JP2000146789A - 引張り試験方法及び引張り試験装置 - Google Patents
引張り試験方法及び引張り試験装置Info
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Abstract
絞りの測定等について作業者の負担を軽減することがで
きる引張り試験装置を提供する。 【解決手段】 ケガキ装置50は径測定装置30で得ら
れた線状部材2の径に関する測定データに基づいて決定
される間隔で、線状部材2にケガキ線を形成する。引張
り試験機60は線状部材2の端部を固着する固着手段6
1,62を有し、固着手段61,62の間隔及び向きは
曲がり測定装置40で得られた線状部材2の曲がりに関
する測定データに基づいて調整される。ハンドリングロ
ボット20が線状部材2を固着手段61,62の位置に
移動し、固着手段61,62がその線状部材2を固着す
ることにより、線状部材2が引張り試験機60に装着さ
れる。画像処理装置80は引張り試験によって破断した
線状部材2の画像データに所定の処理を施すことによ
り、線状部材2の伸びと絞りを測定する。
Description
を調べるための引張り試験方法及び引張り試験装置に関
するものである。
いてその材料の機械的性質を調べるために引張り試験が
行われている。引張り試験では、線状部材を引張り試験
機に装着し、その線状部材を徐々に引っ張る。そして、
ある荷重で引っ張ったときに、線状部材はその荷重に耐
えられずに破断する。破断した線状部材の伸びや破断面
の形状は、線状部材の材料によって異なる。例えば、材
料が柔らかい性質を有するものであれば、線状部材は長
く伸びて破断し、しかも、破断面の径は細く絞られる。
一方、材料が固い性質を有するものであれば、線状部材
はあまり伸びずに破断し、破断面の径も他の部分とほと
んど変わらない。したがって、引張り試験で線状部材が
破断した後に、線状部材の伸びや絞り等を測定すること
により、その材料の機械的性質を知ることができる。ま
た、通常、引張り試験では、伸び、絞りの他に、最大張
力と降伏点を測定する。
り試験機では、最大張力と降伏点については、線状部材
を引っ張りながら自動的に測定することができる。これ
に対して、線状部材の伸びや絞りの測定は、破断した二
つの線状部材を繋ぎ合わせた後、作業者によりノギス等
を用いて手作業で行われていた。このため、作業者の負
担が大きく、作業能率がよくないという問題があった。
また、従来は、引張り試験を行う前の段階においても、
作業者自身が、線状部材の径を測定したり、線状部材を
引張り試験機に装着しなければならないので、この点か
らも作業者の負担が大きいという問題があった。したが
って、これまで手作業で行われていた、線状部材の引張
り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の一連の作業
を自動で行うことができる引張り試験装置の実現が望ま
れている。
であり、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞
りの測定等について作業者の負担を軽減することができ
る引張り試験方法及び引張り試験装置を提供することを
目的とするものである。
めの本発明に係る引張り試験方法は、線状部材の径を測
定する工程と、前記線状部材の曲がりを測定する工程
と、前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決
定された一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける工
程と、前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を
有する引張り試験機を用い、前記線状部材の曲がりに関
する測定データに基づいて前記固着手段の間隔及び向き
を調整して前記固着手段に前記線状部材を装着する工程
と、前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張る
ことにより破断する工程と、破断した前記線状部材を撮
像して得られた画像データに基づいて、前記線状部材の
伸び及び絞りを測定する工程と、を具備することを特徴
とするものである。
引張り試験装置は、線状部材の径を測定する第一測定手
段と、前記線状部材の曲がりを測定する第二測定手段
と、前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決
定された一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける目
印形成手段と、前記線状部材の端部を固着する二つの固
着手段を有し、前記線状部材の曲がりに関する測定デー
