KR20000062782A

KR20000062782A - Non-contact extensometer

Info

Publication number: KR20000062782A
Application number: KR1020000011493A
Authority: KR
Inventors: 와타나베나오토; 타카하시노부나리
Original assignee: 나카무라 요지; 제이티토-시 가부시키가이샤
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2000-10-25

Abstract

비접촉신장계는 인장시험에 제공되는 시험편(S)에 부착된 2개의 표선간의 거리를 간단 또한 고정도(高精度)로 계측하는 것이며, 2개의 표선을 각각 촬상하는 제 1 및 제 2의 카메라(1, 2)와, 각 카메라의 이동원점을 각각 규정하는 제 1 및 제 2의 원점센서(9, 10)를 구비하고, 표선의 한쪽을 촬상 화면중심에 포착되도록 각 카메라를 이동했을 때의 이동원점으로부터의 이동량(xo, yo)에서 원점센서간 거리(zo)를 계측하고, 시험편의 신장에 따른 각 표선의 변위에 추종시켜서 각 카메라를 각각 이동시켰을 때의 이동량과 상기 원점센서간 거리(zo)에서 표선간 거리를 시험편의 신장으로서 계측한다.The non-contact elongation system measures the distance between two marks attached to the test piece S provided for the tensile test simply and with high accuracy, and the first and second cameras 1 for imaging the two marks respectively. , 2) and first and second origin sensors 9 and 10 defining the origin of movement of each camera, respectively, and the origin of movement when each camera is moved to capture one of the marks in the center of the imaging screen. The distance between the origin sensor and the distance between the origin sensor is measured by measuring the distance between the origin sensors from the movement amount (xo, yo) and following the displacement of each mark along the elongation of the test piece. The distance between the marks is measured as the elongation of the test piece.

Description

Non-contact height meter {NON-CONTACT EXTENSOMETER}

본 발명은 인장시험용의 신장계에 관해서, 특히 개개의 시험편 사이에서의 외형치수의 편차나 인장시험기로의 시험편의 첨부자세의 편차에 기인하는 측정오차를 제거하면서, 시험편의 신장이나 파단(破斷)신장을 간단하게 또 고정도(高精度)로 비접촉으로 계측하는 비접촉신장계에 관한 것이다.The present invention relates to an elongation system for tensile testing, in particular, eliminating measurement errors caused by deviations in external dimensions between individual test specimens and deviations in the attachment posture of the test specimen to the tensile tester. The present invention relates to a non-contact elongation system for measuring elongation simply and non-contact with high accuracy.

인장시험에서는 시험편에 가해지는 인장하중과 그 인가에 따른 시험편의 신장이 계측된다. 최근, 레이저나 라인센서 등을 이용하여 시험편의 신장을 비접촉으로 계측하는 비접촉신장계가 주목되고 있다. 비접촉신장계는 시험편 신장방향으로 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 연장되는 2개의 표선이 표면에 미리 부착된 시험편에 인장하중을 인가하면서 이들의 표선을 광학적으로 검출하여, 표선간 거리의 편차로부터 시험편의 신장량을 구하도록 되어 있다.In the tensile test, the tensile load applied to the specimen and the elongation of the specimen with its application are measured. In recent years, the non-contact extension system which measures the elongation of a test piece non-contactingly using a laser, a line sensor, etc. is attracting attention. The non-contact elongation system optically detects these marking lines while applying a tensile load to a test piece that is previously attached to the surface of two marks extending in parallel with each other at predetermined intervals in the direction of extending the test piece, and thus, the deviation of the distance between marks. The amount of elongation is calculated.

예를 들면, 일본실용공개 평 6-31365호 공보에 개시된 비접촉신장계는 시험편의 2개의 표선을 각각 촬상하는 2대의 카메라(광학헤드)를 시험편 신장방향으로 이동 가능하게 설치하며, 시험편의 신장에 따른 표선의 위치변화에 추종하여 2대의 카메라를 이동시키는 것으로 되어 있다. 즉, 각 카메라에 의해 촬상된 화상전체에서 표선화상이 항상 기준위치 예를 들면 촬상화상 중심위치를 취하도록 카메라 위치가 제어된다. 그리고, 2대의 카메라의 이동위치에서 표선간 거리 나아가서는 시험편의 신장량이 계측된다.For example, the non-contact extension system disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 6-31365 installs two cameras (optical heads) which respectively capture two marks of the test piece so as to be movable in the test piece extension direction, and according to the extension of the test piece. The two cameras are moved in accordance with the change of the position of the target line. That is, the camera position is controlled so that the representative image always takes a reference position, for example, the center of the captured image, in the entire image captured by each camera. Then, the distance between the mark lines and the amount of extension of the test piece are measured at the moving positions of the two cameras.

이상과 같이 인장하중 인가시의 표선간 거리를 검출 가능하지만, 시험편의 일그러짐이나 파단신장을 계측하기 위해서는 표선간 거리의 초기치(초기 표선간 거리)를 인장시험 전에 계측하여 둘 필요가 있다. 종래, 초기 표선간 거리의 계측은 전부 노기스(버니어 캘리퍼스(vernier calipers)) 등의 계측기구를 이용하여 행하여지고 있어, 계측에 수고가 들 뿐만아니라, 계측정도의 점에서도 문제가 있다.As described above, the distance between the marks on the application of the tensile load can be detected. However, in order to measure the distortion and the elongation at break of the test piece, it is necessary to measure the initial value (the distance between the marks on the initial marks) before the tensile test. Conventionally, all the measurement of the distance between initial marking lines is performed using measuring mechanisms, such as a vernier calipers, and it is troublesome not only in measurement but also in the point of measurement accuracy.

또, 비접촉신장 계측에서의 다른 계측정도의 저하요인으로서, 개개의 시험편 사이에서의 외형치수 예를 들면 두께의 편차가 있다. 시험기 본체로의 시험편의 첨부자세(기울기)도 엄밀하게는 시험편마다 다르고, 이것도 계측정도 저하요인이 된다. 즉, 개개의 시험편의 두께나 첨부자세에 편차가 있으면, 카메라와 시험편 표면에 붙인 표선과의 사이의 거리(이하, 카메라·표선간 거리라고 함)가 시험편에 의해 다르게 되며, 이것이 비접촉신장계에서의 계측오차(광학적오차)를 초래한다. 이와 같은 계측오차를 배제하기 위해, 각각의 시험편의 신장계측에 앞서 카메라·표선간 거리를 계측하고, 이 계측거리에 의거해 카메라위치를 보정하여 카메라·표선간 거리를 일정하게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 카메라위치 보정을 행하기 위해서는 거리센서를 필요로 할 뿐아니라, 카메라 지지기구를 카메라를 이동가능하도록 구성하지 않으면 안되어, 구조가 상당히 복잡하게 된다.In addition, as a deterioration factor of other measurement accuracy in non-contact elongation measurement, there is a variation in external dimensions, for example, thickness between individual test pieces. The attachment posture of the test piece to the main body of the test machine is also strictly different for each test piece, which also causes a decrease in measurement accuracy. In other words, if there is a deviation in the thickness or attachment posture of each test piece, the distance between the camera and the mark attached to the test piece surface (hereinafter referred to as the distance between the camera and the mark) varies depending on the test piece. It causes measurement error (optical error). In order to eliminate such measurement errors, it is conceivable to measure the distance between the camera and the mark prior to the extension measurement of each test piece, and correct the camera position based on this measurement distance to make the distance between the camera and the mark constant. . However, in order to perform camera position correction, not only a distance sensor is required, but also a camera support mechanism must be configured to move the camera, and the structure becomes quite complicated.

또, 시험편의 신장에 따른 표선위치 변화에 대해서 카메라위치를 추종 이동시키면서 표선위치를 계측하는 구성의 비접촉신장계에서는 카메라이동에 기계적오차가 생길 염려가 있다. 이와 같은 기계적오차를 배제하는 데는 카메라 지지기구 및 그 이동기구가 상당히 복잡화하고, 상당히 고가격인 것으로 된다.Moreover, there is a possibility that a mechanical error may occur in the movement of the camera in a non-contact extension system configured to measure the marking position while following the camera position with respect to the change in the marking position according to the extension of the test piece. To eliminate such mechanical errors, the camera support mechanism and its moving mechanism are considerably complicated and quite expensive.

그런데 인장시험의 하나로 파단신장 시험이 있으며, 이 파단신장 시험에서는 인장하중에 의해 시험편이 파단에 이르렀을때의 시험편의 신장률을 구할 수 있다. 신장률 측정에 있어서, 종래는 시험기 본체에서 분리한 파단시험편의 반부(半部)끼리를 파단면으로 서로 맞대고, 이 상태에서 셀로판테이프 등으로 시험편 양(兩)반부를 고정하며, 노기스 등을 이용하여 파단신장 후의 표선간 거리를 계측하도록 하고 있다. 그리고, 파단신장 후의 표선간 거리에서 초기 표선간 거리를 줄여서 얻어진 파단신장량을 초기 표선간 거리에서 제산(除算)하여 파단신장률을 구하고 있다.As one of the tensile tests, there is a fracture elongation test. In this fracture elongation test, the elongation of the test piece when the test piece breaks due to the tensile load can be obtained. In the elongation measurement, conventionally, half portions of the fractured test pieces separated from the tester main body are opposed to each other with a fracture surface, and in this state, both half portions of the specimens are fixed with cellophane tape and the like, The distance between marks after breaking is measured. The elongation at break is obtained by dividing the elongation at break obtained by reducing the distance at the initial mark from the mark after breaking elongation at the distance between the initial marks.

그러나, 파단시험편의 양반부를 상기와 같이 맞대어 고정하는 데는 시간이 걸린다. 또, 시험편의 파단면에서의 파단상태는 여러 가지이며, 파단시험편을 시험기 본체에서 일단 분리하여 버리면, 시험편 반부끼리의 맞닿게 할때, 양자의 중심선을 합치시키는 것이 특히 곤란하다. 이와 같이 시험기에서 분리한 파단시험편 반부끼리를 파단면으로 맞대는 것은 곤란하며, 파단시험편의 표선간 거리를 정도(精度) 좋게 측정하는 것은 어렵다.However, it takes time to fix the two halves of the fracture test piece together as described above. In addition, the fracture state at the fracture surface of the test piece is various, and once the fracture test piece is separated from the tester main body, it is particularly difficult to bring the centerlines of the two together when the test pieces are brought into contact with each other. In this way, it is difficult to butt the fracture test pieces separated from the tester to the fracture surface, and it is difficult to accurately measure the distance between the marks of the fracture test pieces.

본 발명의 목적은 인장시험에서의 시험편의 신장이나 파단신장을 간단하고 또한 고정도로 계측 가능하며, 바람직하게는 개개의 시험편간의 두께의 편차 등의 계측오차 요인을 제거 가능한 비접촉신장계를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-contact elongation system which can measure the elongation and elongation of a test piece in a tensile test simply and with high accuracy, and preferably eliminates measurement error factors such as variations in thickness between individual test pieces. .

본 발명에 의하면, 인장시험에 제공되는 시험편의 표면에 시험편 신장방향으로 간격을 두고 부착한 제 1 및 제 2의 표선을 광학적으로 비접촉으로 검출하여 시험편의 신장을 계측하는 비접촉신장계가 제공된다.According to the present invention, there is provided a non-contact elongation system for measuring the elongation of a test piece by optically non-contact detection of the first and second marks marked at intervals in the test piece extension direction on the surface of the test piece provided for the tensile test.

본 발명의 비접촉신장계는 시험편 신장방향으로 이동이 자유롭게 설치된 제 1 및 제 2의 카메라와, 상기 제 1 및 제 2의 카메라의 이동원점에 각각 설치되어 양(兩)카메라의 원점복귀를 각각 검출하는 제 1 및 제 2의 원점센서와, 양카메라의 이동원점간 거리를 구하는 원점간 거리계측 수단과, 제 1 및 제 2의 표선 사이의 거리를 계측하는 표선간 거리계측 수단을 구비한다.The non-contact elongation system of the present invention is provided at each of the first and second cameras freely moved in the test piece extension direction and the moving origins of the first and second cameras to respectively detect the origin return of both cameras. First and second origin sensors, an inter-origin distance measuring means for obtaining distances between the moving origins of both cameras, and an inter-marking distance measuring means for measuring the distance between the first and second mark lines.

원점간 거리계측 수단은 제 1 및 제 2의 카메라에 의해 각각 촬상되는 시험편 화상 내에 미리 설정한 기준위치에 상기 제 1 및 제 2의 표선의 한쪽의 화상이 합치할 때까지의, 제 1 및 제 2의 카메라의 각각의 이동원점으로부터의 이동량에 의거하여, 이동원점간 거리를 구한다. 또, 표선간 거리계측 수단은 상기 제 1의 카메라의 이동량, 상기 제 2의 카메라의 이동량 및 상기 이동원점간 거리에 의거하여, 상기 제 1 및 제 2의 표선 사이의 거리를 계측한다.The distance measuring means between the origins includes the first and the second until the image of one of the first and second mark lines is matched to a preset reference position in the test piece image picked up by the first and second cameras, respectively. Based on the amount of movement from each moving origin of the two cameras, the distance between the moving origins is obtained. Moreover, the distance between the mark marks means measures the distance between the first and second mark lines based on the amount of movement of the first camera, the amount of movement of the second camera and the distance between the moving origins.

본 발명의 비접촉신장계는 제 1 및 제 2의 원점센서를 이용하여 미리 구한 이동원점간 거리를 이용하여 표선간 거리를 계측하는 것으로 되어 있고, 이것에 의해 인장하중의 인가에 의한 표선간 거리의 증대량 즉 시험편의 신장량을 간단하고 또한 정도 좋게 검출할 수 있다. 또, 이와 같은 표선간 거리계측은 시험편의 신장에 따라 표선이 변위하는 사이에 행하여 질 뿐만아니라, 시험편으로의 인장하중의 인가에 앞서 실시 가능하다. 인장하중의 인가 전에는 표선은 초기 표선위치에 있고, 이 상태에서 표선간 거리계측을 행하는 것에 의해 초기 표선간 거리를 계측할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 노기스 등을 이용한 종래의 사람손에 의한 초기 표선간 거리계측을 불필요하게 되고, 계측의 효율 및 정도가 향상한다. 그리고, 인장하중의 인가전 및 인가 중에 각각 계측한 표선간 거리에서 시험편의 신장률이 정도 좋게 구해진다.In the non-contact elongation system of the present invention, the distance between the mark lines is measured by using the distance between the moving origins previously obtained by using the first and second origin sensors, thereby increasing the distance between the mark lines by applying the tensile load. A large amount, i.e., the amount of elongation of the test piece can be detected simply and accurately. In addition, the distance measurement between the marks is not only performed while the marks are displaced in accordance with the elongation of the test piece, but can also be performed prior to application of the tensile load to the test piece. Before application of the tensile load, the marking line is at the initial marking position, and the distance between the initial marking lines can be measured by measuring the distance between the marking lines in this state. Therefore, in the present invention, the distance measurement between the initial marking lines by the conventional human hand using nogis or the like becomes unnecessary, and the efficiency and accuracy of the measurement are improved. And the elongation rate of a test piece is calculated | required moderately at the distance between the marking lines measured before and during application of the tensile load, respectively.

