JPH11304439A

JPH11304439A - 非接触伸び計

Info

Publication number: JPH11304439A
Application number: JP11387898A
Authority: JP
Inventors: Naoto Watanabe; 直人渡邉; Nobunari Takahashi; 信成高橋
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】カメラにより撮像した画像中における標線イ
メージから標線の位置を高精度に検出し、高精度な伸び
量計測を行い得る非接触伸び計を提供する。【解決手段】試験片Ｓ付された標線Ｒ1,Ｒ2を撮像す
るカメラ１,２を備え、このカメラにより撮像された標
線の前記試験片の伸び方向における画像信号の分布から
画像中における標線イメージの重心Ｇを求め、この重心
位置から該標線の位置を求める。特に標線を含む所定の
画像領域における画像信号の、前記伸び方向と直交する
方向の射影を求め、この射影成分の伸び方向における分
布から標線イメージの重心位置を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、引っ張り試験に供
される試験片の伸びを該試験片とは非接触に、且つ高精
度に計測することのできる非接触伸び計に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】材料試験機を用いた各種試験片の
引っ張り試験は、該試験片に引っ張り負荷を加えなが
ら、その引っ張り荷重と試験片の伸びとを計測して行わ
れる。特に最近では、レーザやラインセンサ等を用いて
試験片とは非接触に上記試験片の伸びを計測する非接触
伸び計が注目されている。この種の非接触伸び計は、基
本的には試験片にその伸び方向に所定の距離隔てて平行
に付した２本の標線を光学的に検出し、これらの標線間
の距離の変化からその伸び量を求めるものである。

【０００３】さて非接触伸び計の一方式として、例えば
実公平６−３１３６５号公報に開示されるように、試験
片に付した２本の標線をそれぞれ撮像する２台のカメラ
（光学ヘッド）を前記試験片の伸び方向に平行移動可能
に設け、試験片の伸びに伴う前記標線の位置変化に追従
させて前記カメラをそれぞれ移動させながら、各カメラ
により光学的に検出される標線の位置に従って前記試験
片の伸びを計測するものがある。ちなみにこの公報に開
示される非接触伸び計は、カメラより撮像される画像中
の標線の位置が常に該画像の基準位置となるように上記
カメラの位置をリアルタイムに移動制御し、このときの
カメラ位置から前記標線間の伸び量を計測するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで試験片の伸び
に伴う標線の位置変化に追従させてカメラを移動させる
場合、カメラにより撮像された画像中の標線イメージ、
ひいてはその位置をいかにして精度良く検出するかが問
題となる。特に試験片に付された標線自体が試験片の伸
びに伴って伸びるので、その幅が太くなることのみなら
ず、マークとしての色も薄くなり、画像信号のレベルも
低下する。この為、カメラにより撮像された画像中にお
ける標線イメージを正確に検出することが困難となる。

【０００５】そこで前記公報に開示される非接触伸び計
においては、前記画像を所定の閾値で２値化し、この２
値化画像信号から前記試験片の伸び方向における標線イ
メージの幅を求めている。そして上記２値化画像信号の
中心（１／２幅の位置）を用いて前記標線の位置を検出
するようにしている。しかしながらこの場合、前記閾値
をどの程度のレベルに設定するかによって２値化画像信
号が変化することが否めない。特に画像中の標線イメー
ジを示す画像信号のレベルは、標線の伸びに伴う色の薄
れによって低下し、また標線のエッジ部分では、いわゆ
るかすれも発生するので、２値化により検出される標線
イメージの幅自体が前記閾値のレベルによって大きな影
響を受ける。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、試験片に付された標線をカメラ
により撮像した画像中における標線イメージから標線の
位置を高精度に検出して、前記試験片の伸びを精度良く
計測することのできる非接触伸び計を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る非接触伸び計は、試験片に付された標
線を撮像するカメラを備え、このカメラにより撮像され
た前記標線の前記試験片の伸び方向における画像信号の
分布から画像中における標線イメージの重心を求め、こ
の重心位置から該標線の位置を求めることを特徴として
いる。

