク間Ｍ１，Ｍ２の試料の伸びを算出する。

【０００３】ところで、このようなビデオ式非接触伸び
計においては、例えばプラスチックの伸びを高精度に計
測するような用途には実質的に適用できないという問題
があった。すなわち、プラスチック等の伸びの計測にお
いては、例えば新ＪＩＳ規格によると、弾性率を精度よ
く求めるとともに（一般には分解能１μｍ程度の精度が
要求される）、破断伸びを計測する必要がある。プラス
チックは、破断までに３００％以上も伸びるものもあっ
て、標線マークの間隔を当初に５０ｍｍに設定したと
き、ビデオカメラによる視野は最低でも２００ｍｍ必要
となる。ここで、ビデオカメラの映像信号を用いた位置
の分解能は視野の大きさに反比例し、従って高精度の測
定と広範囲の測定とを両立させることはできないことか
ら、大きな破断伸びの計測を行い、しかも上記のように
弾性率の高精度の計測を実現することは極めて困難であ
る。

【０００４】また、ワイヤをはじめとする各種線材や糸
のような長い形状の試料の伸びの計測に当たっては、一
般に、２箇所の標線の当初の間隔が１００ｍｍ以上と大
きく設定される場合が多く、このような計測に際して
は、１台のビデオカメラを用いた伸び計ではカメラの視
野を大きく設定する必要があり、分解能を犠牲にせざる
を得ないという問題がある。

【０００５】本発明者は、このような従来のビデオ式非
接触伸び計の諸問題点を解決して、広範囲でしかも高精
度の伸びの計測を可能とすべく、ビデオカメラを２台も
しくは３台用い、その各カメラからの映像信号を基に試
料の伸びを計測する方式を既に提案している。すなわ
ち、例えば視野の異なる２台のカメラを用い、それぞれ
のカメラで試料の２箇所のマークを撮影し、試験開始当
初は視野の狭いカメラからの映像信号に基づいて伸びを
算出するとともに、所定の伸びに達した時点で視野の広
いカメラからの映像信号に基づく伸びの算出に切り換え
ることにより、試験開始当初の弾性域における伸びを高
精度に計測し、しかも破断までの広範囲の伸びの計測が
可能となる。

【０００６】また、このような２台のカメラを用いる構
成において、ワイヤ等の長い形状の試料のように、２箇
所の標線の当初の間隔が大きく設定される試料の計測に
際しては、視野の広いカメラのレンズを交換する等によ
って２台の視野の狭いカメラとして、各カメラで２箇所
の標線マークのそれぞれを個別に撮影して、その各撮影
信号から各マークの移動量を刻々と求めることにより、
従来の１台のカメラで２箇所のマークを撮影する場合に
比してより高い分解能で伸びの計測が可能となる。

【０００７】更に、２台の視野の狭いカメラと１台の視
野の広いカメラの合計３台のカメラを用い、２つの標線
マークのそれぞれを視野の狭い各カメラで個々に撮影す
るとともに、視野の広いカメラで全体を撮影して、試験
開始当初の弾性域においては個々の標線マークを撮影す
る視野の狭い各カメラからの映像信号を用い、試験の進
行に伴っていずれかの標線マークが視野の狭いカメラの
視野外に出た後には、視野の広いカメラからの映像信号
に基づく伸びの算出に切り換えることにより、試料の弾
性域での高精度の伸びの計測と、広範囲の伸びの計測を
両立させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に２台もしくは３台のカメラを用いることにより、ビデ
オ式非接触伸び計の性能は大幅に向上するのであるが、
その分、システムが複雑になるという問題がある。すな
わち、複数のカメラを用いて、その各映像信号を１台の
パーソナルコンピュータ等のデジタル演算装置に供給す
るためには、カメラの台数分だけの画像取込回路が必要
となる。このようなハード構成要素の増大は、コストを
上昇させると同時に故障率の増加にも繋がる。

【０００９】本発明の目的は、ビデオ式非接触伸び計に
おいて２台もしくは３台のカメラを用いて前記した高性
能化をもたらしながらも、ハード構成をより簡素化する
ことができ、もって高性能でしかも安価で故障の少ない
ビデオ式非接触伸び計を提供することにある。

【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、本発明のビデオ式非接触伸び計は、表面に複数のマ
ークが付された試料をカメラで撮影し、その映像信号を
デジタル化した画像データに基づく各マークの位置情報
から、試料の伸びを算出する演算装置を備えたビデオ式
非接触伸び計において、試料を撮影するためのモノクロ
カメラを２台もしくは３台備え、演算装置ではその各カ
メラからの画像データを用いて試料の伸びを算出すると
ともに、上記各モノクロカメラからの映像信号は、１つ
のカラー用画像取込回路の赤、緑および青の三原色信号
の入力端子のいずれかにそれぞれ導入されてデジタル化
され、上記演算装置ではそのカラー画像データの各原色
データを分離して個々のモノクロカメラからの画像デー
タとして試料の伸びの算出に供するよう構成されている
ことによって特徴づけられる。

