JP2020034450A - Device and method for measuring stress luminescence - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不定な時間間隔で連続発生する応力発光を、蛍光及び燐光を含む自然放出光から分離して計測することができる応力発光計測装置及び応力発光計測方法に関する。 The present invention relates to a stress-stimulated luminescence measuring apparatus and a stress-stimulated luminescence measuring method capable of separately measuring stress-induced luminescence generated at an indefinite time interval from spontaneous emission light including fluorescence and phosphorescence.
従来、計測対象の残留応力や応力集中などによる破壊を検知又は予測するために、応力分布が計測されることが多い。一般的に、応力分布の計測手法として、(1)計測対象にひずみゲージを貼り付けてひずみ量を電気的に検出する手法A、(2)赤外線カメラを用いて計測対象の振動に対する発熱作用又は吸熱作用を計測して応力分布を求める手法B、(3)計測対象の表面にランダム模様を付与して複数カメラで撮像し、応力変動を求めるデジタル画像相関法Cなどが知られている。 Conventionally, stress distribution is often measured in order to detect or predict destruction due to residual stress or stress concentration of a measurement target. Generally, as a stress distribution measurement method, (1) a method A in which a strain gauge is attached to a measurement target to electrically detect a strain amount, and (2) a heat generation effect on vibration of the measurement target using an infrared camera or There are known a method B for obtaining a stress distribution by measuring an endothermic effect, and (3) a digital image correlation method C for obtaining a stress variation by giving a random pattern to the surface of a measurement target and taking an image with a plurality of cameras.
ところが、上記の手法Aは、ひずみゲージは貼り付けのための手間がかかるとともに計測部位が限られるという問題がある。また、上記の手法Bは、赤外線カメラは測定範囲が限られ、繰り返し加振が必要になるという問題がある。さらに、上記のデジタル画像相関法Cは、事前に表面模様の準備が必要になるという問題がある。 However, the above-mentioned method A has a problem that it takes time and effort to attach the strain gauge and the measurement site is limited. The method B has a problem that the measurement range of the infrared camera is limited, and it is necessary to repeatedly apply vibration. Further, the digital image correlation method C has a problem that preparation of a surface pattern is required in advance.
このため、非接触かつ広範囲に一括で応力計測するために、応力発光体を表面に付与した計測対象からの応力発光を撮像することにより、計測対象の応力分布を非接触で計測する技術が注目されている。例えば、特許文献1には、応力発光体の励起状態が飽和するまでの励起光照射時間を記憶しておき、この励起光照射時間分、励起光を照射することによって応力発光体の励起状態を飽和状態にし、一定条件で発光する装置が開示されている。なお、応力発光塗料を応力発光させるためには、応力発光塗料内の応力発光体を励起状態にする必要があり、この応力発光体の励起は、応力発光塗料に励起光を照射する必要がある。 For this reason, in order to collectively measure stress in a non-contact and wide area, a technique that non-contactly measures the stress distribution of the measurement target by capturing the image of the stress luminescence from the measurement target with the stress illuminant applied to the surface is attracting attention Have been. For example, Patent Document 1 stores the excitation light irradiation time until the excited state of the stress-stimulated luminescent material is saturated, and irradiates the excitation light for the excitation light irradiation time to change the excited state of the stress-stimulated luminescent material. A device that is saturated and emits light under constant conditions is disclosed. In order to cause the stress-stimulated luminescent material to emit the stress-stimulated luminescence, the stress-stimulated luminescent material in the stress-stimulated luminescent material needs to be in an excited state, and the excitation of the stress-stimulated luminescent material requires irradiation of the stress-stimulated luminescent material with excitation light. .