タに基づいて前記固着手段の間隔及び向きを調整すると
共に、前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張
ることにより破断する引張り試験機と、破断した前記線
状部材についての画像データを撮像する撮像手段と、前
記撮像手段で撮像された前記線状部材についての画像デ
ータに所定の処理を施すことにより前記線状部材の伸び
及び絞りを測定する画像処理手段と、前記線状部材を、
前記第一測定手段、前記第二測定手段、前記目印形成手
段及び前記固着手段が設けられた各位置に移動する移動
手段と、を具備することを特徴とするものである。
て図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態
である引張り試験装置の概略ブロック図、図2はその引
張り試験装置の概略構成図、図3はその引張り試験装置
の径測定装置を説明するための図、図4はその引張り試
験装置の曲がり測定装置を説明するための図、図5はそ
の引張り試験装置のケガキ装置を説明するための図、図
6はその引張り試験装置の引張り試験機に線状部材を装
着したときの状態を示す図、図7は引張り試験機で行わ
れる引張り試験を説明するための図、図8は引張り試験
完了後に引張り試験機から線状部材を取り出すときの様
子を示す図である。
図2に示すように、ストッカ10と、移動手段としての
ハンドリングロボット20と、第一測定手段としての径
測定装置30と、第二測定手段としての曲がり測定装置
40と、目印形成手段としてのケガキ装置50と、引張
り試験機60と、撮像手段としてのCCDカメラ70
と、画像処理装置80と、制御装置90と、残材ストッ
カ110とを備えるものである。かかる引張り試験装置
では、材料の機械的性質として、最大張力、降伏点、伸
び、絞りを測定する。
2に対して引張り試験を行う場合について説明する。特
に、線状部材2としては、断面が略円形で、円弧状に湾
曲しているものを用いる。この線状部材2の太さは一様
であるとする。
のであり、図2に示すように、多数の棚11を有する。
各棚11は、例えばその中心軸に垂直な平面で切った断
面が正方形であるような、細長い角柱状をしている。各
棚11には、線状部材2が一本ずつ収容される。また、
かかるストッカ10は、棚11の中心軸が鉛直線から約
45度の角度だけ傾くようにして設置されている。この
ため、線状部材2を棚11に挿入すると、線状部材2は
その自重によって上に凸の状態で安定して棚11の内面
に接することになる。したがって、各線状部材2をすべ
て同じ状態で、それぞれの棚11に収容することができ
る。
を把持して、所定の位置に移動させるものである。具体
的には、線状部材2を径測定装置30、曲がり測定装置
40、ケガキ装置50が設けられた各位置に移動した
り、線状部材2を引張り試験機60の所定の装着位置に
移動したりする。また、ハンドリングロボット20は、
ストッカ10から線状部材2を取り出す。このとき、上
述のようにストッカ10の各棚11には線状部材2がす
べて同じ状態で収容されているので、ハンドリングロボ
ット20に各棚11の位置を覚え込ませておけば、ハン
ドリングロボット20は棚11に収容された線状部材2
を確実に把持することができる。かかるハンドリングロ
ボット20としては、例えば6軸垂直多関節ロボットを
使用する。このハンドリングロボット20の動作は制御
装置90によって制御される。
状部材2の径を測定するものである。線状部材2は、図
3に示すように、ハンドリングロボット20によって径
測定装置30に装着される。そして、制御装置90から
の指示を受けると、径測定装置30は線状部材2の径を
測定する。この線状部材2の径に関する測定データは制
御装置90に送られる。尚、径測定装置としては、レー
ザを利用するもの以外に、例えば撮像装置により線状部
材2を撮像し、その撮像した画像に基づいて線状部材2
の径を測定するものを用いてもよい。
りを測定するものであり、図4に示すように、テーブル
41と、X方向に沿って移動可能な第一押さえ手段42
と、Y方向に沿って移動可能な第二押さえ手段43と、
Y方向に沿って形成された第一衝立部44と、X方向に
沿って形成された第二衝立部45とを有する。各押さえ
手段42、43及び各衝立部44,45は、テーブル4
1上に設けられている。本実施形態では線状部材2は円
弧状に湾曲しているので、線状部材2の曲がりを特徴付
ける量として、線状部材2の両端を結ぶ直線の長さL1
と、その直線に直交する方向に沿っての線状部材2の長
さL2 とを用いる。線状部材2は、ハンドリングロボッ
ト20によって曲がり測定装置40に手渡され、図4に
示すように、テーブル41上において上に凸の状態で載
せられる。そして、制御装置90からの指示を受ける
と、第一押さえ手段42及び第二押さえ手段43はそれ