【０００８】即ち、本発明に係る非接触伸び計は、カメ
ラにより撮像された画像中における標線イメージの重心
を、その画像信号の前記試験片の伸び方向における分布
から求めることで、画像信号のレベル変化や標線エッジ
部分でのかすれ等の影響を受けることなしに、該標線イ
メージの重心位置を精度良く求め、これによって試験片
の伸びに伴う標線自体の伸びに拘わることなしに、その
位置を高精度に求め得るようにしたことを特徴としてい
る。

【０００９】特に本発明の好ましい態様は請求項２に記
載するように、前記カメラにより撮像された画像中の前
記標線を含む所定の画像領域における画像信号の、前記
伸び方向と直交する方向の射影を求め、この射影成分の
前記伸び方向における分布、即ち、上記画像領域として
示される面積領域と、該面積領域における画像信号レベ
ルの分布として示される３次元空間の重心として前記標
線イメージの重心位置を求めることを特徴としている。

【００１０】また本発明は、請求項３に記載するように
前記カメラを前記試験片の伸び方向に移動自在な移動ス
テージに支持することで該試験片の伸びに追従させて移
動可能に設け、前記移動ステージの位置と、前記カメラ
により撮像された前記画像中における前記標線イメージ
の重心位置とに基づいて標線の位置を求めることを特徴
としている。更には請求項４に記載するように前記カメ
ラを、前記試験片の伸び方向に所定の距離を隔てて該試
験片に平行に付された２本の標線にそれぞれ対応して設
け、各カメラを前記試験片の伸びに伴う前記各画像中に
おける標線イメージの位置変化に応じて各標線をそれぞ
れ視野する位置に移動しながら、前述した如く求められ
る標線の位置から上記標線間の伸びを計測することを特
徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る非接触伸び計について説明する。

【００１２】図１はこの実施形態に係る非接触伸び計の
概略構成を示しており、Ｓは図示しない材料試験機に装
着されて引っ張り試験に供せられる試験片、Ｒ1,Ｒ2は
上記試験片Ｓに、予めその伸び方向に所定の距離を隔て
て平行に付された２本の標線である。これらの標線Ｒ1,
Ｒ2は、前記試験片Ｓの予め規定された平行部に、例え
ば５０ｍｍの距離を隔てて塗料等を用いて描かれた直線
マークからなる。

【００１３】さて材料試験機に組み込まれて上記試験片
Ｓの伸びを、該試験片Ｓと非接触に計測する非接触伸び
計は、前記各標線Ｒ1,Ｒ2をそれぞれ撮像する高倍率の
第１および第２のカメラ１,２と、これらの各カメラ１,
２の側部に装着されて該カメラ１,２による撮像領域
（試験片Ｓの各標線部分）を照明する光源３,４とを備
えている。これらの各カメラ１,２は第１および第２の
移動ステージ５,６にそれぞれ支持されて、前記試験片
Ｓの伸び方向に平行移動自在に設けられている。ちなみ
に上記各移動ステージ５,６は、パルスモータ７,８によ
り駆動される送りねじ７a,８aに噛合し、前記パルスモ
ータ７,８の回転制御の下で前記試験片Ｓの伸び方向に
移動（上下動）されて位置調整されるようになってい
る。

【００１４】尚、前記カメラ１,２は、例えばＣＣＤイ
メージセンサ（エリアセンサ）を撮像素子として内蔵
し、前記各標線Ｒ1,Ｒ2をそれぞれ含む前記試験片Ｓの
部分的な表面像を、略等倍の高い撮像倍率で近接撮像
（マクロ撮影）して解像度の高い画像信号を得る如く構
成される。またカメラ１,２による前記各標線Ｒ1,Ｒ2を
含む表面像の撮像は、例えば合焦点状態で鮮明に、且つ
その撮像倍率を一定に保ちながら行われるようになって
いる。

