KR101431244B1 - 이미지프로세싱에 의한 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이미지 획득장치와 제어장치의 간단한 구성으로 되풀이하중하에서 시험편의 동적 변형률을 이미지 프로세싱을 통해 측정할 수 있는 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

이미지프로세싱에 의한 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법{Measurement system of dynamic strain by image processing and method thereof}
본 발명은 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이미지 획득장치와 제어장치의 간단한 구성으로 되풀이하중하에서 시험편의 동적 변형률을 이미지 프로세싱을 통해 측정할 수 있는 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 시험편의 변위측정을 위해서는 변위계(extenso-meter)가 널리 사용되고 있다. 이러한 변위계는 시험편의 날카로운 두 개의 에지(edge)를 변위계에 고정하고, 에지의 상대변화에 따라 변위를 측정할 수 있는 접촉식 변위 측정장치이다.
최근에는 MEMS(micro electro-mechanical systems) 또는 NEMS(nano electro-mechanical systems) 기술의 발전에 따라 다양한 MEMS/NEMS 제품들이 개발되고 있으며, 이에 따라 마이크로(micro) 또는 나노(nano) 정도의 크기를 갖는 박막(thin films) 소재의 기계적 물성의 측정에 대한 필요성이 증가하고 있다.
이와 같은 박막의 변위측정을 위해서는 기존의 접촉식 변위계로는 측정이 불가능하기 때문에, 레이져 간섭무늬를 이용한 모아레(moire) 측정법과 ISDG(Interferometric strain/displacement gage)법과 같은 비접촉식 측정법이 사용되고 있다. 이들 측정법은 측정 해상도(감도)가 매우 높으나 측정속도가 낮은 단점을 가지고 있어, 인장시험과 같은 정적시험에 주로 사용되고 있다.
또한, 최근에는 디지털이미지 상관도(digital image correlation, DIC)를 이용한 측정방법도 널리 사용되고 있는데, 이 방법은 시험편 이미지의 시간에 따른 상관도를 계산해 변위를 측정하는 비접촉식 측정방법으로 해상도가 높고 시스템이 단순하며 측정법 또한 간단한 매우 편리한 방법이다. 그러나 이 방법 또한 측정속도가 매우 느려 인장시험에 주로 이용되고 있다.
그외 변위측정을 위한 방법으로는 정전용량형(capacitance type) 변위계를 사용하는 방법이 있는데, 이 방법은 실시간으로 측정이 가능하고 높은 해상도를 가지고 있으나 시험편의 표점거리(gage length) 사이의 변형을 직접 측정할 수는 없으며, 시험편 그립(grip)간 변위를 측정하여 시험편의 변위로 환산을 해야 하는 간접 측정방식이다.
도 1은 일정되풀이하중하에서 응력과 변형률의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 선행기술 [1],[2]는 소성변형률(monotonic plastic strain)이 금속박멱의 피로특성에 가장 중요한 파라미터이며 이는 도 1의 (a)와 같은 일정되풀이하중(Stress,s)이 가해지면 시험편은 도 1의 (b)와 같이 변형률(Strain,e)는 지속적으로 증가하다 평균변형률 값이 일정값에 도달하면 파괴가 일어난다는 것을 밝힌 연구결과이다.
이 결과에 의하면 평균변형률(em)과 변형률 폭(Δe)이 중요한 인자이므로 이 값을 정밀하게 측정하는 것이 매우 중요하다.