ぞれx方向、y方向に沿って移動する。これにより、線
状部材2は第一衝立部44及び第二衝立部45に押しつ
けられ、第一押さえ手段42と第二押さえ手段43が停
止する。このとき、第一押さえ手段42の位置に基づい
て線状部材2の長さL 1 が、また、第二押さえ手段43
の位置に基づいて線状部材2の長さL2 が測定される。
この線状部材2の曲がりに関する測定データ(L1 ,L
2 )は制御装置90に送られる。尚、線状部材2が正確
な円弧状でなく不規則な形状に湾曲しているような場合
には、曲がり測定装置としては、例えば線状部材2の画
像に基づいて線状部材2の形状やその両端の傾き角度等
を測定するものを用いることが望ましい。
がり測定装置40としてはそれぞれ、線状部材2の画像
データに基づいて測定を行うものを用いることができる
が、特に、線状部材2の断面が略円形であれば、一つ測
定装置を用いて、線状部材2についての一つの画像デー
タに基づいて線状部材2の径と曲がりの両方を測定する
ようにしてもよい。
定の間隔でケガキ線を刻むものである。このケガキ線の
間隔は線状部材2の直径Dに応じて定められ、例えば4
Dとされる。通常は線状部材2の径の公称値に基づいて
ケガキ線の間隔を定めるが、本実施形態では、制御装置
90が、径測定装置30で測定した線状部材2の径に関
する測定データに基づいてケガキ線の間隔を算出する。
具体的には、線状部材2の径に応じて予め決められたケ
ガキ線の間隔や深さをいくつかのパターンとして制御装
置90の記憶部に記憶しておき、制御部90は径測定装
置30で測定した線状部材2の径(又は公称値の径)に
基づいて、そのパターンからケガキ線の間隔等を選択す
る。ケガキ装置50は、図5に示すように、テーブル5
1と、同図の左右方向に沿って移動可能な切込手段52
とを有する。線状部材2は、ハンドリングロボット20
によってケガキ装置50に手渡され、線状部材2の両端
を結ぶ直線の方向が上記左右方向と平行になるように、
テーブル51上の所定位置に載置される。そして、制御
装置90からの指示を受けると、切込手段52は一定の
間隔(例えば4D)ずつ移動しながら、切込手段52の
刃を線状部材2に押し付ける動作を繰り返し、これによ
り、線状部材2に多数のケガキ線2aが入れられる。
尚、切込手段52の刃の押し付け圧は数段階に調整可能
である。
材2を引っ張ることにより線状部材2を破断させるもの
である。引張り試験機60には、図6に示すように、線
状部材2の端部を固着する二つの固着手段61,62が
設けられている。これらの固着手段61,62はそれぞ
れ軸63,63の回りに回動可能に構成されており、ま
た、この回動動作をロックすることもできる。特に、本
実施形態では、固着手段として首振りチャック機構を用
いている。この引張り試験機60は、制御装置90から
の指示に基づいて動作する。
ット20と引張り試験機60とは互いに協調して、固着
手段61,62に線状部材2を装着する動作を行う。具
体的には、まず、制御装置90が、曲がり測定装置40
で測定された線状部材2の曲がりに関する測定データに
基づいて、固着手段61,62にその線状部材2を容易
に装着することができるような、二つの固着手段61,
62の間隔及び各固着手段61,62の向き(軸63の
回りの回転角度)を算出し、その算出した結果を引張り
試験機60に送る。すると、引張り試験機60はその送
られた指示にしたがって、固着手段61,62の間隔及
び向きを調整する。一方、ハンドリングロボット20は
線状部材2を固着手段61,62の位置まで移動する。
そして、固着手段61,62がそれぞれ線状部材2の上
端部、下端部を固着することにより、図6に示すよう
に、線状部材2が引張り試験機60に装着される。
60は線状部材2の上端を上方に引っ張る。これによ
り、線状部材2は変形し、遂には破断する(図7(b)
参照)。また、引張り試験機60には、第三測定手段と
しての最大張力・降伏点測定装置(不図示)が設けられ
ている。かかる最大張力・降伏点測定装置は、引張り試
験を行っている際に、線状部材2の最大張力、降伏点を
測定する。最大張力・降伏点測定装置で得られた最大張
力、降伏点に関する測定データは制御装置90に送られ
る。
力、降伏点の他に、線状部材2の伸びと絞りを測定す
る。引張り試験における伸びとは、破断した線状部材2
が伸びた割合をいう。線状部材2の表面には、予め多数
のケガキ線が所定の等間隔で刻まれているので、引張り
試験後の線状部材2のケガキ線の間隔を測定することに
より、伸びを求めることができる。
前の線状部材2の断面積に対する、破断前後の線状部材
2の断面積の差の割合をいう。この絞りは、破断面位置
において測定する。また、JIS規格では、破断した二
つの線状部材2の破断面同士を繋ぎ合わせた後、一の方
向から見たときの絞りを測定すると共に、その方向に対
