JP2000146789A

JP2000146789A - 引張り試験方法及び引張り試験装置

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Publication number: JP2000146789A
Application number: JP10315184A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Kurashige; 和正藏重; Akimitsu Tamayama; 昭光玉山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2000-05-26
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP3725714B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、材料の機械的性質
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。

【０００２】

【従来の技術】従来より、線材や棒材等の線状部材につ
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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の引張
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。

【０００４】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
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。

【０００６】上記の目的を達成するための本発明に係る
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。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
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。

【０００８】本実施形態の引張り試験装置は、図１及び
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。

【０００９】本実施形態では、線材や棒材等の線状部材
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。

【００１０】ストッカ１０は、線状部材２を収容するも
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。

【００１１】ハンドリングロボット２０は、線状部材２
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。

【００１２】径測定装置３０は、レーザを利用して、線
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。

【００１３】曲がり測定装置４０は、線状部材２の曲が
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。

【００１４】尚、上述したように、径測定装置３０、曲
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。

【００１５】ケガキ装置５０は、線状部材２の表面に所
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。

【００１６】引張り試験機６０は、荷重をかけて線状部
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。

【００１７】また、本実施形態では、ハンドリングロボ
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。

【００１８】引張り試験が開始されると、引張り試験機
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。

【００１９】本実施形態の引張り試験装置では、最大張
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。

【００２０】また、引張り試験における絞りとは、破断
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。

【００２１】本実施形態では、画像処理の手法を使っ
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。

【００２２】ＣＣＤカメラ７０は、線状部材２を撮像す
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。

【００２３】また、ＣＣＤカメラ７０は、上下方向及び
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。

【００２４】引張り試験機６０の周囲には、線状部材２
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。

【００２５】画像処理装置８０は、ＣＣＤカメラ７０で
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。

【００２６】制御装置９０は、各装置を統括的に管理す
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。

【００２７】残材ストッカ１１０は、破断した線状部材
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。

【００２８】次に、本実施形態の引張り試験装置の動作
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。

【００２９】多数の線状部材２は、図２に示すように、
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）。

【００３０】次に、制御装置９０は、線状部材２の曲が
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）。

【００３１】その後、引張り試験機６０は線状部材２の
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）。

【００３２】まず、制御装置９０は、画像処理装置８０
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。

【００３３】次に、画像処理装置８０は、特徴量に基づ
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。

【００３４】尚、ここでは、画像を用いて破断面の位置
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。

【００３５】次に、線状部材２の伸びを測定する処理に
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。

【００３６】まず、制御装置９０は、画像処理装置８０
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。

【００３７】また、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。

【００３８】次に、画像処理装置８０は、拡大画像につ
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。

【００３９】次に、画像処理装置８０は、かかる二値画
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。

【００４０】その後、画像処理装置８０は、この移動処
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。

【００４１】次に、線状部材２の絞りを測定する処理に
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。

【００４２】まず、制御装置９０は、画像処理装置８０
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。

【００４３】また、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。

【００４４】次に、画像処理装置８０は、ノイズを除去
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。

【００４５】次に、画像処理装置８０は、特徴量に基づ
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。

【００４６】次に、画像処理装置８０は、二値画像に基
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。

【００４７】こうして、線状部材２の伸び及び絞りの測
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。

【００４８】本実施形態の引張り試験装置では、径測定
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。

【００４９】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
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。

【００５０】上記の実施形態では、線状部材の表面にケ
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。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の引張り試験
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。

【００５２】また、本発明の引張り試験装置によれば、
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である引張り試験装置の概
略ブロック図である。

【図２】その引張り試験装置の概略構成図である。

【図３】その引張り試験装置の径測定装置を説明するた
めの図である。

【図４】その引張り試験装置の曲がり測定装置を説明す
るための図である。

【図５】その引張り試験装置のケガキ装置を説明するた
めの図である。

【図６】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である。

【図７】引張り試験機で行われる引張り試験を説明する
ための図である。

【図８】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９】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。

【図１０】線状部材の伸びを測定する処理を説明するた
めの図である。

【図１１】線状部材の絞りを測定する処理を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

２線状部材２ａケガキ線１０ストッカ１１棚２０ハンドリングロボット３０径測定装置４０曲がり測定装置４１テーブル４２第一押さえ手段４３第二押さえ手段４４第一衝立部４５第二衝立部５０ケガキ装置５１テーブル５２切込手段６０引張り試験機６１，６２固着手段６３軸７０ＣＣＤカメラ８０画像処理装置９０制御装置１１０残材ストッカ

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Claims

【特許請求の範囲】

【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。