しかしながら、応力発光塗料の励起エネルギーの充填率が低い状態になると、応力発光塗料に応力が与えられたとしても、応力に起因する応力発光の発光感度が低下するため、時間的に連続した応力計測を行うことができなくなってしまう。したがって、応力発光塗料の十分な励起状態を保持するために応力発光塗料に励起光を連続照射すればよいが、応力発光塗料に励起光を照射すると、励起光の照射時点から励起光量に応じた蛍光と燐光とが自然放出光として発光し、応力に起因する応力発光が自然放出光に埋もれてしまい、自然放出光から応力発光を分離して検出することが困難になるという課題が生ずる。 However, when the filling rate of the excitation energy of the stress-stimulated paint becomes low, even if the stress is applied to the stress-stimulated paint, the luminescence sensitivity of the stress-induced luminescence due to the stress decreases. Cannot be performed. Therefore, it is sufficient to continuously irradiate the stress-stimulated paint with excitation light in order to maintain a sufficiently excited state of the stress-stimulated paint. Fluorescence and phosphorescence are emitted as spontaneous emission light, and stress emission due to stress is buried in the spontaneous emission light, which causes a problem that it is difficult to separate and detect stress emission from spontaneous emission light.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、不定な時間間隔で連続発生する応力発光を、蛍光及び燐光を含む自然放出光から分離して計測することができる応力発光計測装置及び応力発光計測方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and a stress luminescence measurement capable of measuring stress luminescence continuously occurring at indefinite time intervals from spontaneous emission light including fluorescence and phosphorescence. It is an object to provide an apparatus and a stress luminescence measurement method.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、応力発光体を含む応力発光塗料に励起光を照射して前記応力発光体を励起状態にし、不定な時間間隔で前記応力発光体に加えられる応力に応じた応力発光を計測する応力発光計測装置であって、前記応力発光塗料に励起光を連続照射する励起光照射部と、前記応力発光体に加えられる基準応力に応じた応力発光量を予め取得する応力発光量取得部と、前記応力発光体を励起する励起光量に対する自然放出光量の関係を予め取得する関係取得部と、前記自然放出光量に対する前記応力発光量の比が所定値以上となる励起光量を決定する励起光量決定部と、前記励起光照射部に対して前記励起光量決定部が決定した励起光量の励起光を連続して照射させる照射制御部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a stress-stimulated luminescent material including a stress-stimulated luminescent material, which is irradiated with excitation light to bring the stress-stimulated luminescent material into an excited state, and the stress-stimulated luminescent material is provided at indefinite time intervals. A stress luminescence measuring device that measures stress luminescence according to stress applied to the stress luminescent paint, and an excitation light irradiator that continuously irradiates the stress luminescent paint with excitation light; and a stress according to a reference stress applied to the stress luminescent material. A stress light emission amount acquisition unit that previously acquires a light emission amount, a relationship acquisition unit that previously acquires a relationship of a spontaneous emission light amount to an excitation light amount that excites the stress light emitter, and a ratio of the stress emission amount to the spontaneous emission light amount is predetermined. An excitation light amount determining unit that determines an excitation light amount that is equal to or more than a value, and an irradiation control unit that continuously irradiates the excitation light irradiation unit with the excitation light of the excitation light amount determined by the excitation light amount determination unit. Features To.
また、本発明は、上記の発明において、前記励起光量決定部は、前記応力発光量が前記基準応力に応じた応力発光量を超える所定応力発光量以上となった場合、前記自然放出光量に対する前記応力発光量の比が所定値以上であって、前記所定応力発光量の応力発光を可能にする励起光量を決定することを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the above invention, the excitation light amount determination unit is configured such that, when the stress light emission amount is equal to or more than a predetermined stress light emission amount exceeding the stress light emission amount corresponding to the reference stress, the excitation light amount determination unit determines the spontaneous emission amount The ratio of the amount of stress light emission is equal to or more than a predetermined value, and the amount of excitation light that enables stress light emission of the predetermined amount of stress light emission is determined.
また、本発明は、上記の発明において、前記応力発光塗料の発光を撮像する撮像部を備えたことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, an imaging unit for imaging the light emission of the stress-stimulated luminescent paint is provided.