して90度回転した方向から見たときの絞りを測定する
ことが規定されている。
て、引張り試験における線状部材2の伸びや絞りを自動
測定する。かかる伸び及び絞りの測定処理は、大きく三
つに分けられる。すなわち、線状部材2の画像に基づい
て線状部材2の破断位置を測定する処理と、線状部材2
の画像に基づいて伸びを測定する処理と、線状部材2の
画像に基づいて絞りを測定する処理とである。
るためのものである。このCCDカメラ70にはズーム
機構が付いており、画像処理装置80からの指示に基づ
いて倍率を変えることができる。破断位置を測定する場
合には、破断した二つの線状部材2が一つの画像中に写
るようにCCDカメラ70の倍率を設定する。一方、伸
びや絞りを測定する場合には、線状部材2の一部を拡大
した画像を得ることができるようにCCDカメラ70の
倍率を設定する。CCDカメラ70で撮像された画像は
画像処理装置80に送られ、所定の画像処理が施され
る。通常、CCDカメラ70は線状部材2に形成したケ
ガキ線と対向させて配置する。
前後方向に沿って移動可能であり、また、引張り試験機
60の回りに回転することができる。線状部材2を撮像
する際には、CCDカメラ70を所定の撮像位置まで前
進させると共に所定の上下方向位置に昇降させる。そし
て、線状部材2を撮像した後、CCDカメラ70を後退
させる。また、CCDカメラ70を回転可能に構成した
のは、上記のJIS規格に適合した絞り測定を行うため
である。尚、CCDカメラを回転可能に構成する代わり
に、CCDカメラを二台用意し、互いに直交する方向か
ら線状部材を撮像できるように構成してもよい。
に光を照射する照明装置(不図示)が設けられている。
この照明下で線状部材2が撮像されることになる。破断
位置の測定、絞りの測定を行う場合には、線状部材2の
輪郭がはっきり写った画像を得る必要があるため、照明
装置は、線状部材2から見てCCDカメラ70と反対側
から光を線状部材2に照射する。一方、伸びの測定を行
う場合には、線状部材2に設けたケガキ線がはっきりと
写った画像を得る必要があるため、照明装置は、CCD
カメラ70の側から光を線状部材2に照射する。
取得した画像に所定の画像処理を施すことにより、線状
部材2の破断位置を測定したり、伸びや絞りを測定する
ものである。また、画像処理装置80は、破断位置の測
定処理で得た測定データに基づいて、伸び又は絞りを測
定するのに適したCCDカメラ70の位置及び倍率を算
出すると共に、その算出結果に基づいてCCDカメラ7
0に指示を与える。
るものである。具体的には、ハンドリングロボット2
0、引張り試験機60、画像処理装置80等を制御した
り、径測定装置30、曲がり測定装置40、最大張力・
降伏点測定装置や画像処理装置80から送られた各種の
測定データを管理する。本実施形態では、かかる制御装
置90をコンピュータで構成している。
2を収容するものである。線状部材2は、伸び及び絞り
の測定が完了すると、ハンドリングロボット20によっ
て引張り試験機60から取り出され、残材ストッカ11
0の所定の棚に収容される。
手順について説明する。図9はその引張り試験装置の動
作手順を説明するためのフローチャートである。
予めストッカ10の各棚に一つずつ収容されている。ま
ず、ハンドリングロボット20は、ストッカ10から一
つの線状部材2を取り出し、その線状部材2を径測定装
置30に移動する。図3に示すように線状部材2が径測
定装置30に装着されると、径測定装置30はその線状
部材2の径を測定する(step11)。この線状部材2の径
に関する測定データは径測定装置30から制御装置90
に送られる。その後、ハンドリングロボット20はその
線状部材2を径測定装置30から曲がり測定装置40に
移動する。線状部材2が曲がり測定装置40のテーブル
41上に載せられると、曲がり測定装置40は、図4に
示すように、第一押さえ手段42及び第二押さえ手段4
3を作動させて、その線状部材2の曲がりを測定する
(step12)。この線状部材2の曲がりに関する測定デー
タは曲がり測定装置40から制御装置90に送られる。
次に、制御装置90は、線状部材2の径に関する測定デ
ータに基づいて線状部材2に刻むべきケガキ線の間隔を
求めた後、その求めたケガキ線の間隔に関するデータを
ケガキ装置50に送る。そして、ハンドリングロボット
20が線状部材2を曲がり測定装置40からケガキ装置
50に移動し、線状部材2をケガキ装置50のテーブル
51上に載せる。すると、ケガキ装置50は、図5に示
すように、制御装置90から送られたケガキ線の間隔に
関するデータにしたがって線状部材2に多数のケガキ線
2aを形成する(step13)。
りに関する測定データに基づいて、引張り試験機60の
二つの固着手段61,62の間隔と、各固着手段61,
