JPH03170839A - 材料試験機およびそのデータ処理装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は，材料の各種特性を試験する材料試験機および
そのデータ処理装置に関する。

Ｂ．従来の技術 従来より、例えば第２図に示すように、実際に各種デー
タの採取を行なう材料試験機（本体）１０と、採取され
たデータの解析を行なうデータ処理装置２０とを伝送路
Ｌを介して結合したシステムが使用されている。材料試
験機１０およびデータ処理装置２０はともにマイクロプ
ロセッサ等の中央処理装置（ＣＰＵ）１１．２１を備え
たコンピュータシステムを有し、伝送インターフェース
回路１４．２４を介してデータの授受が行なわれる。試
験中にロードセル１５や伸び計１６から得られる荷重や
歪（変位）のデータはリアルタイムに材料試験機１．　
０からデータ処理装’！ｉ！　２　０に送られて解析が
行なわれる。

Ｃ．発明が解決しようとする課題 このような従来の材料試験機システムにおいては，計測
データをリアルタイムに送出する伝送間隔が材料試験機
１０側でデータを採取するサンプリング周期に比較して
きわめて大きい。すなわち、材料試験機１０側では例え
ば２．５ｍｓ程度の短い周期でデータを採取できるが、
データ処理装置２０への伝送間隔は，伝送プロトコルの
やりとりなどに時間がかかるから例えば５０ｍｓという
長さになる。

このため、細かいサンプリングによって多くのデータが
材料試験機で採取可能であっても，そのうちのごく一部
が飛び飛びに（上の例では単純計算で１／２０の密度で
）データ処理装置２０に送られるので細かい解析ができ
ない。

材料試験機１０側でＣＰＵを待たずデータ処理装置２０
側のＣＰＵ２１により直接ロードセルなど材料試験機側
の計測器を制御すれば．ＣＰＵ２１でデータのサンプリ
ング周期が決定されるから，サンプリングはその命令サ
イクルに対応した短い周期で行うことが可能となる。し
かし、その命令サイクルに対応した短い周期でデータの
採取を行なうと解析処理をリアルタイムに行なうことが
できず、その結果、例えば荷重一変位特性試験において
」二降伏点が得られれば足るところ、それを知ることが
できないために、例えば破断に至ってはじめて試験が終
了される。データの採取を粗くすればリアルタイムで解
析処理も行なえ、上述の例では上降伏点で終了すること
も可能となるが、やはり細かい解析はできない。

本発明の技術的課題は、材料試験機による試験と並行し
て、データ処理装置においてリアルタイムで解析を行な
うとともに，必要に応じてより細かい解析も行なえるよ
うにすることにある。

Ｄ．課題を解決するための手段 クレーム対応図である第１図によって説明すると，本発
明に係る材料試験機１００は、試験と並行して所定伝送
周期ごとに採取データをデータ処理装置に送出する伝送
手段１０１と，伝送間隔より短いサンプリング周期で試
験中に採取したデータを逐次格納する記憶手段１０２と
を具備する。

また、本発明に係るデータ処理装［２００は、試験と並
行して材料試験機１００から所定の伝送間隔ごとに送ら
れる採取データを受けて粗い解析を行なう第１の解析手
段２０１と、試験中に伝送間隔より短いサンプリング周
期で材料試験機１００の記憶手段１０２に採取格納され
試験終了後に伝送されてくるデータにより細かい解析を
行なう第２の解析手段２０２とを具備する。

Ｅ．作用 試験中，材料試験機１００は所定のサンプリング周期で
データを採取し，所定の伝送間隔ごとに伝送手段１０１
を介して採取データを送出する。

データ処理装置２００ではこれを受けて，第１の解析手
段２０１がリアルタイムで解析を行なう．一方、材料試
験機１００では、試験中に一定期間の間、上記伝送間隔
により短いサンプリング周期で採取したデータを記憶手
段１０２に格納しておく。そこでデータ処理装［２００
では、必要があれば試験終了後，この記憶手段１０２に
格納されたデータを用いて第２の解析手段２０２により
さらに細かい解析を行なうことができる。

Ｆ．実施例 第２図〜第５図により本発明の一実施例を説明する。

第２図は、本実施例の材料試験機およびデータ処理装置
からなる材料試験機システムの概略を示すブロック図で
ある。同図において，材料試験機１０およびデータ処理
装＠２０はともにＣＰＵ１１，２１ならびに読出し専用
の固定メモリ（ＲＯＭ）１２．２２および書換え可能な
可変メモリ（ＲＡＭ）ｌ　３，２３を備えたコンピュー
タシステムによって構成される。これらはまた伝送イン
ターフェース回路１４．２４を備えており、伝送路Ｌを
介してデータの授受が行なわれる。

