WO2021039170A1 - 応力発光測定装置 - Google Patents

応力発光測定装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021039170A1
WO2021039170A1 PCT/JP2020/027462 JP2020027462W WO2021039170A1 WO 2021039170 A1 WO2021039170 A1 WO 2021039170A1 JP 2020027462 W JP2020027462 W JP 2020027462W WO 2021039170 A1 WO2021039170 A1 WO 2021039170A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
imaging
unit
conversion formula
stress
type
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/027462
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
徐　超男
智哉 津田
智生 篠山
山本　聡
Original Assignee
株式会社島津製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社島津製作所 filed Critical 株式会社島津製作所
Publication of WO2021039170A1 publication Critical patent/WO2021039170A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited

Definitions

  • the present invention relates to a stress luminescence measuring device that measures defects and the like to be inspected using a stress luminescent material.
  • Building structures such as buildings and bridges, large machines, etc. will deteriorate over time such as cracks due to fatigue of concrete and metal materials when used for a long period of time. If such deterioration progresses, it is assumed that the structure will be destroyed.
  • the stress is measured by detecting the luminescence intensity of the mechanoluminescent substance applied to the object to be measured.
  • the actual luminance value is calculated by multiplying the luminance value of each pixel constituting the captured image by the conversion coefficient.
  • Such a measurement based on the emission intensity includes the characteristics of the image pickup device, and even if the stress applied to the object to be measured is the same, different stress values are output for each image pickup device, and the measurement result Depends on the imaging device.
  • the emission (afterglow) state of the stress-stimulated luminescent material after excitation is attenuated with the passage of time, it has the same wavelength as the stress-stimulated luminescent material. It is necessary to prepare a standard light source, image the object to be measured, and measure using a luminance meter (luminance sensor).
  • An object of the present invention is to provide a mechanoluminescent measuring device capable of detecting a physical change of a measuring object coated with a mechanoluminescent material without using a standard light source and a luminance meter in order to solve the above problems. To do.
  • the exemplary mechanoluminescent measuring device of the present invention includes a storage unit that stores a conversion formula that converts a pixel value into a luminance value in association with the characteristics of an imaging means used for imaging and the type of mechanoluminescent body, and a measurement target. Pixel values from a light source that irradiates excitation light to the stress-stimulated luminescent material coated or mixed in, an imaging unit that images the light emission of the stress-stimulated luminescent material coated or mixed in the measurement target, and image data obtained by imaging by the imaging unit.
  • a pixel extraction unit for extracting data an input unit that enables input of the characteristics of the imaging unit and the type of mechanoluminescent material applied or mixed in the measurement target, characteristics of the imaging unit input to the input unit, and the above.
  • the conversion formula reading unit that reads the conversion formula corresponding to the type of mechanoluminescent material applied or mixed in the measurement target from the storage unit and the conversion formula read by the conversion formula reading unit, the pixel extraction unit It includes a conversion unit that converts the extracted pixel value into a luminance value.
  • the luminance value is calculated from the pixel value of the captured image to be measured by using a predetermined conversion formula based on the standard sample coated with the mechanoluminescent material, it is applied to the imaging device and the measurement target. Since it is not necessary to calculate a conversion formula for converting the pixel value into the luminance value each time the mechanoluminescent material is changed, it is possible to measure the luminance quickly with a simple configuration.
  • An example of the cross-sectional structure of the standard sample is shown.
  • An example in which the brightness value and the pixel value change linearly is shown.
  • An example in which the brightness value and the pixel value change non-linearly is shown.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the stress luminescence measuring device according to the present embodiment.
  • the mechanoluminescent measuring device 1 shown in FIG. 1 acquires a captured image of the observed region to which the stress-luminescent material is applied, and uses a predetermined conversion formula based on a standard sample prepared in advance to obtain pixel values of the captured image. Calculate the brightness value more. Then, the physical change in the observed region is detected based on the brightness value.
  • the standard sample serves as a reference for calculating the brightness value, which is used in place of the conventional standard light source.
  • the mechanoluminescence measuring device 1 includes an image acquisition unit 2 as an image imaging unit, an image processing unit 4 for processing an captured image, a conversion formula calculation unit 5 for calculating a predetermined conversion formula, a control unit 6, and a storage unit (database). It is equipped with 7 mag.
  • the control unit 6 includes a CPU (Central Processing Unit) that controls the overall operation of the mechanoluminescence measuring device 1, and executes a predetermined processing program or the like stored in advance in a memory 9 such as a ROM (Read Only Memory).
  • a CPU Central Processing Unit
  • the captured image of the standard sample 10 is acquired in the dark environment shown by the wavy line 8 in FIG.