62の向きとを求める。この求めた間隔及び向きに関す
るデータは引張り試験機60に送られ、引張り試験機6
0はそのデータに基づいて、固着手段61,62の間隔
と向きを調整する。そして、ハンドリングロボット20
が線状部材2をケガキ装置50から固着手段61,62
の位置まで移動すると、固着手段61,62はそれぞれ
線状部材2の上端部、下端部を固着する。こうして、図
6に示すように、線状部材2が引張り試験機60に装着
される(step14)。
引張り試験を行う(step15)。すなわち、徐々に大きな
荷重をかけて線状部材2を上方に引っ張る。このとき、
各固着手段61,62の軸63,63についてはロック
を解除して、回動自在とされる。このため、線状部材2
を引っ張っていくと、まず、線状部材2は、図7(a)
に示すように、直線状に伸びる。その後、荷重がある値
に達したときに、線状部材2が破断し、荷重が急激に落
ちる。引張り試験機60は、荷重が落ちたことを検出す
ることにより、線状部材2が破断した瞬間を知ることが
できる。引張り試験機60は、線状部材2が破断した瞬
間から一定の時間後に各部の動作を停止する。これによ
り、破断した二つの線状部材2の間には隙間ができ、線
状部材2は、図7(b)に示すように、二つに分離した
状態のまま保持される。また、引張り試験を行っている
際に、引張り試験機60の最大張力・降伏点測定装置
は、線状部材2の最大張力と降伏点を測定し、その測定
データを制御装置90に送る(step16)。次に、線状部
材2の伸び及び絞りの測定を行う。かかる伸び及び絞り
の測定は、破断位置の測定処理、伸びの測定処理、絞り
の測定処理の順に行われる。最初に、線状部材2の破断
位置を測定する処理を実行する(step17)。
に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置80は
CCDカメラ70に信号を送り、CCDカメラ70は破
断した線状部材2の略全体を撮像する。この線状部材2
を撮像する際には、照明装置からの光が線状部材2に後
方から照射されているため、この画像(濃淡画像)中、
線状部材2を表す部分は濃度レベル(輝度値)が低く、
その部分の画像は暗い。このCCDカメラ70で得られ
た画像は画像処理装置80に送られる。次に、画像処理
装置80は、ノイズを除去するため、画像にフィルタリ
ング処理を施した後、その画像を二値化処理する。ここ
では、濃度レベルがしきい値以下である画素に「1」の
値を、濃度レベルがしきい値より大きい画素に「0」の
値を付与する。これにより、線状部材2を表す二値画像
を得ることができる。次に、画像処理装置80は、二値
画像にラベル付けの処理を施す。そして、ラベル付けら
れた各島について、所定の特徴量を抽出する。ここで、
特徴量としては、例えば、島の数、各島についての面積
値、各島についての重心位置を用いる。
いて、破断した二つの線状部材2に対応する二つの線状
部材領域を抽出する。その後、画像処理装置80は、そ
の二つの線状部材領域に対して、破断面の位置と、破断
面間の中心位置とを算出する。具体的には次のように行
う。二値画像の中では、上側に位置する線状部材領域の
下辺が上の破断面を表し、下側に位置する線状部材領域
の上辺が下の破断面を表している。このため、上(下)
の破断面の位置を算出するには、例えば、上(下)側に
位置する線状部材領域の下辺(上辺)を構成する各画素
の位置データに基づいて、その下辺(上辺)を表す直線
の方程式を算出する。そして、その直線の方程式を用い
て、その線状部材領域の下辺(上辺)の中心位置を求
め、これを上(下)の破断面の位置とすればよい。ま
た、破断面間の中心位置は、上下の破断面の位置の中点
を求めることにより、容易に得ることができる。画像処
理装置80は、こうして線状部材2の破断面の位置等を
測定すると、その測定データを制御装置90に送る。こ
れで、破断位置の測定処理が終了する。
等を測定する場合について説明したが、例えばセンサを
用いて破断面の位置等を検出するようにしてもよい。
移行する(step18)。図10は線状部材2の伸びを測定
する処理を説明するための図である。
に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置80
は、上記の破断位置の測定処理で得られた測定データに
基づいて、CCDカメラ70の所定の上下方向位置及び
拡大倍率を算出し、その算出結果に基づいてCCDカメ
ラ70の倍率を設定し、CCDカメラ70を所定の上下
方向位置に移動する。CCDカメラ70は所定の上下方
向位置に移動すると、線状部材2を撮像する。これによ
り、図10(a)に示すように、二つに破断した線状部
材2の、少なくとも二つのケガキ線を含む部分であって
且つケガキ線間に破断面が介在する部分についての拡大