[1] Y. Hwangbo, J.H. Song, "Fatigue life and plastic deformation behavior of electrodeposited copper thin films," Materials Science and Engineering A, 527, 2010, pp.2222-2232 [2] D.Y. Lee, J.H. Song, "Fatigue life and plastic deformation behavior of electrodeposited copper thin film under variable amplitude loading," International Journal of Fatigue, 38, 2012, pp.1-6
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 간단한 구성으로 시험편의 동적 변형률을 이미지 프로세싱을 통해 측정할 수 있는 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 동적인 되풀이하중하에서 시험편의 평균변형률과 변형률 폭을 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 되풀이하중(Cyclic loading)하에서 시험편의 동적 변형률을 측정하기 위한 동적 변형률 측정 시스템으로써, 상기 시험편을 촬영하는 이미지 획득장치; 및 상기 이미지 획득장치의 촬영 시점을 제어하고, 상기 이미지 획득장치로부터 획득된 시험편 이미지를 입력받으며, 상기 시험편 이미지의 표점(Gage mark)의 변위로부터 상기 시험편의 동적 변형률을 계산하는 제어 장치;를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 되풀이하중이 최소하중인 시점과 최대하중인 시점에 각각 상기 이미지 획득장치가 촬영하게 하는 촬영 동기 신호(trigger signal)를 상기 이미지 획득장치로 전송하고, 상기 이미지 획득장치는 상기 촬영 동기 신호에 따라 상기 시험편을 촬영하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 이미지 획득장치:는 상기 시험편 이미지를 획득하는 CCD 카메라; 및 상기 시험편으로 조명을 제공하는 스트로보(Strobe);를 포함하고, 상기 CCD 카메라와 상기 스트로보는 상기 촬영 동기 신호에 의해 서로 동기되어 동작한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어 장치:는 상기 이미지 획득장치로부터 획득된 시험편 이미지를 입력받아 상기 동적 변형률을 계산하고, 디지털 촬영 동기 신호를 출력하는 컴퓨터; 및 상기 컴퓨터로부터 상기 디지털 촬영 동기 신호를 입력받아 아날로그 신호인 아날로그 촬영 동기 신호를 생성하여 상기 이미지 획득장치로 출력하는 D/A컨버터;를 포함하고, 상기 이미지 획득장치는 상기 아날로그 촬영 동기 신호에 의해 동작한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 되풀이하중은 정현파 형태의 일정한 되풀이하중이고, 상기 제어장치는 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서의 상기 표점의 변형률인 최소 변형률과 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점의 변형률인 최대 변형률을 계산하고, 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률의 평균값을 평균 변형률로 산출한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 되풀이하중은 정현파 형태의 일정한 되풀이하중이고, 상기 시험편에는 적어도 일정한 거리 이격된 두 개의 표점이 표시되며, 상기 제어장치는 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서의 상기 표점들의 변위차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최소 변형률을 계산하고, 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점들의 변위 차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최대 변형률을 계산하며, 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률의 평균값을 평균 변형률로 산출한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어장치는 상기 최대 변형률과 상기 최소 변형률의 차를 계산하여 변형률 폭을 더 산출한다.
또한,본 발명은 되풀이하중 하에서 촬영된 시험편 이미지들로부터 시험편의 동적 변형률을 측정하기 위한 동적 변형률 측정 방법으로, 이미지 획득장치가 상기 되풀이하중이 최소하중인 시점과 상기 되풀이하중이 최대하중인 시점에서 각각 시험편 이미지를 촬영하는 단계; 제어장치가 상기 시험편 이미지들을 입력받아 각 시험편 이미지의 표점의 변위를 검출하는 단계; 상기 제어장치가 상기 최소하중인 시점에서의 변형률인 최소 변형률과 상기 최대하중인 시점 간의 변형률인 최대 변형률을 산출하는 단계; 및 상기 제어장치가 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률의 평균값을 계산하여 평균 변형률을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 동적 변형률 측정 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률을 산출하는 단계 이후에, 상기 제어장치가 상기 최대 변형률과 상기 최소 변형률의 차를 계산하여 변형률 폭을 산출하는 단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 표점의 변위를 검출하는 단계에서, 상기 제어장치는 적어도 두 개의 이격된 표점의 변위를 검출하고, 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형율을 산출하는 단계에서, 상기 제어장치는 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서의 상기 표점들의 변위차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최소 변형률을 계산하고, 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점들의 변위 차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최대 변형률을 계산하여, 상기 최소 변형률 및 상기 최대 변형률을 산출한다.