  • the captured image of the measurement target 20 is acquired in the dark environment shown by the wavy line 8 in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a calculation processing procedure of a conversion formula using a standard sample.
  • a standard sample in which a mechanoluminescent material is uniformly applied to the surface is prepared according to, for example, a standard sample preparation procedure manual.
  • a sample prepared in advance may be used.
  • FIG. 2 is an example of the cross-sectional structure of the standard sample, and has a structure in which the stress-luminescent material 12 is uniformly applied to the surface of a plate-shaped member 14 made of metal or resin, or the stress-luminescent material 12 is mixed in the member. ..
  • the standard sample 10 is, for example, several centimeters in length and width, and has a rectangular shape.
  • strontium aluminate SrAl 2 O 4 : Eu
  • Other transition metals zinc sulfide doped with a rare earth (ZnS: Mn), barium titanate, calcium ((Ba, Ca) TiO 3 : Pr), calcium aluminate, yttrium (CaYAl 3 O 7: Ce) used and the like be able to.
  • the material is not limited to the above materials as long as it is a mechanoluminescent material that emits light with brightness corresponding to the stress.
  • the content of the stress-luminescent material is preferably 10% to 90% in terms of weight ratio.
  • step S13 in the dark environment shown by the wavy line 8 in FIG. 1, the standard sample 10 is irradiated with the excitation light 3a from the light source 3 under the control of the control unit 6. As a result, the excited state of the mechanoluminescent material 12 is saturated.
  • step S15 after waiting for a certain period of time after excitation, the coated surface of the stress-luminescent material 12 of the standard sample 10 is imaged by the image acquisition unit 2 provided with the image pickup device (camera) 2a.
  • the captured image of the standard sample obtained by the image acquisition unit 2 is input to the image processing unit 4, and the image processing unit 4 extracts the pixel value of the captured image.
  • the mechanoluminescent material 12 coated on the standard sample 10 has a constant installation environment such as excitation light irradiation conditions, temperature, and imaging conditions (hereinafter, also referred to as imaging conditions including these irradiation conditions and installation environment). If so, its brightness is also constant. That is, the luminance (luminance of afterglow) when the stress-stimulated luminescent material 12 is excited by a predetermined excitation light until it reaches saturation and emits light after a lapse of a certain period of time after the irradiation of the excitation light is stopped is known.
  • the pixel value extracted from the image is the emission intensity of the mechanoluminescent material, and includes various characteristics of the imaging device (camera) 2a.
  • the characteristics include, for example, the type (model name, model number, model name, etc.) of the image pickup device (camera) 2a, the type of lens used for the image pickup device (camera) 2a, the exposure time of the image pickup device (camera) 2a, the sensitivity (camera gain), and the ISO sensitivity. And so on.
  • step S17 the conversion formula calculation unit 5 in which the pixel value of the captured image is input from the image processing unit 4 has a relationship in which the pixel value in the image pickup device (camera) 2a is proportional to the brightness value (linear), or the pixel. Determine if the values and luminance values are non-linear. If there is a relationship in which the pixel value and the brightness value change linearly, the conversion formula calculation unit 5 multiplies the pixel value by a single coefficient (fixed value) to obtain the brightness value in step S19 (linear conversion). (Also called a formula) is calculated.
  • FIG. 4 is an example showing the relationship between the coefficient when the luminance value and the pixel value change linearly.
  • the brightness value can be obtained by multiplying the pixel value of the key by a single proportional coefficient A, B, C as a conversion coefficient.
  • step S21 the pixel value is set for a standard sample coated with a mechanoluminescent material having a known brightness under a plurality of imaging conditions. Calculate the conversion formula for converting to the brightness value.
  • FIG. 5 shows an example in which the luminance value and the pixel value change non-linearly.
  • step S23 it is determined in step S23 whether or not the calculation of the conversion formula for all of the standard samples is completed. If the calculation of the conversion formula has not been completed, the above steps S11 to S21 are repeated to calculate the conversion formula for each standard sample.
  • step S25 the conversion formulas (linear conversion formula and non-linear conversion formula) obtained in the above process are used as the characteristics and standard of the imaging device (camera) 2a. It is stored in the storage unit (database) 7 of FIG. 1 in association with the type of sample. Therefore, the result obtained by the conversion formula calculation unit 5 consists of data combining the type of the standard sample, the characteristics of the imaging device, and the conversion coefficient (conversion formula).
  • Types of standard samples include types of stress-stimulated luminescent materials, types of solvents, drying conditions, coating methods, film thickness, materials of test pieces, and the like.
  • the relationship between the signal value (pixel value) from the imaging device (camera) 2a and the brightness value can be grasped in advance using a standard sample.
  • the characteristics of the image pickup apparatus (camera) 2a, and the type of the standard sample may be further associated with the image pickup condition and stored in the storage unit 7.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for detecting physical changes such as stress strain and cracks to be measured from the brightness value of the stress-stimulated luminescent material.