본 발명에서, 바람직하게는 상기 표선간 거리계측 수단은 상기 시험편의 신장에 따른 제 1 및 제 2의 표선의 변위에 각각 추종하여 이동하는 제 1 및 제 2의 카메라의 각각 이동원점으로부터의 이동량을 구하고, 양카메라의 각각의 이동량과 원점간 거리계측 수단이 구한 이동원점간 거리에서 시험편의 신장에 따라서 각각 변위하는 제 1 및 제 2의 표선 사이의 거리를 계측한다.In the present invention, preferably, the distance measuring means between the marks indicates the amount of movement from each of the moving origins of the first and second cameras respectively following the displacement of the first and second marks along the elongation of the test piece. The distance between the first and the second marks, which are displaced in accordance with the elongation of the test piece, is measured at each of the movement amounts of both cameras and the distance between the origin points obtained by the origin measurement means.

이 바람직한 태양에 의하면, 인장하중의 인가에 의해 증대변화하는 표선간 거리를 정도 좋게 검출 가능하다.According to this preferred embodiment, it is possible to detect the distance between the marking lines that increase and change with the application of the tensile load to a good degree.

바람직하게는 비접촉신장계는 제 1 및 제 2의 카메라의 각각과 시험편의 표선측 표면과의 사이의 거리를 산출하는 거리산출 수단과, 이 산출거리에 따라 각 카메라의 촬상조건(예를 들면, 카메라의 초점위치나 초점거리(시야각))을 조정하는 계측조건 설정수단을 더 구비한다. 거리산출 수단은 서로 동일한 초점거리로 조정되고 또한 시험편의 신장방향으로 서로 간격을 두고 배치된 제 1 및 제 2의 카메라에 의해 제 1 및 제 2의 표선의 어느 한쪽을 촬상했을 시에 각각 얻어지는 시험편 화상 내에서의 표선화상의 위치와, 상기 초점거리와, 상기 카메라 배치간격에 의거하여, 상기 카메라·시험편간 거리를 산출한다. 계측조건 설정수단은 조정한 촬상조건을 표선간 거리계측 수단으로 부여한다.Preferably, the non-contact extension system includes distance calculating means for calculating a distance between each of the first and second cameras and the surface of the target surface of the test piece, and imaging conditions (e.g., cameras) of each camera according to the calculated distance. And measurement condition setting means for adjusting the focal position or focal length (viewing angle). The distance calculating means is a test piece obtained when each of the first and the second marks is picked up by the first and second cameras which are adjusted to the same focal length and are spaced apart from each other in the extending direction of the test piece. The distance between the camera and the test piece is calculated on the basis of the position of the mark image in the image, the focal length, and the camera arrangement interval. The measurement condition setting means gives the adjusted imaging condition to the distance measurement means between the mark lines.

상기의 바람직한 태양의 비접촉신장계에 의하면, 소정의 카메라 간격과, 이 카메라 간격을 두고 배치된 제 1 및 제 2의 카메라에 의해 동일한 표선을 촬상하여 각각 얻어진 시험편 화상 내에서의 표선화상의 위치와, 촬상시의 각 카메라의 초점거리에서 카메라·시험편간 거리를 구할 수있다. 일반적으로 개개의 시험편의 사이에서 시험편의 두께 등에 편차가 있으며, 엄밀하게 말하면 각 시험편에는 두께오차가 있다. 이 때문에 일정한 카메라 촬상조건하에서 얻어진 시험편 화상에서 표선화상에 초점이 번지는 현상이 생기거나 혹은 시험편 화상 내에서의 표선화상의 위치에 어긋남이 생기고, 따라서, 표선화상 위치에 의거하여 표선간 거리계측에 계측오차가 발생한다. 본 발명에서는 이와 같은 두께의 편차를 카메라·시험편간 거리의 계측치로부터 검출 가능하고, 또, 카메라·시험편간 거리에 따라서 각 카메라의 촬상조건을 조정하는 것에 의해 두께의 편차에 기인하는 계측오차를 제거 가능하다.According to the non-contact elongation system of the said preferable aspect, the position of the mark image in the test piece image obtained by image | photographing the same mark line with the 1st and 2nd camera arrange | positioned at the predetermined camera space | interval, and this camera space | interval, respectively, The distance between the camera and the test piece can be obtained from the focal length of each camera during imaging. Generally, there is a variation in the thickness of the specimens between the individual specimens, and strictly speaking, there is a thickness error in each specimen. For this reason, a phenomenon in which a focus image is blurred in a test piece image obtained under constant camera imaging conditions, or a shift occurs in the position of the mark image in the test piece image, and therefore, the distance between the mark lines is determined based on the position of the mark image. Measurement error occurs. In the present invention, such a deviation in thickness can be detected from the measured value of the distance between the camera and the test piece, and the measurement error caused by the deviation in the thickness is eliminated by adjusting the imaging conditions of each camera according to the distance between the camera and the test piece. It is possible.

즉, 본 발명에 의하면, 카메라·시험편간 거리에 의해 나타나는 각 시험편의 두께오차에 따라서 카메라의 초점위치나 초점거리 등의 촬상조건을 조정하는 것에 의해 두께오차에 기인하는 표선화상의 초점이 번지는 현상이나 시험편 화상 내에서의 표선화상의 위치 어긋남을 해소하거나 화상의 분해능을 높여서, 표선화상에 의거하는 표선간 거리계측에서의 계측정도를 향상할 수 있다. 더욱이, 촬상조건 조정을 위한 카메라·시험편간 거리계측을 표선간격 거리계측을 위해 장비(裝備)되는 카메라를 이용하여 행할 수 있고, 따라서 구성이 간단하며, 계측정도가 우수한 비접촉신장계가 제공된다.That is, according to the present invention, the focal point of the line image due to the thickness error is spread by adjusting the imaging conditions such as the focal position and the focal length of the camera according to the thickness error of each test piece indicated by the distance between the camera and the test piece. The measurement accuracy in the distance measurement between the marking lines based on the marking image can be improved by eliminating the phenomenon or the positional deviation of the marking image in the test piece image. Furthermore, the distance measurement between the camera and the test piece for adjusting the imaging conditions can be performed by using a camera equipped for the distance measurement of the gutter distance. Thus, a non-contact extension system having a simple configuration and excellent measurement accuracy is provided.

상기의 바람직한 태양에 있어서, 바람직하게는 상기 계측조건 설정수단은 각 표선의 예측 최대 변위량에 따라 각 카메라의 초점거리(촬상시야각)를 설정하고, 또, 상기 표선간 거리계측 수단은 상기 예측 최대 변위량을 따라서 변위하는 각 표선이 카메라의 시야에 들어오는 이동위치에 카메라를 고정적으로 배치한다. 이 경우, 표선간 거리측정(신장측정) 중에 카메라의 이동은 행하여지지 않고, 카메라 이동에 의한 기계적오차가 발생하지 않는다. 이 때문에 기계적오차에 기인하는 측정오차가 제거되어 측정정도가 향상한다.In the above preferred aspect, preferably, the measurement condition setting means sets the focal length (imaging viewing angle) of each camera according to the predicted maximum displacement amount of each mark, and the distance measurement means between the mark lines is the estimated maximum displacement amount. The camera is fixedly positioned at the position where each of the marks displaced along the line enters the camera's field of view. In this case, the camera is not moved during the distance measurement (height measurement), and no mechanical error is caused by the camera movement. This eliminates measurement errors due to mechanical errors and improves measurement accuracy.

바람직하게는 본 발명의 비접촉신장계는 인장하중의 인가에 의해 파단한 시험편의 양반부가 파단면으로 서로 맞닿게 인장시험기를 구동하는 맞대음 수단을 더 구비하고 있다.Preferably, the non-contact elongation system of the present invention further includes a butting means for driving the tensile tester so that both halves of the test piece broken by the application of the tensile load abut on each other at the fracture surface.

파단시험편 반부의 맞대음은 예를 들면, 작업자의 수동조작에 의해 실시되어 시험편 양단부를 지지하는 인장시험기의 2개의 척(chuck)이 서로 근접하도록 적어도 한쪽의 척을 이동시킨다. 예를 들면, 맞대음 수단은 작업자에 의해 수동조작되는 인장시험기의 조작반(操作盤)에 의해서 구성되고, 작업자가 파단시험편 반부끼리의 맞닿는 상태를 눈으로 확인하면서 조작반을 수동조작하는 사이, 조작반은 구동신호를 송출한다. 이 구동신호의 송출에 따라서, 인장시험기의 크로스헤드(cross head) 구동기구는 2개의 척을 접근방향으로 상대 이동시킨다. 맞대음 수단은 척에 가해지는 하중을 감시하여 척에 유의(有意)한 하중이 가해졌을 때에 파단시험편의 맞대음의 완료를 판별하는 기능을 구비하는 것이라도 좋고, 또 맞대음완료 판별시에 경보화상을 디스플레이화면에 표시하고 혹은 경보음을 발생하는 기능을 포함하는 것이라도 좋다. 혹은 맞대음 수단은 적어도 한쪽의 척의 변위나 이것에 가해지는 하중에 의거하여 시험편의 파단을 판별했을 때부터 척에 유의한 하중의 인가가 검출될 때까지의 사이, 구동신호를 송출하는 것이라도 좋고, 이 경우 파단시험편의 맞대음을 자동적으로 행한다.The butt of the fracture test piece half is moved by at least one chuck so that two chucks of the tensile tester supporting the test piece ends are brought close to each other, for example, by manual operation of an operator. For example, the butt means is constituted by an operation panel of a tensile tester which is manually operated by an operator, and the operation panel is operated while the operator manually operates the operation panel while visually confirming the contact state between the fracture test pieces. Send the drive signal. In response to the transmission of this drive signal, the cross head drive mechanism of the tensile tester relatively moves the two chucks in the approaching direction. The butt means may be provided with a function of monitoring the load applied to the chuck to determine the completion of the butt of the fracture test piece when a significant load is applied to the chuck, and an alarm upon determination of the butt completion. It may include a function of displaying an image on a display screen or generating an alarm sound. Alternatively, the butting means may transmit a drive signal from when the fracture of the test piece is determined based on the displacement of at least one chuck or the load applied thereto until the application of a significant load to the chuck is detected. In this case, the abutment of the fracture test piece is performed automatically.

맞대음 수단을 구비한 바람직한 태양에 의하면, 파단신장 계측시에 인장하중의 인가에 의해 파단한 시험편을 인장시험기에서 분리하는 일 없이, 파단시험편의 양반부를 맞닿게 할 수 있고, 이 맞닿은 상태에서 표선간 거리계측 수단에 의해 파단신장 후의 표선간 거리를 계측할 수 있다. 종래의 파단신장 계측방법은 시험기 본체에서 분리한 파단시험편을 맞닿게 하여 셀로판테이프 등으로 고정하고, 노기스 등을 이용하여 표선간 거리를 계측하는 것이며, 맞대음 작업에 노력을 요함과 동시에 계측정도가 떨어진다. 이에 대해서 본 발명의 파단신장계측은 인장시험기에 파단시험편을 장착한 채로 맞닿게 하여 파단신장량을 자동계측하는 것이며, 계측효율 및 계측정도에 우수하다.According to a preferred embodiment provided with abutment means, it is possible to make the two halves of the fracture test piece abut without separating the fractured test piece from the tensile tester during application of the tensile load during the measurement of the elongation extension. The distance between mark marks after elongation at break can be measured by the distance measuring means. Conventional elongation measurement method is to contact the fracture test piece separated from the main body of the tester, fix it with cellophane tape, etc., and measure the distance between the mark lines using nogis, etc. Falls. On the other hand, the breaking elongation measurement of the present invention is an automatic measurement of the elongation at break by bringing the tensile tester into contact with the breaking test piece, which is excellent in measurement efficiency and measurement accuracy.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 비접촉신장계의 요부 개략 구성도,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the principal part of the contactless extension system which concerns on one Embodiment of this invention.

도 2는 비접촉신장계에 조립되는 원점센서를 예시하는 사시도,2 is a perspective view illustrating an origin sensor assembled to a contactless extension system;

도 3은 시험편(試驗片)의 두께의 편차에 의한 계측오차를 설명하는 도면,3 is a diagram illustrating measurement error caused by variation in thickness of a test piece;

도 4는 카메라·시험편간 거리의 계측순서 및 카메라·시험편간 거리에 의거하여 초점거리의 최적화 순서를 나타내는 플로우차트,4 is a flowchart showing a procedure for optimizing the focal length based on the measurement procedure of the distance between the camera and the test piece and the distance between the camera and the test piece;

도 5는 카메라·시험편간 거리의 계측원리를 설명하는 도면,5 is a view for explaining the principle of measurement of the distance between the camera and the test piece;

도 6은 카메라의 주밍(zooming)기구와 포커싱(focusing)기구의 작용을 나타내는 도면,6 is a view showing the action of the zooming (focusing) and focusing mechanism of the camera;

도 7은 원점센서간 거리(카메라의 이동원점간 거리)의 계측의 개요를 나타내는 도면,7 is a view showing an outline of the measurement of the distance between the home sensors (distance between the moving origin of the camera),

도 8은 도 7에 나타내는 이동원점간 거리(zo)의 계측에서의 처리순서를 나타내는 플로우차트,FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure in measuring the distance zo between moving origins shown in FIG. 7;

도 9는 표선간 거리계측의 개요를 나타내는 도면,9 is a diagram showing an outline of distance measurement between mark lines;

도 10은 도 9에 나타낸 표선간 거리계측에서의 처리순서을 나타내는 플로우차트,10 is a flowchart showing a processing procedure in the distance measurement between the marking lines shown in FIG. 9;

도 11은 계측정도(精度)에 따른 계측모드의 설정순서을 나타내는 플로우차트,11 is a flowchart showing the procedure for setting the measurement mode according to the measurement accuracy;

도 12는 고정 카메라 및 표선의 변위에 추종하여 이동하는 카메라에 의한 표선위치 계측을 나타내는 도면,12 is a view showing measurement of the marking line position by the camera moving following the displacement of the fixed camera and the marking line;

도 13은 파단(破斷)신장시험에서의 초기 표선위치를 나타내는 모식도,13 is a schematic diagram showing initial marking positions in a fracture elongation test;

도 14는 파단신장시험에서의 시험편 파단상태를 나타내는 모식도,14 is a schematic diagram showing a test piece breaking state in the breaking elongation test;

도 15는 파단시험편을 맞닿게한 상태로 나타내는 모식도,15 is a schematic view showing a state in which a fracture test piece abuts,

도 16은 파단신장시험의 개략적인 처리순서를 나타내는 플로우차트이다.Fig. 16 is a flowchart showing the schematic processing procedure of the fracture elongation test.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태에 관한 비접촉신장계에 대해서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the noncontact extension system which concerns on one Embodiment of this invention with reference to drawings is demonstrated.