또한, 본 발명은 되풀이하중하에서 촬영된 시험편 이미지들로부터 시험편의 동적 변형률을 측정하기 위한 동적 변형률 측정 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체로써, 상기 동적 변형률 측정 프로그램은 컴퓨터가, 상기 되풀이하중이 최소하중인 시점과 상기 되풀이하중이 최대하중인 시점에서 이미지 획득장치가 상기 시험편을 촬영하게 하는 촬영 동기 신호를 생성하고 상기 촬영 동기 신호를 상기 이미지 획득장치로 출력하는 단계; 상기 이미지 획득장치로부터 시험편 이미지들을 입력받고 각 시험편 이미지의 표점의 변위를 검출하는 단계; 상기 최소하중인 시점에서의 변형률인 최소 변형률과 상기 최대하중인 시점 간의 변형률인 최대 변형률을 산출하는 단계; 및 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률의 평균값을 계산하여 평균 변형률을 산출하는 단계;를 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체를 더 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 동적 변형률 측정 프로그램은 컴퓨터가, 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률을 산출하는 단계 이후에, 상기 최대 변형률과 상기 최소 변형률의 차를 계산하여 변형률 폭을 산출하는 단계;를 더 수행하게 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 동적 변형률 측정 프로그램은 컴퓨터가, 상기 표점의 변위를 검출하는 단계에서, 적어도 두 개의 이격된 표점의 변위를 검출하고, 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형율을 산출하는 단계에서, 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서의 상기 표점들의 변위차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최소 변형률을 계산하고, 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점들의 변위 차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최대 변형률을 계산하여, 상기 최소 변형률 및 상기 최대 변형률을 산출하게 한다.
또한, 본 발명은 상기 저장매체; 외부통신망을 통해 데이터를 송수신하는 통신장치; 및 상기 저장매체에 저장된 동적 변형률 측정 프로그램을 상기 통신장치를 통해 클라이언트 시스템으로 전송할 수 있는 중앙처리장치;를 포함하는 서버 시스템을 더 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법에 의하면, 이미지 획득장치와 제어장치의 간단한 구성으로 시험편의 동적 변형률을 이미지 프로세싱을 통해 측정할 수 있으므로 측정시간을 단축할 수 있고 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 동적 변형률 측정 시스템 및 그 방법에 의하면, 동적인 일정되풀이하중하에서 최대 및 최소하중에서의 변형률을 계산하고 계산된 변형률을 기반으로 시험편의 평균변형률과 변형률 폭을 산출할 수 있으므로 간단한 방법으로 정확한 동적 변형률을 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일정되풀이하중하에서 응력과 변형률의 관계를 보여주는 그래프,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형률 측정 시스템을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형률 측정 시스템의 촬영 동기 신호를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형률 측정 시스템의 동적 변형률 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형률 측정 시스템(100)은 전술한 평균변형률(em)과 변형률 폭(Δe)을 측정하기 위한 것으로, 여기서 동적 변형률이란 상기 평균변형률(em)과 상기 변형률 폭(Δe)이 포함되는 개념으로 정의하기로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형률 측정 방법은 실질적으로 상기 동적 변형률 측정 시스템(100)에 의해 수행되므로 동적 변형률 측정 방법에 대해서는 별도로 설명하지 않고 상기 동적 변형률 측정 시스템(100)과 함께 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형률 측정 시스템(100)은 이미지 획득장치(110) 및 제어 장치(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 이미지 획득장치(110)는 되풀이하중이 가해지는 시험편(10)의 이미지를 촬영하는 역할을 한다.
또한, 상기 시험편(10)은 양단이 각각 그립(30)에 고정되고 상기 그립들 중, 하나의 그립은 고정되고 다른 하나의 그립은 일정되풀이하중(21)을 인가하는 액추에이터(20)와 연결된다.
또한, 상기 어느 하나의 그립에는 상기 시험편(10)의 하중을 측정하기 위한 로드셀(Load cell)이 연결될 수 있다.
또한, 상기 이미지 획득장치(110)는 상기 시험편(10)의 이미지를 획득하는 CCD카메라(111)와 상기 CCD카메라(111)의 셔터가 열리는 시간에 조명을 발하여 선명한 이미지가 획득되게 하는 스트로보(112)를 포함한다.
또한, 상기 CCD카메라(111)는 이미지의 왜곡이 없도록 광축이 상기 시험편(10)의 중앙부를 수직으로 바라보도록 상기 시험편(10)에 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.