  • step S31 of FIG. 6 the measurement target 20 to which the mechanoluminescent material is applied to a specific portion is installed in the above-mentioned dark environment.
  • step S33 the same conditions as the imaging conditions of the above standard sample, that is, the excitation light 3a is irradiated from the light source 3 to the measurement target 20 from the light source 3 in a dark environment, and the excited state of the pre-coated mechanoluminescent material is saturated.
  • step S35 after being excited by the above-mentioned excitation light, after waiting for a certain period of time, an image of the portion to which the stress-luminescent material of the measurement target 20 is applied is taken.
  • step S37 the image processing unit 4 acquires the captured image data from the image acquisition unit 2 and extracts the pixel value of the captured image data (pixel value of the captured image).
  • the captured image data acquired by the image processing unit 4 from the image acquisition unit 2 is color image data
  • the color image data is converted into, for example, grayscale data, and then the pixel value of the captured image is extracted.
  • it may be calibrated with a known characteristic graph so that the luminance value and the pixel value are linear.
  • Luminance value (a * R) + (b * G) + (c * B) ... (1)
  • step S39 the control unit 6 receives the characteristics of the imaging device (camera) 2a and the measurement target from the user of the mechanoluminescence measuring device 1 (for example, the person who measures the properties of the measurement target 20) via the input unit 21. Wait for the input of the type of mechanoluminescent material applied to 20.
  • control unit 6 reads out the conversion formula corresponding to the input information from the storage unit 7 in step S41.
  • the storage unit (database) 7 stores the characteristics of the image pickup apparatus (camera) 2a and the type of the standard sample in association with each other. Therefore, the control unit 6 stores the input contents from the input unit 21. The conversion formula from the pixel value to the luminance value can be read out according to the above.
  • control unit 6 converts the pixel value extracted in the above step S37 into a luminance value by using the read conversion formula.
  • the stress-luminescent material applied to the measurement target 20 emits light when a mechanical external force such as friction, shock, vibration, compression, tension, or twist is applied, and at that time, it emits light according to the applied stress. It emits light with high brightness.
  • step S45 the control unit 6 determines the amount of strain (stress distribution), the presence or absence of cracks, and other physical changes in the measurement target 20 to which the mechanoluminescent material is applied, based on the luminance value calculated in step S43. Detect physical properties. The detection result of the physical change and the physical property of the measurement target 20 is displayed on the output unit 23.
  • the image processing unit 4 directly inputs the captured image from the image acquisition unit 2, but the present invention is not limited to this.
  • the image processing unit 4 may receive the captured image from the image acquisition unit 2 via the network.
  • the captured image acquired by the image acquisition unit 2 may be stored in a server device or the like (not shown), and the image processing unit 4 may acquire the captured image from the server device or the like.
  • the afterglow brightness of the standard sample depends not only on the type of mechanoluminescent material, but also on, for example, the type of resin used, the amount mixed, the thickness, the density depending on the preparation method / temperature, and the spectrum of the excitation light source. Therefore, in the preparation of the standard sample, the method of preparing the standard pellet sample may be referred to and a unified method may be adopted.
  • the mechanoluminescent measuring device acquires in advance the relationship between the pixel value based on the output signal value from the imaging device (camera) and the brightness value of the mechanoluminescent material using a standard sample. By doing so, it is possible to absorb variations in the characteristics of the imaging device (camera) used when measuring the measurement target.
  • the relational expression (conversion formula) between the pixel value extracted from the captured image of the mechanoluminescent material applied to the standard sample and the known brightness value of the mechanoluminescent material is related to the imaging condition and the type of the standard sample. , Since it is stored as data combining them, when measuring the mechanoluminescent material to which the mechanoluminescent material is applied, use the conversion formula corresponding to the input type of mechanoluminescent material to be measured, imaging conditions, etc. Therefore, the brightness value can be quickly calculated from the pixel value of the captured image to be measured.
  • a standard light source and a luminance meter are not required when measuring the object, and a conversion formula that converts the pixel value into a luminance value each time the imaging device (camera), the mechanoluminescent material applied to the object to be measured, the imaging conditions, etc. are changed. No calibration is required, and quick brightness measurement is possible with a simple device configuration.
  • Mechanoluminescence measuring device 1 Mechanoluminescence measuring device 2 Image acquisition unit 2a Imaging device (camera) 3 Light source 3a Excitation light 4 Image processing unit 5 Conversion formula calculation unit 6 Control unit 7 Storage unit (database) 9 Memory 10 Standard sample 12 Mechanoluminescent material 14 Plate-shaped member 20 Measurement target 21 Input unit 23 Output unit