도 1 중, 기호 S는 도시하지 않은 재료시험기 본체에 장착되어 인장시험에 제공되는 시험편을 나타내고, R₁, R₂는 시험편(S)의 표면에 미리 부착한 2개의 표선을 나타낸다. 이들의 표선(R₁, R₂)은 시험편(S)의 평행부에 예를 들면 50㎜의 거리를 사이에 두고 도료 등을 이용하여 그려진 직선 마크로 이루어지며, 시험편(S)의 신장방향으로 소정의 거리(L`o)(도 13을 참조)를 사이에 두고 서로 평행하게 연장하고 있다. 또한 복수개의 시험편(S)을 인장시험에 제공하는 경우에는 각 시험편(S)의 동일 위치에 표선(R₁, R₂)이 부착된다.In FIG. 1, symbol S represents the test piece attached to the material tester main body which is not shown in figure, and is provided for the tension test, and R <_1> , R <_2> shows the two mark lines previously attached to the surface of the test piece S. In FIG. These marking lines R ₁ and R ₂ are made of straight marks drawn using paint or the like on a parallel portion of the test piece S with a distance of 50 mm, for example, and is predetermined in the extension direction of the test piece S. Are extended in parallel to each other with the distance L`o (see FIG. 13) therebetween. In addition, when a plurality of test pieces S are provided for the tensile test, marks R ₁ and R ₂ are attached to the same position of each test piece S. FIG.

재료시험기 본체에는 시험편(S)의 신장을 이 시험편과 비접촉으로 계측하는 비접촉신장계가 조립되어 있다. 이 비접촉신장계는 표선(R₁, R₂)을 각각 촬상하는 고배율의 제 1 및 제 2의 카메라(1, 2)와, 각 카메라(1, 2)의 측부에 장착되어 카메라(1, 2)에 의한 촬상영역(시험편(S)의 각 표선부분)을 조명하는 광원(3, 4)을 구비하고 있다. 카메라(1, 2)는 제 1 및 제 2의 이동스테이지(5, 6)에 각각 지지되어 시험편(S)의 신장방향으로 평행 이동이 자유롭게 설치되어 있다. 스테이지(5, 6)는 펄스모터(7, 8)에 의해 구동되는 이송나사(7a, 8a)에 맞물리고, 위치제어부(15, 16)의 제어하에서 펄스모터(7, 8)가 회전하면 시험편(S)의 신장방향으로 이동(상하로 움직임)하여 위치 조정되도록 되어 있다. 바람직하게는 카메라(1)(스테이지(5))와 카메라(2)(스테이지(6))는 서로 간섭하는 일 없이 이동영역 전체에 걸쳐 이동 가능하게 설치된다.In the main body of the material tester, a non-contact elongation system for measuring the elongation of the test piece S in a non-contact manner is assembled. The non-contact elongation system is mounted on the side of each of the first and second cameras 1 and 2 with high magnification for imaging the marks R ₁ and R ₂ , respectively, and the cameras 1 and 2. The light source 3, 4 which illuminates the imaging area | region (each mark line part of the test piece S) by this is provided. The cameras 1 and 2 are supported by the first and second moving stages 5 and 6, respectively, and the parallel movement is freely provided in the extension direction of the test piece S. The stages 5 and 6 are engaged with the feed screws 7a and 8a driven by the pulse motors 7 and 8, and when the pulse motors 7 and 8 rotate under the control of the position controllers 15 and 16, the test piece The position is adjusted by moving (moving up and down) in the stretching direction of (S). Preferably, the camera 1 (stage 5) and the camera 2 (stage 6) are provided to be movable over the entire moving area without interfering with each other.

카메라(1, 2)는 예를 들면 CCD 이미지센서(에리어센서)를 촬상소자로서 내장하고, 각 표선(R₁, R₂)을 각각 포함하는 시험편(S)의 부분적인 표면상(이하, 시험편 화상이라 함)을 예를 들면 대략 등배의 촬상배율로 근접촬상(마크로촬영)하여 고해상도의 화상신호를 얻도록 구성된다. 카메라(1, 2)에 의한 시험편의 표선측 표면의 촬상은 합(合)초점상태로 행해지며, 이것에 의해 항상 선명한 시험편 화상을 얻도록하고 있다.The cameras 1 and 2 incorporate a CCD image sensor (area sensor) as an image pickup device, for example, and partially on the surface of the test piece S each including the marks R ₁ and R ₂ (hereinafter, the test piece). Image), for example, to obtain a high resolution image signal by taking a close-up image (macro photographing) at an approximately equal magnification. Imaging of the surface of the surface of the test piece by the cameras 1 and 2 is performed in a combined focus state, whereby a clear test piece image is always obtained.

또, 각 카메라(1, 2)는 주밍기구를 구비하고, 그 초점거리(F)(촬상시야각(θ))를 적당하게 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 바람직하게는 카메라(1, 2)는 도 6에 나타내는 바와 같이 주밍제어기구(21)와 포커싱제어기구(22)를 구비하고, 도 1에 나타내는 카메라제어부(20)의 제어하에서 초점거리(F)(촬상시야각(θ))의 조정(주밍조정) 및 합초점조정(초점위치조정(포커싱))이 행하여진다. 포커싱제어에서는 카메라(1, 2)의 영상출력에서 초점 어긋남 검출기구(23)에 의해 초점 어긋남이 검출되고, 이 초점 어긋남을 해소하여 합초점상태가 확립된다. 또, 주밍제어에서는 후술과 같이 계측되는 카메라·시험편간 거리(L)와 요구계측정도(분해능)에 따라 초점거리가 최적화된다.Moreover, each camera 1, 2 is equipped with the zooming mechanism, and is comprised so that the focal length F (imaging viewing angle (theta)) can be adjusted suitably. Preferably, the cameras 1 and 2 are provided with the zooming control mechanism 21 and the focusing control mechanism 22, as shown in FIG. 6, and the focal length F under control of the camera control part 20 shown in FIG. The adjustment (zoom adjustment) and the sum focal point adjustment (focusing position adjustment (focusing)) are performed. In the focusing control, the focus shift is detected by the focus shift detector mechanism 23 at the video output of the cameras 1 and 2, and the focus shift is eliminated to establish a confocal state. In zooming control, the focal length is optimized according to the distance between the camera and the test piece measured as described below and the required meter measurement degree (resolution).

상술한 바와 같이 각 카메라(1, 2)에 의해 촬상된 시험편 화상은 화상처리부(11, 12)를 통해서 CPU로 이루어지는 연산처리부(13)에 보내져 화상처리가 실시되며, 디스플레이(14)상에 표시된다.As described above, the test piece image picked up by each of the cameras 1 and 2 is sent to the arithmetic processing unit 13 made of a CPU through the image processing units 11 and 12 to be subjected to image processing, and displayed on the display 14. do.

디스플레이(14)의 화면에는 예를 들면 2개의 화상표시영역이 설정되며, 이들의 표시영역에는 시험편 화상이 표시된다. 또한 카메라(1, 2)가 촬상한 원 화상을 TV모니터(도시하지 않음)에 별도로 표시해도 좋다.Two image display areas are set on the screen of the display 14, for example, and a test piece image is displayed on these display areas. In addition, the original image picked up by the cameras 1 and 2 may be separately displayed on a TV monitor (not shown).

또, 디스플레이(14)의 화면에는 예를 들면 카메라(1, 2)(스테이지(5, 6))의 이동을 매뉴얼 조작하기 위한 소프트스위치, 카메라(1, 2)에 대한 초기 설정 등을 지시하기 위한 소프트스위치, 인장시험기의 동작을 제어하기 위한 소프트스위치 등을 표시한 오퍼레이션영역이 설치되며 이 오퍼레이션영역의 표시화면을 머신·유저·인터페이스로서, 인장시험에 대한 각종 조건 등의 설정입력이나 신장계에 대한 초기 설정처리 등이 행하여진다. 또한 디스플레이화면에는 인장시험에 의해 계측된 하중과 신장과의 관계를 그래프 표시하는 그래프 표시영역이 설치된다.In addition, the screen of the display 14 instructs, for example, a soft switch for manually operating the movement of the cameras 1 and 2 (stages 5 and 6), initial settings for the cameras 1 and 2, and the like. An operation area that displays a soft switch for controlling the tension tester and a soft switch for controlling the operation of the tension tester is provided. The display screen of this operation area is used as a machine, user, or interface for setting inputs and extensometers for various conditions for the tensile test. Initial setting processing and so on. In addition, the display screen is provided with a graph display area for graphically displaying the relationship between the load and elongation measured by the tensile test.

연산처리부(13)는 신장계측용의 소프트웨어·어플리케이션에 따라 동작하는 것으로 좋고, 각 카메라(1, 2)에 의해 촬상된 시험편 화상 중의 표선화상을 검출하고, 표선화상의 중심위치를 구하는 기능을 구비하고 있다. 표선화상의 중심위치는 예를 들면 표선을 횡(橫)절단하는 방향에서의 표선화상의 화상성분(예를 들면 휘도성분)의 분포면적의 중심을 구하는 등으로 결정된다. 그리고, 각 시험편 화상 내의 표선화상의 중심위치와 각 시험편 화상 내에 미리 설정한 기준위치(예를 들면 시험편 화상중심)와의 차(화상상의 거리)가 표선화상의 기준위치로부터의 어긋남량으로서 검출된다. 후에 상술하는 바와 같이 이 표선화상 위치 어긋남량 또는 카메라 이동량의 한쪽 혹은 양쪽은 시험편(S)의 신장에 따라 변위한 표선(R₁, R₂)의 위치나 표선의 변위량을 나타낸다.The arithmetic processing unit 13 preferably operates in accordance with a software application for extension measurement, and has a function of detecting a line image in the test piece image picked up by the cameras 1 and 2 to obtain a center position of the line image. Doing. The center position of the table line image is determined, for example, by determining the center of the distribution area of the image component (e.g., luminance component) of the table line image in the direction in which the table line is horizontally cut. Then, the difference (distance of the image) between the center position of the table line image in each test piece image and the reference position (for example, the test piece image center) set in advance in each test piece image is detected as the shift amount from the reference position of the table line image. As described later, one or both of the mark image position shift amount or the camera movement amount indicates the position of the mark lines R ₁ and R ₂ and the displacement amount of the mark line, which are displaced according to the extension of the test piece S.

표선변위량의 연산에 관해서, 예를 들면 카메라(1, 2)의 촬상초점거리에 의해 규정되는 촬상배율과 CCD 이미지센서의 화소배열 핀치에 따라, 시험편화상에서의 1화소 당의 거리(이하, 단위거리 혹은 분해능이라고 칭함)를 미리 구할 수 있다. 그리고, 이 단위거리를 상기 차(화상상의 거리)에 곱하는 것에 의해 표선변위량이 구해진다. 또한 카메라(1, 2)에 의해 얻어진 화상신호를 적당하게 내삽(內揷)연산을 실행하면서 확대처리하고, 이 확대처리된 화상에서 표선(R₁, R₂)의 변위위치를 검출하는 것에 의해 그 계측정도를 높게 하는 것도 가능하다.Regarding the calculation of the mark displacement, for example, the distance per pixel on the test piece image (hereinafter referred to as unit distance) according to the imaging magnification defined by the imaging focal length of the cameras 1 and 2 and the pixel array pinch of the CCD image sensor. Or "resolution" can be obtained in advance. Then, the marking displacement is obtained by multiplying the unit distance by the difference (the distance of the image). In addition, the image signals obtained by the cameras 1 and 2 are enlarged while appropriately interpolating, and the displacement positions of the marks R ₁ and R ₂ are detected by the enlarged image. It is also possible to increase the measurement accuracy.

또, 연산처리부(13)는 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상되는 시험편 화상에서 표선화상이 벗어나는 경우, 다시말하면, 시험편의 신장에 의해 표선(R₁, R₂)의 위치가 변위하여 각 카메라(1, 2)에 의한 촬상범위의 한계에 도달했을 때에, 위치제어부(15, 16)를 기동한다. 위치제어부(15, 16)는 표선화상의 중심위치와 기준위치와의 차에 상당하는 분, 펄스모터(7, 8)를 각각 구동하고, 시험편(S)의 신장에 따라 표선(R₁, R₂)의 변위방향으로 카메라(1, 2)를 각각 이동시킨다. 이것에 의해 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상되는 시험편 화상 중의 표선화상의 중심위치와 각 시험편 화상 내의 기준위치가 합치하도록 카메라(1, 2)의 위치가 제어되어 시험편(S)의 신장에 따른 표선(R₁, R₂)의 변위에 추종하여 카메라(1, 2)가 이동한다.In addition, when the mark image is out of the test piece images respectively picked up by the cameras 1 and 2, the arithmetic processing unit 13 displaces the positions of the mark lines R ₁ and R ₂ by the extension of the test piece. When the limit of the imaging range by the cameras 1 and 2 is reached, the position control parts 15 and 16 are started. The position controllers 15 and 16 drive the pulse motors 7 and 8 respectively corresponding to the difference between the center position and the reference position of the target image, and the target lines R ₁ and R in accordance with the extension of the test piece S. FIG. ₂ ) move the cameras 1 and 2 in the displacement direction. As a result, the positions of the cameras 1 and 2 are controlled so that the center position of the target image in the test piece images respectively picked up by the cameras 1 and 2 coincides with the reference position in each test piece image so as to extend the test piece S. The cameras 1 and 2 move in accordance with the displacements of the marking lines R ₁ and R ₂ .

이하, 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상된 시험편 화상에서의 표선화상위치에 의거하는 시험편(S)의 신장계측에 대해서 더 설명한다.Hereinafter, the elongation measurement of the test piece S based on the mark image position in the test piece image picked up by the cameras 1 and 2 will be further described.

