JP2014157038A - 被測定物の疲労き裂の自動計測装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被測定物の疲労き裂の自動計測装置およびプログラムを提供すること。
【解決手段】ＣＣＤカメラ４と三軸移動台装置７とコンピュータ１０とを備え、コンピュータ１０は、初期画像における第１の特定領域に存在するパターンおよび第２の特定領域に存在するパターンを撮像手段の位置に応じて抽出する特定領域抽出部２９と、試験片Ｔに負荷が加わっているときに撮影された画像において第２の対応領域に存在するパターンを抽出する対応領域抽出部３０と、第１および第２の特定領域に存在するパターンの間隔と第１および第２の対応領域に存在するパターンの間隔との差が所定の大きさ以上になったことを条件として、き裂先端が進展したと判断するき裂先端進展判断部３１とを有し、負荷を加えた回数が所定の回数になる毎に、撮像手段に撮影された画像を表す画像データに基づいて、き裂Ｋの長さおよび進展速度を計測する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被測定物の疲労き裂の自動計測装置およびプログラムに関する。

従来、疲労試験機により試験片等の被測定物に疲労き裂を発生させ、被測定物に疲労き裂が発生していく状況をＣＣＤカメラで撮影し、撮影した映像を表す画像データを分析することによって、被測定物に発生したき裂の長さおよび進展状況を自動計測するものが知られている（たとえば、特許文献１ないし３参照）。

たとえば、特許文献１に開示されたき裂伝播測定装置は、３軸微動台に支持される拡大鏡を備えたＣＣＤカメラで試験片を撮影した画像を２値化処理し、２値化処理した白黒画像に基づいて、き裂先端をマイクロコンピュータで認識し、ＣＣＤカメラをき裂先端の伝播に自動追従させることにより、き裂先端の伝播を表すデータをリアルタイムで処理する。

また、特許文献２に開示されたものは、試験片にクラックが発生する状況をビデオ録画し、１静止画を微分することにより濃淡画像を生成し、生成した濃淡画像の各エッジ間の相互間距離からグループ化したラインを算出し、算出したラインの間隔の大きさからクラックの発生を判定する。

また、特許文献３に開示されたものは、試験片のき裂発生面にき裂が進展する方向に一定ピッチで予めマークを付しておき、き裂が発生する状況を撮影し、撮影画面上でマーク位置に基づいてき裂先端を求める。

そのほか、コンプライアンス法、き裂先端の進展をＣＣＤカメラで撮影した画像を表示画面に表示させることにより観測者に常時監視させる方法、および、観測者に目視させる方法などが知られている。

実開平４−９０９４７号公報 特開平５−５２７２９号公報 特開２００１−２８１１１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、き裂先端の進展が微細な線として生じた場合には、き裂と汚れまたは傷との区別ができず、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定することができないといった課題があった。

また、特許文献１に記載された技術は、仮に拡大鏡の倍率を高くした場合であっても、被写界深度が浅くなるため、試験中の撮影時にピントがずれやすくなる上に、き裂の進展方向によっては、き裂が視野から外れやすくなるため、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定することができないといった課題があった。

また、特許文献２および３に記載された技術は、き裂の進展速度を計測できないといった課題があった。また、特許文献３に記載された技術は、試験片のき裂にマークを描くため、誤差が生じやすく、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定することができないといった課題があった。

また、コンプライアンス法などの上述したそのほかの方法は、観測者の目視に依存するため、特に、き裂先端の進展が微細な線として生じた場合には、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定することができないといった課題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、き裂先端の進展が微細な線として生じても、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定できる、被測定物の疲労き裂の自動計測装置およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、上記目的を達成するため、（１）疲労試験機により被測定物に負荷を繰り返し加えることによってき裂が生じる前記被測定物の表面部位を撮影する撮像手段と、前記き裂の先端の進展に応じて前記撮像手段を移動させる移動手段と、前記負荷を加えた回数が所定の回数になる毎または前記負荷を加える時間が所定の時間になる毎に、前記撮像手段に撮影された画像を表す画像データに基づいて、前記き裂の長さおよび進展速度の少なくともいずれかを計測する自動計測手段と、を備えた被測定物の疲労き裂の自動計測装置であって、前記自動計測手段は、前記被測定物の表面部位にき裂が生じる前に撮像された初期画像における第１の特定領域に存在するパターンおよび第２の特定領域に存在するパターンを前記撮像手段の位置に応じて抽出する特定領域抽出部と、前記被測定物に負荷が加わっているときに撮影された画像において前記第１の特定領域に存在するパターンに対応する第１の対応領域に存在するパターンおよび前記第２の特定領域に存在するパターンに対応する第２の対応領域に存在するパターンを抽出する対応領域抽出部と、前記第１および第２の特定領域に存在するパターンの間隔と前記第１および第２の対応領域に存在するパターンの間隔との差が所定の大きさ以上になったことを条件として、前記き裂先端が進展したと判断するき裂先端進展判断部と、を有して構成されている。

この構成により、本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、第１および第２の特定領域に存在するパターンの間隔と、第１および第２の対応領域に存在するパターンの間隔と、の差が所定の大きさ以上になったことを条件として、き裂先端が進展したと判断するので、き裂先端の進展が微細な線として生じても、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定できる。

本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、上記（１）に記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置において、（２）前記自動計測手段は、疲労試験の開始時に前記被測定物の表面に貼着したクラックゲージに流れる電気信号が変化したことを条件として、前記き裂先端が進展したと判断するゲージ判断部をさらに有し、前記ゲージ判断部による前記疲労試験の実行を指示する外部信号の入力があったことを条件として、前記き裂先端進展判断部に替えて、前記ゲージ判断部によって前記き裂先端が進展したか否かを判断させるようにしてもよい。

この構成により、本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、き裂先端の進展に応じてクラックゲージの導電性極細線が切断されたことによる電気信号の変化を条件として、き裂先端が進展したと判断するため、き裂の長さおよびき裂先端の進展速度を正確に算出することができる。

本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、上記（１）または（２）に記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置において、（３）前記自動計測手段は、前記き裂先端が進展したと判断されたときの画像と、前記初期画像との差分画像を生成する差分画像生成部をさらに有し、前記差分画像生成部によって生成された差分画像を表示装置に表示させるようにしてもよい。

この構成により、本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、き裂先端が進展したと判断されたときの画像と、初期画像との差分画像を表示装置に表示させることにより、進展したき裂を明確に表示装置に表示させることができる。

本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置において、（４）前記自動計測手段は、前記表示装置に表示させた前記差分画像におけるき裂先端に対応した垂直線を前記表示装置に表示させる垂直線表示部と、前記垂直線を前記表示装置に表示させたことを条件として、前記き裂の長さと前記被測定物に負荷が加えられた回数を記憶媒体に記録する記録部と、をさらに有していてもよい。