本実施例の材料試験機１０は、荷重一変位特性の試験な
どを行なうもので、試料に加わる荷重を測定するための
ロードセル１５、同じく試料に生しる変形を謂定するた
めの伸び計■６などの計測器、ならびに各計測器のアナ
ログ出力をデジタル信号に変換するＡ　ｌ）変換器１７
を備えている．一方、データ処理装置２０は、キーボー
ド２５と５ＣＲＴ２６と、Ｘ−Ｙプロソタ２７とを備え
ており、オペレータは、このデータ処理装［２０側にお
いて、材料試験ｆｉｌｏに対して各種の指令を出し、ま
た、データの解析結果を見ることができる。

以下、第３図のフローチャートを用いてその手順を詳述
する。これは、各ＣＰＵＩＩ，２１が、それぞれ固定メ
モリ１２．２２に予めストアされたプログラム上の命令
を必要に応じ可変メモリ１３．２３上のデータにアクセ
スしながら順次実行することにより実現される。

第３図（ａ）は、材料試験機１０における試験中の時間
割込み処理手順を示す。同図において、所定の周期ｔｓ
（例えば２．５ｍ）ごとに繰返されるサンプリングのタ
イミングが到来すると、各計測データの採取が行なわれ
る（ステップＳ１０１）。ここでは，ロードセル１５に
よる荷重，伸び計１６による変位の各データが取込まれ
る。

次に、可変メモリ１３に設けたループカウンタＫＫおよ
びＪＪの計数値を「１』インクリメントする（ステップ
Ｓｌ０２）。ＫＫの値がｎに達せず（ステップＳｌ０３
）．またＪＪの値がαに達しなければ（ステップ８１０
５）．この回の処理を終了する。

ＫＫの値がｎに達するとくステップＳＬＯ３）．荷重と
変位を一対とする採取データを所定のフォーマットの０
二送データとしてデータ処理ＬＡ置２０に送出し、カウ
ンタＫＫをクリアする（ステップＳ１０４）。このデー
タをデータＤｊで表す。

これにより、例えば第４図に示すように、採取データｄ
ｉ（黒丸で示す〉のうち、ｎ個に１個（白丸で示す）の
割合でピックアップされたデータＤＪがデータ処理装置
２０に送られる。その伝送間隔はｎ・ｔｓである。

一方，カウンタＪＪの値がαに達すると（ステップＳ１
０５）．可変メモリｔ３に設けた格納個数を示すカウン
タＭの値がｍを越えるまでの間（ステップＳｌ０６）．
採取データを可変メモリｌ３に設けた計測データエリア
に格納し（ステップＳｌ０７）．Ｍの値をｒｌＪだけイ
ンクリメン卜する（ステップ８１０８）． これにより、試験開始後α・ｔ３後の時点ｔ１からｍ−
ｔ　ｓ後の時点ｔ２までの期間（これは第４図上で例え
ばＳ．よりＳ２の間に相当する）．ｔｓの周期で採取さ
れたｍ個のデータがすべて計測データエリアに逐次格納
される。この様子を第５図に示す。ｄｘｉ（ｉ＝ｌ〜ｍ
）はｌ対の荷重および変位のデータを示している。

一方、データ処理装置２０においては、第３図（ｂ）に
示すように材料試験機１０からのデータＤｊの伝送によ
り割込みがかかり、次のような割込み処理プログラムが
実行される。

まず，伝送されたデータＤｊを可変メモリ２３の所定エ
リアに格納し（ステップＳ２０１）、既に受信したデー
タと合わせて解析処理を行なう（ステップＳ　２　０　
２）。前述したようにデータＤＪの伝送間隔はｎ−ｔｓ
であり，この解析は比較的粗い精度により行なわれる。

このようにして伝送データＤｊの取込みと解析が続けら
れるが，例えば解析の結果，上降伏点Ａ（第４図参照）
が検出され試験終了と判断した場合には〈ステップＳ２
０３）、材料試験機１０に対し第３図（ａ）のプログラ
ムの実行を停止して試験を終了すべき指示を発した後（
ステップＳ２０４）．計測データエリアに格納されてい
るデータを送出すべき旨の指示を発する（ステップＳ２
０５）．この命令により材料試験機１０のＣｌ）Ｕｌｌ
に割込みがかかり、第３図（ｃ）に示すように計測デー
タエリアに格納していたデータｄｘｉ　（ｉ　＝　１＝
ｍ）をすべて送出する（ステップＳ１５１）． データ処理装置２０ではこれらのデータを取込み（ステ
ップ８２０６）．解析する（ステップＳ２０７）。これ
らのデータは、短いサンプリング周期ｔ．ｓで採取され
たものであり、予め指定したＬ１からＬ２までの間の特
性についてより細かい解析が行なえる。

