JPS60209132A - 応力分布画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） この発明は熱弾性効果を用いた応力分布画像形成方法、
特に荷重時の被検体の位置ずれに起因゛する温度分布誤
差を補正してノイズのない正確な応力分布画像を形成す
る方法に関する。

（従来技術の説明） 熱分性効果を用いて非接触で短時間に応力分布を測定す
る方法が提案されている。この提案方法は被検体の応力
集中部位の表面温度が、圧縮荷重を受九時上昇し、逆に
引張荷重を受けた時下降することに着目したものであり
、荷重を加えた時の温度から荷重なし又は逆方向荷重を
加えた時の温度を差し引いて温度分布すなわち応力分布
画像を得ている。

しかしながら、この方法は荷重が引張及び圧縮の場合に
は、被検体の位置変化は極めて小さいが、被検体に曲げ
応力が加わった場合には、被検体に大きな位置変化を生
じる。

従って、このような曲げ応力を受だ被検体の場合には、
荷重を加えた時と荷重なし又は逆方向荷重を加えた時と
では被検体の位置が異なるため、上述した方法で温度差
をめてしまうと、異なる被検体位置での温度間の温度差
をめることとなり、場合によっては、被検体部分の温度
と背景部分の温度との引算が行われるため、被検体自体
の応力に正確に対応した画像が得られない。

この対策として、コンピュータの演算処理において、被
検体の動きに対応させて、被検体の引張側の温度分布画
像を圧縮時の被検体位置に移動させて、圧縮時と引張時
の温度差をめる方法が提案されているが、この方法では
、被検体部分の温度分布は正確にめられるが、被検体部
分以外の背景部のように本来は等温であるため温度差が
零となるべき箇所等が零とならずにノイズとしである値
を示してしまい、応力画像中に背景ノイズとして現われ
てしまうという欠点があった。

（発明の目的） この発明の目的は、上述した従来の欠点に鑑み、被検体
が動いた場合であっても、被検体のみの正確な応力分布
画像が得られると共に、背景ノイズを除去出来る応力画
像形成方法を提供することにある。

（発明の構成） この目的の達成を図るため、この発明におｌ／）ては、
荷重負荷を受けて位置ずれが生じる被検体を赤外線検出
器で走査して得られた当該被検体の温度分布データから
コンピュータ処理によって応力分布画像を形成するに当
り、該被検体と背景と番と温度差を与えておき、該赤外
線検出器によって読取られコンピュータに記憶された温
度分布データからコンピュータ処理によってこの温度差
に基づき前記被検体と前記背景とを識別し、さらに、コ
ンピュータ処理によって、この識別された被検体の領域
に関してのみ、荷重負荷に基づく該被検体の位置ずれを
補正して荷重負荷時の被検体の温度データと、無負荷時
又は逆方向負荷時の温度データとの引算を行うことを特
徴とする。

（実施例の説明） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明す
る。

第１図はこの発明の応力画像形成方法を説明するだめの
線図であり、ｌは被検体、２は背景、３は被検体１に荷
重を印加する荷重試験機、４は被検体１及び背景２を走
査してそれらの温度分布を検出するための赤外線検出器
、５は赤外線検出器４からの検出データを画像処理する
ためのコンピュータで、このコンピュータ５内に圧縮画
像メモリ６、引張画像メモリ７及び中央処理装置（以下
、ＣＰＵと称する）８が含まれている。９はコンピュー
タ５で処理された結果を応力分布画像として表示するた
めの表示装置である。

この発明の方法では、先ず、予め、被検体１の温度と、
背景２の温度とに差を付けておく。例えば、背景２とし
て高温の板とか、低温の板とか、或いは、鉄板を設けて
これに水を流すとかして、背景温度と荷重試験機自体か
らの熱伝導による被検体温度とに差を付け、この温度差
で両者の識別が出来るようにしておく。この温度差は被
検体ｌの最低の温度よりも充分に低いことが必要である
。

このように、背景２と被検体１との間に予め温度差を付
けておき、荷重試験機３によって被検体１に荷重を負荷
し被検体１が曲ったとする。この場合、その曲りの前後
に亙って、背景温度を含めて、被検体１の引張応力によ
る吸熱（曲がりなし）及び圧縮応力による発熱（曲がり
あり）の温度を赤外線検出器４でラスク走査してそれら
のデータをコンピュータ５の圧縮画像メモリ６及び引張
画像メモリ７にそれぞれ取込み記憶させる。

このようにしてコンピュータ５に取込んだデータをＣＰ
Ｕ　８で処理することによって、背景２と、被検体１と
をそれらの温度データを基にして比較識別する。そして
、有効被検体１か背景２かを識別した後に、被検体１の
応力零の温度部分と、背景２の温度との識別を効果的に
行って被検体ｌを浮きだたせるために、今度はＣＰＵ　
８の処理によって背景２の温度データを自動的にマイナ
スの最大値に設定する。

