JPS61186828A - 応力分布画像を得る方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱弾性効果を用いた応力分布画像を得る方法に
関する。

［従来の技術］ 熱弾性効果を用いて非接触で物体の応力分布を測定する
ことが行われている。この測定は、被測定物体の応力集
中部位の表面温度が、圧縮荷重を受けたとき上昇し、逆
に引張り荷重を受けたとき下降することに着目したもの
である。すなわち、この測定では、物体に周期的に荷重
を印加し、その間、試料の温度に対応した試料表面から
の赤外線を検出しており、物体の各部分毎に荷重を加え
たときの温度から荷重なし又は逆方向荷重を加えたとき
の温度を差し引いた信号を得、この差信号に基づいて試
料の温度分布像、すなわち応力分布画像を得るようにし
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、応力分布画像を得るためには、被測定物体に
周期的に荷重を印加しなければならないが、この荷重印
加に伴って、該物体の位置が移動してしまう。通常圧縮
荷重時と引張り荷重時の温度信号は、夫々別個の画像メ
モリに記憶されるが、この物体の移動により、物体の同
一部分の温度信号が２種の画像メモリの異なったアドレ
スに記憶されてしまい、上記差信号の演算を同一アドレ
ス毎に行うと、得られる応力分布画像は不正確なものと
なる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、簡単な
補正演算によって、物体の略同一部分からの信号の差演
算を行うことができる応力画像を得る方法を提供するこ
とを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に基づく応力分布画像を得る方法は、次のＡ〜■
のステップから成っている。

Ａ、被測定物体に繰返し荷重を印加するステップ、 Ｂ、該被測定物体からの赤外線を検出するステップ、 Ｃ０該検出された信号を荷重印加の第１の状態と、無荷
重あるいは逆方向荷重の第２の状態毎に別個に物体各部
の位置に応じて記憶するステップ、 Ｄ、該第１の状態と該第２の状態との間で該被測定物体
が移動する方向を検知するステップ、 Ｅ、該物体の特定の複数の点の移動量を検知するステッ
プ、 Ｆ、ステップＤによって検知された移動の方−向に基づ
いて多数の演算ラインを求めるステップ、 Ｇ、ステップＥによって検知された移動量に基づいて、
各演算ライン毎に移動の補正量を求めるステップ、 Ｈ１各演算ライン毎に、ステップＣによって記憶された
一方の状態における信号の内、該演算ラインのアドレス
の信号と、他方の状態における信号の内、該演算ライン
のアドレスにステップＧによって求められた補正量を加
算あるいは減算したアドレスの信号との差を演算するス
テップ、 ■、ステップＨで演算された差信号に基づいて像を表示
するステップ。

［作用］ 被測定物体には、例えば、圧縮荷重と引張り荷重とが繰
返し印加され、その間、該物体表面各部からの赤外線が
検出され、温度信号が得られる。

該２種の荷重印加に応じた２種の温度信号は夫々別個の
画像メモリに記憶される。該２種の温度信号は、物体の
応力分布画像を表示するため、差の信号が求められるが
、この差の演算に先立って、物体の移動の補正処理が行
われる。この補正処理は、物体の移動の方向と移動量に
基づいて行う必要があるが、本発明においては、次のよ
うな考察に基づいて補正を行っている。

すなわち、例えば、パワーシャベル等の比較的細長い物
体に圧縮と引張りの荷重を印加した場合、該物体の動き
は第２図に示す如く、回転となることが多い。図中、実
線部分０１が圧縮荷鍬時の物体位置、点線部分０２が引
張り荷重時の物体位置であり、点Ｑを中心として角度θ
で回転し、圧縮時の物体上の点Ａは引張り時にはＢに移
動する。

この角度θが小さい場合には、ＱＡＢの三角形で近似で
き、Ｑ−Ｂライン上のＱ−Ａラインからの各部分の移動
量は、例えば、点Ｐ１からＰ２への移動りと点Ｐ３から
Ｐ４への移動量とを測定することによって比例ＨＩ算に
より、比較的簡単に求めることができる。一方、物体の
中心ラインから外れた点Ｃの移動はθが小さいことから
、その中心部りのＥへの動きに代表させることができる
。このことは、物体の動きの方向に対して、物体各点の
移動９を一定の値として処理することができることを意
味しており、本発明では、Ｄ−Ｅライン上の各点の移動
の方向と量は同じ値として処理が行われる。