상기 제어 장치(120)는 상기 이미지 획득장치(110)의 촬영 시점을 제어하고, 상기 이미지 획득장치(110)로부터 시험편 이미지를 입력받으며, 상기 시험편 이미지로부터 동적 변형률을 계산한다.
또한, 상기 제어 장치(120)는 상기 이미지 획득장치(110)로부터 시험편 이미지들을 입력받아 동적 변형률을 계산하고 디지털 촬영 동기 신호를 출력하는 컴퓨터(121)와 상기 컴퓨터(121)에서 출력되는 디지털 촬영 동기 신호를 아날로그 신호인 아날로그 촬영 동기 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 촬영 동기 신호를 상기 이미지 획득장치(110)로 출력하는 D/A컨버터(122)를 포함한다.
또한, 상기 CCD카메라(111)와 상기 스트로보(112)는 상기 아날로그 촬영 동기 신호에 동기되어 상기 시험편(10)을 촬영한다.
또한, 상기 디지털 촬영 동기 신호는 도 3에 도시한 바와 같이 되풀이하중이 최소가 되는 시점과 최대가 되는 시점에 펄스를 갖는 트리거 신호(trigger signal)이다.
또한, 상기 디지털 촬영 동기 신호는 상기 컴퓨터(121)가 상기 액추에이터(20)의 동작정보를 실시간으로 입력받아 생성할 수도 있고, 상기 액추에이터(20)의 동작정보를 미리 입력받아 생성 및 저장한 후, 상기 액추에이터(20)의 동작이 개시될 때, 상기 D/A컨버터(122)로 출력해 줄 수도 있다.
또한, 상기 컴퓨터(121)는 상기 디지털 촬영 동기 신호의 출력 시간과 실제 상기 이미지 획득장치(110)의 동작시간 사이에 시간지연이 발생할 수 있으므로 이러한 시간지연을 감안하여 실제 상기 이미지 획득장치(110)의 동작시간과 상기 액추에이터(20)의 되풀이하중이 최소 또는 최대가 되는 시간이 일치하도록 상기 디지털 촬영 동기 신호를 출력한다.
또한, 상기 컴퓨터(121)는 상기 이미지 획득장치(110)로부터 시험편 이미지들을 입력받아 동적 변형률을 계산하는데, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 액추에이터(20)의 되풀이하중이 최소가 되는 시점의 변형률인 최소 변형률(emin)과 되풀이하중이 최대가 되는 시점의 변형률인 최대 변형률(emin)를 측정하면, 평균 변형률(em)은 아래의 수학식 1에 의해 산출될 수 있고, 변형률 폭(Δe)은 아래의 수학식 2의 의해 산출될 수 있다.
Figure 112013011975922-pat00001
Figure 112013011975922-pat00002
또한, 상기 변형률들을 산출하기 위해서는 상기 시험편(10)의 표점의 변위 검출이 선행되어야 하는데, 표점을 검출하기 위한 방법은 에지(edge) 경계선을 이미지 프로세싱을 통해 검출하는 방법(edge detection) 또는 표점의 패턴매칭(pattern matching)을 통해 먼저 위치를 검출한 후 변위가 계산될 수 있다.
또한, 상기 표점은 인위적으로 표시된 것뿐만 아니라 상기 시험편(10) 표면의 질감(texture)를 포함하는 개념이며, 질감의 경우 디지털 이미지 코릴레이션(DIC, digital image correlation) 방법을 통해 직접 변위가 검출될 수 있다.
즉, 본 발명에서 말하는 표점은 인위적인 표시뿐만 아니라 표면 자체의 질감을 포함하는 개념으로 정의한다.
또한, 도 4를 참조하면, 상기 시험편(10)에 일정한 초기 거리 이격된 두 개의 표점이 표시될 경우, 상기 컴퓨터(121)는 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서 상기 표점들의 변위(dL1,dU1)의 차를 상기 표점들의 초기거리(L)로 나누어 상기 최소 변형률(emin)을 계산하고, 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점들의 변위(dL2,dU2)의 차를 상기 표점들의 초기거리(L)로 나누어 상기 최대 변형률(emax)을 계산하며, 계산된 최소 변형률과 최대 변형률로부터 상기 평균 변형률(em)과 상기 변형률 폭(Δe)을 산출한다.