画像を取得する。かかる拡大画像を取得するのは、線状
部材2のケガキ線の位置を正確に測定するためである。
照明装置からの光が線状部材2に前方から照射されてい
るため、この拡大画像(濃淡画像)中、凹んでいるケガ
キ線の部分は最も明るく写り、輝度値(濃度レベル)が
一番高い。次に輝度値が高いのはケガキ線以外の線状部
材2の部分であり、最も輝度値が低いのは背景部分であ
る。この拡大画像は画像処理装置80に送られる。
いて、ケガキ線の輪郭を強調するため、フィルタリング
処理を行う。その後、かかるフィルタリング処理後の画
像を二値化処理する。ここでは、濃度レベルが所定のし
きい値以上である画素に「1」の値を、濃度レベルがし
きい値よりも小さい画素に「0」の値を付与する。これ
により、ケガキ線の輪郭を表す二値画像を得ることがで
きる。次に、画像処理装置80は、二値画像にラベル付
けの処理を施し、各島にラベルを付けた後、各島につい
て所定の特徴量を抽出する。ここで、特徴量として、例
えば、各島についての外接長方形の面積値を用いる。そ
の後、画像処理装置80は、特徴量に基づいて、各島の
中からケガキ線の輪郭を表すもの(ゲカキ線領域)を抽
出する。
像に基づいて、破断面の位置よりも上側に位置するケガ
キ線領域を、所定の距離dだけ下方に移動する処理を内
部的に行う。ここで、下方に移動する距離dは、破断位
置の測定処理で得られた上下の破断面の位置の差、及び
CCDカメラ70の拡大倍率に基づいて求められる。ま
た、ケガキ線領域が破断面の位置よりも上側に位置する
か否かも、破断位置の測定処理で得られた測定データ等
に基づいて容易に判断できる。図10(b)に示す例で
は、ケガキ線領域R1 ,R2 は破断面の下側に位置する
ので、そのままにしておく。そして、ケガキ線領域
R3 ,R4 は破断面の上側に位置するので、それぞれ距
離dだけ下側に移動する。尚、図10(b)に示すよう
に、この二値画像において、横方向をx軸、縦方向をy
軸としたxy座標系を取る。
理を施した二値画像に基づいて、各ケガキ線領域の位置
データ(ここではy座標)を取得する。具体的には、ケ
ガキ線領域は略長方形状になるので、その長方形の中心
位置のy座標をそのケガキ線領域の位置とする。そし
て、隣り合うケガキ線領域のy座標の差分を取ることに
より、ケガキ線の間隔を求める。画像処理装置80は、
こうして求めた引張り試験後のケガキ線の間隔に関する
測定データと、引張り試験前のケガキ線の間隔に関する
測定データとに基づいて、線状部材2の伸びを算出す
る。この算出した伸びに関する測定データは制御装置9
0に送られる。これで、伸びの測定処理が終了する。
移行する(step19)。図11は線状部材2の絞りを測定
する処理を説明するための図である。
に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置80
は、上記の破断位置の測定処理で得られた測定データに
基づいて、CCDカメラ70の所定の上下方向位置及び
拡大倍率を算出し、その算出結果に基づいてCCDカメ
ラ70の倍率を設定し、CCDカメラ70を所定の上下
方向位置に移動する。CCDカメラ70は所定の上下方
向位置に移動すると、線状部材2の破断した部分を撮像
し、図11(a)に示すように、その破断した部分が略
中央に位置するような拡大画像を取得する。このような
拡大画像を取得するのは、破断面の近傍における絞りを
正確に求めるためである。
照明装置からの光が線状部材2に後方から照射されてい
るため、この拡大画像(濃淡画像)中、線状部材2を表
す部分は濃度レベル(輝度値)が低く、背景を表す部分
は濃度レベルが高い。かかる拡大画像は画像処理装置8
0に送られる。
するために拡大画像にフィルタリング処理を施した後、
その拡大画像を二値化処理する。ここでは、濃度レベル
が所定のしきい値以下である画素に「1」の値を、濃度
レベルがしきい値より大きい画素に「0」の値を付与す
る。これにより、線状部材2を表す二値画像を得ること
ができる。次に、画像処理装置80は、二値画像にラベ
ル付けの処理を施す。そして、各島について所定の特徴
量を抽出する。ここで、特徴量としては、例えば、島の
数、各島についての面積値、各島についての重心位置を
用いる。
いて、破断した二つの線状部材2に対応する二つの線状
部材領域を抽出する。その後、画像処理装置80は、二
つの線状部材領域についてボーダーサーチを行い、二つ
の線状部材領域の各輪郭点の座標データを取り込む。そ
して、その輪郭形状に基づいて各線状部材領域の破断面
を特定する。二値画像の中では、線状部材2は上下に二
つに分離しているので、上側に位置する線状部材領域の
下辺が上の破断面を表し、下側に位置する線状部材領域
の上辺が下の破断面を表している。これより、各線状部
材領域の破断面を容易に特定することができる。