【００１５】しかして上述した如く各カメラ１,２によ
り撮像された前記各標線Ｒ1,Ｒ2を含む試験片Ｓの部分
的な表面像（画像）は、画像処理部１１,１２を介して
ＣＰＵからなる演算処理部１３に取り込まれると共に、
所定の画像処理が施されて、例えば図２に示すようにデ
ィスプレイ１４上に並列に表示される。具体的には、図
２に示すようにディスプレイ１４上に平行に並べて設定
された２つの画像表示領域Ａ,Ｂに、上記演算処理部１
３にて画像処理が施された前記各標線イメージを含む画
像（処理画像）の表示が行われる。ちなみにここではデ
ィスプレイ１４が横長の表示画面であることから、試験
片Ｓの伸び方向を横方向に設定し、前記各画像を横向き
にして上下に並べて表示するように前記各画像表示領域
Ａ,Ｂが設定されている。尚、前記各カメラ１,２が撮像
した生の画像をＴＶモニタ（図示せず）に直接的に表示
しながら、前記演算処理部１３にて求めた前記標線Ｒ1,
Ｒ2のイメージをそれぞれ含む処理画像を前記ディスプ
レイ１４上に表示するようにしても良い。

【００１６】また前記ディスプレイ１４には、図２に例
示するようにカメラ１,２の移動をマニュアル操作する
為のソフトスイッチや、カメラ１,２に対する初期設定
等を指示する為のソフトスイッチを表示したオペレーシ
ョン領域Ｃが設けられると共に、引っ張り試験により計
測された荷重と伸びとの関係をグラフ表示するグラフ表
示領域Ｄ等が設けられている。このようなディスプレイ
１４の表示画面をインターフェースとして、引っ張り試
験に対する各種条件等の設定入力や、更には伸び計に対
する初期設定処理等が行われる。

【００１７】一方、前記演算処理部１３は、予め準備さ
れた伸び計測用のソフトウェア・アプリケーションに従
って前記各カメラ１,２により撮像された画像中におけ
る標線イメージを検出し、後述するように該標線イメー
ジの重心位置を求める機能を備えている。そして各画像
において求められた標線イメージの重心位置と、予め設
定された各画像中の基準位置（例えば画像中心）との差
（画像上の距離）から前記標線が上記基準位置に位置付
けられていた状態からの該標線のずれ量、ひいては試験
片Ｓの伸びに伴う標線Ｒ1,Ｒ2の変位位置を検出するも
のとなっている。ちなみにこの演算は、例えば前記カメ
ラ１,２による撮像倍率と前記ＣＣＤイメージセンサの
画素配列ピッチとに従って前記画像における１画素の当
たりの距離（単位距離）を予め求めておき、この単位距
離を前記差（画像上の変位量）に乗じることによりなさ
れる。尚、前記各カメラ１,２により求められた画像信
号を、適宜、内挿演算を施しながら拡大処理し、この拡
大処理された画像から標線Ｒ1,Ｒ2の変位位置を検出す
ることによりその計測精度を高くすることも可能であ
る。

【００１８】また前記演算処理部１３は、前記カメラ
１,２によってそれぞれ撮像される画像中から前記標線
イメージが外れるような場合、換言すれば試験片Ｓの伸
びに伴って変位した標線Ｒ1,Ｒ2が前記各カメラ１,２の
撮像視野範囲の限界に達するようなとき、位置制御部１
５,１６を起動する。そしてそのときに画像上で求めら
れている標線イメージの重心位置と前記基準位置との差
（画像上の距離）に従って、前記位置制御部１５,１６
の制御の下で前記パルスモータ７,８をそれぞれ駆動
し、前記標線Ｒ1,Ｒ2の移動方向にカメラ１,２をそれぞ
れ移動させている。上記位置制御部１５,１６による前
記各カメラ１,２の移動は、各カメラ１,２によりそれぞ
れ撮像される画像中の標線イメージの重心位置が、前記
各画像における基準位置となるように、即ち、撮像画像
における基準位置に前記標線Ｒ1,Ｒ2を捉えるように前
記各カメラ１,２の位置を制御して行われる。具体的に
は各画像から求められる前記標線イメージの重心位置と
前記画面の基準位置との差に相当する分、前記パルスモ
ータ７,８を駆動することでカメラ１,２を移動させ、こ
れによって試験片Ｓの伸びに伴う標線Ｒ1,Ｒ2の移動に
追従してカメラ１,２の位置を変化させるものとなって
いる。