この構成により、本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、差分画像におけるき裂先端に対応した垂直線を前記表示装置に表示させたことを条件として、前記き裂の長さと前記被測定物に負荷が加えられた回数を記憶媒体に記録することにより、き裂が発生した過程を記録することができる。

本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置において、（５）前記自動計測手段は、前記被測定物に負荷が所定回数加わる毎に、前記負荷を加える加振周波数を一時的に低くするように前記疲労試験機に対して指示する加振周波数指示部と、前記加振周波数が一時的に低くするように前記疲労試験機対して指示した後に、前記撮像手段に撮像を指示する撮像指示部と、をさらに有して構成されてもよい。

この構成により、本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、撮像手段に撮像させるときに、疲労試験機における加振周波数を一時的に低くするため、撮像手段のフレームレートを高くすることなく、ぶれのない画像を撮像手段に撮像させることができる。

本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置において、（６）前記撮像手段は、物体側テレセントリックレンズを備えているＣＣＤカメラにより構成されている。

この構成により、本発明に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置は、物体側テレセントリックレンズを備えたＣＣＤカメラによって被測定物の表面部位を撮影するので、き裂の進展方向がずれてき裂がカメラ中心から上側または下側にずれても収差の影響が少ない。

本発明に係るプログラムは、（７）疲労試験機により被測定物に負荷を繰り返し加えることによってき裂が生じる前記被測定物の表面部位を撮影する撮像手段と、前記き裂の先端の進展に応じて前記撮像手段を移動させる移動手段と、前記負荷を加えた回数が所定の回数になる毎または前記負荷を加える時間が所定の時間になる毎に、前記撮像手段に撮影された画像を表す画像データに基づいて、前記き裂の長さおよび進展速度の少なくともいずれかを計測する自動計測手段と、を備えた被測定物の疲労き裂の自動計測装置の、前記自動計測手段を構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記被測定物の表面部位にき裂が生じる前に撮像された初期画像における第１の特定領域に存在するパターンおよび第２の特定領域に存在するパターンを前記撮像手段の位置に応じて抽出させるステップと、前記被測定物に負荷が加わっているときに撮影された画像において前記第１の特定領域に存在するパターンに対応する第１の対応領域に存在するパターンおよび前記第２の特定領域に存在するパターンに対応する第２の対応領域に存在するパターンを抽出させるステップと、前記第１および第２の特定領域に存在するパターンの間隔と前記第１および第２の対応領域に存在するパターンの間隔との差が所定の大きさ以上になったことを条件として、前記き裂先端が進展したと判断させるステップと、を有する構成である。

この構成により、本発明に係るプログラムは、第１および第２の特定領域に存在するパターンの間隔と、第１および第２の対応領域に存在するパターンの間隔と、の差が所定の大きさ以上になったことを条件として、き裂先端が進展したと判断するので、き裂先端の進展が微細な線として生じても、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定できる。

本発明によれば、き裂先端の進展が微細な線として生じても、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定できる、被測定物の疲労き裂の自動計測装置およびプログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置の概略のハードウェア構成図である。 本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置の概略の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置の初期画像登録処理部が登録表示した無負荷時の画像の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置によって、無負荷時の初期画像から抽出された第１および第２の特定領域に存在するパターンの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置によって、き裂先端が進展した時点の負荷時の画像から抽出された第１および第２の対応領域に存在するパターンの一例を示す図である。 図４に示す第１および第２の特定領域に存在するパターンと図５に示す第１および第２の対応領域に存在するパターンとを並べて両者の間隔の違いを比較した模式図である。 本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置の差分画像生成部によって生成された差分画像の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置の垂直線表示部が表示画像のき裂の先端に合わせて垂直線を表示させた表示画像を示す図である。 本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置で使用するクラックゲージを試験片に貼着した状態を示す図である。 図９のクラックゲージの特性を説明するための図である。 本発明の本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の被測定物の疲労き裂の自動計測装置に係る実施の形態について図面を参照して説明する。

まず概略の構成を説明する。

本発明の実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１は、被測定物としての試験片Ｔに負荷として引張力を繰り返し加えることにより、試験片Ｔにき裂Ｋを発生させる疲労試験機２に対して、図１に示すように設けられている。

自動計測装置１は、試験片Ｔの長さ方向の略中央部に生じるき裂Ｋの発生状況を撮影する撮像手段としてのＣＣＤカメラ４と、ＣＣＤカメラ４を支持し三次元方向に移動してＣＣＤカメラ４をき裂先端の進展に対応してリアルタイムで移動させる移動手段としての三軸移動台装置７と、ＣＣＤカメラ４の撮像のタイミングと時間と制御するとともに、三軸移動台装置７の移動を制御する自動計測手段としてのコンピュータ１０と、を備えている。

疲労試験機２は、公知の疲労試験機を用いることができる。たとえば、疲労試験機２は、上下に対向する一対のクロスヘッドを有し、かついずれか一方のクロスヘッドに負荷を加えるアクチュエータがリンクされており、試験片Ｔの上端および下端を一対のクロスヘッドでチャックしている。

疲労試験機２は、試験片Ｔに対し、一定時間ごとに、たとえば１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ程度の周波数で正弦波、三角波、台形波、矩形波などさまざまな波形の繰り返しとなる引張荷重を加えることによりき裂Ｋを生じさせる。なお、試験片Ｔには、長手方向の中間部の一側にき裂の発生の端緒となるＶ字形の凹部が形成される。

疲労試験機２の制御部３は、疲労試験機２が試験片Ｔに負荷を１回加える毎に１つのカウント信号ｃをコンピュータ１０へ出力するようになっている。これにより、コンピュータ１０は、試験片Ｔに負荷が加えられた回数をカウントすることができる。

また、制御部３は、コンピュータ１０から、後述する低加振周波数指示信号ｄを入力すると、一定時間、たとえば数秒間、試験片Ｔに対し負荷を加える周波数をＣＣＤカメラ４のフレームレートに応じて低く切り替えるようになっている。

ＣＣＤカメラ４は、高精細な撮影が行えるカラーＣＣＤカメラが用いられている。このＣＣＤカメラ４は、対物レンズとして物体側テレセントリックレンズ５を備え、テレセントリックレンズ５の筒体内に照明６の光が導入されるようになっている。したがって、ＣＣＤカメラ４は、照明６の光が試験片Ｔを明るく照らすことにより明確な撮影が行える。