また、本発明は、応力発光体を含む応力発光塗料に励起光を照射して前記応力発光体を励起状態にし、不定な時間間隔で前記応力発光体に加えられる応力に応じた応力発光を計測する応力発光計測方法であって、前記応力発光体に加えられる基準応力に応じた応力発光量を予め取得する応力発光量取得ステップと、前記応力発光体を励起する励起光量に対する自然放出光量の関係を予め取得する関係取得ステップと、前記自然放出光量に対する前記応力発光量の比が所定値以上となる励起光量を決定する励起光量決定ステップと、前記励起光量決定ステップが決定した励起光量の励起光を連続して照射させる照射制御ステップとを含むことを特徴とする。 Further, the present invention provides a stress-stimulated luminescent material including a stress-stimulated luminescent material, which is irradiated with excitation light to bring the stress-stimulated luminescent material into an excited state, and measures a stress-stimulated luminescence corresponding to a stress applied to the stress-stimulated luminescent material at an indefinite time interval. A stress emission measurement method for acquiring a stress emission amount in advance according to a reference stress applied to the stress illuminant, and a relationship between a spontaneous emission amount and an excitation light amount for exciting the stress illuminant. A relationship acquisition step of acquiring in advance, an excitation light amount determining step of determining an excitation light amount at which a ratio of the stress emission amount to the spontaneous emission amount becomes a predetermined value or more, and an excitation light amount of the excitation light amount determined by the excitation light amount determination step. And an irradiation control step of irradiating continuously.
また、本発明は、上記の発明において、前記励起光量決定ステップは、前記応力発光量が前記基準応力に応じた応力発光量を超える所定応力発光量以上となった場合、前記自然放出光量に対する前記応力発光量の比が所定値以上であって、前記所定応力発光量の応力発光を可能にする励起光量を決定することを特徴とする。 Further, in the present invention according to the above invention, the excitation light amount determining step includes, when the stress light emission amount is equal to or more than a predetermined stress light emission amount exceeding a stress light emission amount corresponding to the reference stress, the excitation light amount is determined with respect to the spontaneous emission light amount. The ratio of the amount of stress light emission is equal to or more than a predetermined value, and the amount of excitation light that enables stress light emission of the predetermined amount of stress light emission is determined.
また、本発明は、上記の発明において、前記応力発光塗料の発光を撮像する撮像ステップを含むことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, an imaging step of imaging the luminescence of the stress-stimulated paint is included.
本発明によれば、不定な時間間隔で連続発生する応力発光を、蛍光及び燐光を含む自然放出光から分離して計測することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stress light emission which generate | occur | produces continuously at an indefinite time interval can be measured separately from spontaneous emission light containing fluorescence and phosphorescence.
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る応力発光計測装置及び応力発光計測方法について説明する。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a stress luminescence measuring device and a stress luminescence measuring method according to the present embodiment will be described.
<装置構成>
図1は、本実施の形態に係る応力発光計測装置1の構成を示す図である。図1に示した応力発光計測装置1は、例えば外部からの力Pが加わることによって発生した応力Sにより金属疲労が生じる計測対象部材101の表面に、応力発光体が含まれる応力発光塗料2が塗布されている。
<Apparatus configuration>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a stress luminescence measuring device 1 according to the present embodiment. The stress luminescence measuring device 1 shown in FIG. 1 includes, for example, a stress
計測対象部材101に発生する応力Sは、不定な時間間隔で連続発生する。応力発光計測装置1は、応力発光体を含む応力発光塗料2に励起光L0を連続照射して応力発光体を励起状態にし、応力発光体に発生する応力Sに応じた応力発光L2を計測する。なお、応力発光体が励起状態にあると、応力発光L2とは無関係に蛍光及び燐光として自然放出する自然放出光L1を発光する。
The stress S generated in the
応力発光体は、外部からの機械刺激により発光する発光材料である。機械刺激の種類としては摩擦、衝撃、圧縮、引っ張り、ねじりなどがあり、かかる機械刺激により応力発光体に応力が発生する。応力発光体は、例えば、粒子径の制御が可能な粉末状のセラミックス微粒子であり、ユーロピウムをドープし構造制御したアルミン酸ストロンチウム(SrAl2O4:Eu)、遷移金属や希土類をドープした硫化亜鉛(ZnS:Mn)、チタン酸バリウム・カルシウム((Ba,Ca)TiO3:Pr)、アルミン酸カルシウム・イットリウム(CaYAl3O7:Ce)などである。なお、上記の応力発光体は、紫外線を励起光として可視光を発光するものであるが、紫外線や近赤外線を発光するものであってもよい。 The stress-stimulated luminescent material is a light-emitting material that emits light by an external mechanical stimulus. Types of mechanical stimulus include friction, impact, compression, tension, and torsion, and the mechanical stimulus generates stress in the stress-stimulated luminous body. The stress-stimulated luminous body is, for example, a powdery ceramic fine particle whose particle diameter can be controlled, such as strontium aluminate (SrAl2O4: Eu) whose structure is controlled by doping europium, and zinc sulfide (ZnS: doped with a transition metal or rare earth). Mn), barium calcium titanate ((Ba, Ca) TiO3: Pr), calcium yttrium aluminate (CaYAl3O7: Ce), and the like. The stress luminescent material emits visible light using ultraviolet light as excitation light, but may emit ultraviolet light or near infrared light.