【００１１】本発明は、市販されているカラー用画像取
込回路が有する三原色信号それぞれのデジタル化機能を
利用し、２台もしくは３台のモノクロカメラからの各映
像信号を、１つのカラー用画像取込回路によりデジタル
化しようとするものである。すなわち、カラー用画像取
込回路においては、三原色それぞれの画素濃淡情報をデ
ジタル化して出力する機能を有しており、各モノクロカ
メラからの映像信号を互いに同期をとって個々に三原色
信号入力端子のいずれかに導入することにより、各映像
信号の画素濃淡情報を個別にデジタル化することができ
る。この場合、各映像信号の画素は相互に重なり合うた
めにそのままではモニタに映像化することはできない
が、演算装置では各モノクロカメラの画素濃淡情報から
マークの刻々の位置情報を得ればよいため、特に問題に
はならない。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の構成
を示すブロック図である。この例は、視野の広い大変位
計測用モノクロカメラ１と、視野の狭い小変位計測用モ
ノクロカメラ２の２台のモノクロカメラを用いた例を示
している。表面に２箇所の標線マークＭ１，Ｍ２が付さ
れた試料Ｗは、その両端が例えば材料試験機の把持具Ｇ
１，Ｇ２に把持された状態で、下側の把持具Ｇ２を固定
して上側の把持具Ｇ１を上方に変位させることにより、
図中上下方向への引張負荷が与えられる。なお、各マー
クＭ１，Ｍ２は、例えば白地にマークとしての黒の横線
が付されたラベル等を試料Ｗの表面に貼着する等によっ
て形成される。

【００１３】大変位計測用モノクロカメラ１および小変
位計測用モノクロカメラは、レンズを除くカメラ本体部
分は互いに等しいものが用いられており、試料Ｗからの
距離は互いに等しい位置に配置されているが、レンズの
焦点距離の相違により、大変位計測用モノクロカメラ１
の視野は小変位計測用モノクロカメラ２の５倍に設定さ
れている。換言すれば、小変位計測用モノクロカメラ２
の空間分解能は大変位計測用モノクロカメラ１の５倍と
なっている。そして、これらの各モノクロカメラ１，２
は、いずれも試料Ｗの２箇所の標線マークＭ１，Ｍ２を
視野内に収めるよう設定されている。なお、各カメラ
１，２のは、試料Ｗの伸び方向を考慮して下側のマーク
Ｍ２が視野の下限近傍に位置するように設定されてい
る。

【００１４】各モノクロカメラ１，２からの映像信号
は、カラー用画像取込回路３の赤、緑および青の三原色
信号の入力端子のうち、例えば赤と緑の入力端子に導入
されてデジタル化され、画像データとしてパーソナルコ
ンピュータ４の標準のインターフェースバス取り込まれ
るように構成されている。また、各モノクロカメラ１，
２のうち、一方のカメラ１からの同期出力が他方のカメ
ラ２とカラー用画像取込回路３の同期信号入力端子に供
給され、カメラ１と２の同期がとられている。パーソナ
ルコンピュータ４は、カラー用画像取込回路３からの赤
と緑に相当する画像データを個々に用いて、各マークＭ
１，Ｍ２の刻々の位置を特定して、両マークＭ１，Ｍ２
間の間隔の変化から試料Ｗの伸びを算出するのである
が、試験開始当初は小変位計測用モノクロカメラ２から
の画像データ、つまりカラー用画像取込回路３からの画
像データのうち、緑色に相当する画像データを用いて伸
びを算出する。そして、試料Ｗの伸びがあらかじめ設定
された値、例えば１０％に達した時点で、伸びの算出に
供する画像データを大変位計測用モノクロカメラ１から
の画像データ、つまり赤色に相当する画像データに切り
換える。

【００１５】以上の動作により、試料Ｗの伸びは試験開
始当初の弾性域の近傍においては高い分解能で計測され
る一方、試料Ｗの伸びが大きくなっても十分に各マーク
Ｍ１，Ｍ２を視野内に入れて伸びの計測を続行すること
ができる。

【００１６】図２は本発明の他の実施の形態の構成を示
すブロック図である。この例は、ワイヤ等の長い試料を
測定するのに適した例であり、ハード的には先の実施の
形態における大変位計測用モノクロカメラ１のレンズを
交換して、小変位計測用モノクロカメラ２と同じ視野の
広さとし、実質的に２台の小変位計測用モノクロカメラ
１′，２を用いた例を示している。