ＣＣＤカメラ４は、コンピュータ１０からの第１の撮影指示信号ａ１または第２の撮影指示信号ａ２を入力すると、この撮影指示信号の種類に応じ異なる撮影回数で試験片Ｔのき裂Ｋが生じる表面部位を撮影するようになっている。具体的には、ＣＣＤカメラ４は、疲労試験開始前、すなわち疲労試験機２が負荷を加える前に、コンピュータ１０から第１の撮影指示信号ａ１を入力したときは、１回撮影するようになっている。

そして、ＣＣＤカメラ４は、疲労試験開始後に、コンピュータ１０から第２の撮影指示信号ａ２を入力したときは、負荷を加える回数が所定の回数、たとえば１，０００回をカウントする毎に、一定時間、たとえば数秒間、複数回の撮影を行うようになっている。

三軸移動台装置７は、固定床等の上に設けられ矢印Ｘ方向に往復微動自在であるＸテーブル７ａと、Ｘテーブル７ａ上に設けられ矢印Ｙ方向に往復微動自在であるＹテーブル７ｂと、Ｙテーブル７ｂ上に設けられ矢印Ｚ方向に往復微動自在であるＺテーブル７ｃと、からなる三軸移動台装置により構成されている。

本実施の形態のプログラムは、三軸移動台装置７を三軸方向に移動制御できるマニュアル操作部分を含んで作成されている。

このプログラムは、たとえば、起動後、表示装置１２にマニュアル制御と自動制御とが表示された内容表示に対しマニュアル操作部が選択されれば、その後、コンピュータ１０のキー入力部１６のＸキーが押され続けるとＸテーブル７ａが図１に示すＸ方向に微動していき、シフトキーが押されながらＸキーが押され続けるとＸテーブル７ａがＸ方向と逆方向に微動していく。

Ｙテーブル７ｂのＹ方向とその逆方向の微動およびＺテーブル７ｃのＺ方向とその逆方向の微動についても、Ｘキーの操作と同様にＹキーやＺキーによって操作される。この構成は、要旨ではないのでこれ以上の詳しい説明は省略する。

コンピュータ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１５、キー入力部１６、図示しないＶＲＡＭおよびＨＤ、ＤＶＤなどの大容量記憶装置を備えている。

さらに、コンピュータ１０は、出力ポートＡ１７、出力ポートＢ１８、ＬＡＮポート１９、ＲＳ２３２Ｃ２０、Ａ／Ｄポート２１およびカウンタポート２２を備えている。ＲＯＭ１５には、本実施の形態に係るプログラムが格納されている。ＲＯＭ１５は、ＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。

コンピュータ１０は、第１の撮影指示信号ａ１または第２の撮影指示信号ａ２を出力ポートＡ１７からＣＣＤカメラ４の被制御信号入力ポートに出力するようになっている。

第１の撮影指示信号ａ１は、試験片Ｔに負荷が加えられていない状態に対応したタイミングでＣＣＤカメラ４に対し試験片Ｔを少なくとも１回撮影することを指示する信号である。試験片Ｔに負荷が加えられていない状態に対応したタイミングは、試験片Ｔにき裂Ｋが発生する前でも後でもよい。

第２の撮影指示信号ａ２は、試験片Ｔに負荷が加えられている状態に対応したタイミングでＣＣＤカメラ４に対し試験片Ｔを複数回の撮影を指示する信号である。なお、指示する撮影回数は１回でもよい。または第２の撮影指示信号ａ２は、試験片Ｔに負荷が加えられる回数が所定回数、たとえば１，０００をカウントされる毎に、後述する低加振周波数指示信号ｄが出力された後に出力される。

コンピュータ１０は、ＣＣＤカメラ４の撮影信号出力ポートから出力する撮影信号ｅをＬＡＮポート１９に入力し、画像処理部２３で画像処理するようになっている。

コンピュータ１０は、３チャンネルのモータ制御信号ｆをＲＳ２３２Ｃ２０からモータコントロールアンプ８へ出力する。モータコントロールアンプ８は、モータ制御信号ｆを増幅してモータ駆動信号ｇとし、三軸移動台装置７のＸテーブル７ａ、Ｙテーブル７ｂおよびＺテーブル７ｃの図示しない位置決め用の制御モータへ出力する。

コンピュータ１０は、試験の開始に先立って、ＣＣＤカメラ４を疲労試験機２に把持された試験片Ｔと対向する位置に移動するために、コンピュータ１０のＸキー，Ｙキー，Ｚキーを押すという外部信号の入力に応じて三軸移動台装置７の移動を制御する。コンピュータ１０は、試験を開始した後は、Ｘテーブル７ａのみをＸキーを押すという外部信号の入力に拠らないで三軸移動台装置７の移動を自動制御する。

コンピュータ１０は、クラックゲージＧから出力されるアナログな電気信号ｈをＡ／Ｄポート２１より入力し、このアナログな電気信号ｈをたとえば２５６階調でデジタル信号に変換して取り込み、後述するゲージ判断部３６による処理対象の信号とするようになっている。

コンピュータ１０は、疲労試験機２の制御部３から出力されるカウント信号ｃをカウンタポート２２より入力し、このカウント信号ｃを１，０００カウントする毎に、後述する特定領域抽出部２９を起動するタイミング信号を生成するとともに、累積のカウント数を算出し後述する記録部３５を起動させたときに後述する記憶媒体である記憶部２４にき裂の長さおよび進展速度を記録するようになっている。

以上で、外観的な構成の説明を終えたので、続いて、制御を含む実質的な構成を説明する。

図２は、上記実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置の概略の機能ブロック図である。図２に示すように、自動計測手段としてのコンピュータ１０は、画像処理部２３と、記憶部２４と、演算処理部２５と、を備えている。

画像処理部２３は、図１に示すＣＰＵ１３とＲＡＭ１４とで構成されてもよく、また画像処理用ＬＳＩによって構成されてもよい。記憶部２４は、ここでは図１に示すＲＯＭ１５によって構成されているが、図示しないＨＤなどの大容量の記憶媒体によって構成されてもよい。演算処理部２５は、図１に示すＣＰＵ１３によって構成される。

コンピュータ１０には、表示装置１２が接続されている。表示装置１２には、たとえば液晶表示装置に代表される薄型パネルの表示装置が採用される。

演算処理部２５は、ＲＯＭ１５に格納されている本実施の形態に係るプログラムをＲＡＭ１４にリードし、このプログラムを実行することにより、図２に示すように、初期画像登録処理部２６、加振周波数指示部２７、撮影指示部２８、特定領域抽出部２９、対応領域抽出部３０、き裂先端進展判断部３１、移動手段制御部３２、差分画像生成部３３、垂直線表示部３４、記録部３５およびゲージ判断部３６を構成する。