づいて、上下の破断面が一致するように線状部材領域を
移動する処理を内部的に行う。通常、引張り試験機60
では、線状部材2の下端を固定しているので、上側の線
状部材領域を略下方に移動させることにより、上側の線
状部材領域の破断面を下側の線状部材領域の破断面に突
き合わせる。これにより、図11(b)に示すように、
上下の破断面を突き合わせた二値画像を得ることができ
る。その後、画像処理装置80は、その上下の破断面を
突き合わせた二値画像に基づいて、破断面における線状
部材2の絞りを測定する。具体的は、まず、破断面にお
ける線状部材2の横方向の画素数に基づいて、破断面に
おける線状部材2の径D1 を求める。そして、その求め
た結果と、引張り試験前の線状部材2の径に関する測定
データとを用いて、破断面における線状部材2の絞り値
を算出する。画像処理装置80は、こうして得られた線
状部材2の絞りに関する測定データを制御装置90に送
る。以上の絞り測定は、CCDカメラ70を90度回転
させた位置で、再度行う。これで、線状部材2の絞りを
測定する処理が終了する。
定処理が終了すると、ハンドリングロボット20は、図
8に示すように、引張り試験機60から破断した線状部
材2を取り出した後、その線状部材2を残材ストッカ1
10に移動し、所定の棚に収容する。以上で、一つの線
状部材2に対する引張り試験装置の動作が終了する。そ
の後、他の線状部材2について引張り試験を行う場合に
は、上記の動作を繰り返す。
装置で得られた線状部材の径に関する測定データに基づ
いてケガキ線の間隔を求めると共に、その求めたケガキ
線の間隔に関するデータを用いてゲカキ装置を制御する
ことにより、線状部材にケガキ線を刻む処理を自動で行
うことができる。また、曲がり測定装置で得られた線状
部材の曲がりに関する測定データに基づいて引張り試験
機の固着手段の間隔や向きを調整した後、ハンドリング
ロボットが線状部材を固着手段の位置に移動し、固着手
段がその線状部材を固着することにより、線状部材の引
張り試験機への装着を自動で行うことができる。更に、
線状部材の破断位置を撮像して得られた画像に基づいて
線状部材の伸びや絞りを測定することにより、従来、作
業者がノギス等を用いて手作業で行っていた伸び及び絞
りの測定を、正確かつ迅速に自動で行うことができる。
したがって、本実施形態の引張り試験装置では、線状部
材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の一
連の作業を自動で行うことができ、作業者の負担を軽減
することができる。
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。
ガキ線を刻んだ場合について説明したが、一般に、引張
り試験用の所定の目印を線状部材の表面に設けるように
してもよい。かかる目印としては、ケガキ線の他に、例
えはポンチ穴や塗料でペイントした線等を用いることが
できる。
方法によれば、線状部材の径に関する測定データに基づ
いて決定された一定の間隔で、線状部材に目印を付ける
ことにより、目印を付ける作業を容易に行うことができ
る。また、線状部材の曲がりに関する測定データに基づ
いて引張り試験機の固着手段の間隔や向きを調整するこ
とにより、線状部材を引張り試験機に装着する作業を容
易に行うことができる。更に、線状部材の破断位置を撮
像して得られた画像に基づいて線状部材の伸びや絞りを
測定することにより、従来、作業者がノギス等を用いて
手作業で行っていた伸び及び絞りの測定を、正確かつ迅
速に自動で行うことができる。したがって、本発明の引
張り試験方法を適用することにより、線状部材の引張り
試験機への装着や伸び及び絞りの測定等について作業者
の負担を軽減することができる。
第一測定手段で得られた線状部材の径に関する測定デー
タに基づいて決定された一定の間隔で、目印形成手段が
線状部材に目印を付けることにより、線状部材に目印を
付ける処理を自動で行うことができる。また、第二測定
手段で得られた線状部材の曲がりに関する測定データに
基づいて引張り試験機の固着手段の間隔や向きを調整し
た後、移動手段が線状部材を固着手段の位置に移動し、
固着手段が線状部材を固着することにより、線状部材の
引張り試験機への装着を自動で行うことができる。更
に、線状部材の破断位置を撮像して得られた画像に基づ
いて線状部材の伸びや絞りを測定することにより、従
来、作業者がノギス等を用いて手作業で行っていた伸び
及び絞りの測定を、正確かつ迅速に自動で行うことがで
きる。したがって、本発明の引張り試験装置では、線状
部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の
一連の作業を自動で行うことができ、作業者の負担を軽
減することができる。
略ブロック図である。
