JPH03291544A - 赤外線応力分布測定装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、測定対象物に分布する応力を測定する赤外
線応力分布測定装置に関する。

（従来の技術） 従来、測定対象物の応力分布を測定するにはストレーン
ゲージ法、応力塗料法等があるが、前者は点計測法であ
るため完全な応力分布像がわからず後者は検知できる応
力に限界がある。

そこで赤外線応力分布測定法が測定対象物に非接触で応
力分布像を観測できる手法として着目されている。

この赤外線応力分布測定装置の方式は３種類ある。いず
れも測定対象物に同期的に変化する荷重を与える。

第１の方式は水平と垂直走査が独立した赤外線カメラを
用い、先ず最大荷重と最小荷重の水平走査を行い、その
温度差データをフレームメモリに記憶する。　次に垂直
走査を少しずらして再度水平走査を行う、これを順次行
うと１枚の応力分布像が得られる。

第２の方式は、第１の方式と同じく水平と垂直が独立し
た赤外線カメラを用い、水平と垂直に並ぶ各画素につい
て加える荷重の強さの信号と赤外線カメラで捕らえた赤
外線放射強度の信号の相関により応力を検出する。これ
を水平、垂直の画素毎に走査してフレームメモリに記憶
し応力分布像を得る方式である。

第３の方式は、最大荷重が加えられたときの観測データ
全画素と最小荷重が加えられたときの観測データ全画素
とをそれぞれ記憶させる２つのフレームメモリとデータ
を減算する減算器を備えたものである。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明した方式によって応力分布像が得られる。しか
し荷重状態の変化で僅かではあるが対象物が移動する。

故にその移動変位については補正ができないので正確な
応力分布像が得られないという課題があった。

（課題を解決するための手段） このような課題を解決するためにこの発明は、２つの荷
重状態の温度分布データ全画素をそれぞれ記憶させる２
つのフレームメモリと画像変位量の位置補正手段と、前
記フレームメモリのデータを減算する減算器を備えたも
のである。

（作用〉 ２つの荷重状態の測定データを独立に記憶し、画像変位
量の位置補正手段により対象物の位置を補正して、それ
らを減算することによって移動変位の影響のない応力分
布像を求める。

（実施例） 図面はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

図面において、赤外線カメラ３で検出した温度画像デー
タはＡ／Ｄ変換器４でディジタルに変換され積分器５．
７で積分してフレームメモリ６．８に記憶される。

フレームメモリ６．８の出力は減算器１ｏで減算された
後、画像処理器１１を経由しモニタＴＶ１２に供給され
ている。

測定対象物２は応力装置１に取り付けられており、そこ
から同期的に変化する荷重が与えられるようになってい
る。

測定対象物２に最大荷重または最小荷重が与えられたこ
とを表す信号（ａまたはｂ）は応力装置１から積分器５
．７をとおしてフレームメモリ６．８にそれぞれ供給さ
れるようになっている。

この実施例においてフレームメモリ６は最大荷重を表す
信号ａが供給されたときにＡ／Ｄ変換器４から供給され
ている温度画像データを積分器５で積分したのち記憶す
るようになっており、フレームメモリ８は最小荷重を表
す信号すが供給されたときにＡ／Ｄ変換器４がら供給さ
れている温度画像゛データを積分器７で積分したのち記
憶するようになっている０画像変位量の位置補正手段９
はフレームメモリ８に記憶された温度画像データを最小
荷重によって測定対象物２の位置が変位した画像を補正
する。

このように構成された装置の動作は次の通りである。

先ず応力装置１によって測定対象物２に最大荷重が加え
られると、その応力に対応した温度分布状態の赤外線が
測定対象物２がら発生し、それが赤外線カメラ３によっ
て検出され、Ａ／Ｄ変換器４によってディジタル信号に
変換され、積分器５をとおしてフレームメモリ６に供給
され温度画像データとして記憶される。

前述したようにこのとき、フレームメモリ６には応力装
置ｌから最大荷重を表す信号ａが積分器５をとおして供
給されている。

次に応力装置１から測定対象物２に最小荷重が与えられ
ると、測定対象物２はその荷重に対応した温度分布状態
の赤外線を発生し、この赤外線による温度画像データは
、前述したと同様にして今度はもう一方のフレームメモ
リ８に記憶される。

フレームメモリ６．８の出力は減算器１０に供給されて
おりそこで減算される。

フレームメモリ６．８に記憶されるときは積分器５．７
で供給される画像を積分しながら記憶する。

測定対象物２に応力の変化があるときの温度変化は次式
で表せる。

ΔＴ＝−ＫＴΔδ ΔＴ：測定対象物の温度変化 に：定数（材料により異なる） Ｔ：材料の絶対温度 Δδ：応力の変化量 ここで温度変化Δ丁は非常に小さく、また応力変化量Δ
δに比例する。