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

【課題】標準光源および輝度計を用いることなく測定対象の物理的性状を検出する。 【解決手段】標準試料１０に塗布した応力発光材料１２の撮像画像より抽出した画素値と、応力発光材料１２の既知の輝度値との関係式（変換式）を、撮像条件と標準試料の種類と関係付けて格納部７に格納する。これにより、撮像装置および応力発光材料が変更されても換算式を算出する必要がなく、応力発光材料が塗布された測定対象２０の撮像画像の画素値から輝度値を迅速に算出できる。

Description

応力発光測定装置
　本発明は、応力発光体を使用して検査対象の欠陥等を測定する応力発光測定装置に関する。
　ビル、橋等の建築構造物、大型機械等は、長期間使用すると、コンクリート、金属材料の疲労によるき裂等の経年劣化が生じる。このような劣化が進展すると、構造物が破壊に至ることが想定される。
　そのため、構造物の残留応力、応力集中等による破壊を検知あるいは予測する手段として、応力発光物質を塗布した対象物の画像を撮像し、その撮像画像に基づいて歪み量（応力分布）を測定する装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２０１９－００２７０２号公報
　上記従来の技術では、被測定物に付与された応力発光物質の発光強度を検出して応力を測定している。特に特許文献１では、撮像画像を構成する各画素の輝度値に変換係数を乗じることで実際の輝度値を算出している。
　このような発光強度による測定は、撮像装置の特性を含むことになり、被測定物に付加される応力が同じであっても撮像装置毎に異なる応力値が出力されることになり、測定結果が撮像装置に依存するという問題がある。
　また、画素から輝度値を得る際の変換式を算出する場合、応力発光物質の励起後の発光（残光）状態が時間の経過とともに減衰することから、その応力発光物質と同様の波長を有する標準光源を用意して、被測定物の撮像および輝度計（輝度センサ）を使用した測定が必要になる。
　すなわち、上記の変換式は、撮像装置および応力発光物質により決定されることから、応力等の測定の際、撮像装置および応力発光物質を変更する度に標準光源と輝度計を用意して変換式を算出する必要があり、測定の煩雑化とともに時間を要するという問題がある。
　本発明は、上記の課題を解決するために、標準光源および輝度計を用いることなく、応力発光材料を塗布した測定対象の物理的変化を検出可能な応力発光測定装置を提供することを目的とする。
　本発明の例示的な応力発光測定装置は、撮像に使用する撮像手段の特性と応力発光体の種類とに紐づけて画素値を輝度値に変換する変換式を格納する格納部と、測定対象に塗布または混入した応力発光体に励起光を照射する光源と、前記測定対象に塗布または混入した応力発光体の発光を撮像する撮像部と、前記撮像部による撮像で得た画像データから画素値を抽出する画素抽出部と、前記撮像部の特性と前記測定対象に塗布または混入した応力発光体の種類を入力可能にする入力部と、前記入力部に入力された前記撮像部の特性および前記測定対象に塗布または混入した応力発光体の種類に対応する変換式を前記格納部より読み出す変換式読出部と、前記変換式読出部により読み出された変換式を用いて、前記画素抽出部により抽出された画素値を輝度値に変換する変換部とを備える。
　本発明によれば、応力発光材料を塗布された標準試料に基づく所定の変換式を用いて、測定対象の撮像画像の画素値より輝度値を算出するので、撮像装置および測定対象に塗布された応力発光材料が変更される都度、画素値を輝度値に変換する換算式を算出する必要がないため、簡単な構成で、迅速な輝度測定が可能となる。
実施形態に係る応力発光測定装置の構成の一例を示すブロック図である。 標準試料の断面構造の一例を示す。 標準試料を用いた変換式の算出処理手順を示すフローチャートである。 輝度値と画素値とが線形変化する例を示す。 輝度値と画素値とが非線形に変化する例を示す。 応力発光材料の輝度値から、測定対象の物理的変化を検知する手順を示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
　図１は、本実施形態に係る応力発光測定装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す応力発光測定装置１は、応力発光材料を塗布した測定対象の被観測領域の撮像画像を取得し、あらかじめ用意した標準試料に基づく所定の変換式を用いて、撮像画像の画素値より輝度値を算出する。そして、その輝度値に基づいて被観測領域の物理的変化を検知する。標準試料は、従来の標準光源に代えて使用される、輝度値算出の基準となる。
　応力発光測定装置１は、画像の撮像部としての画像取得部２、撮像画像を処理する画像処理部４、所定の変換式を算出する変換式算出部５、制御部６、格納部（データベース）７等を備える。制御部６は、応力発光測定装置１の全体の動作を制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)からなり、ＲＯＭ(Read Only Memory)等のメモリ９にあらかじめ記憶した所定の処理プログラム等を実行する。