めの図である。
るための図である。
めの図である。
を装着したときの状態を示す図である。
ための図である。
を取り出すときの様子を示す図である。
のフローチャートである。
めの図である。
めの図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 線状部材の径を測定する工程と、 前記線状部材の曲がりを測定する工程と、 前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決定さ
れた一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける工程
と、 前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を有する
引張り試験機を用い、前記線状部材の曲がりに関する測
定データに基づいて前記固着手段の間隔及び向きを調整
して前記固着手段に前記線状部材を装着する工程と、 前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張ること
により破断する工程と、 破断した前記線状部材を撮像して得られた画像データに
基づいて、前記線状部材の伸び及び絞りを測定する工程
と、 を具備することを特徴とする引張り試験方法。 - 【請求項2】 前記引張り試験を行っている際に前記線
状部材についての最大張力及び降伏点を測定する工程を
備えることを特徴とする請求項1記載の引張り試験方
法。 - 【請求項3】 ハンドリングロボットを用いて、前記線
状部材を、前記線状部材の径を測定する位置、前記線状
部材の曲がりを測定する位置、前記目印を付ける位置、
及び前記固着手段が設けられた位置に移動することを特
徴とする請求項1又は2記載の引張り試験方法。 - 【請求項4】 前記目印はケガキ線であることを特徴と
する請求項1、2又は3記載の引張り試験方法。 - 【請求項5】 線状部材の径を測定する第一測定手段
と、 前記線状部材の曲がりを測定する第二測定手段と、 前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決定さ
れた一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける目印形
成手段と、 前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を有し、
前記線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて前
記固着手段の間隔及び向きを調整すると共に、前記固着
手段で固着された前記線状部材を引っ張ることにより破
断する引張り試験機と、 破断した前記線状部材についての画像データを撮像する
撮像手段と、 前記撮像手段で撮像された前記線状部材についての画像
データに所定の処理を施すことにより前記線状部材の伸
び及び絞りを測定する画像処理手段と、 前記線状部材を、前記第一測定手段、前記第二測定手
段、前記目印形成手段及び前記固着手段が設けられた各
位置に移動する移動手段と、 を具備することを特徴とする引張り試験装置。 - 【請求項6】 前記引張り試験を行っている際に前記線
状部材についての最大張力及び降伏点を測定する第三測
定手段を備えることを特徴とする請求項5記載の引張り
試験装置。 - 【請求項7】 前記移動手段はハンドリングロボットで
あることを特徴とする請求項5又は6記載の引張り試験
装置。 - 【請求項8】 前記目印はケガキ線であることを特徴と
する請求項5、6又は7記載の引張り試験装置。
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---|---|---|---|
JP31518498A JP3725714B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 引張り試験方法及び引張り試験装置 |
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JP2000146789A true JP2000146789A (ja) | 2000-05-26 |
JP3725714B2 JP3725714B2 (ja) | 2005-12-14 |
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-
1998
- 1998-11-05 JP JP31518498A patent/JP3725714B2/ja not_active Expired - Fee Related
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