일반적으로 인장시험에서는 시험편(S)의 하단을 변위불능으로 고정한 상태에서 시험편의 상단에 인장하중이 상방향으로 인가된다. 이 경우, 시험편(S)에 부착된 2개의 표선(R₁, R₂)은 시험편(S)의 신장에 따라, 도 9에 굵은 실선으로 표시한 위치에서 굵은 파선으로 표시한 위치를 향해 순차적으로 상방으로 변위한다. 따라서, 각 카메라(1, 2)를 각 표선(R₁, R₂)의 변위에 따라서 위쪽으로 이동시켜 항상 각 표선(R₁, R₂)을 시험편 화상중심에 포착되도록 하면 카메라(1, 2)의 이동위치(도 9에 P₁₁, P₁₂로 나타낸다)에 의거하여 식 z = P₁₁- P₁₂에서 표선간 거리(z)를 구할 수 있고, 또 각 카메라(1, 2)의 이동거리(x, y)에 의거하여 식 E = x - y에서 시험편(S)의 신장량(E)(도시 생략)을 구할 수 있다.In general, in the tensile test, a tensile load is applied upward to the top of the test piece while the bottom of the test piece S is immovably fixed. In this case, the two mark lines R ₁ and R ₂ attached to the test piece S are sequentially moved from the position indicated by the thick solid line in FIG. 9 to the position indicated by the thick dashed line according to the elongation of the test specimen S. FIG. Displace upwards. Thus, each of the cameras (1, 2) when each mark (R _1, R ₂₎ is moved upwardly according to the displacement of that always captures the respective mark (R _1, R ₂₎ to the specimen image center camera (1, 2 Based on the movement position (indicated by P ₁₁ and P ₁₂ in FIG. 9), the distance z between the marks can be obtained from the equation z = P ₁₁ -P ₁₂ , and the movement distance of each camera 1 or 2. Based on (x, y), the elongation amount E (not shown) of the test piece S can be obtained from the formula E = x-y.

또, 카메라(1, 2)의 위치를 고정한 상태에서, 각 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상되는 시험편 화상 내에서의 표선화상위치의 변화에서, 시험편(S)의 신장에 따른 표선(R₁, R₂)의 실제변위량(D_H, D_L)(도시 생략)을 구할 수도 있다. 구체적으로는 시험편 화상에서의 표선화상의 기준위치로부터의 변위량(도 5에 P₁, P₂로 나타낸다)에 화소피치나 촬상배율 등에 의존하는 계수를 곱하는 것에 의해, 변위량(D_H, D_L)이 구해진다. 그리고, 표선변위량(D_H, D_L)에 의거하여 식 E = D_H- D_L에서 시험편(S)의 표선간 거리의 신장량(E)이 구해진다. 또한, 표선간 거리(z)는 카메라(1, 2)의 고정위치를 P₂₁, P₂₂(도시 생략)로 하여, 산출식 z = (P₂₁+ D_H) - (P₂₂+ D_L)에서 구해진다.Moreover, in the state which fixed the position of the camera 1, 2, the mark line R according to the elongation of the test piece S by the change of the mark image position in the test piece image picked up by each camera 1, 2, respectively. The actual displacements D _H and D _L (not _shown ) of ₁ , R ₂ may be obtained. Specifically, the displacement amount (D _H , D _L ) is obtained by multiplying the displacement amount (represented by P ₁ and P ₂ in Fig. 5) from the reference image in the test piece image by a coefficient depending on the pixel pitch, the imaging magnification, or the like. Is obtained. Then, the amount of displacement gage (D _H, D _L) and formula E = D _H based on - are obtained yi mark between elongation (E) of the distance of the specimen (S) from the D _L. In addition, the distance z between marks means the fixed positions of the cameras 1 and 2 as P ₂₁ and P ₂₂ (not shown), and the formula z = (P ₂₁ + D _H )-(P ₂₂ + D _L ) Obtained from

단, 표선(R₁, R₂)이 카메라(1, 2)의 시야에서 벗어난 경우에는 표선간 거리의 신장량(E)을 계측할 수 없게 된다. 이 경우 각 화상에서의 표선화상의 위치가 미리 정해진 촬상범위의 한계에 도달했을 때, 펄스모터(7, 8)를 구동하여 각 카메라(1, 2)가 그 기준위치에 표선(R₁, R₂)을 포착하도록 카메라를 이동시킴과 동시에 각 카메라(1, 2)의 이동량(x, y)을 계측하면 된다. 그리고, 카메라 이동량(x, y)과 각 시험편 화상 중의 표선화상 위치에서 구해진 표선(R₁, R₂)의 변위량(D_H, D_L)에 의거하여 표선간의 신장량(E)을 식 E = (D_H+ x) - (D_L+ y)에서 구하고, 표선간 거리(z)를 식 z = (P₂₁+ D_H+ x) - (P₂₂+ D_L+ y)에서 구한다.However, when the mark lines R ₁ and R ₂ are out of the field of view of the cameras 1 and 2, the amount of extension E of the distance between the mark lines cannot be measured. In this case, when the position of the mark image in each image reaches the limit of the predetermined image capturing range, the pulse motors 7 and 8 are driven so that each camera 1, 2 is marked at the reference position R ₁ , R. _The cameras may be moved to capture 2) and the amount of movement (x, y) of each camera 1, 2 may be measured. Then, based on the camera movement amount (x, y) and the displacement amounts D _H and D _L of the mark lines R ₁ and R ₂ obtained at the mark image positions in the respective test piece images, the amount of extension E between the mark lines is expressed by E = ( D _H + x)-(D _L + y) to obtain the distance between the marks (z) from the formula z = (P ₂₁ + D _H + x)-(P ₂₂ + D _L + y).

상기의 신장계측 원리로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태의 비접촉신장계는 주로 카메라(1, 2)의 이동량에 의거하여 표선위치, 표선간 거리 및 그 변화량을 계측하는 것으로서, 특히 계측정도 향상을 위해 카메라(1, 2)의 각각의 이동원점으로부터의 이동량을 정확하게 계측하는 점에 특징이 있고, 바람직하게는 카메라(1, 2)의 이동원점간 거리(zo)를 이용하여 표선(R₁, R₂) 간의 거리를 계측하는 데에 특징이 있다.(도 7을 참조).As can be seen from the above-described extension measurement principle, the non-contact extension system of the present embodiment mainly measures the marking position, the distance between the marking lines, and the amount of change based on the movement amount of the cameras 1 and 2, and in particular, improves the measurement accuracy. is the camera (1, 2) each moving point feature, and preferably to accurately measure the movement amount from the origin of using the distance (zo) between the moving origin of the camera (1, 2) to mark (R _1, R ₂ ) is characterized by measuring the distance between them (see FIG. 7).

이 특징에 관련하여 비접촉신장계는 제 1 및 제 2의 원점센서(9, 10)를 구비하고 있다. 원점센서(9, 10)는 이동스테이지(5, 6)의 이동원점으로의 복귀 더나아가서는 스테이지(5, 6)에 장착된 카메라(1, 2)의 이동원점으로의 복귀를 검출하는 것이며, 이동스테이지(5, 6)의 이동원점에 대향한 위치에 고정되어 있다.In connection with this feature, the non-contact elongation system includes first and second home sensors 9 and 10. The origin sensors 9 and 10 detect the return to the moving origin of the cameras 1 and 2 mounted on the stages 5 and 6, further returning to the moving origin of the moving stages 5 and 6, It is fixed at the position which opposes the moving origin of the moving stages 5 and 6. As shown in FIG.

원점센서(9)는 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이 「コ」의 자(字)형상을 이루는 슬릿(slit)부에 포토커플러(photo coupler)(도시하지 않음)를 조립한 것으로, 이동스테이지(5)에 첨부된 센싱(sensing)편(5a)이 상기 슬릿부에 위치 정해지는 스테이지(5)의 원점복귀가 행하여졌을 때, 이것을 포토커플러에 의해 광학적으로 검출하도록 되어 있다. 동일하게 원점센서(10)는 이동스테이지(6)에 첨부된 센싱편을 수용 가능한 슬릿부를 가지고 스테이지(6)의 원점복귀를 광학적으로 검출하도록 구성되어 있다. 또한 원점센서(9, 10)에 의해 규정되는 스테이지(5, 6)의 이동원점 더 나아가서는 카메라(1, 2)의 이동원점은 미리 시험기 본체의 사양 등에 따라 초기설정 된다.As shown in Fig. 2, the origin sensor 9 is a photo coupler (not shown) assembled with a slit portion of a slit of “co”. When the origin return of the stage 5 in which the sensing piece 5a attached to (5) is positioned in the said slit part is performed, this is optically detected by a photocoupler. Similarly, the origin sensor 10 is configured to optically detect the origin return of the stage 6 with a slit portion that can receive a sensing piece attached to the moving stage 6. In addition, the moving origin of the stages 5 and 6 defined by the origin sensors 9 and 10, and furthermore, the moving origin of the cameras 1 and 2 is initially set in accordance with the specifications of the tester main body.

그리고, 카메라(1, 2)의 이동원점간 거리의 계측은 표선(R₁, R₂)의 한쪽을 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상했을 때의 각 카메라(1, 2)의 이동량에 의거하여 실시되며, 이 계측거리 데이터는 메모리(17)에 저장된다. 이 이동원점간 거리의 계측 및 데이터저장은 일반적으로 원점센서(9, 10)를 첨부했을 때, 혹은 그 첨부 위치를 조정했을 때에 실행된다.And the measurement of the distance between the moving origins of the cameras 1 and 2 is based on the movement amount of each of the cameras 1 and 2 when one of the marks R ₁ and R ₂ is imaged by the cameras 1 and 2, respectively. This measurement distance data is stored in the memory 17. The measurement of the distance between the moving origins and data storage are generally performed when the origin sensors 9 and 10 are attached or when the attachment position is adjusted.

상세하게는 이동원점간 거리(zo)의 계측에서는 도 7에 나타내는 바와 같이 시험편(S)에 부착된 2개의 표선의 한쪽(예를 들면 위쪽의 표선(R₁))을 촬상화면상의 기준위치 예를 들면 촬상화면 중심에 포착하도록 각 카메라(1, 2)를 이동시키고, 이때의 각 카메라(1,2)의 이동원점(원점센서(9, 10)의 첨부위치)으로부터의 이동량(xo, yo)을 각각 구한다. 그리고 이들 이동량(xo, yo)에서 이동원점간 거리(zo)를 식 zo = yo - xo에서 산출하고, 이 계측거리(zo)를 메모리(17)에 기억한다.In detail, in the measurement of the distance between moving origins (zo), as shown in FIG. 7, one of the two mark lines attached to the test piece S (for example, the upper mark line R ₁ ) is an example of the reference position on the image pickup screen. For example, each camera 1, 2 is moved to capture in the center of the captured image, and the movement amount (xo, yo from the moving origin (attached positions of the origin sensors 9, 10) of each camera 1, 2 at this time. ) The distance zo between the moving origins is calculated from the equations zo = yo-xo from these movement amounts xo and yo, and the measured distance zo is stored in the memory 17.

보다 구체적으로는 시험기 본체에 시험편(S)을 장착하고, 이어서 제1 및 제2의 카메라(1, 2)를 각각의 이동원점으로 복귀시킨 후에, 도 8에 나타내는 이동원점간 거리계측 처리가 실시된다. 이 계측처리에서는 제 1의 카메라(1)를 이동원점에서 제 1의 표선(R₁)으로 이동시켜[스텝(S11)], 카메라(1)가 촬상한 시험편 화상 내에서 표선(R₁)의 화상이 화상중심에 합치의 여부를 판별한다[스텝(S12)]. 표선화상이 화상중심에 합치하면 카메라이동을 종료하고, 카메라(1)의 이동원점으로부터의 이동량(xo)을 구한다[스텝(S13)]. 이 카메라 이동량(xo)은 예를 들면 카메라(1)의 이동이 개시된 후부터 종료할 때까지 위치제어부(15)에서 펄스모터(7)로 송출된 구동펄스 수와 일펄스 당의 이미 알고 있는 카메라 이동거리와의 곱으로서 구해진다.More specifically, after the test piece S is mounted on the main body of the tester, and then the first and second cameras 1 and 2 are returned to their respective moving origins, the distance measuring process between the moving origins shown in FIG. 8 is performed. do. In this measurement process, the first camera 1 is moved from the moving origin to the first mark R ₁ (step S11), and the mark R ₁ is taken from the test piece image captured by the camera ₁ . It is discriminated whether or not the image coincides with the image center (step S12). When the target image coincides with the image center, the camera movement is terminated, and the movement amount xo from the movement origin of the camera 1 is obtained (step S13). This camera movement amount xo is, for example, the number of driving pulses sent from the position controller 15 to the pulse motor 7 and the known camera movement distance per one pulse from the start of the movement of the camera 1 to the end thereof. It is obtained as the product of.

다음으로, 제 1의 카메라(1)를 이동종료 위치에서 위쪽으로 퇴피시킨 후에, 제 2의 카메라(2)를 이동원점에서 제 1의 표선(R₁) 측으로 이동시켜[스텝(S14, S15)], 카메라(2)가 촬상하는 시험편 화상 내에서 화면중심에 표선(R₁)을 포착했을 때에 카메라이동을 종료하고[스텝(S16)], 카메라(2)의 이동원점으로부터의 이동량(yo)을 구한다[스텝(S17)]. 이어서, 각 카메라(1, 2)의 이동량(xo, yo)을 산출식 zo = yo - xo에 대입하여 양카메라(1, 2)의 이동원점간 거리(zo)를 산출하고[스텝(S18)], 이 계측거리(zo)를 메모리(17)에 기억한다[스텝(S19)].Next, after retracting the first camera 1 upward from the end position of movement, the second camera 2 is moved from the moving origin to the first mark R ₁ side (steps S14, S15). ], When the target line R ₁ is captured at the center of the screen in the test piece image captured by the camera 2, the camera movement is terminated (step S16), and the amount of movement from the moving origin of the camera 2 (yo) Is obtained (step S17). Subsequently, the moving amounts xo and yo of the cameras 1 and 2 are substituted into the calculation formula zo = yo-xo to calculate the distance zo between the moving origins of the two cameras 1 and 2 (step S18). ] This measurement distance zo is stored in the memory 17 (step S19).