減算して差分をとる理由はここにある。またΔＴは非常
に小さいため、積分をすることによって応力分布像がよ
り明確になる。

減算器１０で減算した画像は画像処理器１１に供給され
、そこで画像表示のための処理が行われモニタＴＶ１２
に供給され表示される。

ところが応力を測定する場合、測定対象物２は応力装置
１から加える荷重状態により位置が移動し、変位する場
合がある０例えば、測定対象物２はそれに加わる振動を
吸収する目的でゴム等弾性体を介して固定された状態で
応力装置１より荷重を加える場合がある。この場合ゴム
等弾性体は変形し易いものであるから測定対象物２は荷
重を変化させると容易に位置を移動してしまう。すなわ
ち、２つの異なった荷重状態での応力分布像は測定対象
物２の位置がずれた状態で測定されることになる。

その結果、この状態では減算器１０で減算した画像は、
位置の変位によって温度変化が起こり応力分布像に影響
をおよぼす、特に変位による温度変化が強く起こるのは
測定対象物２の境界部分である。

何故なら測定対象物２と背景の温度差は応力変化によっ
て生ずる温度差よりも遥かに大きいことは容易に察しが
つく。すなわち位置−変位が起こった場合、背景と測定
対象物２の温度差が境界付近に著しく現れることになる
。また変位があることは２つの異なった荷重状態で温度
差を測定する箇所が互いにずれていることになり、測定
精度が悪化することにもなる。

この変位に相当する分の位置を画像の変位量の位置補正
手段９で補正することができる６画像変位量の位置補正
手段９の補正量は予め画像の変位量から指定しておく必
要がある０位置の補正はフレームメモリ８に記憶する画
像の積分が終了してから行う０画像変位量の位置補正手
段９によってフレームメモリ６の測定対象物２の座標位
置に一致するようにフレームメモリ８の測定対象物２の
座標位置をずらすことで実現できる。従って、画像変位
量の位置補正手段９はフレームメモリ８のみに作用すれ
ば充分である。

画像変位量の位置補正手段９の補正量は次の手順で指定
する。

先ずフレームメモリ６の画像をモニタＴＶ１２に表示し
、測定対象物２の輪郭と測定対象物２の２つの特徴点Ａ
１およびＡ２を指定する０次にフレームメモリ８の画像
をモニタＴＶ１２に表示して、２つの特徴点にそれぞれ
対応する点Ｂ１およびＢ２を指定する。

画像変位量の位置補正手段９はそれぞれの特徴点の座標
の差により変位の方向と回転が算出できる。これによっ
てフレームメモリ８の画像の測定対象物２の輪郭内部に
ついてのみフレームメモリ８のデータを移動させる。測
定対象物２の輪郭の外部には不要な応力分布画像を表示
させないように、フレームメモリ６のデータの同−座標
のデータをコピーする。

このようにフレームメモリ６と移動変位について補正し
たフレームメモリ８の画像を減算器１０で減算した差分
画像は荷重によって移動変位に影響されない真の応力分
布像が測定できる。

以上の説明ではフレームメモリ６への記憶は最大荷重の
とき、またフレームメモリ８への記憶は最小荷重のとき
であるが、これらは逆にしてフレームメモリ６への記憶
を最小荷重で、フレームメモリ８への記憶を最大荷重で
あってもよい。

また画像変位量の位置補正手段９はフレームメモリ８に
記憶される最小荷重に対する温度画像データもしくは最
大荷重に対する温度画像データの一方いずれかを補正す
ることで達成できる。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明は、２つの荷重状態から応
力分布像が得られるが、更に荷重状態の変化で生ずる対
象物の移動変位について補正ができるので正確な応力分
布像が得られる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。 １・・・・・・・・・応力装置、２・・・・・・・・・
測定対象物３・・・・・・・・・赤外線カメラ、４・・
・・・・・・・Ａ／Ｄ変換器５．７・・・・・・・・・
積分器、６．８・・・・・・・・・フレームメモリ、９
・・・・・・・・・画像変位量の位置補正手段、１０・
・・・・・・・・減箪器、１１・・・・・・・・・画像
処理器、１２・・・・・・・・・モニタＴＶ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 変化する荷重が加えられることにより測定対象物に生ず
   る微小な温度変化により放射される赤外線量の同期変化
   を検知することにより測定対象物の応力分布を測定する
   赤外線応力分布測定装置において、測定対象物に２つの
   異なった荷重状態すなわち最大荷重および最小荷重が加
   えられたときに測定される温度分布像をそれぞれ別々に
   積分して、記憶する第１及び第２のフレームメモリと、
   第２のフレームメモリの画像変位量の位置補正手段と、
   第１のフレームメモリの記憶データから第２のフレーム
   メモリの記憶データを減算する減算器を設けたことを特
   徴とする赤外線応力分布測定装置。