JPH11295043A - ビデオ式非接触伸び計 - Google Patents

ビデオ式非接触伸び計

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JPH11295043A
JPH11295043A JP10152898A JP10152898A JPH11295043A JP H11295043 A JPH11295043 A JP H11295043A JP 10152898 A JP10152898 A JP 10152898A JP 10152898 A JP10152898 A JP 10152898A JP H11295043 A JPH11295043 A JP H11295043A
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Toshiyuki Kono
俊幸 河野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】材料試験機等のつかみ具に取り付けた試験片に
撓みがあっても、正確な伸び計測値が得られるようにす
る。 【解決手段】ビデオカメラ1を用いて試験片Wの標線マ
ークM1,M2 を撮影することによって得られる伸びの計
測データから、試験片Wの伸びの最小値を認識し、その
最小値を伸びの原点とする処理を行うことにより、試験
片Wがカメラ1側に撓んだ状態で取り付けられても、そ
の撓みによる影響が計測値に及ばないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試験片表面に付さ
れた複数の標線マークをビデオカメラで撮影した映像信
号を用いて、その標線マーク間における試験片の伸びを
計測するビデオ式非接触伸び計に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば材料試験機により試験片の伸びや
歪みを計測する際、その試験片の厚みが薄い場合、従来
の接触式の伸び計では、試験片への影響が大きく、使用
できない場合がある。このような試料の計測において
は、非接触で計測する方法が要求される。非接触方式の
伸び計としては、現時点においてビデオカメラを用い
た、いわゆる光学式伸び計が簡便で精度も高いとされて
いる。
【0003】このビデオ式非接触伸び計においては、試
験の開始に先立って試験片表面に2つの標点に相当する
2つの標線マークを付しておき、これらの標線マークを
試験中においてビデオカメラで撮影して得られる映像信
号から各標線マークを認識して、各マークの刻々の移動
量を計測し、その各移動量の差から標線マーク間の試験
片の伸びを刻々と算出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ビデオ式非
接触伸び計を用いた引張試験においては、図4に示すよ
うに、試験片Wの上下両端をつかみ具G1,G2 に取り付
け、そのつかみ具G1,G2 の移動または回転等によって
試験片に引張負荷を加えている。このような引張試験に
おいては、つかみ具への試験片の取り付け方等によっ
て、図4(A)に示すように、試験片Wが前方(ビデオ
カメラ1側)に湾曲する場合があり、このように試験片
Wが撓んだ状態で試験を行うと、伸びを正確に計測する
ことができない。
【0005】すなわち、図4(A)に示すように試験片
Wに撓みがあると、試験開始時に2つの標線マークM1,
M2 が正規の位置(試験片Wが湾曲していない状態のと
きの位置)よりも前方に位置し、この状態から試験片W
に引張負荷を掛けると、まずは試験片Wの撓みが解消さ
れ、次いで試験片Wに実際の伸びが生じることになる。
このため、図4(A)の状態から図4(B)の状態に移
行する間において、ビデオカメラ1から試験片Wの標線
マークM1,M2 までの距離dが大きくなり(d<
d′)、その遠近感により2つの標線マークM1,M2 間
の距離があたかも縮んだようになり、伸びの計測結果は
図5に示すようなグラフとなる。この図5に示すグラフ
において原点はa点(計測開始点)であり、従って、あ
る荷重が作用したc点における伸びはxとなるが、実際
の伸びの原点はa点ではなくb点であり、c点の実際の
伸びは(x+α)となり、計測結果に試験片Wの撓みに
よる誤差が含まれることになる。
【0006】なお、以上の試験片の撓みによる影響は、
試験開始前につかみ具を、試験片の撓みが解消される位
置(図5のb点に相当する位置)まで移動(回転)させ
ておき、この状態で試験を開始して試験片に引張力を加
えるというような方法で回避することは可能であるが、
このような操作を試験ごとに行うのは手間であり、ま
た、図5のb点を探し出すには、b点を一度通過させな
ければならないので実施するのは困難である。
【0007】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、材料試験機等のつかみ具に取り付けた試験片に
撓みがあっても、伸びを正確に計測することが可能なビ
デオ式非接触伸び計の提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のビデオ式非接触伸び計は、試験片表面に付