演算処理部２５は、プログラムを起動させた後にクラックゲージＧの使用の有無を表示装置１２に表示しＹキーまたはＮキーのいずれかを押して信号入力することにより選択するようになっている。クラックゲージＧの使用については後述する。演算処理部２５は、クラックゲージＧの使用の有無を決定した後に、初期画像登録処理部２６を起動するようになっている。

初期画像登録処理部２６は、試験片Ｔにき裂が生じる前に出力ポートＡ１７から第１の撮影指示信号ａ１をＣＣＤカメラ４に出力し、ＣＣＤカメラ４が試験片Ｔのき裂が生じる前の表面部位について１回撮影して得た撮影信号ｅをＬＡＮポート１９を介して入力するようになっている。

初期画像登録処理部２６は、撮影信号ｅを画像処理部２３に画像処理させて得た画像、たとえば図３に示す画像の画像データを記憶部２４の一の記録エリアに登録するとともに、画像を表示装置１２に表示させるようになっている。

なお、初期画像登録処理部２６は、後述する加振周波数指示部２７の１回目の起動を行った後に起動され、試験片Ｔに最大の負荷が加わっているタイミングで撮影して得た画像を登録するようになっていてもよい。

演算処理部２５は、初期画像登録処理部２６の起動終了から所定時間経過後に、疲労試験機２に試験を開始させる始動指示信号ｂを出力ポートＢ１８より疲労試験機２の制御部３に出力するようになっている。これにより、疲労試験機２が疲労試験を開始する。すなわち、疲労試験機２が試験片Ｔに高い加振周波数で負荷を加えることを開始する。

演算処理部２５は、疲労試験の開始後、疲労試験機２が試験片Ｔに負荷を１回加える毎に制御部３から出力される数値「１」に相当するカウント信号ｃをカウンタポート２２より入力してカウントし、カウント数が所定の回数、たとえば１，０００になる毎に、加振周波数指示部２７、撮影指示部２８、特定領域抽出部２９、対応領域抽出部３０およびき裂先端進展判断部３１を順次に起動させるようになっている。なお、演算処理部２５は、負荷を加える時間が所定の時間になる毎に上記の加振周波数指示部２７等を起動させるようになっていてもよい。

演算処理部２５は、カウント信号ｃのカウント数が１，０００になる毎に、最初に加振周波数指示部２７を起動させるようになっている。加振周波数指示部２７は、疲労試験機２の制御部３に対し、試験片Ｔに加える負荷の加振周波数が所定時間、たとえば数秒間だけ低くなるように指示する低加振周波数指示信号ｄを出力ポートＢ１８より出力するようになっている。

これにより、疲労試験機２は、ＣＣＤカメラ４が実質的な静止画の撮影ができるようにＣＣＤカメラ４のフレームレートに合わせ試験片Ｔに負荷を加える加振周波数を低くする。

演算処理部２５は、疲労試験機２が低加振周波数になった後に、撮影指示部２８を起動させるようになっている。撮影指示部２８は、ＣＣＤカメラ４に対し試験片Ｔに最大の負荷が加わっているタイミングで撮影を指示する第２の撮影指示信号ａ２を出力ポートＡ１７より出力するようになっている。

これにより、ＣＣＤカメラ４は、試験片Ｔに最大の負荷が加わっているタイミングで試験片Ｔのき裂が生じることが予想される画像中央の水平領域を含む上側部分と下側部分を複数回安定して撮影することができる。

演算処理部２５は、第２の撮影指示信号ａ２に基づいてＣＣＤカメラ４が撮影し、ＣＣＤカメラ４から出力する撮影信号ｅをＬＡＮポート１９より入力して画像処理部２３に画像処理させ、これにより得られた複数の画像を記憶部２４に記憶させるとともに、複数の画像を表示装置１２に図３に示す画像とは別の表示エリアにリアルタイムで画像更新するように表示させ、その後、特定領域抽出部２９を起動させるようになっている。

特定領域抽出部２９は、試験片Ｔの表面部位にき裂が生じる前に撮像された図３に示す初期画像において、図４に示すように、き裂が生じることが予想される予想位置の上側部分および下側部分のうち、ＣＣＤカメラ４の位置に応じた上側部分の特定領域に存在するパターンＡ１および下側部分の特定領域に存在するパターンＢ１を抽出するようになっている。ここで、以下では、上側部分の特定領域を第１の特定領域と称し、また下側部分の特定領域を第２の特定領域と称することとするが、第１および第２の特定領域は上下に限定されるものではなく、き裂が上下方向に進展する場合には、第１および第２の特定領域とは、き裂を挟む左右の領域となる。

演算処理部２５は、第２の撮影指示信号ａ２に基づいてＣＣＤカメラ４が撮影し画像処理部２３が画像処理した複数の画像を記憶部２４の所定の記憶エリアに記憶することを指示するようになっている。

演算処理部２５は、次に対応領域抽出部３０を起動させる。対応領域抽出部３０は、カウント信号ｃのカウント数が１，０００になる毎に複数回撮影した画像の中から所定の順位の負荷時の画像を選出し、この負荷時の画像において、上側部分の第１の特定領域に存在するパターンＡ１および下側部分の第２の特定領域に存在するパターンＢ１と略同一位置に対応する上側部分のパターンと下側部分のパターンを抽出するようになっている。

対応領域抽出部３０は、き裂が生じていない状態またはき裂先端Ｋ１が進展しない状態で起動されるときは、ＣＣＤカメラ４の撮影の中心がき裂先端Ｋ１に一致しており、負荷時の画像から、パターンＡ１とパターンＢ１と対比して弾性変形の伸びが生じた範囲内の略同一位置に対応する一対のパターンを抽出するようになっている。

また対応領域抽出部３０は、図５に示すように、き裂先端Ｋ１が進展したときに起動されるときは、ＣＣＤカメラ４の撮影の中心によりき裂先端Ｋ１がＸ方向にずれて、ＣＣＤカメラ４の撮影の中心におけるき裂Ｋの隙間が負荷による弾性変形に起因する伸びよりも大きく離間した状態になるから、この状態の時に撮影した負荷時の画像から一対のパターンＡ２，Ｂ２を抽出するようになっている。

このパターンＡ２は、前述した第１の特定領域に存在するパターンＡ１に対応する第１の対応領域に存在するパターンであり、またパターンＢ２は、前述した第２の特定領域に存在するパターンＢ１に対応する第２の対応領域に存在するパターンである。