이상과 같이 원점센서(9, 10)를 설치하면 간단한 구성에 의해, 이동원점간 거리(zo)를 고정도로 계측할 수 있다. 또한 카메라(1, 2)를 유효하게 활용하여, 다시말하면, 신장량의 계측계와 동일한 계측계를 이용하여 이동원점간 거리(zo)를 계측하기 때문에, 계측계의 틀림에 의한 오차가 발생하지 않는다. 또, 이동원점간 거리계측은 원점센서(9, 10)의 첨부시나 첨부위치의 변경시에 실행하면 좋으므로, 인장시험의 효율이 떨어질 염려가 없고, 또 연산처리부(13)의 제어하에서 자동적으로 행하여지기 때문에 시간도 걸리지 않는다. 또한, 이동원점간 거리측정에서 각 카메라를 이동원점에서 제 2의 표선(R₂)에 향하여 이동시키도록 해도 좋고, 이 경우 이동원점간 거리는 표선(R₂)을 화면중심에 포착할 때까지의 제 1, 제 2 카메라의 각각의 이동량의 차로서 구해진다.As described above, when the origin sensors 9 and 10 are provided, the distance zo between moving origins can be measured with high accuracy by a simple configuration. In addition, since the cameras 1 and 2 are effectively utilized, that is, the distance between moving origins (zo) is measured using the same measuring system as that of the elongation amount, the error due to the incorrect measurement system does not occur. . In addition, since the distance measurement between the moving origin can be performed when the origin sensors 9 and 10 are attached or when the attachment position is changed, there is no fear that the efficiency of the tensile test will be reduced, and under the control of the arithmetic processing unit 13 automatically. It takes no time because it is done. In the distance measurement between moving origins, each camera may be moved from the moving origin toward the _second mark R _{2. In} this case, the distance between the moving origins until the capture mark R ₂ is captured at the center of the screen. It is calculated | required as the difference of each movement amount of a 1st, 2nd camera.

본 발명의 비접촉신장계는 상술한 바와 같이 하여 구한 이동원점간 거리(zo)를 제 1의 카메라의 이동량, 제 2의 카메라의 이동량, 제 1의 카메라에 의해 촬상된 시험편 화상 내에서의 표선화상의 위치 및 제 2의 카메라에 의해 촬상된 시험편 화상 내에서의 표선화상의 위치 중의 소요의 것과 함께 이용하여, 표선간 거리를 계측하는 것으로 되어 있다.The non-contact elongation system of the present invention uses the distance between the moving origins zo obtained as described above to determine the movement of the first camera, the amount of movement of the second camera, and the mark image in the test piece image picked up by the first camera. The distance between mark lines is measured by using together with the requirements of a position and the position of the mark image in the test piece image picked up by the 2nd camera.

이하, 시험편의 신장에 따른 표선(R₁, R₂)의 변위량과 이동원점간 거리(zo)에 의거하는 표선간 거리계측에 대해서 설명한다. 이 설명예에서는 인장시험에서 인장하중의 인가에 의해 시험편(S)에 신장이 생겨 표선(R₁, R₂)이 변위할 시에, 도 9에 나타내는 바와 같이, 이들의 각 표선(R₁, R₂)을 화면중심에 포착되도록 각 카메라(1, 2)를 표선의 변위에 추종하여 이동시켜, 이들의 카메라(1, 2)의 이동량(x, y)에서 표선(R₁, R₂)간의 거리(신장)가 계측된다.Hereinafter, a description will be given of the inter-mark distance measurement based on the mark (R _1, R ₂₎ Distance (zo) between the displacement amount and the movement origin in accordance with the elongation of the test piece. In this explanatory example, when elongation occurs in the test piece S due to the application of the tensile load in the tensile test, and the marks R ₁ and R ₂ are displaced, as shown in FIG. 9, the marks R ₁ , Each camera 1, 2 is moved in accordance with the displacement of the marking line so that R ₂ ) is captured at the center of the screen, and the marking lines R ₁ , R ₂ are moved at the movement amounts x and y of these cameras ₁ , ₂ . The distance (extension) of the liver is measured.

보다 구체적으로는 시험기 본체에 시험편(S)을 장착한 후에, 도 10에 나타내는 표선간 거리계측 처리를 개시한다. 이 계측처리에서 앞서 위쪽의 카메라(1)를 이동하여[스텝(S21)], 그 화면중심에 표선(R₁)을 포착하도록 한다[스텝(S22)]. 또 아래쪽의 카메라(2)를 이동하여[스텝(S23)], 그 화면중심에 표선(R₂)을 포착하도록 한다[스텝(S24)]. 스텝(S21내지 S24)의 처리에 의해 인장시험에 대한 초기설정이 완료한다. 이때 도 9에 실선으로 나타내는 카메라(1, 2)가 굵은 실선으로 나타내는 표선(R₁, R₂)에 대향하여 위치 정해진다.More specifically, after the test piece S is attached to the tester main body, the distance measurement process between the mark lines shown in FIG. 10 is started. In this measurement process, the upper camera 1 is moved earlier (step S21) to capture the mark R _{1 at the} center of the screen (step S22). Further, the lower camera 2 is moved (step S23) to capture the mark R _{2 at the} center of the screen (step S24). The initial setting for the tensile test is completed by the processing of steps S21 to S24. At this time, the predetermined position opposite to the mark (R _1, R ₂₎ represented by the bold camera (1, 2), a solid line shown by the solid line in Fig.

그런 후에, 시험기 본체를 구동하여 시험편(S)에 인장하중을 가하여 인장시험을 개시한다[스텝(S25)]. 이 인장시험의 실행중, 시험편(S)의 신장에 따른 표선(R₁, R₂)의 변위에 추종시켜, 도 9에 굵은 파선으로 나타내는 표선(R₁, R₂)을 화면중심에 포착하도록 카메라(1, 2)를 각각 이동시키면서[스텝(S26)], 카메라(1)의 이동량(x) 및 카메라(2)의 이동량(y)을 각각 계측한다[스텝(S27, S28)]. 그리고, 카메라 이동량(x, y)과 메모리(17)에 기억되어 있는 이동원점간 거리(zo)에 의거하여, 표선(R₁, R₂)간의 거리(z)를 식 z = zo + x - y로 산출한다[스텝(S29)]. 이와 같은 표선간 거리(z)의 계측은 인장시험의 종료가 판정될 때까지 반복 실행된다[스텝(S30)].Thereafter, the main body of the tester is driven to apply a tensile load to the test piece S to start a tensile test (step S25). During the execution of the tensile test, following the displacements of the marks R ₁ and R ₂ in accordance with the elongation of the test piece S, the marks R ₁ and R ₂ indicated by thick broken lines in FIG. 9 are captured at the center of the screen. While moving the cameras 1 and 2 respectively (step S26), the movement amount x of the camera 1 and the movement amount y of the camera 2 are respectively measured (steps S27 and S28). Then, based on the camera movement amounts x and y and the distance zo between the moving origins stored in the memory 17, the distance z between the marks R ₁ and R ₂ is expressed by the formula z = zo + x − It calculates by y (step S29). The measurement of the distance z between the marks is repeated until the end of the tensile test is determined (step S30).

상기의 표선간 거리계측에 의하면, 시험편(S)의 신장에 따른 표선변위에 추종하여 이동하는 카메라(1, 2)의 이동량과, 도 8에 나타내는 계측처리에 의해 정도 좋게 계측한 이동원점간 거리(zo)에서, 시험편의 신장에 따라 증대변화하는 표선간 거리를 정도 좋게 구할 수 있다.According to the above-described distance measurement, the distance between the moving amounts of the cameras 1 and 2 that follow the marking displacement along the elongation of the test piece S and the moving origin measured by the measurement processing shown in FIG. In (zo), it is possible to obtain a good distance between marks that increases and changes with the extension of the test piece.

또한 인장하중 인가 전에서의 표선(R₁, R₂)간 거리(초기 표선간 거리)를 계측하기 위해서는 카메라(1, 2)에 의해 표선(R₁, R₂)을 각각의 화면중심에 포착하도록 카메라를 이동시켜, 각 카메라(1, 2)의 이동원점에서의 이동량(x, y)을 구하고, 이동량(x, y)과 이동원점간 거리에서 초기 표선간 거리를 구하면 된다.In addition, capturing the mark (R _1, R ₂₎ by In order to measure the distance (between the initial mark distance) between the mark (R _1, R ₂₎ of the applied tensile load around the camera (1, 2) to each of the center of the screen The cameras may be moved so as to obtain the movement amounts (x, y) at the moving origins of the cameras 1, 2, and the distance between the initial mark lines from the distances between the movement amounts (x, y) and the movement origin.

이하, 본 실시형태의 비접촉신장계에 의한 표선간 거리측정의 변형예를 설명한다.Hereinafter, a modification of the distance measurement between the mark lines by the non-contact extension system of the present embodiment will be described.

이 변형예는 표선(R₁, R₂)의 위치계측 즉, 표선간 거리의 계측시에 카메라(1, 2)의 이동을 가능한 한 억제하고, 카메라(1, 2)의 이동에 따른 기계적오차의 발생을 배제하여 표선간 거리계측을 간단 또한 고정도로 행하는 것을 기도한 것이며, 다시말하면 정도가 높은 큰 카메라 지지기구(이동기구)를 조립하는 일 없이, 기계적오차 요인을 제외하고 간단하게 고정도 계측을 실현하는 것이다.This modified example suppresses the movement of the cameras 1 and 2 as much as possible during the position measurement of the marks R ₁ and R ₂ , that is, the measurement of the distance between the marks, and the mechanical error caused by the movement of the cameras 1 and 2. It is intended to measure the distance between the marking lines easily and accurately by excluding the occurrence of the error. In other words, it is easy to measure the high accuracy without any mechanical error factor without assembling a large camera support mechanism (moving mechanism) with high accuracy. To realize that.

도 11은 이 변형예에 의한 표선간 거리계측 순서를 나타낸다. 도 11의 처리에서는 시험편 신장계측에서 요구되고 있는 계측정도와 판정기준 정도를 비교하여 고정도계측이 요구되는지의 여부를 판단한다[스텝(S31)]. 고정도 계측이 요구되고 있으면, 도 10에 나타낸 표선간 거리계측의 경우와 같이, 시험편(S)의 신장에 따른 표선(R₁, R₂)의 변위에 추종하여 카메라(1, 2)를 이동시켜, 이것에 의해 각 표선(R₁, R₂)을 시험편 화상중심에 포착한다. 그리고, 카메라 이동위치에서 표선(R₁, R₂)의 변위위치를 고정도로 계측한다[스텝(S32)]. 이 표선간 거리측정에 앞서, 후술하는 거리계측·초점거리 최적화처리를 실시하여, 카메라·시험편간 거리(L)에 따라 카메라(1, 2)의 초점거리(F)를 최대의 분해능이 얻어지는 값으로 설정하여 두는 것이 바람직하다.Fig. 11 shows the procedure for measuring the distance between the marks lines according to this modification. In the processing of Fig. 11, it is determined whether or not high precision measurement is required by comparing the measurement accuracy required by the test piece extension measurement with the accuracy of the criterion of determination (step S31). If high-precision measurement is required, the cameras 1 and 2 are moved in accordance with the displacements of the marks R ₁ and R ₂ according to the elongation of the test piece S, as in the case of the distance measurement between the marks shown in FIG. 10. In this way, the marks R ₁ and R ₂ are captured by the test piece image center. Then, the displacement positions of the marks R ₁ and R ₂ are measured with high accuracy at the camera movement position (step S32). Prior to this distance measurement, the distance measurement and focal length optimization process described later is performed to obtain the maximum resolution of the focal lengths F of the cameras 1 and 2 according to the distance between the camera and the test piece. It is preferable to set to.

한편, 요구 계측정도가 판정기준 정보보다도 낮은 것이 스텝(S31)에서 판별된 경우에는 카메라 고정상태에서의 표선간 거리계측이 가능한지의 여부를 판별하기 위해, 시험편(S)의 신장에 따른 표선(R₁, R₂)의 최대 변위량(C₁, C₂)을 예측한다[스텝(S33)]. 이 최대 변위량(C₁, C₂)은 예를 들면 각종 시험편의 종별에 따른 과거의 실적데이터 등에 의거하여 예측 가능하다.On the other hand, when it is discriminated in step S31 that the required measurement accuracy is lower than the determination criterion information, in order to determine whether the distance measurement between the marking lines in the camera fixed state is possible, the marking lines according to the extension of the test piece S (R). The maximum displacement amounts C ₁ and C ₂ of ₁ and R ₂ are predicted (step S33). The maximum displacements C ₁ and C ₂ can be predicted based on, for example, past performance data according to the type of various test pieces.

이하, 인장시험에서 시험편(S)의 하단을 변위불능으로 고정한 상태에서 시험편의 상단에 인장하중을 상방향으로 인가하고, 또 제 1 및 제 2의 카메라(1, 2)에 의해 표선(R₁, R₂)을 각각 촬상하는 경우에 대해서 설명한다.Hereinafter, in the tensile test, the tensile load is applied upwards to the upper end of the test piece while the lower end of the test piece S is immovably fixed, and the mark R ₁ is applied by the first and second cameras 1 and 2. , R ₂ ) will be described.

이와 같은 인장시험에서는 인장하중을 가하는 상측의 표선(R₁)의 변위량보다도 하측의 표선(R₂)의 변위량이 적다. 거기서, 도 11의 계측처리에서는 먼저, 표선(R₂)이 예측 최대 변위량(C₂)만큼 변위했을 때에 카메라(2)의 시야범위 내에 표선(R₂)이 들어가는지 여부를 판정한다[스텝(S34)]. 카메라(2)의 시야범위는 카메라·시험편간 거리(L)와 카메라의 초점거리(F)(촬상시야각)에 의거하여 산출된다. 여기서, 초점거리(F)는 요구 계측정도에 따라 정해지는 요구계측 분해능과 카메라·시험편간 거리에 따라 설정되는 것으로 한다.In such a tensile test, the displacement amount of the lower surface line R ₂ is smaller than the displacement amount of the upper surface line R ₁ to which the tensile load is applied. Then, in the measurement process of FIG. 11, first, it is determined whether the mark R ₂ falls within the field of view of the camera 2 when the mark R ₂ is displaced by the predicted maximum displacement amount C ₂ (step ( S34)]. The viewing range of the camera 2 is calculated based on the distance between the camera and the test piece L and the focal length F of the camera (imaging viewing angle). Here, the focal length F is set according to the required measurement resolution determined by the required measurement accuracy and the distance between the camera and the test piece.