けられた複数の標線マークの画像をカメラによって撮影
し、その標線マークの画像から各マークの移動量を求め
て、試験片の伸びを計測するビデオ式非接触伸び計にお
いて、伸びの計測データから試験片の伸びの最小値を認
識し、その最小値を伸びの原点とする処理を行うデータ
処理手段を備えていることによって特徴づけられる。
【0009】本発明のビデオ式非接触伸び計の作用を以
下に述べる。まず、つかみ具に取り付けた試験片に撓み
がある場合、先に述べたように、その伸びの計測結果は
図5に示すグラフのようになり、実際の伸び原点となる
点(b点)における伸びが最小値となる。従って、試験
を開始してから伸びが最小値となる点をサーチすれば、
その点が実際の伸びの原点となる。そこで、本発明で
は、前記したように試験開始から刻々と得られる伸びの
計測データから伸びの最小値を認識し、その最小値を伸
びの原点とするというデータ処理を行うことで、伸びの
原点を自動的に補正し、正しい伸びの計測値が得られる
ようにする。
【0010】具体的には、伸びの変化率がマイナスから
プラスに変化した時点を、図5のb点(実際の伸びの原
点)と認識し、その認識したb点を、図6に示すよう
に、伸びの原点にシフト(ゼロリセット)するというデ
ータ処理を行い、このような処理により、c点における
伸びが正しく計測されるようにする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。
【0012】図1は本発明の実施の形態の全体構成を示
すブロック図である。まず、この実施の形態のビデオ式
非接触伸び計は、キャプスタン式つかみ具11,12を
用いて、強化プラスチック繊維などの硬い繊維材の伸び
を計測する装置である。
【0013】強化プラスチック繊維等の試験体(以下、
試験片Wという)の表面には2つの標線マークM1,M2
が付されている。この試験片Wは上下両端がキャプスタ
ン式つかみ具11,12に巻き掛けられており、そのキ
ャプスタン式つかみ具11,12が上方へ移動すること
により、図中上下方向への引張負荷が与えられる。な
お、各標線マークM1,M2 は、例えば白地にマークとし
ての黒の横線が付されたマーク体(ラベル等)を試験片
Wの表面に貼着する等によって形成されている。また、
2つの標線マークM1,M2 の試験開始時の間隔(初期G
L)は100mmに設定されている。
【0014】試験片Wの正面側にはビデオカメラ1が配
設されている。このビデオカメラ1からの撮影信号は、
演算処理装置3に刻々と取り込まれる。
【0015】演算処理装置3は、実際にはコンピュータ
とその周辺機器を主体として構成され、インストールさ
れたプログラムに基づいて動作するが、図1では、その
プログラムに基づく機能ごとのブロック図によって示し
ている。すなわち、演算処理装置3は、伸び計測部31
及びデータ処理部32を主体として構成され、図2のフ
ローチャートに示す動作で伸びの計測値を得るように構
成されている。この演算処理装置3には、試験片Wの伸
びの計測結果及び試験片Wの撮影画像などを表示する表
示装置4が接続されている。
【0016】前記したデジタル化されたビデオカメラ1
からの画像データは、演算処理装置3の伸び計測部31
に刻々と供給される。
【0017】伸び計測部31は、供給された画像データ
から2つの標線マークM1,M2 の各位置を認識し、その
標線マークM1,M2 に関する位置データを用いて、各標
線マークM1,M2 の移動量x1,x2 を求めて試験片Wの
刻々の伸び(%)を、 伸び=(初期GL100mm−x1 +x2 )/(初期G
L100mm) の式を用いて算出する。
【0018】なお、伸び計測部31において実行される
標線マーク位置の認識は、画像データを試験片Wの伸び
方向に直交する方向に積分して、試験片Wの伸び方向へ
の1次元プロファイルを作成し、その1次元プロファイ
ルのエッジ部分の関数の補間計算を行ってエッジを正確
に求める、という公知の処理によって行う。
【0019】データ処理部32は、伸び計測部31から
の伸び計測データの最小値(伸びの最小値)を認識し
て、実際の伸びの原点を求める。具体的には、図2に示
すように、伸び計測部31から刻々と供給される伸び計
測データが、「伸び<−2mmかつ伸びの変化率が数点
においてプラス」になったか否かを判断して、その条件
になった時の伸びが最小値であると認識し、この時点で
の伸びをゼロとする(ゼロリセット)という処理を行
う。
【0020】そして、データ処理部32は、以上のよう
なゼロリセットを行った後の計測データを刻々と出力
し、そのデータに基づく伸びの計測値が表示装置4に表
示される。
【0021】次に本実施の形態の作用を述べる。まず、
キャプスタン式つかみ具を用いて、強化プラスチック繊
維などの硬い繊維材を試験する場合、図1に示すよう
に、試験片Wのつかみ具のロール11a,12aへの巻
き掛けにより、試験片Wがビデオカメラ1側に湾曲す
る。このような状態で伸び試験を行うと、その伸びの計
測結果は、図3(A)に示すように伸びがマイナスとな
る部分が現れる。そのマイナス伸びは、例えば試験片W
の撓み量が20mm(最大)で、標線マークM1,M2 と