또한, 상기 평균 변형률(em) 아래의 수학식 4를 이용하여 산출할 수 있고, 상기 변형률 폭(Δe)은 아래의 수학식 5를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112013011975922-pat00003
Figure 112013011975922-pat00004
또한, 상기 컴퓨터(121)가 상기 촬영 동기 신호를 생성하여 출력하고, 상기 이미지 획득장치로(110)부터 입력된 시험편 이미지의 표점 또는 질감의 변위를 검출하며, 최소 변형률과 최대 변형률를 산출한 후, 평균 변형률 및 변형률 폭을 계산하는 일련의 과정은 동적 변형률 측정 프로그램에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 동적 변형률 측정 프로그램은 하드디스크 드라이브, DC, USB메모리 SD카드와 같이 공지된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체에 저장되어 상기 컴퓨터(121)에서 읽혀짐으로써 상기 컴퓨터(121)가 기능하게 한다.
그러나, 상기 컴퓨터(121)는 상기 동적 변형률 측정 프로그램이 저장된 서버 시스템으로부터 상기 동적 변형률 측정 프로그램을 통신망을 통해 전송받아 기능할 수 있다.
또한, 상기 서버 시스템은 상기 동적 변형률 측정 프로그램이 저장된 저장매체, 외부통신망을 통해 데이터를 송수신할 수 있는 통신장치 및 상기 동적 변형률 측정 프로그램을 상기 통신장치를 통해 클라이언트 시스템으로 전송할 수 있는 중앙처리장치를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 컴퓨터(121)는 퍼스널 컴퓨터뿐만 아니라 용도에 따라 특이하게 제작된 산업용 및 개인용 컴퓨터 장치, 테블릿PC, 스마트 폰등을 포함하는 개념이다.
즉, 상기 컴퓨터(121)는 상기 동적 변형률 측정 프로그램을 메모리와 메모리에 저장된 동적 변형률 측정 프로그램에 따라 수행하는 중앙처리장치가 포함된 컴퓨터 장치라면, 어떠한 컴퓨터 장치라도 가능하다.
또한, 상기 동적 변형률 측정 프로그램은 마이크로 프로세서 장치에 임베디드(embeded)되어 제공될 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100:동적 변형률 측정시스템 110:이미지 획득장치
111:CCD카메라 112:스트로보
120:제어 장치 121:컴퓨터
122:D/A 컨버터

Claims (13)

  1. 되풀이하중(Cyclic loading)하에서 시험편의 동적 변형률을 측정하기 위한 동적 변형률 측정 시스템으로써,
    상기 시험편을 촬영하는 이미지 획득장치; 및
    상기 이미지 획득장치의 촬영 시점을 제어하고, 상기 이미지 획득장치로부터 획득된 시험편 이미지를 입력받으며, 상기 시험편 이미지의 표점(Gage mark)의 변위로부터 상기 시험편의 동적 변형률을 계산하는 제어 장치;를 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 되풀이하중이 최소하중인 시점과 최대하중인 시점에 각각 상기 이미지 획득장치가 촬영하게 하는 펄스신호인 촬영 동기 신호(trigger signal)를 상기 이미지 획득장치로 전송하고, 상기 이미지 획득장치는 상기 촬영 동기 신호에 따라 상기 시험편을 촬영하며,
    상기 이미지 획득장치:는
    상기 시험편 이미지를 획득하는 CCD 카메라; 및
    상기 시험편으로 조명을 제공하는 스트로보(Strobe);를 포함하고,
    상기 CCD 카메라와 상기 스트로보는 상기 촬영 동기 신호에 의해 서로 동기되어 동작하며,
    상기 CCD 카메라는 상기 시험편의 동영상이 아닌 상기 되풀이하중이 최소하중인 시점과 최대하중인 시점에서 각각 단일 프레임의 이미지를 촬영하고, 상기 스트로보는 상기 CCD 카메라가 촬영할 때 순간적으로 조명을 제공하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치:는
    상기 이미지 획득장치로부터 획득된 시험편 이미지를 입력받아 상기 동적 변형률을 계산하고, 디지털 촬영 동기 신호를 출력하는 컴퓨터; 및
    상기 컴퓨터로부터 상기 디지털 촬영 동기 신호를 입력받아 아날로그 신호인 아날로그 촬영 동기 신호를 생성하여 상기 이미지 획득장치로 출력하는 D/A컨버터;를 포함하고,
    상기 이미지 획득장치는 상기 아날로그 촬영 동기 신호에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 되풀이하중은 정현파 형태의 일정한 되풀이하중이고,
    상기 제어장치는 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서의 상기 표점의 변형률인 최소 변형률과 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점의 변형률인 최대 변형률을 계산하고, 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률의 평균값을 평균 변형률로 산출하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 되풀이하중은 정현파 형태의 일정한 되풀이하중이고, 상기 시험편에는 적어도 일정한 거리 이격된 두 개의 표점이 표시되며,
    상기 제어장치는 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서의 상기 표점들의 변위차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최소 변형률을 계산하고, 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점들의 변위 차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최대 변형률을 계산하며, 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률의 평균값을 평균 변형률로 산출하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 최대 변형률과 상기 최소 변형률의 차를 계산하여 변형률 폭을 더 산출하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 시스템.