그런데, 예측 최대 변위량(C₂)만큼 표선(R₂)이 변위했을 때에 표선(R₂)이 카메라(2)의 시야범위에서 벗어나는 경우에는[스텝(S34)], 표선간 거리계측을 카메라고정 상태에서는 행하지 않는 것으로 판정된다. 이 경우, 시험편(S)의 신장에 따른 표선(R₁, R₂)의 변위에 추종시켜 카메라(1, 2)를 이동시키고, 카메라(1, 2)의 이동위치에 의거하여 표선(R₁, R₂)의 변위위치를 계측한다[스텝(S32)].By the way, when the mark R ₂ deviates from the field of view of the camera ₂ when the mark R ₂ is displaced by the predicted maximum displacement amount C ₂ [step S34], the distance measurement between the mark lines is fixed to the camera. It is determined not to perform in the state. In this case, by following the displacement of the mark (R _1, R ₂₎ according to the height of the specimen (S) to move the camera (1, 2), on the basis of the movement position of the camera (1, 2) mark (R ₁ , The displacement position of R ₂ ) is measured (step S32).

한편, 예측 최대변위 후의 표선(R₂)이 카메라(2)의 시야범위에 포함되는 것이 스텝(S34)으로 판별된 경우, 카메라(1)를 고정한 상태에서 표선(R₁)의 변위영역 전체를 카메라의 시야에 포함하는 것이 가능한지의 여부를 판단하기 위해, 상측의 표선(R₁)이 예측 최대 변위량(C₁(〉C₂))만큼 변위했을 때에 표선(R₁)이 카메라(1)의 시야범위 내에 들어오는지 여부를 판정한다[스텝(S35)]. 그리고, 표선(R₁)의 예측 변위영역 전체가 카메라(1)의 시야범위에 포함되는 경우에는 예측 최대 변위량(C₁)에 맞추어 카메라(1, 2)의 초점거리(F)(촬상시야각)를 설정하고[스텝(S36)], 이것에 의해 양카메라의 촬상범위를 표선(R₁, R₂)의 각각의 예측 변위영역 전체가 상기 범위 내에 들어가도록 설정한다. 이어서, 시험편(S)의 신장에 따라서 변위하는 표선(R₁, R₂)이 카메라의 시야범위 내에 반드시 포착되도록 각 카메라(1, 2)의 위치를 각각 고정적으로 설정한다[스텝(S37)]. 그리고 고정배치한 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상된 화상 내에서의 표선화상의 위치에 의거하여 각 표선(R₁, R₂)의 변위위치를 계측한다[스텝(S38)].On the other hand, when it is determined in step S34 that the mark line R ₂ after the predicted maximum displacement is included in the field of view of the camera 2, the entire displacement region of the mark line R ₁ is fixed while the camera 1 is fixed. In order to determine whether it is possible to include in the field of view of the camera, when the upper mark R ₁ is displaced by the predicted maximum displacement amount C ₁ (> C ₂ ), the mark R ₁ of the camera 1 It is determined whether or not it falls within the viewing range (step S35). When the entire predicted displacement region of the marking line R ₁ is included in the viewing range of the camera 1, the focal length F of the cameras 1 and 2 (the image viewing angle) is adjusted to the predicted maximum displacement amount C ₁ . (Step S36), thereby setting the imaging ranges of both cameras so that the entire predicted displacement regions of the marking lines R ₁ and R ₂ fall within the above ranges. Subsequently, the positions of the respective cameras 1 and 2 are fixedly set so that the marks R ₁ and R ₂ displaced in accordance with the extension of the test piece S are necessarily captured within the field of view of the camera (step S37). . Then, the displacement positions of the marks R ₁ and R ₂ are measured based on the positions of the marks image in the images respectively picked up by the cameras 1 and 2 fixedly placed (step S38).

예측 최대변위 후의 표선(R₂)이 제 2의 카메라(2)의 시야에 포함되는 것이 스텝(S34)으로 판별됨과 동시에 예측 최대변위 후의 표선(R₁)이 제 1의 카메라(1)의 시야에서 벗어나는 것이 스텝(S35)에서 판별된 경우에는, 표선(R₂)의 예측 최대 변위량(C₂)에 맞추어 카메라(1, 2)의 초점거리(F)(촬상시야각)를 설정하고, 이것에 의해 카메라(2)의 촬상범위 내에 표선(R₂)의 예측 변위영역 전체가 포함되도록 한다[스텝(S39)]. 다음으로 표선(R₂)의 예측 변위영역 전체가 카메라(2)의 시야범위 내에 반드시 포함되도록 제 2의 카메라(2)의 위치를 고정적으로 설정하는 한편, 표선(R₁)을 촬상 화상중심에 포착하는 위치에 제 1의 카메라를 설정한다[스텝(S40)]. 그리고, 도 12에 나타내는 바와 같이 고정한 카메라(2)에 의해 촬상된 시험편 화상 상에서의 표선(R₂) 화상의 위치에 의거하여 표선(R₂)의 변위위치를 계측하고, 또 표선(R₁)의 변위에 추종하여 이동하는 카메라(1)의 이동위치에 의거하여 표선(R₁)의 변위위치를 계측한다[스텝(S41)].It is determined in step S34 that the mark R ₂ after the predicted maximum displacement is included in the field of view of the second camera 2, and the mark R ₁ after the predicted maximum displacement is determined by the field of view of the first camera 1. In the case where it is determined in step S35 that the deviation from S is determined in step S35, the focal length F (the imaging visual angle) of the cameras 1 and 2 is set in accordance with the predicted maximum displacement amount C ₂ of the target line R ₂ , and By doing so, the entire predicted displacement region of the target line R ₂ is included in the imaging range of the camera 2 (step S39). Next, the position of the second camera 2 is fixedly set so that the entire predicted displacement region of the mark R ₂ is necessarily included in the field of view of the camera 2, while the mark R ₁ is set at the center of the captured image. The first camera is set at the position to be captured (step S40). And, Figure a by the camera 2 is fixed as shown in Fig. 12, the image pickup test piece on the basis of the mark (R ₂₎ position of the image on the image measuring a displaced position of the mark (R _2), and also the mark (R ₁₎ The displacement position of the marking line R ₁ is measured based on the movement position of the camera 1 that follows the displacement of the movement (step S41).

이렇게 하여, 상술한 바와 같이 표선위치 계측 시에 각 카메라(1, 2)의 고정의 가부를 선택적으로 설정하는 비접촉신장계에 의하면, 카메라(1, 2)의 분해능을 최대한으로 활용하여 간단하게 고정도 계측을 행할 수 있다. 더욱이 카메라(1, 2)의 한쪽 또는 양쪽을 고정한 상태에서 신장계측을 행함으로써, 기계적오차를 효과적으로 방지하여 계측정도를 향상시킬 수 있다.In this way, according to the non-contact extension system which selectively sets whether to fix each of the cameras 1 and 2 at the time of measuring the mark position as described above, the high accuracy of the cameras 1 and 2 can be utilized to maximize the accuracy of the cameras. Measurement can be performed. Furthermore, by performing the stretching measurement while fixing one or both of the cameras 1 and 2, the mechanical error can be effectively prevented and the measurement accuracy can be improved.

또한, 설정된 촬상조건에 따라 그 계측분해능을 산출하고, 그때의 분해능에 따라 화상에서 구해지는 표선의 계측위치를 보상하는 것도 물론 가능하다. 이 경우, 카메라(1, 2)의 초점거리를 조정할 필요가 없으므로, 보다 간단하게 계측정도를 높게 할 수 있다. 또 최대의 분해능이 얻어지도록 카메라(1, 2)의 촬상시야를 조정 가능하다.It is also possible, of course, to calculate the measurement resolution in accordance with the set imaging conditions and to compensate the measurement position of the marking line obtained from the image according to the resolution at that time. In this case, since the focal lengths of the cameras 1 and 2 do not need to be adjusted, the measurement accuracy can be increased more easily. Moreover, the imaging visual field of the cameras 1 and 2 can be adjusted so that maximum resolution may be obtained.

본 실시형태의 비접촉신장계는 상기의 표선간 거리계측 기능에 더하여, 개개의 시험편 사이에서의 두께의 편차 등에 기인하는 계측오차를 제거하는 기능을 구비하고 있다. 또한 계측오차 제거처리는 표선간 거리계측에 앞서 실시하는 것이 바람직하다.The non-contact elongation system of this embodiment is equipped with the function of removing the measurement error resulting from the dispersion | variation in the thickness between individual test pieces, etc. in addition to the above-mentioned distance measurement function. In addition, it is preferable to perform measurement error removal processing before distance measurement between mark lines.

계측오차 제거시에, 비접촉진장계는 카메라(1, 2)에 의해 촬상된 시험편 화상에 의거하여, 카메라(1, 2)에서 시험편(S)의 표선(R₁, R₂)이 첨부된 표면(이하, 시험편 표면이라고 함)까지의 거리(L)(도 5)를 산출하고, 이 카메라·시험편간 거리(L)에 따라서 각 카메라(1, 2)의 초점위치 및 초점거리(F)(촬상시야각(θ)(도 3)) 등의 카메라 촬상조건을 조정한다. 즉, 포커스제어 및 주밍제어를 행한다. 이것에 의해 개개의 시험편 사이에서의 두께의 편차에 의한 각 시험편의 표선측 표면의 위치 어긋남에 기인하는 계측오차(광학적오차)가 보정된다. 또한, 조정된 촬상조건을 연산처리부(13)에 부여하여 연산처리부(13)에서의 연산오차를 보상하도록 하고 있다.When the measurement error is eliminated, the non-contact oscillation system is a surface on which the marks R ₁ and R ₂ of the test pieces S are attached to the cameras 1 and 2 based on the test piece images picked up by the cameras 1 and 2. The distance L (FIG. 5) to (hereinafter called a test piece surface) is computed, and the focal position and focal length F of each camera 1, 2 according to this camera-test piece distance L Camera imaging conditions, such as the imaging viewing angle (theta) (FIG. 3), are adjusted. That is, focus control and zooming control are performed. Thereby, the measurement error (optical error) resulting from the positional shift of the surface of the surface of each test piece by the variation of the thickness between individual test pieces is correct | amended. Further, the adjusted imaging condition is given to the calculation processing section 13 to compensate for the calculation error in the calculation processing section 13.

상기의 시험편 표면의 위치 어긋남은 규정의 두께를 가지는 시험편을 규정의 첨부자세에서 시험기에 첨부된 경우의 위치로부터의 어긋남을 말하고, 다시말하면, 그와 같은 경우에서의 규정의 카메라·시험편간 거리와 각 시험편마다 다른 카메라·시험편간 거리와의 차를 나타낸다. 그리고, 이 위치 어긋남은 시험편의 두께오차뿐만 아니라 시험편의 첨부자세 오차에 기인하여 생긴다.The positional deviation of the surface of the test piece described above means a deviation from the position when the test piece having the specified thickness is attached to the tester in the attachment posture of the specified specification, that is, the distance between the camera and the test piece of the prescribed specification in such a case. For each specimen, the difference between the distance between the different camera and the specimen is shown. This positional shift is caused not only by the thickness error of the test piece but also by the attached attitude error of the test piece.

이하, 도 3을 참조하여 시험편 표면의 위치 어긋남에 기인하는 계측오차(광학적오차)에 대해서 더 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 3, the measurement error (optical error) resulting from the position shift of the test piece surface is further demonstrated.

상기의 설명 및 시험편(S)과 카메라(1)와의 사이의 광학적인 관계를 나타내는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 시험편(S)의 두께에 의해 카메라·시험편간 거리(L)(도 5를 참조)가 변화한다. 따라서, 초점거리(F)(촬상시야각(θ))가 일정한 카메라(1)에서 시험편(S)을 촬상하는 경우에서, 시험편 신장방향으로 보아서 시험편(S)에 부착된 표선의 위치가 개개의 시험편의 사이에서 일정하다 하더라도, 두께에 편차가 있으면, 시험편마다의 카메라·시험편간 거리는 도 3에 L₁, L₂로 예시하도록 서로 다른것이 된다. 이와 같은 카메라·시험편간 거리(L)의 변화에 따라서, 도 3에 2개의 파선으로 나타내는 바와 같이 광로가 상위(相違)하고, 카메라(1)의 촬상면 상에서의 표선의 결상위치에 어긋남이 발생하고, 이 결상위치의 어긋남이 표선위치의 계측오차로서 나타난다. 카메라(2)에 대해서도 동일하다.As can be seen from FIG. 3 showing the above description and the optical relationship between the test piece S and the camera 1, the distance between the camera and the test piece L is determined by the thickness of the test piece S (Fig. 5 Change). Therefore, in the case of imaging the test piece S with the camera 1 having a constant focal length F (imaging viewing angle θ), the position of the mark attached to the test piece S in the direction of the test piece extension is different from each other. Even if it is constant between and, if there is a deviation in thickness, the distance between the camera and the test piece for each test piece is different so as to illustrate L ₁ and L ₂ in FIG. 3. In accordance with such a change in the distance between the camera and the test piece, as shown by two broken lines in FIG. 3, the optical paths differ, and a deviation occurs in the imaging position of the marking line on the imaging surface of the camera 1. This shift of the imaging position appears as a measurement error of the mark position. The same applies to the camera 2.

이 실시형태에 관한 비접촉신장계에서는 개개의 시험편 사이의 두께의 편차에 의한 카메라·시험편간 거리(L)의 변화를 보상하기 위해 도 4에 나타내는 카메라·시험편간 거리계측·초점거리 최적화처리를 행한다.In the non-contact extension system according to this embodiment, the distance measurement between the camera and the test piece and the focal length optimization process shown in FIG. 4 are performed to compensate for the change in the distance between the camera and the test piece L due to the variation in the thickness between the individual test pieces.

도 4의 처리에서, 연산처리부(13)의 제어하에서 위치제어부(15, 16)를 작동시켜서 시험편신장방향의 카메라 간격이 조정거리(D)임과 동시에 표선(R₁, R₂)의 한쪽(본 실시형태에서는 아래쪽의 표선(R2))을 시야(촬상범위)에 포함하는 도 5에 나타내는 위치에 카메라(1, 2)를 각각 위치 결정한다[스텝(S1)]. 이어서, 카메라제어부(20)의 제어하에서 카메라(1, 2)의 초점거리(F)를 미리 설정된 규정치로 설정하고[스텝(S2)], 이와 같은 촬상조건하에서 카메라(1, 2)에 의해 표선(R₂)을 촬상한다[스텝(S3)]. 그리고, 각 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상된 시험편 화상 중에서의 표선화상의 위치(P₁, P₂)(도 5)를 계측하고[스텝(S4)], 계측된 표선화상 위치(P₁, P₂)와 카메라간 거리(D)와 초점거리(F)에 따라서 카메라·시험편간 거리(L)를 산출한다[스텝(S5)].In the process of Fig. 4, under the control of the arithmetic processing unit 13, the position control units 15 and 16 are operated so that the distance between the cameras in the test piece extension direction is the adjustment distance D and one of the marks R ₁ and R ₂ . In this embodiment, the cameras 1 and 2 are respectively positioned at the position shown in FIG. 5 which includes the lower mark line R2) in the field of view (imaging range) (step S1). Subsequently, under the control of the camera control unit 20, the focal lengths F of the cameras 1 and 2 are set to predetermined preset values (step S2), and the marks are selected by the cameras 1 and 2 under such imaging conditions. (R ₂ ) is imaged (step S3). Then, the positions P ₁ and P ₂ (FIG. 5) in the test piece images captured by the cameras 1 and 2, respectively, are measured (step S4), and the measured mark image positions P are measured. ₁ and P ₂ , the distance between the camera and the test piece L is calculated according to the distance between the cameras D and the focal length F (step S5).