【００１７】この例においては、試料Ｗの２箇所のマー
クＭ１，Ｍ２の間隔は例えば２００ｍｍ程度と広く、そ
の各マークＭ１，Ｍ２は、それぞれに個々のモノクロカ
メラ１′，２によってのみ撮影される。各カメラ１′，
２の相互の間隔は、適当な治具を用いる等によってあら
かじめ正確に計測され、従って各カメラ１′，２からの
画像データから個別に各マークＭ１，Ｍ２の位置情報を
得て、マークＭ１，Ｍ２間の刻々の距離を求めて試料Ｗ
の伸びを算出することが可能となっている。この例にお
いても、各カメラ１′，２からの映像信号は、先の例と
全く同様に互いに同期がとられた状態で、それぞれ１台
のカラー用画像取込回路３の赤および緑の映像信号入力
端子に導入され、デジタル化された上でパーソナルコン
ピュータ４に取り込まれる。

【００１８】この例においては、パーソナルコンピュー
タ４は上記したように、各モノクロカメラ１′，２から
の画像データを同時に用い、各マークＭ１，Ｍ２間の刻
々の距離の変化から試料Ｗの伸びを算出する。このよう
な構成により、マークＭ１，Ｍ２間の間隔が広くとも、
カメラの視野を広くすることなく、従って空間分解能を
犠牲にすることなく試料Ｗの伸びを計測することが可能
となる。

【００１９】図３は本発明の更に他の実施の形態の構成
を示すブロック図である。この例は、視野の広い１台の
大変位計測用モノクロカメラ１と、視野の狭い２台の小
変位計測用モノクロカメラ２，２′を用いた例である。
この例においては、大変位計測用モノクロカメラ１は図
１の例と同様の視野に設定され、各小変位計測用モノク
ロカメラ２および２′は、図２の例におけるカメラ１′
および２と同様の視野、つまり各マークＭ１，Ｍ２を個
々に撮影する視野に設定される。

【００２０】各モノクロカメラ１，２および２′は、互
いに同期がとられたうえで１つのカラー用画像取込回路
３の赤、緑および青の映像信号入力端子に導入され、デ
ジタル化された後にパーソナルコンピュータ４に取り込
まれる。パーソナルコンピュータ４では、試験開始当初
の伸びの小さい領域では、２台の小変位計測用モノクロ
カメラ２，２′からの画像データ（緑および青に相当す
る画像データ）から個々のマークＭ１，Ｍ２の刻々の位
置情報を得て試料Ｗの伸びを算出するとともに、伸びが
規定値を越えた後には、大変位計測用モノクロカメラ１
からの画像データ（赤に相当する画像データ）を用いて
試料Ｗの伸びを算出する。このような構成によると、当
初の各マークＭ１，Ｍ２間の間隔が広く、しかも破断ま
での伸びが極めて大きな試料でも、高精度の弾性率と、
破断までの伸びの計測が可能となる。

【００２１】なお、以上の各実施の形態では、１台のモ
ノクロカメラからの同期信号を他のモノクロカメラ並び
にカラー用画像取込回路に導入した例をしめしたが、カ
ラー用画像取込回路から同期信号を出力して各カメラに
導入する方式を採用し得ることは言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、２台も
しくは３台のモノクロカメラにより試料のマークを撮影
して、その各映像信号を適宜に用いることにより、高精
度の弾性率と大きな破断伸びの計測の双方を両立させる
ことを可能としながらも、その各映像信号をデジタル化
してパーソナルコンピュータ等のデジタル演算装置に供
するための画像取込回路として１つのカラー用画像取込
回路を用いるので、ハード構成が簡単となり、個々のカ
メラに対してそれぞれに画像取込回路を設ける場合に比
して、コストの上昇を抑え、また、故障率を低減するこ
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構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の他の実施の形態の構成を示すブロック
図である。

【図３】本発明の更に他の実施の形態の構成を示すブロ
ック図である。

【図４】従来のビデオ式非接触伸び計の構成例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 大変位計測用モノクロカメラ １′，２，２′ 小変位計測用モノクロカメラ ３ カラー用画像取込回路 ４ パーソナルコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に複数のマークが付された試料をカ
   メラで撮影し、その映像信号をデジタル化した画像デー
   タに基づく各マークの位置情報から、試料の伸びを算出
   する演算装置を備えたビデオ式非接触伸び計において、
   試料を撮影するためのモノクロカメラを２台もしくは３
   台備え、演算装置ではその各カメラからの画像データを
   用いて試料の伸びを算出するとともに、上記各モノクロ
   カメラからの映像信号は、１つのカラー用画像取込回路
   の赤、緑および青の三原色信号の入力端子のいずれかに
   それぞれ導入されてデジタル化され、上記演算装置では
   そのカラー画像データの各原色データを分離して個々の
   モノクロカメラからの画像データとして試料の伸びの算
   出に供するよう構成されていることを特徴とするビデオ
   式非接触伸び計。