図1に示した応力発光計測装置1は、励起光L0である紫外線を応力発光塗料2に連続照射する励起光照射部20と、応力発光塗料2の発光を撮像する撮像部30と、装置本体10とを有する。
The stress-stimulated luminescence measuring device 1 illustrated in FIG. 1 includes an excitation-light irradiating
装置本体10は、入出力部11、記憶部12及び制御部13を有し、励起光照射部20及び撮像部30に接続される。入出力部11は、各種操作入力及び表示出力等を行うタッチパネル式ディスプレイなどの入出力インターフェースである。
The apparatus
記憶部12は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ又はハードディスク装置等の二次記憶媒体等からなる記憶デバイスであり、応力発光量LMSを含む応力発光量データD1と、蛍光光量の励起光量依存性の関係f2を含む関係データD2と、励起光量L0aを含む励起光量データD3と、計測画像Dを含む計測画像データD4とを記憶する。
The
制御部13は、応力発光計測装置1を全体制御する制御部であり、応力発光量取得部14、関係取得部15、励起光量決定部16、照射制御部17及び計測画像取得制御部18を有する。実際には、これらの機能部に対応するプログラムを図示しないROMや不揮発性メモリに記憶しておき、これらのプログラムをCPU(Central Processing Unit)にロードして実行することにより、応力発光量取得部14、関係取得部15、励起光量決定部16、照射制御部17及び計測画像取得制御部18にそれぞれ対応するプロセスを実行させることになる。
The
応力発光量取得部14は、応力発光体に加えられる基準応力SSに応じた応力発光量LMSを予め取得する。この応力発光量LMSは、応力発光量データD1に含まれる。
The stress luminescence
関係取得部15は、応力発光体を励起する励起光量に対する蛍光光量の関係f2を予め取得する。この関係f2は、関係データD2に含まれる。
The
励起光量決定部16は、蛍光光量に対する応力発光量LMSの比が所定値以上となる励起光量L0aを決定する。決定した励起光量L0aは、励起光量データD3に含まれる。
The excitation light
照射制御部17は、励起光照射部20を介して、励起光量決定部16が決定した励起光量L0aの励起光を応力発光塗料2に対して連続照射する。
The irradiation control unit 17 continuously irradiates the stress-emitting
計測画像取得制御部18は、撮像部30により撮像された応力発光塗料2の計測画像Dを取得し、記憶部12の計測画像データD4として記憶する。
The measurement image
<励起光量L0aの決定処理>
次に、励起光量決定部16による励起光量L0aの決定処理について説明する。
<Process for determining excitation light amount L0a>
Next, a process of determining the excitation light amount L0a by the excitation light
まず、上記のように、自然放出光L1は、応力発光体が励起状態にあると、応力発光L2とは無関係に蛍光及び燐光を自然放出する。蛍光は、励起光L0から吸収した励起状態のエネルギーの一部を熱として放出し、残りの励起状態のエネルギーを光として放出するものであり、励起光よりも長波長側にシフトした光、例えば緑色の可視光として放出される。一方、燐光は、異なるエネルギー準位間の項間交差が起こり、すぐに基底状態に戻れず、蛍光に比してゆっくりと発光し続ける。例えば、蛍光は10-6〜10-3秒で発光し、燐光は10-3〜10秒で発光する。これに対し、応力Sに起因する応力発光L2は、励起状態のエネルギーの一部を熱として放出し、蛍光及び燐光のエネルギー準位に近く、かつ、異なる特定のエネルギー準位に遷移し、応力Sが発生した場合、この遷移した特定のエネルギー準位から基底状態に遷移することによって、例えば緑色の可視光として発光する。 First, as described above, the spontaneous emission light L1 spontaneously emits fluorescence and phosphorescence irrespective of the stress light emission L2 when the stress-stimulated luminescent material is in the excited state. Fluorescence emits part of the energy of the excited state absorbed from the excitation light L0 as heat and emits the remaining energy of the excited state as light, and is light shifted to a longer wavelength side than the excitation light, for example, Emitted as green visible light. On the other hand, in phosphorescence, intersystem crossing between different energy levels occurs, the phosphorescent light cannot return to the ground state immediately, and emits light more slowly than fluorescence. For example, fluorescence