演算処理部２５は、対応領域抽出部３０の次にき裂先端進展判断部３１を起動させるようになっている。き裂先端進展判断部３１は、たとえばメモリ上でＹ方向の画素をカウントすることにより、第１および第２の特定領域に存在するパターンＡ１，Ｂ１の間隔Ｗ１と、第１および第２の対応領域に存在するパターンＡ２，Ｂ２の間隔Ｗ２をそれぞれ算出し、さらに２つの間隔の差を算出し、この差が弾性変形に起因する伸びを所定の大きさとして設定する閾値よりも大きく離間するときにき裂先端Ｋ１が進展したと判断するようになっている。

これにより、負荷によって弾性変形として生じる伸びをき裂先端が進展したと判断する間違いを排除することができ、確実にき裂が生じたときだけを正しく判断できる。図６は、第１および第２の特定領域に存在するパターンＡ１，Ｂ１と、き裂先端が進展した後の第１および第２の対応領域に存在するパターンＡ２，Ｂ２と、を模式的に並べて両者の間隔の違いを比較した図である。

演算処理部２５は、第１の特定領域に存在するパターンＡ１と第２の特定領域に存在するパターンＢ１との間隔Ｗ１と、第１の対応領域に存在するパターンＡ２と第２の対応領域に存在するパターンＢ２の間隔Ｗ２との差が所定の大きさ未満であるときは、き裂先端進展判断部３１の起動を終了させ、上述したように、次のカウント信号ｃのカウント数が再び１，０００を経過すると、上記した、加振周波数指示部２７の起動させる動作に戻るようになっている。

き裂先端進展判断部３１は、間隔Ｗ１と間隔Ｗ２との差が所定の大きさ以上であるときは、き裂先端Ｋ１が進展したと判断するようになっている。この判断のとき、演算処理部２５は、移動手段制御部３２と差分画像生成部３３を順次に起動させるようになっている。なお、移動手段制御部３２と差分画像生成部３３とが起動の順番が逆でもよい。

移動手段制御部３２は、ＲＳ２３２Ｃ２０からＸテーブル７ａを移動するための制御信号を出力し、モータコントロールアンプ８で増幅して駆動信号として三軸移動台装置７のＸテーブル７ａの制御用モータに出力するようになっている。

ＣＣＤカメラ４は、移動手段制御部３２からの１回の制御信号を出力に基づいてき裂先端の進展方向に沿って予め決められた寸法、たとえば、０．２〜０．５ｍｍ微動される。ここでは、Ｙテーブル７ｂと、Ｚテーブル７ｃの移動制御は行わない。

これにより、き裂先端Ｋ１が水平方向に進展すると、ＣＣＤカメラ４は、進展したき裂先端Ｋ１からずれることなく、このき裂先端Ｋ１を含むその上側部分と下側部分を引き続いて撮像できるように追従する。

ＣＣＤカメラ４は、物体側テレセントリックレンズ５を備えているので、き裂先端Ｋ１が斜め上方または斜め下方に進展した場合でも、収差によって距離を歪ませることなく精度良く、き裂先端Ｋ１を撮影することができるようになっている。

き裂Ｋが一挙に大きく生じる場合には、き裂先端進展判断部３１は、き裂先端Ｋ１が進展したと毎回判断することなる。その結果、三軸移動台装置７はＸ方向に歩進することになって、ＣＣＤカメラ４は、大きく進展したき裂先端に有効に追従できる。

差分画像生成部３３は、負荷時パターンに係る画像（図５）を絶対値画像として扱い、初期パターンに係る画像（図４）との間で差分処理し、差分画像Ｍ（図７）を生成するようになっている。

演算処理部２５は、差分画像Ｍを記憶部２４に記憶させるとともに、差分画像Ｍを表示装置１２に他の一の表示エリアに表示させるようになっている。図７は差分画像生成部３３の作成に係る一例としての差分画像Ｍを示す。

図７から分かるように、差分画像Ｍによれば、２値化処理では判断できない細いき裂の進展を判別できる。すなわち、差分画像Ｍでは、き裂先端Ｋ１の進展が極細で行われる場合であっても、き裂先端Ｋ１の進展を表示装置１２に顕示することができる。疲労き裂試験実施者は、表示装置１２に表示された差分画像Ｍを観察することで、き裂先端Ｋ１の進展の有無を容易に知ることができる。

演算処理部２５は、差分画像Ｍを表示した後に、カウンタポート２２に入力するカウント信号ｃを引き続いてカウントして１，０００を経過する毎に、上記と同様に、加振周波数指示部２７、撮影指示部２８、き裂先端進展判断部３１、移動手段制御部３２および差分画像生成部３３を順次に起動させることを繰り返すようになっている。

図８は、試験実施者が、図５に示すように、リアルタイムで表示される試験片Ｔの画像において、き裂先端Ｋ１に合わせて垂直線Ｌを入力した状態を示す。

垂直線表示部３４は、図７に示すように、表示装置１２に表示した差分画像Ｍにおけるき裂先端Ｋ１に対し、図１に示すキー入力部１６あるいはマウスを介し、垂直線Ｌを入力し得るようになっている。

記録部３５は、垂直線表示部３４と連動して起動させ垂直線の入力に対応したき裂の長さと試験開始からの負荷の繰り返し回数を記憶部２４に記憶させるようになっている。なお、記録部３５は、試験開始から垂直線Ｌを入力するまでの時間を記憶部２４にさらに記憶させるようになっていてもよい。

これにより、次々に、極細に進展するき裂先端Ｋ１に合わせて垂直線Ｌを入力することにより、き裂Ｋが発生し進展していき最大長になるまでの過程における細かいピッチでき裂Ｋの長さと試験開始からの負荷の繰り返し回数を自動記録することができ、き裂先端Ｋ１の進展の履歴を容易に自動記録することができる。

ここから、クラックゲージＧを使用して疲労き裂の自動計測を行うことについて説明する。

演算処理部２５は、試験片ＴにクラックゲージＧを貼着し（図９）、かつ表示装置１２に表示されるガイダンスに従い、試験にクラックゲージＧを使用する外部信号として、キー入力部１６よりＹキーの信号入力があると、き裂先端進展判断部３１に代わってゲージ判断部３６を起動するようになっている。

クラックゲージＧは、伸縮性がなくかつ破断しやすい方形な極薄シートに、縦方向に延びる導電性極細線が横方向にたとえば０．２〜０．５ｍｍピッチで並列回路とされていて、き裂先端Ｋ１の進展に伴い、端から導電性極細線が１本切れる毎に、抵抗値Ωが変化するようになっている（図１０）。

ゲージ判断部３６は、試験片Ｔの表面にクラックゲージＧを貼着し、クき裂先端の進展に伴ってクラックゲージＧの配線が次々に切れていくことを利用し、クラックゲージＧからの電気量の変化があったか否かを判断してき裂先端Ｋ１の進展を検知し、ＣＣＤカメラ４をき裂先端Ｋ１の進展に追従させるための電気的信号を得るようになっている。