　後述するように、変換式を算出する場合、図１の波線８で示す暗黒環境内において標準試料１０の撮像画像を取得する。同様に、特定の部位に応力発光材料を塗布した測定対象２０の物理的変化を検知する場合にも、図１の波線８で示す暗黒環境内において測定対象２０の撮像画像を取得する。
　最初に、標準試料を用いた所定の変換式の算出方法について説明する。図３は、標準試料を用いた変換式の算出処理手順を示すフローチャートである。図３のステップＳ１１では、表面に応力発光材料を均一に塗布等した標準試料を、例えば標準試料作成手順書に従って作成する。標準試料は、事前に用意した試料を利用してもよい。
　図２は標準試料の断面構造の一例であり、例えば金属あるいは樹脂からなる板状部材１４の表面に応力発光材料１２が均一に塗布され、あるいは部材内に応力発光材料１２を混入した構造を有する。標準試料１０は、大きさが例えば縦×横が数センチで、矩形の形状を有する。
　応力発光材料１２としては、例えば、ユーロピウムをドープして構造制御したアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ）が知られている。その他、遷移金属、希土類をドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）、チタン酸バリウム・カルシウム（（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ３：Ｐｒ）、アルミン酸カルシウム・イットリウム（ＣａＹＡｌ３Ｏ７：Ｃｅ）等を用いることができる。
　ここでは、応力に応じた輝度で発光する応力発光材料であれば、上記の材料に限定されない。なお、部材内に応力発光材料１２を混入させる場合、応力発光材料の含有率は、重量比率換算で１０％～９０％であることが望ましい。
　続くステップＳ１３において、図１の波線８で示す暗黒環境内において、制御部６による制御によって光源３より標準試料１０に励起光３ａを照射する。これにより、応力発光材料１２の励起状態を飽和状態にする。
　ステップＳ１５では、励起後、一定時間待機してから、撮像装置（カメラ）２ａを備える画像取得部２によって、標準試料１０の応力発光材料１２の塗布面を撮像する。画像取得部２で得られた標準試料の撮像画像は、画像処理部４に入力され、画像処理部４は、撮像画像の画素値を抽出する。
　標準試料１０に塗布等された応力発光材料１２は、励起光の照射条件、温度、撮影条件等の設置環境等（以降において、これら照射条件と設置環境を含めて撮像条件ともいう）が一定であれば、その輝度も一定である。すなわち、応力発光材料１２は、所定の励起光で飽和に達するまで励起され、その励起光の照射を止めてから一定時間経過した後に発光する際の輝度（残光の輝度）は既知である。
　一方、画像から抽出した画素値は応力発光材料の発光強度であり、撮像装置（カメラ）２ａの諸特性を含む。諸特性とは、例えば撮像装置（カメラ）２ａの種類（型名、型番、モデル名等）、それに使用するレンズの種類、撮像装置（カメラ）２ａの露光時間、感度（カメラゲイン）、ＩＳＯ感度等である。
　画像処理部４より撮像画像の画素値が入力された変換式算出部５は、ステップＳ１７において、撮像装置（カメラ）２ａにおける画素値と輝度値が比例する関係にあるか（線形）、あるいは画素値と輝度値が非線形か否かを判断する。画素値と輝度値とが線形に変化する関係にあれば、変換式算出部５は、ステップＳ１９で、画素値に単一の係数（固定値）を乗じて輝度値とする変換式（線形変換式ともいう）を算出する。
　図４は、輝度値と画素値とが線形に変化する場合の係数との関係を示す一例である。図４に示す例では、撮像画像から抽出した画素値を６５５３６（＝２１６）階調（０～６５５３５）のグレースケールで表わし、輝度値と画素値とが比例する関係にあるため、６５５３６階調の画素値に対して変換係数として単一の比例係数Ａ，Ｂ，Ｃを乗じて輝度値を得ることができる。
　撮像装置（カメラ）２ａにおける画素値と輝度値が非線形の関係にある場合には、ステップＳ２１において、複数の撮像条件において輝度が既知の応力発光材料を塗布等した標準試料について、その画素値を輝度値に変換するための変換式を算出する。
　図５は、輝度値と画素値とが非線形に変化する場合の例を示す。図５においても、撮像画像から抽出した画素値は６５５３６（＝２１６）階調（０～６５５３５）のグレースケールで表わされるが、この場合、画素値と輝度値とが比例しない。そこで、ステップＳ２１では、例えば複数の撮像条件それぞれに対応する係数を複合した係数、あるいは画素値の差分に応じて変化する係数として、ｋａ，ｋｂ，ｋｃを変換係数とする変換式（非線形変換式ともいう）を算出する。
　変換式を算出する対象となる標準試料が複数ある場合、ステップＳ２３において、それらの標準試料すべてについての変換式の算出が完了したか否かを判断する。変換式の算出を完了していない場合、上記のステップＳ１１～Ｓ２１の処理を繰り返して、標準試料毎に変換式を算出する。
　複数の標準試料すべてについての変換式の算出が完了した場合、ステップＳ２５において、上記の処理で得た変換式（線形変換式、および非線形変換式）を、撮像装置（カメラ）２ａの特性と標準試料の種類とに紐づけて、図１の格納部（データベース）７に格納する。よって、変換式算出部５で得られた結果は、標準試料の種類と、撮像装置の特性と、変換係数（変換式）とを組み合わせたデータからなる。標準試料の種類には、応力発光体の種類、溶媒の種類、乾燥条件、塗布方法、膜厚、試験片の材質等が含まれる。