ビデオカメラ1との間の距離を500mmとした場合、
4mmと大きな値となり、伸びの計測値に非常に大きな
誤差が含まれることになる。
【0022】これに対し、本実施の形態では、図2に示
すように、試験開始時から刻々を計測される伸びの計測
値が、マイナスからプラスに変化した点を実際の伸びの
原点と認識してゼロリセットを行うので、試験片Wの撓
みによる影響がキャンセルされ、得られる伸び計測結果
は図3(B)に示すようになり、正確な伸び計測値を得
ることができる。
【0023】ここで、以上の実施の形態では、原点を決
定するときの条件を、「伸び<−2mmかつ伸びの変化
率が数点においてプラス」としているが、その伸びに対
する数値(−2mm)は、実験的に求めた値であり、特
に制限はなく、試験を行う材料、標線間距離(GL)な
どを考慮して適当な値を採用すればよい。
【0024】また、原点を決定するときの条件を「伸び
<−2mmかつ伸びの変化率が数点においてプラス」と
しているのは、伸び計測データ(生データ)には誤差が
含まれているので、単に伸びの変化率がマイナスからプ
ラスになった時点を伸びの最小値と見なすと、誤った点
を原点としてしまう可能性があるので、これを防止する
ためである。
【0025】なお、伸び計測データ(生データ)にスム
ージング処理を施した後に、伸びの最小値を認識するよ
うにすれば、「伸びの変化率がマイナスからプラスにな
った時点」を条件としても、正しい原点補正を行うこと
ができる。
【0026】以上の実施の形態では、伸び計測中にオン
ラインでデータ処理を行って実際の伸びの原点を決定し
ているが、本発明はこれに限られることなく、所要の伸
びデータを採取した後、オフラインでの処理により伸び
の原点を決定する、という構成を採ることも可能であ
る。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のビデオ式
非接触伸び計によれば、伸びの計測データから試験片の
伸びの最小値を認識し、その最小値を伸びの原点とする
処理を行うので、試験片がカメラ側に撓んだ状態で取り
付けられていても、その撓みによる影響が及ばない正確
な伸びの計測を行うことができる。
【0028】従って、本発明のビデオ式非接触伸び計
は、試験片の撓みよる影響が現れやすい試験、例えばキ
ャプスタン式つかみ具を用いて強化プラスチック繊維な
どの硬い繊維材を試験する場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の全体構成を示すブロック
図である。
【図2】その実施の形態の計測動作を示すフローチャー
トである。
【図3】本発明の実施の形態の作用説明図である。
【図4】従来の伸び計において試験片が撓んだ状態で取
り付けられた場合の問題点を説明する図である。
【図5】試験片に撓みがある状態で試験を行ったときに
得られる伸び計測結果を示すグラフである。
【図6】本発明の作用説明図である。
【符号の説明】
1 ビデオカメラ 3 演算処理装置 31 伸び計測部 32 データ処理部 4 表示装置 11,12 キャプスタン式つかみ具 W 試験片 M1,M2 標線マーク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験片表面に付けられた複数の標線マー
    クの画像をカメラによって撮影し、その標線マークの画
    像から各マークの移動量を求めて、試験片の伸びを計測
    するビデオ式非接触伸び計において、伸びの計測データ
    から試験片の伸びの最小値を認識し、その最小値を伸び
    の原点とする処理を行うデータ処理手段を備えているこ
    とを特徴とするビデオ式非接触伸び計。
JP10152898A 1998-04-13 1998-04-13 ビデオ式非接触伸び計 Expired - Fee Related JP3815043B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8442780B2 (en) 2008-07-01 2013-05-14 The University Of Iowa Research Foundation Material property identification system and methods
CN106323748A (zh) * 2016-08-29 2017-01-11 北京航空航天大学 一种用于碳纤维复丝应变测量和力学性能表征的非接触视频测量系统

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US8442780B2 (en) 2008-07-01 2013-05-14 The University Of Iowa Research Foundation Material property identification system and methods
CN106323748A (zh) * 2016-08-29 2017-01-11 北京航空航天大学 一种用于碳纤维复丝应变测量和力学性能表征的非接触视频测量系统

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