【００１９】ここで前記カメラ１,２によりそれぞれ撮
像された画像中における標線イメージの位置検出による
前記試験片Ｓの伸びの計測について説明すると、試験片
Ｓに付された２本の標線Ｒ1,Ｒ2は、図３に示すように
試験片Ｓの上方向への引っ張りによる該試験片Ｓの伸び
に伴い、次第に上方向に移動する。従って各標線Ｒ1,Ｒ
2をそれぞれ撮像する２台のカメラ１,２を、上記各標線
Ｒ1,Ｒ2の移動に伴って上方向に平行移動させ、常に各
標線Ｒ1,Ｒ2をその画像の基準位置に捉えるようにすれ
ば、各カメラ１,２の移動距離から試験片Ｓの伸び量を
求めることが可能となる。

【００２０】具体的には上部カメラ（第１のカメラ）１
の移動量をＣ_H、下部カメラ（第２のカメラ）２を移動
量をＣ_Lとした場合、試験片Ｓの標線間の伸び量Ｅは、Ｅ＝Ｃ_H−Ｃ_L として求めることができる。

【００２１】尚、カメラ１,２の位置を固定した状態に
おいて、各カメラ１,２によりそれぞれ撮像される画像
中における標線イメージの位置変化から、試験片Ｓの伸
びに伴う標線Ｒ1,Ｒ2の位置をそれぞれ求めることもで
きる。具体的には図４(ａ)(ｂ)にそれぞれ示すように前
記カメラ１,２により撮像された画像の基準位置からの
前記標線Ｒ1,Ｒ2の変位量Ｌ_H,Ｌ_Lをそれぞれ求める。そ
して画像上における上記各標線Ｒ1,Ｒ2の変位量Ｌ_H,Ｌ_L
から前述したように試験片Ｓの標線間の伸び量ＥをＥ＝Ｌ_H−Ｌ_L として等価的に求めることもできる。尚、上記変位量Ｌ
_H,Ｌ_Lは、画像上で検出される標線イメージの変位量
に、画素ピッチや撮像倍率等に依存する係数を乗じて求
められる。

【００２２】しかしながらこのようにして求め得る標線
Ｒ1,Ｒ2間の伸び量Ｅには限界があり、標線Ｒ1,Ｒ2がカ
メラ１,２の視野から外れた場合には、当然のことなが
らその計測ができなくなる。そこでこの実施形態に係る
前記演算処理部１３においては、前記各カメラ１,２が
撮像する画像領域内（画像中）における標線イメージの
位置を監視し、例えばその位置が前記各画像の限界位置
に達したとき、前記パルスモータ７,８を駆動すること
で各カメラ１,２がその基準位置に前記標線Ｒ1,Ｒ2を捉
えるように、そのカメラ位置を移動させるものとなって
いる。そしてこのときの各カメラ１,２の変位量Ｃ_H,Ｃ_L
を加えながら、前述した如く各画像中の標線イメージの
位置から求められる標線Ｒ1,Ｒ2の変位量Ｌ_H,Ｌ_Lに基づ
いて標線間の伸び量ＥをＥ＝（Ｌ_H＋Ｃ_H）−（Ｌ_L＋Ｃ_L）として求めるものとなっている。

【００２３】次に前記カメラ１,２によりそれぞれ撮像
された画像中における標線イメージの検出処理について
説明する。この標線イメージの検出処理は、本発明に係
る非接触伸び計の特徴的な機能をなすもので、この機能
によって伸び計測の高精度化が図られている。即ち、カ
メラ１,２によりそれぞれ撮像された画像中における標
線イメージの位置検出は、例えば図５(ａ)(ｂ)にその概
念を示すように試験片Ｓの伸び方向における画像信号レ
ベルの分布に基づき、その画像信号成分の重心位置を求
めることによりなされている。