　上記の処理により、撮像装置（カメラ）２ａからの信号値（画素値）と輝度値との関係を、あらかじめ標準試料を用いて把握することができる。なお、変換式と、撮像装置（カメラ）２ａの特性と、標準試料の種類とに加えて、さらに、これらと撮像条件とを関連付けて格納部７に格納してもよい。
　次に、本実施形態に係る応力発光測定装置において測定対象の物理的変化等を検知する方法について説明する。図６は、応力発光材料の輝度値から、測定対象の応力歪み、亀裂等の物理的変化を検知する手順を示すフローチャートである。
　図６のステップＳ３１において、特定の部位に応力発光材料を塗布等した測定対象２０を、上述した暗黒環境内に設置する。続くステップＳ３３において、上記の標準試料の撮像条件と同一の条件、すなわち、暗黒環境内で光源３より測定対象２０に励起光３ａを照射し、あらかじめ塗布等した応力発光材料の励起状態を飽和状態にする。
　ステップＳ３５では、上記の励起光による励起後、一定時間待機してから、測定対象２０の応力発光材料を塗布した箇所の画像を撮像する。ステップＳ３７では、画像処理部４が画像取得部２より撮像画像データを取得して、撮像画像データの画素値（撮像画像の画素値）を抽出する。
　なお、画像処理部４が画像取得部２より取得した撮像画像データがカラー画像データの場合には、そのカラー画像データを、例えばグレースケールのデータに変換後、撮像画像の画素値を抽出する。この場合、輝度値と画素値が線形となるように公知の特性グラフで校正してもよい。
　また、上記グレースケールへの変換以外の他の方法として、例えばカラーの画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）それぞれに係数を乗じた下記の式（１）を用いて、直接、輝度値に変換してもよい。
　輝度値＝（ａ＊Ｒ）＋（ｂ＊Ｇ）＋（ｃ＊Ｂ）　…（１）
　ステップＳ３９において、制御部６は、応力発光測定装置１の使用者（例えば、測定対象２０の性状等の測定者）から、入力部２１を介して、撮像装置（カメラ）２ａの特性および測定対象２０に塗布等した応力発光材料の種類の入力を待つ。
　入力部２１より撮像装置（カメラ）２ａの特性および応力発光材料の種類が入力された場合、制御部６は、ステップＳ４１において、入力情報に対応する変換式を格納部７より読み出す。
　上述したように格納部（データベース）７には、撮像装置（カメラ）２ａの特性と標準試料の種類とが紐づけられて格納されているので、制御部６は、入力部２１からの入力内容に応じた、画素値から輝度値への変換式を読み出すことができる。
　続くステップＳ４３で、制御部６は、読み出された変換式を用いて、上記のステップＳ３７で抽出された画素値を輝度値に変換する。
　測定対象２０に塗布された応力発光材料は、摩擦、衝撃、振動、圧縮、引っ張り、捻じり等の機械的な外力が付加されることに応じて発光し、その際、印加された応力に応じた輝度で発光する。
　そこで、制御部６は、ステップＳ４５において、ステップＳ４３で算出した輝度値に基づいて、応力発光材料が塗布された測定対象２０についての歪み量（応力分布）、亀裂の有無等の物理的変化、物理的性状を検出する。測定対象２０の物理的変化、物理的性状の検出結果は、出力部２３に表示される。
　なお、上記の実施形態では、画像処理部４が画像取得部２より直接、撮像画像を入力する構成としたが、これに限定されない。例えば、画像取得部２からの撮像画像を、ネットワークを介して、画像処理部４が受信する構成としてもよい。また、画像取得部２で取得した撮像画像を、不図示のサーバ装置等に格納しておき、画像処理部４がサーバ装置等から撮像画像を取得する構成としてもよい。
　標準試料の残光輝度は応力発光体の種類に依存するだけでなく、例えば、使用した樹脂の種類、混入量、厚さ、作成手法・温度による密度、励起光源のスペクトルにも拠る。そこで、標準試料の作成において、標準ペレット試料の作成方法を参照して、それに統一した方法を採用してもよい。
　以上説明したように本実施形態に係る応力発光測定装置は、撮像装置（カメラ）からの出力信号値に基づく画素値と応力発光材料の輝度値との関係を、標準試料を使用してあらかじめ取得しておくことで、測定対象の測定時に使用する撮像装置（カメラ）の特性のばらつきを吸収できる。
　すなわち、標準試料に塗布した応力発光材料の撮像画像より抽出した画素値と、応力発光材料の既知の輝度値との関係式（変換式）が、撮像条件と標準試料の種類と関係付けられて、それらを組み合わせたデータとして格納されているので、応力発光材料が塗布された測定対象の測定時に、入力された測定対象の応力発光材料の種類、撮像条件等に対応する変換式を使用することで、測定対象の撮像画像の画素値から輝度値を迅速に算出することができる。
　その結果、対象の測定時において標準光源および輝度計が不要となり、撮像装置（カメラ）、測定対象に塗布された応力発光材料、撮像条件等を変えるたびに画素値を輝度値に変換する変換式を求めるといった校正（キャリブレーション）が不要となり、簡単な装置構成で迅速な輝度測定が可能となる。
　１　　応力発光測定装置
　２　　画像取得部
　２ａ　撮像装置（カメラ）
　３　　光源
　３ａ　励起光
　４　　画像処理部
　５　　変換式算出部
　６　　制御部
　７　　格納部（データベース）
　９　　メモリ
　１０　標準試料
　１２　応力発光材料
　１４　板状部材
　２０　測定対象
　２１　入力部
　２３　出力部