emits light in 10 -6 to 10 -3 seconds, and phosphorescence emits light in 10 -3 to 10 seconds. On the other hand, the stress light emission L2 caused by the stress S emits part of the energy of the excited state as heat, and is close to the energy levels of fluorescence and phosphorescence, and transitions to different specific energy levels. When S has occurred, a transition is made from the specific energy level to the ground state, thereby emitting, for example, green visible light.
したがって、図2に示すように、自然放出光量LM1は、第1励起光L01又は第2励起光L02が照射されている間は、蛍光が大部分を占める蛍光領域E1が形成され、第1励起光L01の照射がオフされた時点t1からは燐光のみとなり、燐光の光量が時間経過とともに減少する燐光領域E2が形成される時間推移を呈する。例えば、最大励起状態の自然放出光量LM1(最大光量Lmax)を100%として正規化した場合、時点t2,t3,t4と時間経過するに従って、それぞれ光量が30%、20%、10%に減少する。 Therefore, as shown in FIG. 2, the spontaneous emission light amount LM1 forms the fluorescent region E1 in which the majority of the fluorescence is emitted while the first excitation light L01 or the second excitation light L02 is irradiated, and the first excitation light L1 is emitted. From the time point t1 when the irradiation of the light L01 is turned off, only phosphorescence is present, and a time transition is formed in which a phosphorescent region E2 in which the amount of phosphorescence decreases with the passage of time is formed. For example, when the spontaneous emission light quantity LM1 (maximum light quantity Lmax) in the maximum excitation state is normalized as 100%, the light quantity decreases to 30%, 20%, and 10% as time elapses from time t2, t3, and t4. .
一方、応力Sが発生した場合に応力発光体から発光する応力発光L2の応力発光量LM2は、ひずみ量とひずみ速度との乗算値で決定され、ひずみ速度が一定であった場合、図3に示すように、発生する応力Sの大きさに対して直線的な関係f1を有する。しかし、応力Sの発生時に、応力発光体における応力発光のエネルギー準位におけるエネルギー充填率が低いと、応力Sに応じた応力発光量LM2を発光することができなくなる。この関係f1を維持しない応力発光が発生すると、精度の高い応力分布、応力変化を得ることができないとともに、応力発光が燐光に埋もれてしまう可能性がある。 On the other hand, the stress light emission amount LM2 of the stress light emission L2 emitted from the stress light emitter when the stress S is generated is determined by a multiplication value of the strain amount and the strain rate, and when the strain rate is constant, FIG. As shown, the magnitude of the generated stress S has a linear relationship f1. However, if the energy filling rate at the energy level of the stress-stimulated luminescent material in the stress-stimulated luminescent material is low when the stress S is generated, the luminescence amount LM2 corresponding to the stress S cannot be emitted. If stress light emission that does not maintain the relationship f1 occurs, stress distribution and stress change with high accuracy cannot be obtained, and the stress light emission may be buried in phosphorescence.