【００２４】具体的には、標線Ｒを含んで撮像された画
像信号を、例えば試験片Ｓの表面状態に依存するノイズ
成分のレベルＮに着目し、このレベルＮを超える画像信
号領域での画像信号成分だけを抽出する。そして抽出し
た画像信号領域における画像信号の伸び方向における分
布の重心位置を上記標線イメージの位置として評価す
る。即ち、試験片Ｓの伸び方向における上記画像信号成
分（例えば輝度信号レベル）の分布を求め、この画像信
号成分の分布から標線イメージの重心位置Ｇを求める。
より具体的には試験片Ｓの伸び方向の各位置ｍ（ｍ＝1,
2,3,…）における画像信号のレベルをＡ_mとした場合、
その画像信号の分布はＡ₁,Ａ₂,Ａ₃,…の系列として示さ
れる。しかして画像信号の分布の重心Ｇは、上記信号系
列Ａ₁,Ａ₂,Ａ₃,…により表される面積領域の重心として
表されるから、Ｇ＝Σ（ｍ・Ａ_m）／ΣＡ_m （ｍ＝1,2,3,…）として求めることができる。このようにして求められる
画像信号の分布の重心Ｇは、その分布形状そのものを反
映したものであり、標線Ｒの伸びや、これに伴う画像信
号のレベル変化の影響を殆ど受けることがないので、こ
れを標線Ｒ自体の位置を示すものとして正確に捉えるこ
とができる。

【００２５】ちなみに前記画像信号を所定のレベルにて
２値化した場合、図５(ａ)(ｂ)中に併せて示すように、
２値化信号として示される標線Ｒの幅は、その２値化の
レベルによって変化することが否めない。特に標線Ｒの
エッジ部分のようにその画像信号のレベル変化は、伸び
の程度による影響を大きく受けるので、設定された２値
化閾値のレベルによって標線Ｒの幅が大きく変化する。
しかもノイズによって画像信号のレベルが大きく変化し
た場合、その影響を受けることも否めない。

【００２６】この点、上述したように画像信号（画像信
号レベルＡ）の分布からその重心Ｇを求めれば、２値化
に伴う誤差要因が入り込むことがないので、標線Ｒ（標
線イメージ）の位置をその重心として簡易に、且つ高精
度に評価することが可能となる。特に試験片Ｓの伸びに
伴って図５(ｂ)に示すように該試験片Ｓに付した標線Ｒ
の幅が広がり、且つ画像信号のレベルＡが低くなるよう
な場合であっても、該標線Ｒの位置（重心）を正確に検
出することが可能となる。また前述したように試験片Ｓ
の表面状態に応じたノイズ成分のレベルＮに従ってその
ノイズ成分を除去し、上記レベルＮを超える画像信号領
域における画像信号成分だけに着目しているので、試験
片Ｓの表面状態に起因するノイズの影響を受けることな
しに、標線イメージの重心位置Ｇを検出し、標線Ｒ（標
線イメージ）の位置を正確に求めることが可能となる。

【００２７】尚、上述した画像信号の分布に基づく重心
位置の検出については、例えば図６に示すように、標線
Ｒを含む画像中の予め定めた計測領域Ｘにおける各位置
での画像信号の前記試験片Ｓの伸び方向と直交する向き
の射影を求め、この射影成分における前記伸び方向の分
布からその重心Ｇを求めるようにすれば良い。このよう
にすれば、標線イメージを含む面積領域と、該面積領域
における前記画像信号成分とからなる３次元空間におけ
る重心が求められることになるので、標線Ｒのエッジ部
分Ｒ_Eでのかすれや揺らぎ等に起因してそのエッジ自体
が不鮮明になる場合であっても、これに左右されること
なく該標線Ｒ（標線イメージ）の重心位置Ｇを正確に求
めることが可能となる等の利点がある。

【００２８】尚、上述した如くしてカメラ１,２により
撮像された画像に基づいて標線Ｒ1,Ｒ2の位置を求めて
試験片Ｓの伸びを計測する非接触伸び計においては、例
えば図７に示す処理手順に従って伸びの計測が実行され
る。具体的には、先ず前記第１および第２のカメラ（上
部カメラおよび下部カメラ）１,２の位置を調整し、各
カメラ１,２が画像上における所定の基準位置に前記各
標線Ｒ1,Ｒ2をそれぞれ捉えるように初期設定する［ス
テップＳ１］。この初期設定はカメラの計測原点合わせ
と称されるもので、試験片Ｓに対する引っ張り試験の開
始に先立って実行される。しかる後、前記カメラ１,２
に対する移動量Ｃ_H,Ｃ_Lをそれぞれ零（０）にリセット
して［ステップＳ２］、引っ張り試験の実行に備える。