 

Claims (7)

  1. 　撮像に使用する撮像手段の特性と応力発光体の種類とに紐づけて画素値を輝度値に変換する変換式を格納する格納部と、
    　測定対象に塗布または混入した応力発光体に励起光を照射する光源と、
    　前記測定対象に塗布または混入した応力発光体の発光を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部による撮像で得た画像データから画素値を抽出する画素抽出部と、
    　前記撮像部の特性と前記測定対象に塗布または混入した応力発光体の種類を入力可能にする入力部と、
    　前記入力部に入力された前記撮像部の特性および前記測定対象に塗布または混入した応力発光体の種類に対応する変換式を前記格納部より読み出す変換式読出部と、
    　前記変換式読出部により読み出された変換式を用いて、前記画素抽出部により抽出された画素値を輝度値に変換する変換部と、を備える応力発光測定装置。
  2. 　前記変換式において前記画素値に所定の変換係数を乗じて前記輝度値を求める請求項１に記載の応力発光測定装置。
  3. 　前記入力部には、さらに撮像条件の入力が可能であり、
    　前記格納部は、前記変換式をさらに前記撮像条件に紐づけて格納し、
    　前記変換式読出部は、前記入力部に入力された前記撮像条件に対応する変換式を前記格納部より読み出す請求項1に記載の応力発光測定装置。
  4. 　所定の条件下で励起光照射後に一定時間待機した場合の残光による輝度値が既知の応力発光体を塗布または混入した標準試料を所定の撮像手段で撮像し、該撮像より得た画像データから抽出した画素値と前記既知の輝度値との関係より前記変換式を作成する変換式作成部をさらに備え、
    　前記格納部は、前記変換式作成部により作成された前記変換式と、前記変換式を作成する際に使用された撮像手段の特性と、前記応力発光体の種類と、前記撮像に係る撮像条件とを紐づけて格納する請求項２に記載の応力発光測定装置。
  5. 　前記撮像条件には、少なくとも前記測定対象と前記標準試料の設置環境、前記測定対象と前記標準試料に照射する励起光の種類、該励起光の照射時間、および該励起光照射後の待機時間が含まれる請求項４に記載の応力発光測定装置。
  6. 　前記撮像部の特性および前記撮像手段の特性には、該撮像部および撮像手段に使用するレンズの種類、該撮像部および撮像手段の露光時間、該撮像部および撮像手段の感度（カメラゲイン）、および該撮像部および撮像手段のＩＳＯ感度のうちの少なくとも１以上が含まれる請求項１に記載の応力発光測定装置。
  7. 　応力発光体を塗布または混入した測定対象の被観測領域の撮像画像を取得する工程と、
    　前記取得した撮像画像より画素値を抽出する工程と、
    　所定の変換式を用いて前記画素値より輝度値を算出する工程と、
    　前記輝度値に基づいて前記被観測領域の物理的性状を検知する工程と、
    　前記検知結果を出力する工程と、を備え、
    　前記変換式は、前記応力発光体を塗布または混入した標準試料を使用して導出され、撮像手段の特性と応力発光体の種類とに紐づけて画素値を輝度値に変換する変換式である応力発光測定方法。

     
PCT/JP2020/027462 2019-08-26 2020-07-15 応力発光測定装置 WO2021039170A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-153984 2019-08-26
JP2019153984A JP2021032740A (ja) 2019-08-26 2019-08-26 応力発光測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021039170A1 true WO2021039170A1 (ja) 2021-03-04