ゲージ判断部３６は、クラックゲージＧの信号を入力して監視しこの信号が変化する毎にき裂先端Ｋ１が進展したと判断するようになっている。したがって、クラックゲージＧの縦方向に延びる導電性極細線が横方向にたとえば０．２ｍｍピッチであれば、ゲージ判断部３６は、移動手段制御部３２を起動させてクラックゲージＧの信号の変化がある毎に三軸移動台装置７のＸテーブル７ａを０．２ｍｍ移動するように制御するようになっている。

このため、ゲージ判断部３６は、試験片Ｔに貼着したクラックゲージＧからの電気量の変化に基づいてＣＣＤカメラ４をき裂先端Ｋ１の進展にほぼ追従させることができるようになっている。

演算処理部２５は、ゲージ判断部３６のとき裂先端進展判断部３１との二者択一で起動するようになっている。演算処理部２５は、表示装置１２に疲労試験においてクラックゲージＧを使用するか否かの選択の表示を行わせ、外部選択信号の入力を待つようになっている。

具体例としては、演算処理部２５は、プログラムが始動すると、表示装置１２に、たとえば「クラックゲージを使用して疲労き裂試験を行いますか。ＹＥＳのときはＹキー、ＮＯのときはＮキーを押してください。」のメッセージを表示させる。

演算処理部２５は、キー入力部１６のＹキーが押された外部信号の入力があったときは、試験片Ｔの表面にクラックゲージＧを貼着していないときは、「クラックゲージを貼着してください。」のメッセージを表示装置１２に表示させ、クラックゲージを試験片Ｔの表面に貼着して試験片Ｔの電気信号が入力されると、メッセージの表示を終了するようになっている。

演算処理部２５は、キー入力部１６のＮキーが押された外部信号の入力があったときは、クラックゲージＧを使用しないプログラムのフローに従い、実行する。

以上のようにして、演算処理部２５は、試験片Ｔに負荷を１，０００加える毎に、ＣＣＤカメラ４が撮影した撮影信号ｅに基づいて、き裂Ｋの長さおよび進展速度を演算し、画像および演算結果について記憶部２４への記憶と表示装置１２への表示を制御しかつ演算結果に基づいてＣＣＤカメラ４および三軸移動台装置７を制御するようになっている。

続いて、上記のように構成された本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１の動作、すなわち自動計測方法を、図１１に示すフローチャートの説明を通じて説明する。

プログラムをスタートする前に、コンピュータ１０がマニュアル操作されて三軸移動台装置７の三軸が調整され、ＣＣＤカメラ４の撮影範囲が試験片Ｔのき裂が発生する部位に対応付けられる。また、クラックゲージＧが使用される場合には試験片Ｔのき裂が発生する部位にクラックゲージＧが貼着される。

プログラムをスタートすると、演算処理部２５は、表示装置１２にクラックゲージＧを使用するか否かの選択を促す表示をする（ステップＳ１）。

演算処理部２５は、クラックゲージＧを使用しないことが選択されると、すなわち、キー入力部１６よりＮキーが押された旨を表す外部信号が入力されると、クラックゲージＧを使用するか否かを表すフラグの値を「０」のままに保持する（ステップＳ２）。

演算処理部２５は、ステップＳ１の判断において、キー入力部１６のＮキーが押された旨を表す外部信号が入力されたときは、クラックゲージＧを使用するプログラムを実行する。

次に、演算処理部２５は、初期画像登録処理部２６が起動させ、この初期画像登録処理部２６に、試験片Ｔに負荷が加えられない状態に対応したタイミングで、試験片Ｔのき裂が生じる予想水平領域を含む上下エリアをＣＣＤカメラ４に撮影させ、ＣＣＤカメラ４によって撮影された画像を表す撮影信号ｅを画像処理部２３に画像処理させ、画像処理された画像データを記憶部２４に記憶させ、さらに画像データが表す画像を表示装置１２に表示させる（ステップＳ４）。

次に、演算処理部２５は、疲労試験機２に始動指示信号ｂを出力する（ステップＳ５）。これにより、疲労試験機２は、高い加振周波数で負荷を加えることを開始するとともに、試験片Ｔに負荷を１回加える毎に制御部３からカウント信号ｃを出力する。そして、演算処理部２５は、カウント信号ｃに基づいて疲労試験機２の加振数をカウントし、カウント数が１，０００になったか否かを判断する（ステップＳ５）。

演算処理部２５は、ステップＳ５において、カウント数が１，０００になったと判断した場合には（ＹＥＳの判断）、加振周波数指示部２７を起動させ、加振周波数指示部２７により、疲労試験機２に対し低い加振周波数で動作するように指示信号を出力させる（ステップＳ６）。これにより、疲労試験機２は低い加振周波数で動作する。

次に、演算処理部２５は、撮影指示部２８を起動させ、この撮影指示部２８に、ＣＣＤカメラ４に対し試験片Ｔに負荷が加えられた状態に対応したタイミングでの撮影を指示させる。これにより、ＣＣＤカメラ４は、試験片Ｔのき裂が生じる予想水平領域を含む上下エリアを撮影する（ステップＳ７）。

さらに、演算処理部２５は、撮影指示部２８に、ＣＣＤカメラ４からの撮影信号ｅを画像処理部２３に画像処理させ、画像処理された画像データを記憶部２４に記憶させ、画像データが表す画像を表示装置１２に表示させる（ステップＳ７）。

次に、演算処理部２５は、試験終了を指示する外部信号が入力した否かを判断する（ステップＳ８）。外部信号が入力していないと判断した場合には、演算処理部２５は、試験続行と判断し、自動計測装置１の動作は、ステップＳ９に進む。

次に、演算処理部２５は、フラグの値が「１」であるか否かを判断する（ステップＳ９）。演算処理部２５は、外部信号が入力せずフラグの値が「１」でないと判断した場合には、特定領域抽出部２９を起動させ、この特定領域抽出部２９に特定領域に存在するパターンＡ１，Ｂ１を抽出させる（ステップＳ１０）。

次いで、演算処理部２５は、対応領域抽出部３０を起動させ、この対応領域抽出部３０に、対応領域に存在するパターンＡ２，Ｂ２を抽出させ（ステップＳ１１）、続いてき裂先端進展判断部３１を起動させ、このき裂先端進展判断部３１にき裂先端が進展したか否かを判断させる（ステップＳ１２）。

次に、演算処理部２５は、移動手段制御部３２を起動させ、この移動手段制御部３２に、三軸移動台装置７のＸテーブル７ａがＸ方向に予め設定された寸法、たとえば０．２ｍｍ移動させる（ステップＳ１４）。これにより、ＣＣＤカメラ４は、き裂先端の進展に追従するように移動する。