【００２９】しかして引っ張り試験が開始されると、先
ず上部カメラ１により上部標線Ｒ1が撮像されるか否か
を判定する［ステップＳ３］。この判定は、引っ張り試
験により試験片Ｓが破断し、この結果、破断した上部側
の試験片Ｓがその引っ張り負荷を受けて上方に大きく変
位して上部カメラ１の視野から急激に外れたか否かを判
断するものである。尚、試験片Ｓに加えていた負荷が急
激に減少したか否かにより、その破断を検出するように
しても良い。この判定処理によって試験片Ｓの破断が検
出された場合には、速やかに引っ張り試験を終了する。
そしてこの場合には、後述するようにカメラ１,２をそ
れぞれ原点位置（計測原点）に復帰させる。

【００３０】しかし通常の場合には、試験片Ｓが引っ張
り負荷を受けて或る程度伸びるまで該試験片Ｓが破断す
ることがないので、上部カメラ１は試験開始から或る程
度の期間に亘って上部標線Ｒ1を、その画像中に捉える
ことになる。従って以下に示す伸びの計測処理が実行さ
れる。

【００３１】即ち、引っ張り試験が開始されると、先ず
上部カメラ１により撮像された画像中における標線イメ
ージの位置（重心位置）Ｐ_Hを前述した如く検出し［ス
テップＳ４］、該標線イメージの位置Ｐ_Hとその画像の
基準位置Ｐ_HOとから、前記上部標線Ｒ1の変位量Ｌ_Hを求
める［ステップＳ５］。仮に画像上における標線イメー
ジの移動量と、実際の試験片Ｓ上における標線Ｒ1の移
動量が１対１に対応付けられている場合には、Ｌ_H＝Ｐ_H−Ｐ_HO として試験片Ｓの伸びに伴う上部標線Ｒ1の変位量Ｌ_Hが
求められる。同様にして前記下部カメラ２により撮像さ
れた画像中における標線イメージの位置（重心位置）Ｐ
_Lを検出し［ステップＳ６］、該標線イメージの位置Ｐ_L
とその画像の基準位置Ｐ_LOとから、前記下部標線Ｒ2の
変位量Ｌ_LをＬ_L＝Ｐ_L−Ｐ_LO として求める［ステップＳ７］。

【００３２】次いで前記各画像から求められた前記各標
線Ｒ1,Ｒ2の変位量Ｌ_H,Ｌ_Lと、各カメラの移動量Ｃ_H,Ｃ
_L（初期時には０）とに従い、前述したように前記標線
間の伸び量ＥをＥ＝（Ｌ_H＋Ｃ_H）−（Ｌ_L＋Ｃ_L）として求める［ステップＳ８］。この伸び量Ｅが、前記
試験片Ｓに加えた引っ張り荷重と共に計測される。尚、
このような引っ張り荷重と伸び量の計測は、例えば１０
０ｍSecの周期で実行される。

【００３３】しかる後、前記上部カメラ１にて撮像され
た画像中における標線イメージの位置Ｐ_Hが、その画像
範囲の限界に達したか否か、更には前記下部カメラ２に
て撮像された画像中における標線イメージの位置Ｐ
_Lが、その画像範囲の限界に達したか否かの判定が行わ
れる［ステップＳ９,Ｓ１０］。これらの判定は、例え
ば前述した如く画像から求められる標線Ｒ1,Ｒ2の変位
量Ｌ_H,Ｌ_Lが、その画像中における予め設定した変位限
界Ｌ_Hmax,Ｌ_Lmax1それぞれに達したか否かを判定するこ
とにより行われる。そして各標線イメージの位置がその
画像領域に対してそれぞれ余裕がある場合（上記変位限
界Ｌ_Hmax,Ｌ_Lmax1に達しない場合）には、引っ張り試験
の終了を判定しながら［ステップＳ１1］、前述したス
テップＳ３からの伸び計測処理を繰り返し実行する。
尚、前記変位限界Ｌ_Hmax,Ｌ_Lmax1は、画像における基準
位置としての画像中心からその縁部までの距離等として
設定される。