Family

ID=74675946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/027462 WO2021039170A1 (ja) 2019-08-26 2020-07-15 応力発光測定装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2021032740A (ja)
WO (1) WO2021039170A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001215157A (ja) * 2000-02-02 2001-08-10 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 応力発光材料を用いた応力または応力分布の測定方法と測定システム
JP2013011527A (ja) * 2011-06-29 2013-01-17 Olympus Corp 蛍光顕微鏡システムおよび蛍光物質の定量方法
JP2013019703A (ja) * 2011-07-07 2013-01-31 Olympus Corp 蛍光物質の定量方法および基準部材
JP2016180637A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 株式会社日立製作所 欠陥検査装置および方法
JP2018119834A (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング 歪み量算出装置、歪み量算出方法及び歪み量算出プログラム
WO2018232469A1 (en) * 2017-06-24 2018-12-27 Australian Sensing And Identification Systems Pty. Ltd METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR FACILITATING IMAGE CAPTURE OF REACTIVE STRIPS / MATERIALS / COMPONENTS
JP2019002702A (ja) * 2017-06-12 2019-01-10 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング 歪み量算出装置、歪み量算出方法及び歪み量算出プログラム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001215157A (ja) * 2000-02-02 2001-08-10 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 応力発光材料を用いた応力または応力分布の測定方法と測定システム
JP2013011527A (ja) * 2011-06-29 2013-01-17 Olympus Corp 蛍光顕微鏡システムおよび蛍光物質の定量方法
JP2013019703A (ja) * 2011-07-07 2013-01-31 Olympus Corp 蛍光物質の定量方法および基準部材
JP2016180637A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 株式会社日立製作所 欠陥検査装置および方法
JP2018119834A (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング 歪み量算出装置、歪み量算出方法及び歪み量算出プログラム
JP2019002702A (ja) * 2017-06-12 2019-01-10 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング 歪み量算出装置、歪み量算出方法及び歪み量算出プログラム
WO2018232469A1 (en) * 2017-06-24 2018-12-27 Australian Sensing And Identification Systems Pty. Ltd METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR FACILITATING IMAGE CAPTURE OF REACTIVE STRIPS / MATERIALS / COMPONENTS

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021032740A (ja) 2021-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Petit et al. Adding memory to pressure-sensitive phosphors
US6628375B2 (en) Method of and a system for measuring a stress or a stress distribution, using a stress luminescent material
EP2990775B1 (en) Systems and methods for detecting crack growth
Rahimi et al. A predictive mechanoluminescence transduction model for thin-film SrAl2O4: Eu2+, Dy3+ (SAOED) stress sensor
CA2251735C (en) System and method for determining strain
JP2008268076A (ja) 非破壊識別方法及び非破壊識別装置
EP1258136A4 (en) METHOD AND SYSTEM FOR REFERENCE-FREE THERMOGRAPHIC DETECTION OF SUB-SURFACE DEFECTS USING COMPRESSED IMAGE DATA
JP2010190865A (ja) 応力発光解析装置、応力発光解析方法、応力発光解析プログラムおよび記録媒体
WO2021039170A1 (ja) 応力発光測定装置
Cai et al. Quantitative stress measurement of elastic deformation using mechanoluminescent sensor: An intensity ratio model
CN107917767A (zh) 一种通过荧光成像测量面温度场的方法
JP2019002702A (ja) 歪み量算出装置、歪み量算出方法及び歪み量算出プログラム
US6668661B2 (en) Pressure distribution image analysis process
Mukupa et al. A non-destructive technique for health assessment of fire-damaged concrete elements using terrestrial laser scanning
JP2020176903A (ja) バックグラウンドデータ測定装置、応力発光測定装置及びバックグラウンドデータ測定方法
JP2020190431A (ja) 応力発光データ処理装置、応力発光データ処理方法、応力発光測定装置および応力発光試験システム
Lebrun et al. Monitoring color alteration of ornamental flagstones using digital image analysis.
JP2021134524A (ja) セメント改良土の強度の推定方法
JP7184704B2 (ja) 応力発光計測装置及び応力発光計測方法
JP7054123B2 (ja) ひずみ計測装置及びひずみ計測方法
WO2021187536A1 (ja) 状態特定装置、状態特定方法、および状態特定プログラム
JP7452800B2 (ja) 音響特性測定装置、音響特性測定方法及びプログラム
US20230022560A1 (en) Photonic markers enabling temperature sensing and/or security marking using low frame rate cameras
JP5032201B2 (ja) 非破壊検査方法及び非破壊検査装置
Kim et al. Assessment of Concrete Efflorescence based on Hyper-spectral Imaging

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20857305

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20857305

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1