次に、演算処理部２５は、差分画像生成部３３を起動させ、この差分画像生成部３３に、負荷時パターンに係る画像を絶対値画像とし、初期パターンに係る画像との間で差分処理させ、差分画像Ｍを生成させ、差分画像Ｍの画像データを記憶部２４に記憶させるとともに、表示装置１２に差分画像Ｍを表示させる（ステップＳ１５）。

次に、演算処理部２５は、垂直線表示部３４を起動させ、この垂直線表示部３４に、時間内に垂直線Ｌを入力したか否かを判断させ（ステップＳ１６，Ｓ１７）、時間内に垂直線Ｌを入力する旨の信号が入力したときは、き裂先端Ｋ１に合わせて垂直線Ｌを入力させ、次いで、記録部３５を起動させ、この記録部３５による指示を介し、き裂先端の長さおよびそのときの蓄積加振数を、記憶部２４に記録させるとともに表示装置１２に表示させる（ステップＳ１８）。

自動計測装置１の動作は、ステップＳ１８の後はステップＳ５に戻り、またステップＳ５，Ｓ１２のそれぞれの判断でＮＯの場合およびステップＳ１７の判断でＹＥＳの場合に、それぞれステップＳ５に戻る。

演算処理部２５は、試験終了を指示する外部信号が入力したか否かを判断し（ステップＳ８）で、試験終了を指示する旨の外部信号の入力があったと判断したときは、疲労試験機２の制御部３に終了を指示する終了指示信号ｉを出力し（ステップＳ１９）、エンドとなる。

演算処理部２５は、上述したように、表示装置１２にクラックゲージＧを使用するか否かの選択を促す表示をして（ステップＳ１）、クラックゲージＧを使用することが選択されると、すなわち、キー入力部１６よりＹキーが押された旨を表す外部信号が入力されると、フラグの値をクラックゲージＧを使用する旨の識別符号である「１」に変更する（ステップＳ３）。

この後、自動計測装置１の動作は、ステップＳ４〜Ｓ７まで順に進んでＣＣＤカメラ４により試験片Ｔの撮影が行われ、さらにステップＳ８に進んで試験終了の外部信号が入力していないときはステップＳ９に進む。

演算処理部２５は、ステップＳ９の判断において、フラグの値が「１」であると、ゲージ判断部３６を起動させ、このゲージ判断部３６に、クラックゲージＧの電気量が変化したか否かを判断させる（ステップＳ１３）。自動計測装置１の動作は、クラックゲージＧの電気量が変化していると判断した場合には、前述したステップＳ１４〜Ｓ１８の一連のフローに進んでからステップＳ５に戻り、クラックゲージＧの電気量が変化していないと判断したときは、ステップＳ５に戻る。

以上説明したフローチャートから分かるように、本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１は、クラックゲージＧを使用しない場合のき裂先端進展判断部３１と、クラックゲージＧを使用する場合のゲージ判断部３６とを択一に作用し、いずれが選択された場合も、差分画像を生成して表示装置１２に表示することができて、き裂先端に合わせて垂直線を入力することができ、き裂先端の長さおよびそのときの蓄積加振数を記録することができる。

以上説明してきたように、本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１およびプログラムは、特定領域抽出部２９において、初期画像登録処理部２６によって負荷が加わっていないときに撮影された図３に示す初期画像について、第１の特定領域に存在するパターンＡ１および第２の特定領域に存在するパターンＢ１をＣＣＤカメラ４の位置に応じて抽出させるようになっている。

自動計測装置１およびプログラムは、さらに試験片Ｔに負荷が加わっているときに撮影された図４に示す画像において、第１の特定領域に存在するパターンＡ１に対応する第１の対応領域に存在するパターンＡ２および第２の特定領域に存在するパターンＢ１に対応する第２の対応領域に存在するパターンＢ２を抽出させるようになっている。

そして、自動計測装置１およびプログラムは、図６に示すように、第１および第２の特定領域に存在するパターンＡ１，Ｂ１の間隔Ｗ１と第１および第２の対応領域に存在するパターンＡ２，Ｂ２の間隔Ｗ２との差を算出し、この差が所定の大きさ以上になったことを条件として、き裂先端Ｋ１が進展したと判断するようになっている。

ここで、所定の大きさとは、弾性変形として生じる試験片Ｔの伸びである。したがって、これにより、自動計測装置１およびプログラムは、負荷によって弾性変形として生じる試験片Ｔの伸びに対してき裂先端Ｋ１が進展したと判断する間違いを排除して、き裂先端Ｋ１が進展したか否かの判断をするようになっている。

このため、き裂先端Ｋ１の進展が微細な線として生じても、確実に検出することができ、き裂先端Ｋ１の進展に対しＣＣＤカメラ４を正確に追従させることができるから、き裂Ｋの長さおよびき裂先端Ｋ１の進展速度を正確に算出することができる。

また、上記構成の装置は、コンピュータ１０を用いてＣＣＤカメラ４を制御し自動撮影して自動計測し、コンピュータ１０の表示装置１２に映像および演算結果をするので、試験に立ち合いが不要になり、作業効率が向上し、従来の疲労き裂の計測試験において生じていたき裂先端位置特定時のヒューマンエラーを無くすことができる。

本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１は、ゲージ判断部３６を備えたので、クラックゲージＧを用いて疲労試験を行うことができ、クラックゲージＧを使用してき裂先端Ｋ１の進展に対し撮像手段を正確に追従させることができ、き裂Ｋの長さおよびき裂先端Ｋ１の進展速度を正確に算出することができる。

本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１は、演算処理部２５において２つの画像を差分処理し、差分画像Ｍを生成して表示装置１２に表示するので、２値化処理では判断できない細いき裂の進展を判別することができ、映像を２値化処理する従来の自動計測装置において把握できなかった極細にき裂先端Ｋ１が進展する状況を可視化することができる。

本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１は、垂直線表示部３４と、記録部３５を備えたので、き裂先端Ｋ１が極細に進展したときの新たなき裂先端Ｋ１に合わせて垂直線Ｌを入力すると、次にき裂先端Ｋ１が極細に進展する場合でも差分処理して生成した差分画像Ｍと垂直線Ｌとによるき裂先端Ｋ１の位置の明確化と相俟ってき裂先端Ｋ１が進展するタイミングを表示装置１２において容易に監視できる。

そして、次々に、極細に生じるき裂先端Ｋ１に合わせて垂直線Ｌを入力することにより、き裂Ｋが発生し進展していき最大長になるまでの過程におけるき裂Ｋの長さと負荷の繰り返し回数を自動記録することができ、テーブルデータの収集を容易に行うことができる。