このため、本実施の形態では、照射制御部17が励起光照射部20を介して励起光L0を応力発光塗料2に対して連続照射を行って、発生した応力Sに応じた応力発光量LMSが得られるエネルギー充填量となるようにしている。しかし、励起光L0が応力発光体に照射されると、上記の自然放出光L1、特に蛍光が発生し、十分なエネルギー充填量に励起された状態であっても、応力発光量LM2が自然放出光量LM1に埋もれてしまい、応力発光L2と自然放出光L1とを分離して計測できなくなってしまう。
For this reason, in the present embodiment, the irradiation control unit 17 continuously irradiates the stress light-emitting
そこで、図3及び図4に示すように、応力発光量取得部14は、基準応力SSに対する応力発光量LMSを取得する。そして、この信号成分である応力発光量LMSを、雑音成分である自然放出光量LM1から分離して計測できるようにするため、励起光L0の連続照射時における自然放出光量LM1を小さくするため、励起光量LM0を小さくする。
Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the stress light emission
図5に示すように、励起光量LM0に対する自然放出光量LM1の関係f2は、励起光量LM0の増大に伴って自然放出光量LM1が増大する。関係取得部15は、この関係f2を予め取得しておく。なお、自然放出光量LM1は、励起光L0が連続照射されているため、ほとんど蛍光光量である。なお、自然放出光量LM1及び応力発光量LM2は、単位時間あたりに通過する光量である。
As shown in FIG. 5, in the relation f2 of the spontaneous emission light amount LM1 to the excitation light amount LM0, the spontaneous emission light amount LM1 increases as the excitation light amount LM0 increases. The
そして、励起光量決定部16は、自然放出光量(蛍光光量)LM1に対する応力発光量LMSの比が所定値以上となる励起光量L0aを決定する。この励起光量L0aは、励起光量L0aの時の自然放出光量Laに対する応力発光量LMSの比が所定値、例えば25dB以上となる値である。なお、励起光量L0aで励起する場合、励起光量L0aによって応力発光体に充填されるエネルギー充填率は飽和状態でなく、エネルギー充填量が低い。このため、励起光量L0aは、発生する応力S(基準応力SS)に応じた応力発光量LMSを発光できるエネルギー充填量以上となることが必要である。
Then, the excitation light
図6(a)に示すように、従来、自然放出光量LM1は、励起光L0の連続照射によって応力発光体のエネルギー充填率が100%(飽和状態)となっていて、自然放出光量LM1は最大光量Lmaxであった。応力発光量LMSが最大光量Lmax以下となった場合、応力発光L2は自然放出光L1に完全に埋もれてしまう。 As shown in FIG. 6A, conventionally, the spontaneous emission light amount LM1 is such that the energy filling rate of the stress-stimulated luminescent material is 100% (saturated state) due to continuous irradiation of the excitation light L0, and the spontaneous emission light amount LM1 is maximum. The light amount was Lmax. When the stress light emission amount LMS becomes equal to or less than the maximum light amount Lmax, the stress light emission L2 is completely buried in the spontaneous emission light L1.
これに対し、本実施の形態では、図6(b)に示すように、励起光量LM0を励起光量L0aまで減らして自然放出光量LM1を最大光量Lmaxより小さく、さらに、応力発光量LMSよりも小さい自然放出光量Laとしているため、応力発光L2は自然放出光L1に埋もれない。すなわち、応力発光量LMSと自然放出光量Laとの間に大きな光量差ΔLが生じ、応力発光L2と自然放出光L1とを分離して計測することができる。すなわち、励起光L0を連続照射する場合であっても、雑音成分としての自然放出光量Laに対する、信号成分としての応力発光量LMSの比(S/N比)を所定値以上、例えば25dB以上とすることができ、応力発光L2と自然放出光L1とを分離して計測することができる。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the amount of excitation light LM0 is reduced to the amount of excitation light L0a, the amount of spontaneous emission LM1 is smaller than the maximum amount of light Lmax, and is smaller than the amount of stress emission LMS. Since the spontaneous emission light amount La is used, the stress light emission L2 is not buried in the spontaneous emission light L1. That is, a large light amount difference ΔL occurs between the stress light emission LMS and the spontaneous emission light La, and the stress light emission L2 and the spontaneous emission light L1 can be measured separately. That is, even when the excitation light L0 is continuously irradiated, the ratio (S / N ratio) of the stress light emission LMS as a signal component to the spontaneous emission light La as a noise component is set to a predetermined value or more, for example, 25 dB or more. Therefore, the stress light emission L2 and the spontaneous emission light L1 can be measured separately.