  7. 되풀이하중 하에서 촬영된 시험편 이미지들로부터 시험편의 동적 변형률을 측정하기 위한 동적 변형률 측정 방법으로,
    이미지 획득장치가 상기 되풀이하중이 최소하중인 시점과 상기 되풀이하중이 최대하중인 시점에서 각각 시험편 이미지를 촬영하되, 상기 시험편 이미지를 동영상이 아닌 단일 프레임의 이미지로 촬영하는 단계;
    제어장치가 상기 시험편 이미지들을 입력받아 각 시험편 이미지의 표점의 변위를 검출하는 단계;
    상기 제어장치가 상기 최소하중인 시점에서의 변형률인 최소 변형률과 상기 최대하중인 시점 간의 변형률인 최대 변형률을 산출하는 단계; 및
    상기 제어장치가 상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률의 평균값을 계산하여 평균 변형률을 산출하는 단계;를 포함하고,
    상기 시험편 이미지가 촬영되는 단계에는 상기 이미지 획득장치의 CCD카메라와 스트로보는 펄스신호인 촬영 동시 신호에 의해 동기되어 동작하고, 상기 스트로보는 상기 CCD카메라가 이미지를 촬영할 때 순간적으로 조명을 제공하는 것을 특징으로 동적 변형률 측정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률을 산출하는 단계 이후에,
    상기 제어장치가 상기 최대 변형률과 상기 최소 변형률의 차를 계산하여 변형률 폭을 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 표점의 변위를 검출하는 단계에서, 상기 제어장치는 적어도 두 개의 이격된 표점의 변위를 검출하고,
    상기 최소 변형률과 상기 최대 변형율을 산출하는 단계에서, 상기 제어장치는 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서의 상기 표점들의 변위차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최소 변형률을 계산하고, 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점들의 변위 차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최대 변형률을 계산하여, 상기 최소 변형률 및 상기 최대 변형률을 산출하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 방법.