本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１は、加振周波数指示部２７と、撮影指示部２８と、を備えたので、疲労試験機２における負荷の繰り返し周波数を低くできるから、ＣＣＤカメラ４のフレームレートを高くせずに撮影が可能で、コスト低減につながる。

本実施の形態に係る被測定物の疲労き裂の自動計測装置１は、物体側テレセントリックレンズ５を備えたＣＣＤカメラ４で撮像手段を構成したので、き裂Ｋの進展方向がずれてもＣＣＤカメラ４の中心からずれて生じても視野が外れにくく鮮明に撮影することが可能であり、き裂先端Ｋ１を正確に自動追従でき、フレームレートが大きくないＣＣＤカメラ４を使用できることと相俟って、ＣＣＤカメラ４のコストを低く抑えることができる。

本発明に係る疲労き裂進展自動計測装置およびプログラムは、き裂先端の進展が微細な線として生じても、き裂の長さおよび進展速度を正確に測定できるという効果を有し、き裂先端が進展していく状況を撮像手段により撮影し、き裂の長さおよび進展速度を自動計測する技術全般に有用である。

１…被測定物の疲労き裂の自動計測装置、２…疲労試験機、３…制御部、４…ＣＣＤカメラ（撮像手段）、５…物体側テレセントリックレンズ、７…三軸移動台装置（移動手段）、１０…コンピュータ（自動計測手段）、１２…表示装置、２３…画像処理部、２４…記憶部、２５…演算処理部、２６…初期画像登録処理部、２７…加振周波数指示部、２８…撮影指示部、２９…特定領域抽出部、３０…対応領域抽出部、３１…き裂先端進展判断部、３２…移動手段制御部、３３…差分画像生成部、３４…垂直線表示部、３５…記録部、３６…ゲージ判断部、Ｇ…クラックゲージ、Ｋ…き裂、Ｋ１…き裂先端、Ｔ…試験片（被測定物）、Ａ１…第１の特定領域に存在するパターン、Ｂ１…第２の特定領域に存在するパターン、Ａ２…第１の対応領域に存在するパターン、Ｂ２…第２の対応領域に存在するパターン、Ｌ…垂直線、ｄ…低加振周波数指示信号、Ｍ…差分画像

Claims (7)

1. 疲労試験機により被測定物に負荷を繰り返し加えることによってき裂が生じる前記被測定物の表面部位を撮影する撮像手段と、
   前記き裂の先端の進展に応じて前記撮像手段を移動させる移動手段と、
   前記負荷を加えた回数が所定の回数になる毎または前記負荷を加える時間が所定の時間になる毎に、前記撮像手段に撮影された画像を表す画像データに基づいて、前記き裂の長さおよび進展速度の少なくともいずれかを計測する自動計測手段と、を備えた被測定物の疲労き裂の自動計測装置であって、
   前記自動計測手段は、
   前記被測定物の表面部位にき裂が生じる前に撮像された初期画像における第１の特定領域に存在するパターンおよび第２の特定領域に存在するパターンを前記撮像手段の位置に応じて抽出する特定領域抽出部と、
   前記被測定物に負荷が加わっているときに撮影された画像において前記第１の特定領域に存在するパターンに対応する第１の対応領域に存在するパターンおよび前記第２の特定領域に存在するパターンに対応する第２の対応領域に存在するパターンを抽出する対応領域抽出部と、
   前記第１および第２の特定領域に存在するパターンの間隔と前記第１および第２の対応領域に存在するパターンの間隔との差が所定の大きさ以上になったことを条件として、前記き裂先端が進展したと判断するき裂先端進展判断部と、を有することを特徴とする被測定物の疲労き裂の自動計測装置。
2. 前記自動計測手段は、疲労試験の開始時に前記被測定物の表面に貼着したクラックゲージに流れる電気信号が変化したことを条件として、前記き裂先端が進展したと判断するゲージ判断部をさらに有し、前記ゲージ判断部による前記疲労試験の実行を指示する外部信号の入力があったことを条件として、前記き裂先端進展判断部に替えて、前記ゲージ判断部によって前記き裂先端が進展したか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置。
3. 前記自動計測手段は、前記き裂先端が進展したと判断されたときの画像と、前記初期画像との差分画像を生成する差分画像生成部をさらに有し、前記差分画像生成部によって生成された差分画像を表示装置に表示させることを特徴とする請求項１または２に記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置。
4. 前記自動計測手段は、
   前記表示装置に表示させた前記差分画像におけるき裂先端に対応した垂直線を前記表示装置に表示させる垂直線表示部と、
   前記垂直線を前記表示装置に表示させたことを条件として、前記き裂の長さと前記被測定物に負荷が加えられた回数を記憶媒体に記録する記録部と、をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置。
5. 前記自動計測手段は、
   前記被測定物に負荷が所定回数加わる毎に、前記負荷を加える加振周波数を一時的に低くするように前記疲労試験機に対して指示する加振周波数指示部と、
   前記加振周波数が一時的に低くするように前記疲労試験機に対して指示した後に、前記撮像手段に撮像を指示する撮像指示部と、をさらに有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置。
6. 前記撮像手段は、物体側テレセントリックレンズを備えているＣＣＤカメラで構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の被測定物の疲労き裂の自動計測装置。
7. 疲労試験機により被測定物に負荷を繰り返し加えることによってき裂が生じる前記被測定物の表面部位を撮影する撮像手段と、前記き裂の先端の進展に応じて前記撮像手段を移動させる移動手段と、前記負荷を加えた回数が所定の回数になる毎または前記負荷を加える時間が所定の時間になる毎に、前記撮像手段に撮影された画像を表す画像データに基づいて、前記き裂の長さおよび進展速度の少なくともいずれかを計測する自動計測手段と、を備えた被測定物の疲労き裂の自動計測装置の、前記自動計測手段を構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記被測定物の表面部位にき裂が生じる前に撮像された初期画像における第１の特定領域に存在するパターンおよび第２の特定領域に存在するパターンを前記撮像手段の位置に応じて抽出させるステップと、
   前記被測定物に負荷が加わっているときに撮影された画像において前記第１の特定領域に存在するパターンに対応する第１の対応領域に存在するパターンおよび前記第２の特定領域に存在するパターンに対応する第２の対応領域に存在するパターンを抽出させるステップと、
   前記第１および第２の特定領域に存在するパターンの間隔と前記第１および第２の対応領域に存在するパターンの間隔との差が所定の大きさ以上になったことを条件として、前記き裂先端が進展したと判断させるステップと、を有することを特徴とするプログラム。

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