さらに、ＣＰＵ　８の処理によって、背景２の温度デー
タをマイナスの最大値と設定した状態で、識別済みの被
検体ｌのみにつき、曲がる前の位置で９引張側の一温度
データを曲げられている状態での被検体位置へ移動させ
るという画像移動を行って温度データの位置補正を行い
、かつ、画像移動したことによって生じた温度データの
空の部分には圧縮側の対応する位置の温度データを持っ
てきて埋める。

このようなコンピュータ処理を行った後、ＣＰＵ８によ
って、被検体１が曲っている位置で圧縮側の温度データ
から引張側の温度データを引算することにより、温度分
布画像の引算を実行し、よって応力分布データを得、こ
れを表示装置９で応力分布画像として表示させる。

ところで、この温度分布画像の引算を実行するに当り、
前述したように、予め、被検体１の動きに対応して、こ
の曲げられていない位置での温度データを曲げられてい
る位置へ移動して温度デ′−タの位置補正を行ってやれ
ば良いが、この移動は単なる平行移動や、或いは、回転
ではないため、非常に難しく、場合によっては、そのコ
ンピュータ処理に多くの時間が掛ってしまう。

そこで、荷重時から無荷重時又は逆方向荷重時に変化し
た場合におけるこの温度データの位置補正につき第２図
及び第３図を参照して説明する。

第２図（Ａ）は被検体１の引張の状態を及び第２図（Ｂ
）は圧縮の状態をそれぞれ示す線図であり、第３図はこ
の位置補正の方法の説明に供する線図である。

今、第２図（Ａ）に示すように被検体をＸ軸方向に置き
、Ｘ方向に曲げ荷重を負荷して圧縮応力が加わって第２
図（Ｂ）に示すように曲った状態となるとする。

この場合、コンピュータ処理をする時、Ｘ及びｙのアド
レスが両方共変るとすると演算が困難である。演算を簡
単化するため、被検体ｌに曲げ荷重を負荷した時に曲が
って位置が大きく動く被検体は、一般的には細長いもの
であると仮定し、例えば、被検体１上の全ての点Ｐａ−
Ｐｎがどの程度移動による位置ずれの量（ΔＸ及びΔｙ
）が生じたかを一つの方向、例えば、Ｘ方向の各アドレ
スに関して予めテストを行って調べておき、このＸ方向
の各アドレスｘｉ　、　ｘ２．・φ・ｘｎについ１、こ
れらの一点を通るｙ軸と平行な線上の全ての点での変位
量（ΔＸ及びΔｙ）は同一であるとみなして、これらの
変移量（ΔＸ及びΔｙ）をｙ軸のアドレスに関して折線
近似でテーブルにしてＣＰＵに格納しておく。例えば、
−ライン上に２５６の点を取り、これらの点に関してＸ
及びＸ方向の変位量（ΔＸ及びΔＶ）＝オフセットテー
ブルとして格納しておく。

この場合には、水平方向（Ｘ方向）に対して変位量（Δ
Ｘ及びΔｙ）が定まって垂直方向（Ｘ方向）に関しては
演算上は関係がないとすることが出来るので、例えば、
２４０ラインあるとすると、−ライン分だけの計算を行
えば良く、２４０分の−の計算時間で済んでしまう。

従って、このようにすれば、第３図に示すように、この
被検体の長さ方向をＮ個（図示例では４個）に分割し、
これらの分割点Ｐｏ−Ｐｎ（この実施例ではｎ＝４）を
直線で結んだ折線で被検体を近似することが出来る。そ
して、荷重負荷による被検体１の移動をこの折線で近似
し、この折線の位置の移動量を補正すれば、曲げのよう
な特殊な移動をする被検体でもその位置ずれを一次元の
演算処理で補正することが出来る。

第３図を参照してこの補正につき説明する。

最初、被検体はＸ軸方向と平行となっていて、この被検
体を４分割した点をＰｏ−Ｐ４とし、これらの点を結ん
だ直線Ａで近似する。この被検体に曲り応力が加わり、
点Ｐ１〜Ｐ４がＰ１〜Ｐ４’に移動したとすると、これ
らの移動後の点Ｐｏ−Ｐ４’を順次に結んだ折線Ｂで近
似を行う。この場合、これらの各点Ｐｉ’〜Ｐ４’にお
ける変位量ΔＸ１＋Δｙ１〜ΔＸ４＋Δｙ４をＣＰＵ　
８で読取る。ＣＰＵ　８はこのデータに基づき、２０点
からＰ４’点まで折線近似の条件でＸの各点ｘｉに対す
るΔＸｉ、Δｙｉを計算し、ΔＸ、△ｙのテーブルを作
成する。画像の移動を実施するためのアドレス演算は、
”現在のアドレスＸｉ。