従って、本発明では、物体の任意の複数の点（例えば、
第２図のＰｌとＰ３の２点）に注目し、この点の移動量
が検知され、この複数の点の移動量から比例計算により
、他の部分の移動量が補間される。一方、物体の移動の
方向に合せてコンピュータにおける演算ラインが求めら
れる。任意の演算ラインに注目すると、一方の画像メモ
リに記憶されている信号内、このラインに沿ったアドレ
スの信号が取出され、他方の画像メモリからはこのライ
ンにそったアドレスにこの演算ライン特有の移動の補正
量が加算されたアドレスの信号が取出される。該取出さ
れた２種の信号の差信号が求められ、この差信号は表示
用の画像メモリの該演算ラインの各アドレスに対応した
アドレスに記憶される。該表示用画像メモリに記憶され
た信号は読み出されて陰極線管に供給され、該陽極線管
には物体の応力分布画像が表示される。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明に基づく方法を実施するための装置の一
例を示しており、１は赤外線検出器、２は該検出器１の
像を被測定物体３上に結像すると共に、ラスク走査する
ための光スキャナ、４は該光スキャナ２による水平走査
毎に基準赤外線を検出器１に入射させるための基準黒体
である。該光スキャナ２によるラスク走査に基づいて、
検出器１には該物体各部からの赤外線が順次入射し、得
られた検出信号は増幅器５によって増幅された後に、絶
対温度再生回路、リニアライザ等を有する処理回路６に
送られ、物体各部の絶対温度に対応した温度信号に変換
される。該処理回路６の出力信号は、Ａ−Ｄ変換器７に
供給されてディジタル信号に変換された後、書込み回路
８によって第１の画像メモリ９か第２の画像メモリ１０
に供給されて記憶される。

該被測定物体３には、荷重印加ｖＡ１１によって圧縮荷
重と引張り荷重が周期的に印加されており、該荷重印加
機１１からの参照信号に基づいて、コンピュータ１２は
該書込み回路８を制御し、該物体３に圧縮荷重が印加さ
れた時の温度信号をｍｌの画像メモリ９に書込み、該物
体３に引張り荷重が印加された時の温度信号を第２の画
像メモリ１０に書込んでいる。１３はコンピュータ１２
に各種の情報を入力するためのコンソールボックスであ
り、１４は補助メモリ、１５は表示用画像メモリである
。該表示用画像メモリ１５に記憶された信号はコンピュ
ータ１２によって読み出され、Ｄ−へ変換器１６によっ
てアナログ信号に変換された後に、陰極線管１７に供給
される。

上述した如き構成において、被測定物体３には、荷重印
加機１１によって圧縮荷重と引張り荷重とが周期的に印
加される。該圧縮荷重時の温度信号は第１の画像メモリ
９に、該物体の各部の位置に応じて記憶され、該引張り
荷重時の温度信号は第２の画像メモリ１０に、該物体各
部の位置に応じて記憶される。次に、該コンピュータ１
２は、第１の画像メモリ９に記憶されている物体の圧縮
荷重時の１画面分の温度信号と、第２の画像メモリ１０
に記憶されている物体の引張り荷重時の１画面分の温度
信号とを交互に読み出し、Ｄ−Ａ変換器１６を介して陰
極線管１７に供給し、該陰極線管上に圧縮時の物体の温
度分布像と引張り時の物体の温度分布像を交互に表示す
る。この陰極線管上の画面に着目すると、物体の特定部
分は圧縮時と引張り時とで移動しており、オペレータが
この特定部分（例えば、第２図のＰｌとＰ２　）をライ
トベンあるいはカーソルによって指示すれば、コンピュ
ータ１２はこの指示された点の座標を認識し、動きの方
向を知ることができる。更に、オペレータが物体上の他
の特定部分（例えば、第２図のＰ３とＰ４）を指示すれ
ば、両特定部分の４種の座標位置から両特定部分の移動
ｆｆ１Ｍ＋　、Ｍｚが求められる。更に、コンピュータ
１２は例えば、Ｐ３からＰ４への移動に関し、水平方向
の移動量ΔＨと垂直方向の移動量ΔＶから移動の方向に
ついての情報ΔＶ／ΔＨあるいはΔＨ／Δ■を求めてい
る。