카메라제어부(20)는 산출거리(L)에 따라서 카메라(1, 2)의 촬상조건 예를 들면 초점거리(촬상시야각)를 최적화 조정한다. 바람직하게는 포커싱제어 및 주밍제어에 의해 카메라(1, 2)의 초점위치와 초점거리(촬상시야각)를 조정한다[스텝(S6)]. 이 결과, 카메라·시험편간 거리(L)에 구속됨 없이 표선이 촬상면 상의 동일 위치에 합초점상태로 결상하고, 이것에 의해서 시험편(S)의 두께오차 등에 기인하는 계측오차(광학적오차)가 보상된다. 또, 카메라(1, 2)의 초점거리(F)를 최적화 하는 것에 의해 카메라(1, 2)에 의한 계측 분해능이 향상한다.The camera controller 20 optimizes and adjusts imaging conditions, for example, focal length (imaging viewing angle), of the cameras 1 and 2 according to the calculation distance L. FIG. Preferably, the focusing position and the focal length (imaging viewing angle) of the cameras 1 and 2 are adjusted by focusing control and zooming control (step S6). As a result, the marking line is imaged in the confocal state at the same position on the image pickup surface without being constrained by the distance between the camera and the test piece, and thereby the measurement error (optical error) due to the thickness error of the test piece S is compensated. do. In addition, the measurement resolution by the cameras 1 and 2 improves by optimizing the focal length F of the cameras 1 and 2.

또한, 이미 규정된 카메라·시험편간 거리에서의 카메라(1, 2)의 실시야(시험편 화상에서의 실측거리)를 구해 두고, 산출된 계측거리(L)에 따라 포커싱제어만을 실행하여 초점위치를 조정하고, 이 초점위치 조정에 따른 시험편 화상 내에서의 표선화상 위치의 변화분을 보정함으로써, 계측오차를 보상하는 것도 가능하다.In addition, the field of view of the cameras 1 and 2 (the actual measurement distance in the test piece image) at the predetermined distance between the camera and the test piece is obtained, and only the focusing control is executed according to the calculated measurement distance L. It is also possible to compensate for the measurement error by adjusting and correcting a change in the position of the target image in the test piece image according to the focal position adjustment.

이하, 도 5를 참조하여 도 4의 스텝(S6)에서의 초점거리 조정에 대해서 더 설명한다.Hereinafter, the focal length adjustment in step S6 of FIG. 4 will be further described with reference to FIG. 5.

도 5는 거리(D)를 두고 배치된 카메라(1, 2)에 의해 표선(R2)을 촬상하는 경우의 촬상 광학계를 나타낸다. 도 5에서, 표선(R₂)은 시험편 신장방향으로 보아서 각 카메라(1, 2)의 광축에서 거리 K₁, K₂씩 떨어진 위치에 있고, 카메라(1, 2)가 표선(R₂)을 시야하는 각도는 α, β이다. 이 경우 카메라(1, 2)의 촬상면(시험편 화상)에서 표선(R₂)은 시험편 화상중심에서 거리 P₁, P₂씩 변위한 위치에 결상한다.FIG. 5 shows an imaging optical system in the case of imaging the mark R2 by the cameras 1 and 2 arranged at a distance D. FIG. In FIG. 5, the mark R ₂ is positioned at a distance K ₁ , K ₂ from the optical axis of each camera 1, 2 in the direction of test piece extension, and the cameras 1, 2 mark the mark R ₂ . The angles of view are α and β. In this case, on the imaging surface (test piece image) of the cameras 1 and 2, the marking line R ₂ forms an image at the position displaced by distances P ₁ and P ₂ from the center of the test piece image.

각 카메라(1, 2)의 초점거리(F)는 미리 규정된 서로 같은 값으로 설정되어 있으므로, 거리(K₁, K₂, P₁, P₂)의 사이에는 다음의 식이 성립한다.Since the focal lengths F of the cameras 1 and 2 are set to the same predetermined values, the following equations are established between the distances K ₁ , K ₂ , P ₁ , and P ₂ .

K₁+ K₂= D (1)K ₁ + K ₂ = D (1)

P₁: P₂= K₁: K₂(2)P ₁ : P ₂ = K ₁ : K ₂ (2)

P₁: K₁= P₂: K₂= F : L (3)P ₁ : K ₁ = P ₂ : K ₂ = F: L (3)

상기 (1), (2) 식에서 다음의 식을 도출할 수 있다.The following formula can be derived from the above formulas (1) and (2).

K₁/ (K₁+ K₂) = P₁/ (P₁+ P₂)K ₁ / (K ₁ + K ₂ ) = P ₁ / (P ₁ + P ₂ )

K₁= D·P₁/ (P₁+ P₂) K ₁ = DP ₁ / (P ₁ + P ₂ )

K₂/ (K₁+ K₂) = P₂/ (P₁+ P₂)K ₂ / (K ₁ + K ₂ ) = P ₂ / (P ₁ + P ₂ )

K₂= D·P₂/ (P₁+ P₂) K ₂ = D · P ₂ / (P ₁ + P ₂ )

상기 식 (3) 및 상기 도출식에 나타내어지는 관계에서, 카메라(1, 2)의 촬상면 상에서의 화상중심에서의 표선화상의 거리(P₁, P₂)와 초점거리(F)와 카메라(1, 2)간 거리(D)에 의거하여 카메라·시험편간 거리(L)를In the relations shown in the above equations (3) and the derivation equations, the distance P ₁ , P ₂ , the focal length F and the camera 1 at the center of the image on the imaging plane of the cameras 1, 2. 2) Determine the distance (L) between the camera and the test piece based on the distance (D)

L = D·F / (P₁+ P₂)L = D · F / (P ₁ + P ₂ )

로서 산출하는 것도 가능하게 된다.It is also possible to calculate as.

도 4의 스텝(S6)에서는 이와 같이 하여 계측되는 카메라·시험편간 거리(L)에 따라 표선(R₂)이 카메라(1, 2)의 촬상면 상의 규정의 위치에 결상하도록 카메라(1, 2)의 초점거리(F)를 조정하고, 이것에 의해 촬상시야각도(θ)을 바꿈으로써, 거리(L)의 변화에 따른 결상위치의 어긋남을 간단 또한 효과적으로 보상한다.In step S6 of Fig. 4, the cameras 1 and 2 are formed such that the mark R ₂ forms an image at a prescribed position on the imaging surface of the cameras 1 and 2 according to the distance between the cameras and the test pieces measured in this way. By adjusting the focal length F and changing the imaging viewing angle θ by this, the deviation of the imaging position due to the change of the distance L can be compensated simply and effectively.

또한 규정의 카메라·시험편간 거리에서의 상술의 광학적관계와, 계측거리(L)에서 구해진 각 카메라(1, 2)의 촬상면 상에서의 표선화상 위치(P₁, P₂)의 어긋남을 이용하여, 각 시험편 화상 내의 표선화상 위치(P₁, P₂)를 보정 가능하며, 이것에 의해 표선화상 위치에 의거하는 표선위치 계측을 정도 좋게 행할 수 있다.Further, by using the above-described optical relationship in the distance between the specified camera and the test piece, and the deviation of the mark image positions P ₁ and P ₂ on the imaging surface of each of the cameras 1 and 2 obtained at the measurement distance L, Marked image positions P ₁ and P _{2 in} each test piece image can be corrected, whereby the marked line position measurement based on the marked image position can be performed with high accuracy.

상술한 바와 같이, 본 실시형태의 비접촉신장계는 카메라·시험편간 거리(L)에 따라 표선화상의 결상위치의 어긋남을 보상하는 기능을 구비하고, 시험편(S)의 두께나 그 첨부자세에 기인하는 카메라·시험편간 거리의 어긋남에 구속됨 없이, 표선위치를 고정도로 계측할 수 있다. 더욱이 표선(R₁, R₂)을 촬상하기 위해 설치된 카메라(1, 2)의 촬상기능을 유효하게 활용할 수 있으므로, 결상 어긋남 보상을 위한 카메라·시험편간 거리측정 전용의 거리센서 등을 새롭게 조립하는 것이 불필요하다.As described above, the non-contact elongation system of the present embodiment has a function of compensating for the deviation of the imaging position of the marked image according to the distance L between the camera and the test piece, and is due to the thickness of the test piece S and the attached posture. The mark position can be measured with high accuracy without being restricted by the deviation of the distance between the camera and the test piece. In addition, since the imaging functions of the cameras 1 and 2 installed to capture the marks R ₁ and R ₂ can be effectively utilized, a new distance sensor dedicated to the distance measurement between the camera and the test piece can be newly assembled to compensate for the phase shift. It is unnecessary.

또한 초점거리 조정 시에, 각 카메라(1, 2)의 초점거리(F)를 표선(R₂)을 카메라(1, 2)에서 동시에 시야에 들어갈 수 있는 범위로 길게 설정하고, 이것에 의해 촬상시야각을 작게하여 표선(R₂)을 고배율로 촬상하도록 하여 두면, 카메라(1, 2)에서의 계측분해능을 높여 보다 고정도 거리계측을 실현할 수 있다.At the time of focal length adjustment, the focal length F of each of the cameras 1 and 2 is set to be long in the range where the mark R ₂ can be simultaneously entered by the cameras 1 and 2 into the field of view. By reducing the viewing angle so that the mark R ₂ is imaged at a high magnification, the measurement resolution in the cameras 1 and 2 can be increased to achieve more accurate distance measurement.

이하, 본 실시형태의 비접촉신장계에 의한 파단신장 계측에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, break elongation measurement by the noncontact extension system of this embodiment is demonstrated.

파단신장 계측은 인장시험기에 의한 파단신장 시험의 실시에 따라서 행하여지는 것이며, 이 파단신장 계측에 관련하여, 비접촉신장계는 인장시험의 개시에 앞서 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상된 시험편 화상과 각 카메라(1, 2)의 이동위치에 의거하여 표선(R₁, R₂)간의 거리(L`o)(도 13)를 초기 표선간 거리로서 계측하는 기능과, 인장시험의 실행에 따라서 시험편(S)이 도 14에 나타내는 바와 같이 파단한 후에 시험기 본체를 수동조작하는 등으로 인장하중을 가한 방향과 역방향에 시험기 본체를 작동시켜 도 15에 나타내는 바와 같이 파단시험편 반부(S₁, S₂)를 파단면으로 서로 맞대는 기능과, 파단시험편을 맞닿은 상태에서 카메라(1, 2)에 의해 각각 촬상된 시험편 화상과 각 카메라(1, 2)의 이동위치에 의거하여 파단신장 후의 표선간 거리(L`)를 계측하는 기능을 구비하고, 초기 표선간 거리(L`o)와 파단신장 후의 표선간 거리(파단면 맞대음 표선간 거리)(L`)에 의거하여 시험편(S)의 파단신장률(K)을 산출하도록 되어 있다.Measurement of the elongation at break is carried out in accordance with the test of the elongation at break by a tensile tester. In connection with the measurement of the elongation at break, the non-contact elongation system is characterized by the images of the test pieces respectively photographed by the cameras 1 and 2 prior to the start of the tensile test. the mark (R _1, R ₂₎ between the distance (L`o) (Fig. 13), the test piece according to the execution of the function of the tensile test for measuring a distance between the initial volume, and mix in accordance with the movement position of the cameras (1, 2) breaking test piece halves as (S) shown in Figure 15 by the operation of tester body tester body after breaking as shown in Fig. 14 to applying a tensile load direction and the reverse direction, such as manual operation (S _1, S ₂₎ The distance between marks after breaking elongation based on the function of abutting each other with the fracture surface and the test piece image respectively photographed by the cameras 1 and 2 in the state where the fracture test specimens abut the moving position of each camera 1 and 2 ( To measure L`) To calculate the elongation at break (K) of the test piece (S) based on the distance between the initial marks (L`o) and the marks after the elongation at break (distance between butt-butting marks) (L`). It is.

도 13 내지 도 15 중, 참조부호(121, 122)는 시험기 본체의 상부 크로스헤드 및 하부 크로스헤드에 첨부되는 시험편(S)의 양단을 각각 지지하는 척을 나타내고, 크로스헤드의 상하 움직임에 따라 시험편(S)에 하중이 가해진다. 일반적으로 인장시험에서는 하부 크로스헤드의 위치를 고정한 상태에서, 상부 크로스헤드를 상승 이동시키는 것에 의해 시험편(S)에 인장하중을 가한다. 또 파단시험편의 맞대음은 상부 크로스헤드를 하강시키는 것에 의해 행하여진다. 그리고, 각 척에 의해 지지된 시험편(S)의 양단간에 하중이 생겼을 때, 맞대음 종료를 검출한다.In FIGS. 13 to 15, reference numerals 121 and 122 denote chucks supporting both ends of the test piece S attached to the upper crosshead and the lower crosshead of the main body of the tester, respectively, and the test pieces are subjected to the vertical movement of the crosshead. A load is applied to (S). In general, in the tensile test, the tensile load is applied to the test piece S by moving the upper crosshead upward while fixing the position of the lower crosshead. In addition, butt | bonding of a fracture test piece is performed by lowering an upper crosshead. And when a load generate | occur | produces between the both ends of the test piece S supported by each chuck, end of abutment is detected.