  10. 되풀이하중하에서 촬영된 시험편 이미지들로부터 시험편의 동적 변형률을 측정하기 위한 동적 변형률 측정 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체로써,
    상기 동적 변형률 측정 프로그램은 컴퓨터가,
    상기 되풀이하중이 최소하중인 시점과 상기 되풀이하중이 최대하중인 시점에서 이미지 획득장치가 상기 시험편을 촬영하게 하는 펄스 신호인 촬영 동기 신호를 생성하고 상기 촬영 동기 신호를 상기 이미지 획득장치로 출력하여 상기 이미지 획득장치의 CCD카메라와 스트로보가 상기 촬영 동기 신호에 의해 동기되어 동작하게 함으로서, 상기 CCD카메라는 상기 시험편의 단일 프레임 이미지를 촬영하게 하고, 상기 스트로보는 상기 CCD카메라가 상기 시험편을 촬영할 때 순간적으로 조명이 제공되게 하는 단계;
    상기 이미지 획득장치로부터 시험편 이미지들을 입력받고 각 시험편 이미지의 표점의 변위를 검출하는 단계;
    상기 최소하중인 시점에서의 변형률인 최소 변형률과 상기 최대하중인 시점 간의 변형률인 최대 변형률을 산출하는 단계; 및
    상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률의 평균값을 계산하여 평균 변형률을 산출하는 단계;를 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 동적 변형률 측정 프로그램은 컴퓨터가,
    상기 최소 변형률과 상기 최대 변형률을 산출하는 단계 이후에,
    상기 최대 변형률과 상기 최소 변형률의 차를 계산하여 변형률 폭을 산출하는 단계;를 더 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 동적 변형률 측정 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 동적 변형률 측정 프로그램은 컴퓨터가,
    상기 표점의 변위를 검출하는 단계에서, 적어도 두 개의 이격된 표점의 변위를 검출하고,
    상기 최소 변형률과 상기 최대 변형율을 산출하는 단계에서, 상기 되풀이하중이 최소하중인 지점에서의 상기 표점들의 변위차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최소 변형률을 계산하고, 상기 되풀이하중이 최대하중인 지점에서 상기 표점들의 변위 차를 상기 표점들의 초기거리로 나눈 값을 최대 변형률을 계산하여, 상기 최소 변형률 및 상기 최대 변형률을 산출하게 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체.
  13. 제 12 항의 저장매체;
    외부통신망을 통해 데이터를 송수신하는 통신장치; 및
    상기 저장매체에 저장된 동적 변형률 측정 프로그램을 상기 통신장치를 통해 클라이언트 시스템으로 전송할 수 있는 중앙처리장치;를 포함하는 서버 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160077704A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 포항공과대학교 산학협력단 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법을 이용하여 고 변형 구간에서 재료의 진응력-진변형률 곡선을 추출하는 방법
KR20220125402A (ko) * 2021-03-05 2022-09-14 주식회사 포스코 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법 및 평균 지점 기법을 이용하여 고 변형 구간에서 인장시편의 진응력-진변형률 인장 곡선을 획득하는 방법
KR20230081134A (ko) * 2021-11-30 2023-06-07 주식회사 포스코 판재의 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법을 이용하여 인장 방향에 수직하는 방향으로 인장 시의 소성변형비를 획득하는 장치 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001074628A (ja) * 1999-08-31 2001-03-23 Saginomiya Seisakusho Inc 材料試験装置における制御方法及び材料試験装置
JP2004257925A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Shimadzu Corp 材料試験機
JP2011169773A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Shimadzu Corp 材料試験機

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001074628A (ja) * 1999-08-31 2001-03-23 Saginomiya Seisakusho Inc 材料試験装置における制御方法及び材料試験装置
JP2004257925A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Shimadzu Corp 材料試験機
JP2011169773A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Shimadzu Corp 材料試験機

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160077704A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 포항공과대학교 산학협력단 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법을 이용하여 고 변형 구간에서 재료의 진응력-진변형률 곡선을 추출하는 방법
KR101720845B1 (ko) 2014-12-24 2017-03-28 포항공과대학교 산학협력단 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법을 이용하여 고 변형 구간에서 재료의 진응력-진변형률 곡선을 추출하는 방법
KR20220125402A (ko) * 2021-03-05 2022-09-14 주식회사 포스코 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법 및 평균 지점 기법을 이용하여 고 변형 구간에서 인장시편의 진응력-진변형률 인장 곡선을 획득하는 방법
KR102484969B1 (ko) 2021-03-05 2023-01-05 주식회사 포스코 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법 및 평균 지점 기법을 이용하여 고 변형 구간에서 인장시편의 진응력-진변형률 인장 곡선을 획득하는 방법
KR20230081134A (ko) * 2021-11-30 2023-06-07 주식회사 포스코 판재의 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법을 이용하여 인장 방향에 수직하는 방향으로 인장 시의 소성변형비를 획득하는 장치 및 방법
KR102568661B1 (ko) 2021-11-30 2023-08-18 주식회사 포스코 판재의 인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법을 이용하여 인장 방향에 수직하는 방향으로 인장 시의 소성변형비를 획득하는 장치 및 방법

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