次に、コンピュータ１２は移動量補正の演算ラインＬの
アドレスを求める。まず、移動の方向が水平方向に近い
場合〈ΔＨ〉Δｖ）、演算ラインのアドレスしは以下の
ようにして求められる。すなわち、第３図に示す如く、
コンピュータ内のアドレスで１を水平方向、ｊを垂直方
向とすると、１が０のときのｊのアドレスをｊｎとした
場合、このｊｎを基点とした演算ラインＬ、上の任意の
点Ｐｉのｉ方向のアドレスＨ（は、 Ｈ＋−ｉ となり、水平方向のアドレスＨ，における垂直方向の移
動口ΔＶ（は、 ΔＶ＋　＝　（ΔＶ／Ａｔ−１）ｘ　ｉとなる。この結
果、任意の点Ｐ１のｊ方向のアドレスＶ１は、 Ｖ＋＝ｊｎ＋ΔＶ＋ となる。

上述した関係に基づき、演算ラインＬｎのｉのアドレス
がＯから２５５まで変化したときのｊのアドレスが求め
られると共に、更には、ｊｎをＯから２５５まで変化さ
せたときの各演算ラインのアドレスが求められる。この
２５６の演算ラインのアドレスは補助メモリ１４内にテ
ーブルの形で記憶される。

なお、上述した関係式は、移動の方向が水平方向に近い
場合であったが、この移動の方向が垂直方向に近い場合
（ΔＨくΔ■）、演算ラインのアドレスＬは以下のよう
にして求められる。すなわち、第４図に示す如く、コン
ピュータ内のアドレスでｊを水平方向、ｉを垂直方向と
すると、ｉが０のときのｊのアドレスをｊｎとした場合
、このｊｒｌを基点とした演算ラインＬｎ上の点Ｐ１の
ｉ方向のアドレス）」１は、 Ｈ＋＝ｉ となり、水平方向のアドレスＨ１における垂直方向の移
動口ΔＶ１は、 ΔＶ１＝（ΔＨ／Δ■）Ｘｉ となる。この結果、任意の点Ｐ１のｊ方向のアドレスＶ
Ｉは、 Ｖ１＝ｊｎ＋ΔＶ＋ となる。

このようにして、２５６の演算ラインが求められ、その
アドレスが補助メモリ１４内に記憶された後、更にコン
ピュータは、２５６の演算ライン毎の補正すべき移動量
を、前記した物体の特定部分の移動量に基づいて比例計
算により求めている。

その後、第１の画像メモリ９に記憶された圧縮画像と第
２の画像メモリ１０に記憶された引張り画像との差が演
算される。この演算は補助メモリ１４に記憶された各演
算ラインＬ毎に行われ、任意の演算ラインＬｎについて
説明すれば、まず、コンピュータ１２は演算ラインＬｎ
のアドレスを補助メモリ１４から読み出し、更に、既に
求めている演算ラインにおける物体の移動量Ｍｎ（実際
には、この移動Ｉｔ　Ｍ　ｎはｉ、ｊ２方向の移動ｆｆ
１Ｍ＋。

ＭＪから成っている）を読み出す。該コンピュータ１２
は、第１の画像メモリ９に記憶されている信号の内、該
演算ラインＩｎのアドレスに対応したアドレスの信号を
読み出すと共に、第２の画像メモリ１０に記憶されてい
る信号の内、演算ラインＬｍのアドレスに移動ｆｆｉＭ
ｎを加算したアドレスに対応したアドレスに記憶されて
いる信号を読み出し、両信号の差演禅を行う。すなわち
、該演算ラインＬｎの任意なアドレス（Ｈｎ、Ｖｎ）に
ついて考えると、第１の画像メモリ９のアドレス（Ｈｎ
　、　Ｖｎ　）の信号と、第２の画像メモリ１０のアド
レス（Ｈｎ　＋Ｍ＋　、Ｖｎ　＋ＭＪ　）の信号との差
がコンピュータによって演算され、この演算結果は、表
示用画像メモリ１５のアドレス（Ｈｎ　。