特に、不定な時間間隔で応力発光L2が連続発生する場合であっても、励起光L0を連続照射しているので、応力発光L2を自然放出光L1から分離して計測することができる。 In particular, even when the stress light emission L2 is continuously generated at indefinite time intervals, since the excitation light L0 is continuously irradiated, the stress light emission L2 can be measured separately from the spontaneous emission light L1.
<応力発光計測処理>
次に、制御部13による応力発光計測処理手順について説明する。図7は、制御部13による応力発光計測処理手順を示すフローチャートである。図7に示すように、まず、応力発光量取得部14は、基準応力SSに応じた応力発光量LMSを取得する(ステップS101)。その後、関係取得部15は、励起光量LM0に対する自然放出光量(蛍光光量)LM1の関係f2を取得する(ステップS102)。その後、励起光量決定部16は、自然放出光量LM1に対する応力発光量LMSの比が所定値以上となる励起光量L0aを決定する(ステップS103)。
<Stress luminescence measurement processing>
Next, the procedure of the stress emission measurement process by the
その後、制御部13は、応力発光計測の開始か否かを判定する(ステップS104)。応力発光計測の開始でないならば(ステップS104;No)、ステップS104の判定処理を繰り返す。一方、応力発光計測の開始であるならば(ステップS104;Yes)、照射制御部17の制御のもとに、励起光量決定部16によって決定された励起光量L0aの励起光L0を、励起光照射部20を介して連続照射するとともに、計測画像取得制御部18の制御のもとに、撮像部30を介して応力発光塗料2の計測画像Dを撮像し、計測画像データD4として記憶する(ステップS105)。
Thereafter, the
その後、応力発光計測の終了か否かを判定する(ステップS106)。応力発光計測の終了でないならば(ステップS106;No)、ステップS105に移行して上記の照射処理及び撮像処理を繰り返し行う。一方、応力発光計測の終了であるならば(ステップS106;Yes)、本処理を終了する。 Thereafter, it is determined whether or not the stress luminescence measurement has been completed (step S106). If the stress emission measurement is not completed (Step S106; No), the process proceeds to Step S105, and the above-described irradiation processing and imaging processing are repeatedly performed. On the other hand, if it is the end of the stress luminescence measurement (Step S106; Yes), the present process is ended.
なお、励起光量決定部16は、応力発光量LM2が基準応力SSに応じた応力発光量LMSを超える所定応力発光量以上となった場合、自然放出光量LM1に対する応力発光量LM2の比が所定値以上であって、所定応力発光量の応力発光を可能にする励起光量を決定する調整してもよい。すなわち、応力発光量LM2が大きくなり、単位時間あたりのエネルギー消費量が高くなった場合、励起光量LM0を増加して、常時、高いエネルギー充填率を維持するように調整してもよい。なお、この場合、基準応力SSが大きくなり、基準応力SSに対する応力発光量LMSが大きくなることと等価であるため、応力発光量LMSを設定変更すればよい。
When the stress light emission amount LM2 is equal to or greater than a predetermined stress light emission amount exceeding the stress light emission amount LMS corresponding to the reference stress SS, the excitation light
さらに、上記の実施の形態では、撮像部30を用いた計測画像を得るようにしていたが、これに限らず、目視計測を行ってもよい。
Further, in the above-described embodiment, a measurement image using the
なお、上記の実施の形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。 In addition, each configuration illustrated in the above embodiment is a schematic function, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the form of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the drawing, and all or a part thereof is functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be configured.