【００３４】ところで上部標線Ｒ1の変位量Ｌ_Hが上記変
位限界Ｌ_Hmaxに達した場合［ステップＳ９］、このまま
伸びの計測処理を進めると上記上部標線Ｒ1のイメージ
がその画像中からはみ出し、上記画像から標線Ｒ1の位
置を求めることができなくなる。そこでこの場合には、
前記パルスモータ７を駆動して前記各カメラ１の移動が
行われる。このカメラの移動は、先ず前述した如く求め
られた上部標線Ｒ1の変位量Ｌ_Hに従って、上部カメラ１
を上記変位量Ｌ_Hだけ上方に移動させることにより実行
される［ステップＳ１２］。この上部カメラ１の移動に
より、該上部カメラ１は前記上部標線Ｒ1をその基準位
置に再び捉えることになる。そこでカメラ１の移動によ
り上部標線Ｒ1のイメージ位置が上記基準位置に変位し
た分、前記カメラの移動量Ｃ_HをＣ_H＝Ｃ_H＋Ｌ_H として更新する［ステップＳ１３］。

【００３５】このようにした上部カメラ１を移動した場
合、この時点においては下部カメラ２に対する視野の確
認を行っていないので、次に下部カメラ２にて撮像され
た画像中における標線イメージの位置が、その画像範囲
の限界に達したか否かを判定する［ステップＳ１４］。
この判定は、前述した下部標線Ｒ2の変位量Ｌ_Lが、その
画像中における予め定めた限界Ｌ_Lmax2に達したか否か
を判定することにより行われる。この限界Ｌ_Lmax2は、
画像中における標線イメージの位置が画像の縁部に至ら
なくても、或る程度変位した位置等として設定される。

【００３６】そして下部カメラ２により撮像される標線
Ｒ2が上記限界Ｌ_Lmax2に達している場合、或いは上部カ
メラ１を移動しない場合であっても、下部カメラ２によ
り撮像される標線Ｒ2が前述した限界Ｌ_Lmax1に達してい
る場合には、下部カメラ２についても同様に移動させ
る。この下部カメラ２の移動は、該カメラ２によって撮
像された画像から求められる下部標線Ｒ2の変位量Ｌ_Lに
従い、該下部カメラ２を上記変位量Ｌ_Lだけ上方に移動
させることによりなされる［ステップＳ１５］。このよ
うな下部カメラ２の移動により、該下部カメラ１は前記
下部標線Ｒ2をその基準位置に再び捉えることになる。
そこでカメラ２の移動により上記標線イメージが前記基
準位置が変位した分、前記カメラの移動量Ｃ_LをＣ_L＝Ｃ_L＋Ｌ_L として更新する［ステップＳ１６］。

【００３７】このようにして各カメラ１,２をそれぞれ
移動し、前記各標線Ｒ1,Ｒ2をその画像の基準位置に位
置付けることにより、初期設定により標線合わせがなさ
れたときと同様にして標線間の伸びの計測を継続して行
うことが可能となる。従って前述したステップＳ３から
の処理が繰り返し実行されることになる。但し、カメラ
１,２を移動した場合には、各カメラ１,２の初期位置と
して前述した如く移動制御されたカメラ１,２の移動量
Ｃ_H,Ｃ_Lがそれぞれ与えられることになるので、この場
合の標線間の伸び量Ｅはこれらの移動量Ｃ_H,Ｃ_Lの差Ｅ＝Ｃ_H−Ｃ_L として求められることになる。

【００３８】尚、上部カメラ１を移動したとき、一般的
には下部カメラ２が撮像する画像中における標線イメー
ジの位置は殆ど変化せず、該下部カメラ２による標線Ｒ
2の撮像には未だ余裕があるが、カメラ１,２によりそれ
ぞれ撮像される画像を表示しながら伸び計測を行うよう
な場合、上部カメラ１にて撮像された上部標線Ｒ1のイ
メージだけを基準位置にシフトすると、あたかも下部標
線Ｒ2の変位量の方が大きいように、その表示画像上に
おける標線イメージの表示位置に視覚的な違和感が生じ
る虞がある。従って上記上部カメラ１を移動させたと
き、これと同時に下部カメラ２についても移動させて常
に上部側の標線Ｒ1の方が大きく変位しているように、
そのイメージを表示させるようにすれば良い。この際、
下部標線Ｒ2の変位量が僅かな場合には、適宜、前述し
たように下部カメラ２の移動を行わないようにすれば良
い。