このようにして、材料試験機１０で試験を行いながらデ
ータ処理装［２０でリアルタイムに大ざっぱな解析を行
なうとともに、試験終了後において、必要な部分につい
てより細かい解析が行なえる。

以上の実施例において、伝送インターフェース回路１４
が伝送手段１０１に、可変メモリ１３が記憶手段１０２
にそれぞれ対応している。またＣＰＵ２１が第ｌおよび
第２の解析手段２０１．２０２を構ｌ戊している。

ところで、上述した例では、可変メモリ１３の計測デー
タエリアにデータを格納する期間の始点（試験が開始さ
れてからα・ｔｓ時間経過時）と終点（始点からｍ−ｔ
Ｓ時間）は固定され，試験の内容に応じて任意に設定で
きない。このため、例えば上降伏点を検出する場合、始
点と終点の範囲が第６図に示すＴ′のように上降伏点Ａ
から外れた場合には、上降伏点付近の細かい解析が行な
えない． このような不都合をなくした例を第７図に示す。

同図は材料試験機１０における試験中の処理手順を示す
フローチャートである． ステップ８１０１〜１０８の処理は第３図（ａ）におけ
ると同様に行なわれるが、計測データエリ？へのデータ
ｄｘｉの格納個数がｍを越えた場合（ステップ８１０６
）．第３図（ａ）においてはデータの格納が行なえなか
ったが、本実施例では次のようにしてデータを格納する
。

可変メモリ１３の所定エリアに終了フラグがセットされ
ているか否かをチェックし、（ステップＳｉｌｌ）．終
了フラグがセットされていなければ計測データエリアに
そのときのデータｄｘｉ（ｉ＞ｍ）を格納する（ステッ
プＳ１０７）。計測データエリアはｍ組のデータの格納
スペースしかないため，古い順に、すなわちデータｄｘ
■から新しいデータに書換えられる．この様子を第８図
に示す。次いでカウンタＭの値を「１』インクリメント
する（ステップｓｉｏｓ）． 次に，今回取込んだ荷重データＬｉと前回の荷重データ
Ｌ　ｉ−，との大きさを比較する（ステップＳｌ０９）
．ＬｉがＬＬ−１より小さくなれば上降伏点Ａに到達し
たと判定して終了フラグをセットする（ステップＳＬｉ
ｏ）。

このように，最初のｍ個の格納期間Ｔ′の間に上降伏点
が検出されなければ格納期間を順次ずらし、上降伏点検
出（Ｌｉ＜Ｌｉ．．．．）後、直ちにデータの格納を終
了する．上降伏点の検出後，さらにデータの格納を続け
て、例えば格納期間の中央付近に上降伏点が位置するよ
うになった時点で終了させてもよい。また、計測データ
エリアの容量を採取データｍ組分に限定し、古いデータ
から順に新しいデータに書換えて行くものとしたが，よ
り多くの容量を割当てて順次新しいデータｄｘｉ（ｉ＞
ｍ）を書加えていくようにしてもよい。

以上、荷重一変位特性を測定する材料試験機について，
特に上降伏点の検出に着目して試験を行なう場合を例に
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
細管式レオメータなどの粘度計をはじめ，各種の材料試
験機システムに適用して同様の効果を得ることができる
． Ｇ．発明の効果 本発明によれば、材料試験機とデー゜夕処理装置とを伝
送路を介して結合した材料試験システムにおいて、試験
に並行してリアルタイムでデータの解析が行なえるとと
もに、試験終了後は必要な部分についてさらに細かい解
析を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である。 第２図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので，第２
図は材料試験機システムの構戊を示すブロック図、第３
図（ａ）．（ｂ），（Ｃ）は動作を示すフローチャート
、第４図は荷重一変位特性図、第５図は可変メモリの計
測データエリアを示すメモリマップである。 第６図〜第８図は変形例を示す図で、それぞれ第４図、
第３図（ａ）および第５図に対応するものである。 １０：材料試験機　　　１１，２１：ＣＰＵ１２，１３
，２２，２３：メモリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）試験中に採取したデータをデータ処理装置に対して
   伝送する材料試験機において、試験と並行して所定伝送
   周期ごとに採取データをデータ処理装置に送出する伝送
   手段と、前記伝送間隔より短いサンプリング周期で試験
   中に採取したデータを逐次格納する記憶手段とを具備す
   ることを特徴とする材料試験機。 ２）材料試験機から採取データの伝送を受けてこれを解
   析する材料試験機のデータ処理装置において、試験と並
   行して材料試験機から所定の伝送間隔ごとに送られる採
   取データを受けて粗い解析を行なう第１の解析手段と、
   試験中に前記伝送間隔より短いサンプリング周期で材料
   試験機の記憶手段に採取格納され試験終了後に伝送され
   てくるデータにより細かい解析を行なう第２の解析手段
   とを具備することを特徴とする材料試験機のデータ処理
   装置。