ｙｉに対し、テーブルからオフセット位置ΔＸｉ。

Δｙ　ｉ　を読み、これを加えてＸｉ＋Δｘｉ、ｙｉ＋
Δｙｉをめ、このアドレス点に画像データを書込んで像
の移動を行う。この像の移動を実施後、圧縮画像から引
張画像を引算し、応力分布画像をめれば、正確な応力画
像を形成することができる。

尚、上述した実施例では、被検体がＸ方向すなわち水平
方向に細長いとしたが、Ｘ方向に細長い場合には、上述
したテーブルはＸ方向を基準として作成すれば、被検体
のＸ方向のアドレス値に対応して被検体１の位置ずれに
基づく温度データの移動を行って位置ずれ補正を行うこ
とが出来る。

また、Ｘ及びｙ座標中に被検体が斜めに置かれた場合に
は、Ｘ方向テーブル及びＸ方向テーブルの両方を作成し
、両デープルから読取った変位量の和を温度データの総
合位置ずれ補正値とすることも出来る。

上述したような画像の移動を行わずに、画像引算の実施
時に、ＣＰＵ　８に格納されているテーブルを用いて、
減数側のアドレス（曲げ応力が加えられていない場合の
位置）を変換しても良い。この方法によると、移動を繰
り返し実施出来るので、コンピュータ５で対話しながら
温度データの位置ずれ補正を実施することが出来る。

この発明によって荷重負荷により変形する被検体の領域
部分のみの応力分布画像を形成するための方法を要約す
ると、以下の通りである。

（１）被検体と背景とに温度差を与えておく、（２）コ
ンピュータ処理により温度差から被検体と背景とを識別
し、然る後、背景を除去し、（３）被検体領域に関して
のみ、引算すべき温度データのアドレスをめるために、 ａ、被検体の長さ方向にＮ分割する点をめす、外被検体
の移動をこれらＮ分割点を直線で結ぶ折線で近似し、 Ｃ９各Ｎ分割点間の被検体の移動をＸ又はｙアドレスに
対応した変位量ΔＸ及びΔｙとして予めめて、これらの
変位量ΔＸ 及び△ｙをＸ又はＸ方向の一方のアドレスに関する位置
補正量としてオフセットテーブルを作成し、 ｄ、引算を実施する時、該オフセットテーブルを参照し
て、無荷重時又は逆方向荷重時のアドレスをめて、請求
められたア ドレスの温度データを荷重時のアドレスの温度データか
ら引算する。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の方法に
よれば、背景ノイズを除去出来て被検体の領域部分のみ
を浮だたせることが出来ること、被検体のみの画像の移
動を行うため、計算時間が従来の場合よりも著しく短縮
すること、画像移動を一次元計算で簡単に出来ることと
いう利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の説明に供する応力分布画像装置を示
す線図、 第２図（Ａ）及び（Ｂ）はこの発明の説明に供する被検
体の状態を示す線図、 第３図はこの発明の説明に供する線図である。 １・・・被検体、　２・・・背景 ３・・・荷重試験機、　４・・・赤外線検出器５・・・
コンピュータ、　６・・・圧縮画像メモリ７・・・引張
画像メモリ、　８・・・中央処理装置９・・・表示装置
。 区 雫−一 特許出願人　日本電子株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷重負荷を受けて位置ずれが生じる被検体を赤外線
   検出器で走査して得られた当該被検体の温度分布データ
   からコンピュータ処理によって応力分布画像を形成する
   に当り、 該被検体と背景とに温度差を与えておき、該赤外線検出
   器によって読取られコンピュータに記憶された温度分布
   データからコンピュータ処理によってこの温度差に基づ
   き前記被検体と前記背景とを識別し、 さらに、コンピュータ処理によって、この識別された被
   検体の領域に関してのみ、荷重負荷に基づく該被検体の
   位置ずれを補正して荷重負荷時の被検体の温度データと
   、無負荷時又は逆方向負荷時の温度データとの引算を行
   うこと を特徴とする応力分布画像形成方法。 ２、前記温度差によって被検体と背景とを識別するため
   、該温度差を該被検体の最低温度よりも充分低くしてお
   くことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の応力分
   布形成方法。 ３、前記荷重負荷に基づく被検体の位置づれを補正する
   ため、荷重負荷による被検体の動きを該被検体に沿って
   取った複数個の点を直線で結んだ折線で近似し、該折線
   の無負荷時又は逆方向負荷時の位置からの変位量を一方
   の座標軸上の各アドレスに関してめておいてこれをオフ
   セットテーブルとして作成しておき、前記引算を実施す
   る時、前記一方の座標軸上の各アドレスを基にして無負
   荷時又は逆方向負荷時の位置のアドレスを前記オフセッ
   トテーブルを参照してめ、請求められたアドレスの温度
   データを前記負荷時の温度データから引算することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の応力分布画像形成
   方法。