Ｖｎ）に記憶される。

該演算ラインＬｎについて、ｉ方向の２５６のアドレス
夫々について信号の差が求められた後、次に演算ライン
ｌ　ｎｅｔについて同様に信号の差が演算され、その結
果が表示用画像メモリ１５の対応したアドレスに記憶さ
れる。このようにして、ｊ方向の２５６の演算ライン全
てについて差の演算が終了し、その結果が画像メモリ１
５に記憶されると、コンピュータ１２は該画像メモリ１
５内の信号を陰極線管１７の表示走査に同期して読み出
し、Ｄ−Ａ変換器１６を介して該陰極線管１７に供給す
る。その結果、該陰極線管１７上には、物体の同一部分
の圧縮時と引張り時の温度信号の差に基づく応力分布像
が表示される。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はこの実施
例に限定されず幾多の変形が可能である。

例えば、応力分布を求めるため、被測定物体の圧縮時と
引張り時の温度信号を検出するようにしたが、物体の圧
縮荷重時と無荷重時との温度信号を得るようにしても良
く、物体の無荷重時と引張り時の温度信号を得るように
しても良い。又、物体の移動の方向と田を陰極線管の画
面上でライトベンやカーソルを用いて検知するようにし
たが、適宜な手段で方向と量を検知し、コンソールホッ
クスからそれらの値をコンピュータに入力するようにし
ても良い。更に、圧縮画像の信号の読み出しは演算ライ
ンに沿って行い、引張り画像の信号は演算ラインのアド
レスに移動ｍを加算したアドレスから読み出すようにし
、両信号の差を求めたが、逆に、圧縮画像の信号は、演
算ラインのアドレスに移動量を減算したアドレスから読
み出すようにし、引張り画像の信号の読み出しは演算ラ
インに沿ったアドレスから行うようにしても良い。更に
又、一度移動伍を設定して応力分布画像を表示した後、
移動量を僅かずつ変化させた状態で夫々応力分布像を表
示し、最適な状態で応力分布が表示されている状態を選
択することは有効である。

［効果］ 以上詳述した如く、本発明においては、被測定物体の移
動方向を検知し、この移動方向に沿って演算ラインを設
定するようにしたため、この演算ライン上の各点の物体
の移動補正を行うに当っては、同一の移動量を適用する
ことができ、コンピュータにおける演算処理を行うに際
しては、該コンピュータの負担を極めて軽減することが
できることから演算の速度を速くでき、又、演算のソフ
トウェアも簡単なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の一例を示す図、
第２図は被測定物体の移動の様子を示す図、第３図、第
４図は演算ラインの説明に用いた図である。 １・・・検出器　　　　　２・・・光スキャナ３・・・
被測定物体　　　４・・・基準黒体５・・・増幅器　　
　　　６・・・処理回路７・・・Ａ−Ｄ変換器　　８・
・・書込み回路９．１０．１５・・・画像メモリ １１・・・荷重印加機　　１２・・・コンピュータ１３
・・・コンソールボックス １４・・・補助メモリ　　１６・・・Ｄ−Ａ変換器１７
・・・陰極線管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）次の各ステップから成る応力分布画像を得る方法
   、 Ａ、被測定物体に繰返し荷重を印加するステップ、 Ｂ、該被測定物体各部からの赤外線を検出するステップ
   、 Ｃ、該検出された信号を荷重印加の第１の状態と、無荷
   重あるいは逆方向荷重の第２の状態毎に別個に物体各部
   の位置に応じて記憶するステップ、 Ｄ。該第１の状態と該第２の状態との間で該被測定物体
   が移動する方向を検知するステップ、 Ｅ、該物体の特定の複数の点の移動間を検知するステッ
   プ、 Ｆ、ステップＤによって検知された移動の方向に基づい
   て多数の演算ラインを求めるステップ、 Ｇ。ステップＥによって検知された移動量に基づいて、
   各演算ライン毎に移動の補正量を求めるステップ、 Ｈ、各演算ライン毎に、ステップＣによって記憶された
   一方の状態における信号の内、該演算ラインのアドレス
   の信号と、他方の状態における信号の内、該演算ライン
   のアドレスにステップＧによって求められた補正量を加
   算あるいは減算したアドレスの信号との差を演算するス
   テップ、 Ｉ、ステップＨで演算された差信号に基づいて像を表示
   するステップ。