【００３９】尚、試験片Ｓの伸びに伴う標線Ｒ1,Ｒ2の
変位に追従させてカメラ１,２をリアルタイムに移動さ
せながら、カメラ１,２の移動量として上記各標線Ｒ1,
Ｒ2の位置を検出する場合にも、同様にして標線イメー
ジの重心位置を検出するようにすれば良い。また画像信
号の分布を求めるに際しての、試験片Ｓの表面状態に起
因するノイズ成分の除去レベルＮについては、例えば標
線Ｒを付してしない領域での画像信号の平均レベル等に
基づいて定めるようにすれば良い。また画像信号の分布
からその重心を算出するに際し、例えば隣接する画素間
における濃度差（レベル差）の傾きを求めることで、内
挿演算により１画素ピッチ以下の精度でその重心位置を
求めることも可能である。その他、本発明はその要旨を
逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
メラにより撮像された画像中における標線イメージに基
づいて標線の位置を求めるに際し、試験片の伸び方向に
おける画像信号の分布からその重心を求め、この重心位
置を標線の位置として評価するので、試験片の伸びに伴
う標線の伸びや画像信号レベルの変化の影響を受けるこ
となく、特に画像信号の２値化に起因する誤差要因を含
むことなく標線の位置を正確に求めることができる。従
って標線間の伸びを簡易に、且つ高精度に計測すること
ができる。特に試験片の伸び方向と直交する方向での画
像信号の射影を求め、この射影成分の分布からその重心
位置を求めるので、標線のエッジ部分でのかすれ等の影
響を受けることのない高精度な計測が可能となる等の実
用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る非接触伸び計の概略
構成を示す図。

【図２】実施形態に係る非接触伸び計におけるディスプ
レイ表示画面の例を示す図。

【図３】試験片の伸びによる標線の移動と、標線を撮像
するカメラとの位置関係を示す図。

【図４】本発明に係る非接触伸び計における画像上での
標線の位置検出の原理を説明する為の図。

【図５】本発明の特徴的な処理機能である画像中におけ
る標線イメージの位置（重心）検出の原理を示す図。

【図６】特定の画像処理領域における画像信号の射影を
用いた標線の重心位置検出による効果を説明する為の模
式図。

【図７】試験片の伸びに伴う標線の位置変化に追従した
カメラの移動制御と、標線位置検出の処理手順を示す
図。

【符号の説明】

１第１のカメラ２第２のカメラ３,４光源５第１の移動テーブル６第２の移動テーブル７,８パルスモータ１１,１２画像処理部１３演算処理部１４ディスプレイ１５,１６位置制御部Ｓ試験片Ｒ1,Ｒ2 標線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】引っ張り試験に供される試験片の伸びを
該試験片と非接触に光学的に検出する非接触伸び計であ
って、前記試験片に付された標線を撮像するカメラと、このカメラにより撮像された前記標線の前記試験片の伸
び方向における画像信号の分布から画像中における標線
イメージの重心を求める手段と、前記カメラにより撮像された画像中の前記標線イメージ
の重心位置から該標線の位置を求める手段とを具備した
ことを特徴とする非接触伸び計。
【請求項２】前記標線イメージの重心は、前記カメラ
により撮像された画像中の前記標線イメージを含む所定
の画像領域における画像信号の、前記伸び方向と直交す
る方向の射影を求め、この射影成分の前記伸び方向に対
する分布から求められることを特徴とする請求項１に記
載の非接触伸び計。
【請求項３】前記カメラは、前記試験片の伸び方向に
移動自在な移動ステージに支持されたものであって、前記標線の位置は、前記移動ステージの位置と、前記カ
メラにより撮像された前記画像中における前記標線イメ
ージの重心位置とに基づいて求められることを特徴とす
る請求項１に記載の非接触伸び計。
【請求項４】前記カメラは、前記試験片の伸び方向に
所定の距離を隔てて該試験片に平行に付された２本の標
線にそれぞれ対応して設けられ、前記試験片の伸びに伴う前記各標線の位置変化に応じて
各標線をそれぞれ視野する位置に移動されることを特徴
とする請求項３に記載の非接触伸び計。