보다 구체적으로는 도 16에 나타내는 파단신장 계측처리에서, 먼저 시험기 본체로의 시험편(S)의 첨부 후에 카메라(1, 2)에 의해 각 표선(R₁, R₂)을 촬상하여, 표선화상에서 표선(R₁, R₂)간의 거리를 초기 표선간 거리(L`o)로서 계측한다[스텝(S42)]. 그러한 후, 시험기 본체를 작동시켜서 시험편(S)에 인장하중을 가한다[스텝(S43)]. 이 시험편(S)으로의 인장하중의 인가는 예를 들면 하부 크로스헤드를 고정한 상태에서 상부 크로스헤드를 상승시키는 것에 의해 행하여진다. 시험편(S)의 인장은 시험편(S)에 가하는 하중을 감시하면서 행하여진다. 이때, 시험편(S)의 신장에 따른 표선(R₁, R₂)의 변위에 추종하여 이동하는 카메라(1, 2)에 의해 표선의 변위위치가 검출된다.More specifically, in the elongation measurement process shown in Fig. 16, first, after the attachment of the test piece S to the main body of the tester, each of the marks R ₁ and R ₂ is imaged by the cameras 1 and 2, The distance between the grid lines R ₁ and R ₂ is measured as the distance between the initial grid lines L'o (step S42). Thereafter, the tester main body is operated to apply a tensile load to the test piece S (step S43). The application of the tensile load to the test piece S is performed by, for example, raising the upper crosshead while the lower crosshead is fixed. The tension of the test piece S is performed while monitoring the load applied to the test piece S. At this time, the displacement position of the marking line is detected by the cameras 1 and 2 which follow the displacement of the marking lines R ₁ and R ₂ according to the elongation of the test piece S. As shown in FIG.

시험편(S)의 신장이 한계에 도달하여 시험편(S)이 파단하면, 이것에 따라서 시험편(S)에 가해지고 있던 하중이 급격하게 영(0)이 된다. 이와 같은 하중의 변화를 순차 판정하는 것으로서 시험편(S)의 파단이 검출된다[스텝(S44)]. 다시말하면 시험편(S)에 가해지는 하중이 영(0)이 될 때까지, 시험편(S)에 인장하중이 계속적으로 가해진다.When the extension of the test piece S reaches the limit and the test piece S breaks, the load applied to the test piece S suddenly becomes zero according to this. The breakage of the test piece S is detected by sequentially determining such a change in load (step S44). In other words, the tensile load is continuously applied to the test piece S until the load applied to the test piece S becomes zero.

따라서 시험편(S)이 파단하면, 이 파단을 검출하여 시험기 본체의 구동이 빠르게 정지되어 인장하중의 인가가 정지되지만, 파단시험편의 상반부(S1)는 인장관성력을 받아서 도 14에 나타내는 바와 같이 그 파단위치보다도 위쪽으로 변위한다. 단, 이 위쪽으로의 변위는 브레이크기구 등을 이용하는 것으로 혹은 정도의 범위로 억제할 수 있다.Therefore, when the test piece S breaks, the break is detected and the driving of the tester main body is quickly stopped, and the application of the tensile load is stopped. However, the upper half S1 of the breaking test piece receives the tensile inertia force and shows the breakage as shown in FIG. Displace above position. However, this upward displacement can be suppressed by using a brake mechanism or the like or in a range of accuracy.

다음으로 시험기 본체를 매뉴얼조작하는 등으로 상부 크로스헤드를 하강시켜[스텝(S45)], 즉 인장하중 인가방향은 역방향으로 시험편(S)을 변위시키는 것으로 파단시험편 반부(S₁, S₂)를 파단면으로 서로 맞댄다. 이 맞대음은 시험편(S)의 양단에 가해지는 하중을 검출하면서 행하여지고, 혹은 하중이 검출되었을 때, 그 하중이 파단시험편의 맞대음에 의해 생긴 것이라고 판단하여, 상부 크로스헤드의 하강을 멈춘다[스텝(S46)].By then lowering the upper crosshead in such a manual operation the tester body in Step (S45)], i.e. the tensile load application direction is a broken test piece halves (S _1, S ₂₎ as to displace opposite the specimen (S) Face each other with fracture surfaces. This butt is performed while detecting the load applied to both ends of the test piece S, or when the load is detected, it is determined that the load is caused by the butt of the fracture test piece, and the lowering of the upper crosshead is stopped. Step S46].

또한 파단시험편 반부(S₁, S₂)가 서로 근접할 때까지 시야에 의해 상부 크로스헤드를 하강시킨 후, 하중의 발생을 감시하면서 상부 크로스헤드를 서서히 하강시켜서, 파단시험편 반부(S₁, S₂)를 양자간에 무리한 하중을 가하는 일 없이 맞닿도록 하는 것이 바람직하다.Further, the upper crosshead is lowered by visual field until the fracture test pieces half (S ₁ , S ₂ ) are close to each other, and then the upper crosshead is gradually lowered while monitoring the occurrence of load, thereby breaking the fracture test piece halves (S ₁ , S 2). It is preferable to make ₂ ) contact without applying an excessive load between them.

다음으로, 시험편 반부(S₁, S₂)가 도 15에 나타내도록 서로 맞대은 후에 카메라(1, 2)를 이용하여 표선간 거리를 재차 계측하고, 그 계측치를 파단면 맞대음 표선간 거리(L`)로서 구한다[스텝(S47)]. 그리고, 이 표선간 거리(L`)와 파단신장시험에 앞서 구해진 초기 표선간 거리(L`o)에 의거하여 파단신장률(K)을 산출한다.Next, after the test piece halves S ₁ and S ₂ meet each other as shown in FIG. 15, the distance between the mark lines is measured again by using the cameras 1 and 2, and the measured value is the distance between the fracture face butt marks (L). Is obtained as `) (step S47). The elongation at break K is calculated on the basis of the distance between the marks (L`) and the initial distance between the marks (L`o) obtained before the break extension test.

또한 파단면 맞대음 표선간 거리(L`o)의 측정시에, 도 14에 나타내는 시험편(S)의 파단상태에서의 표선간 거리(L`c)를 계측하고, 다음으로, 하부 크로스헤드를 고정하여 하측의 표선(R₂)의 위치를 변화 불능으로 유지한 상태에서 상부 크로스헤드를 하강시켜, 도 15에 나타내는 맞닿은 상태에 이를 때까지의 상부 크로스헤드의 하강에 따른 상측의 표선(R₁)의 하강량(L`d)을 계측하여도 좋고, 이 경우, 파단면 맞대음 표선간 거리(L`)는 다음 식에서 구한다.At the time of measurement of the distance L`o between the fracture surface butt marks, the distance L`c between marks in the fracture state of the test piece S shown in FIG. 14 is measured, and then the lower crosshead is measured. fixed to lower the upper crosshead in a holding state the position of the lower mark (R ₂₎ to change out, the mark on the image side of the descent of the upper crosshead of up to the abutted state shown in Fig. 15 (R ₁ The amount L'd of d) may be measured, and in this case, the distance L` between the fracture face butt marks is obtained from the following equation.

L` = L`c - L`dL` = L`c-L`d

상기의 파단신장 계측에 의하면, 파단시험편을 시험기 본체에서 분리하는 일이 없기 때문에, 파단시험편 반부(S₁, S₂)를 양자의 중심선을 정확하게 일치시켜서 파단면으로 맞닿게 할 수 있고, 중심전의 어긋남에 기인하는 측정오차를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 초기 표선간 거리(L`o)의 측정계와 동일한 측정계를 이용하여 파단면 맞대음 표선간 거리(L`)를 구할 수 있기 때문에, 이 점에서도 측정정도를 높일 수 있다. 또, 시험기 본체에서 분리한 파단시험편 반부끼리를 셀로판테이프 등에 의해 고정하는 등의 작업이 불필요하기 때문에, 작업수고를 대폭으로 경감할 수 있고, 작업효율이 향상한다. 또한 시험기 본체가 기본적으로 구비하는 하중 계측기능이나 크로스헤드의 상하 구동기구 등을 유효하게 활용하여 파단시험편의 맞대음 작업을 행할 수 있기 때문에, 장치구성이 복잡화되는 등의 염려도 없다. 또한 본 실시형태를 변형하여 하부 크로스헤드 측을 하강시켜서 시험편(S)에 인장하중을 가하는 것도 물론 가능하다.According to the above elongation measurement, the fracture test piece is not separated from the tester main body. Therefore, the fracture test piece halves S ₁ and S ₂ can be brought into contact with the fracture surface by precisely matching the center lines of both. Measurement errors caused by misalignment can be effectively prevented. Further, since the distance L ′ between the fracture surface butt facing lines can be obtained using the same measuring system as that of the initial distance L′ o, the measurement accuracy can also be improved. In addition, since work such as fixing half of the fracture test pieces separated from the main body of the tester by cellophane tape or the like is unnecessary, work effort can be greatly reduced, and work efficiency is improved. Moreover, since the butt test of the fracture test piece can be performed effectively by utilizing the load measuring function and the cross-head vertical drive mechanism etc. which are basically provided in the tester main body, there is no fear of complicated apparatus configuration. It is also possible, of course, to deform this embodiment and to lower the lower crosshead side to apply a tensile load to the test piece S.

본 발명은 상기 실시형태의 것에 한정되지 않고, 여러 가지 변경 가능하다. 예를 들면, 실시형태의 것은 원점센서를 이용하여 구한 카메라 이동원점간 거리에 의거하는 표선간 거리계측기능에 더하여, 카메라·시험편간 거리에 따라 카메라의 촬상조건을 조정하는 기능과, 파단신장측정 시에 파단시험편을 맞대는 기능을 구비하지만, 본 발명에서 촬상조건 조정기능 또는 파단시험편 맞대음 기능의 한쪽 혹은 양쪽을 구비하는 것은 필수가 아니다.This invention is not limited to the thing of the said embodiment, A various change is possible. For example, in the embodiment, in addition to the distance measurement function between the reference marks based on the distance between the camera moving origins obtained by using the home sensor, the function of adjusting the imaging conditions of the camera according to the distance between the camera and the test piece, and the measurement of the breaking elongation. Although it is provided with the function of abutting a fracture test piece at the time, it is not essential to provide one or both of an imaging condition adjustment function or a fracture test piece butt function in this invention.

또한 원점센서를 이용하여 구한 카메라 이동원점간 거리에 의거하는 표선간 거리계측기능에 더하여, 카메라·시험편간 거리에 따라 카메라의 촬상조건을 조정하는 기능과, 파단신장측정 시에 파단시험편을 맞대는 기능을 구비하지만, 본 발명에서 촬상조건 조정기능 또는 파단시험편 맞대음 기능의 한쪽 혹은 양쪽을 구비하는 것은 필수가 아니다.In addition to the distance measurement function between the reference marks based on the distance between the camera moving origins obtained by using the home sensor, the function of adjusting the imaging conditions of the camera according to the distance between the camera and the test piece, and facing the fracture test piece when measuring the elongation at break Although a function is provided, it is not essential to have one or both of the imaging condition adjustment function or the fracture test piece butt function in the present invention.

Claims

The elongation of the test piece is measured by optically non-contact detection of the first and second marks (R ₁ , R ₂ ) attached to the surface of the test piece S provided for the tensile test at intervals in the elongation direction of the test piece. In the contactless extension system,

First and second cameras 1 and 2 provided freely movable in the extension direction of the test piece;

First and second origin sensors 9 and 10 respectively installed at the moving origin of the first camera and the moving origin of the second camera and detecting the return of origin of the first and second cameras, respectively; ,

From the moving origin of the first camera until the image of one of the first and second mark lines R ₁ coincides with a preset reference position in the test piece image picked up by the first camera. The moving origin of the second camera until the image of the one mark R ₁ coincides with the amount of movement xo of X and the reference position preset in the test piece image picked up by the second camera. Inter-origin distance measuring means (S19) for obtaining an inter-origin distance zo, which is a distance between the respective moving origins of the first and second cameras, based on the amount of movement from the yo,

Distance between the mark marks measuring means for measuring the distance between the 1st and 2nd marks | wires which are displaced according to the extension | stretching of a test piece in the movement amount of the said 1st camera, the movement amount of a said 2nd camera, and the distance between the said moving origins ( And S29).

The method of claim 1,

The distance between the mark line measuring means S29 is a movement amount from each of the moving origins of the first and second cameras that follow the displacement of the first and second mark lines according to the elongation of the test piece. x, y), and measure the distance z between the first and second mark lines at the respective movement amounts of the first and second cameras and the distance zo between the moving origins. Extensometer.

The method of claim 1,

The first and second mark lines are adjusted by the first and second cameras 1 and 2 which are adjusted to the same focal length F and are spaced from each other in the extending direction of the test piece. On the basis of the position (P ₁ , P ₂ ), the focal length, and the camera arrangement interval of the image of any one mark in the test piece image respectively obtained when imaging one of R ₂ , Distance calculation means (S5) for calculating a distance L between each of the first and second cameras and the surface of the target surface of the test piece;

And measuring condition setting means (S6) for adjusting the imaging conditions of the respective cameras in accordance with the calculation distance by the distance calculating means and for giving the adjusted imaging conditions to the distance measuring means between the marks. Contactless extension system.

The method of claim 3, wherein

And said measuring condition setting means (S6) adjusts the focal length and adjusts the focal length at the same time according to the calculation distance by said distance calculating means (S5).

The method of claim 3, wherein

The measurement condition setting means S6 sets the focal length F of each camera according to the predicted maximum displacement amounts C ₁ and C ₂ of the marks,

The non-contact extension system, wherein the distance measuring means S37, S40 is arranged to fix the camera at a position at which each of the marks displaced along the predicted maximum displacement amount enters at least one field of view of the camera. .

The method of claim 3, wherein

And said distance measurement means for calculating the measurement resolution of the displacement amount according to the focal length of each camera.

The method according to claim 1 or 3,

Butting means (S44, S45) for driving the tensile tester so that both halves (S ₁ , S ₂ ) of the test pieces fractured by the application of the tensile load abut each other at the fracture surface Non-contact height system, characterized in that further provided.

The method of claim 7, wherein

The distance between the marks means the distance between marks (L`c) after breaking the test piece based on the amount of movement of the first or second camera that follows the first or second mark displacement caused by the breaking of the test piece. ), And then measure the displacement distance L`d from the final displacement position after breaking the test piece of the first or second mark to the displacement position in the state where both halves of the broken test piece are in contact with each other. And the distance between the marks (L`) in the state where both halves of the fractured test piece are in contact with each other between the marks after the test piece break and the displacement distance.

The method of claim 7, wherein

The means for measuring the distance between the marks is the first and second marks in the position of the mark image in the test piece image respectively picked up by each of the moving positions of the first and second cameras. Non-contact height system, characterized in that to obtain the position of each.

The method of claim 7, wherein

On the basis of the distance between the marks (L`) measured in a state where the initial distance between the marks (L`o) measured by the distance between the marks means and the both halves of the broken specimen are in contact with each other before the tensile load is applied to the test piece. Non-contact elongation system, characterized in that for calculating the elongation at break of the test piece.