本発明の応力発光計測装置及び応力発光計測方法は、応力発光体を含む応力発光塗料に励起光を照射して前記応力発光体を励起状態にし、前記応力発光体に加えられる応力に応じた応力発光を計測する場合に有用であり、特に不定な時間間隔で連続発生する応力発光を、蛍光及び燐光を含む自然放出光から分離して計測する場合に有用である。 The stress-stimulated luminescence measuring device and the stress-stimulated luminescence measuring method according to the present invention are configured to irradiate a stress-stimulated luminescent material including a stress-stimulated luminescent material with excitation light to bring the stress-stimulated luminescent material into an excited state, and to apply a stress corresponding to the stress applied to the stress-stimulated luminescent material It is useful when measuring luminescence, and particularly useful when measuring stressed luminescence that continuously occurs at indefinite time intervals from spontaneous emission light including fluorescence and phosphorescence.
1 応力発光計測装置
2 応力発光塗料
10 装置本体
11 入出力部
12 記憶部
13 制御部
14 応力発光量取得部
15 関係取得部
16 励起光量決定部
17 照射制御部
18 計測画像取得制御部
20 励起光照射部
30 撮像部
101 計測対象部材
D 計測画像
D1 応力発光量データ
D2 関係データ
D3 励起光量データ
D4 計測画像データ
E1 蛍光領域
E2 燐光領域
f1,f2 関係
L0 励起光
L0a 励起光量
L1 自然放出光
L2 応力発光
La 自然放出光量
LM0 励起光量
LM1 自然放出光量
LM2 応力発光量
Lmax 最大光量
LMS 応力発光量
P 力
S 応力
SS 基準応力
t1,t2,t3,t4 時点
ΔL 光量差
REFERENCE SIGNS LIST 1 stress
Claims (6)
前記応力発光塗料に励起光を連続照射する励起光照射部と、
前記応力発光体に加えられる基準応力に応じた応力発光量を予め取得する応力発光量取得部と、
前記応力発光体を励起する励起光量に対する自然放出光量の関係を予め取得する関係取得部と、
前記自然放出光量に対する前記応力発光量の比が所定値以上となる励起光量を決定する励起光量決定部と、
前記励起光照射部に対して前記励起光量決定部が決定した励起光量の励起光を連続して照射させる照射制御部と、
を備えたことを特徴とする応力発光計測装置。 The stress-stimulated luminescent material including the stress-stimulated luminescent material is irradiated with excitation light to cause the stress-stimulated luminescent material to be in an excited state, and a stress-stimulated luminescence measuring device that measures a stress-stimulated luminescence corresponding to a stress applied to the stress-stimulated luminescent material at an indefinite time interval. So,
An excitation light irradiating unit that continuously irradiates the stress-stimulated paint with excitation light,
A stress luminescence amount acquisition unit that previously acquires a stress luminescence amount according to a reference stress applied to the stress luminous body,
A relationship acquisition unit that acquires in advance the relationship between the amount of spontaneous emission to the amount of excitation light that excites the stress-stimulated luminescent material,
An excitation light amount determination unit that determines an excitation light amount at which a ratio of the stress light emission amount to the spontaneous emission light amount becomes a predetermined value or more,
An irradiation control unit that continuously irradiates the excitation light irradiation unit with excitation light of the excitation light amount determined by the excitation light amount determination unit,
A stress-stimulated luminescence measuring device comprising:
前記応力発光体に加えられる基準応力に応じた応力発光量を予め取得する応力発光量取得ステップと、
前記応力発光体を励起する励起光量に対する自然放出光量の関係を予め取得する関係取得ステップと、
前記自然放出光量に対する前記応力発光量の比が所定値以上となる励起光量を決定する励起光量決定ステップと、
前記励起光量決定ステップが決定した励起光量の励起光を連続して照射させる照射制御ステップと、
を含むことを特徴とする応力発光計測方法。 The stress-stimulated luminescent material including the stress-stimulated luminescent material is irradiated with excitation light to cause the stress-stimulated luminescent material to be in an excited state, and a stress-stimulated luminescence measuring method for measuring the stress-stimulated luminescence corresponding to the stress applied to the stress-stimulated luminescent material at an indefinite time interval. So,
Stress light emission amount acquisition step of previously acquiring a stress light emission amount according to a reference stress applied to the stress light emitter,
A relationship acquisition step of acquiring in advance the relationship between the amount of spontaneous emission to the amount of excitation light to excite the stress-stimulated luminescent material,
An excitation light amount determination step of determining an excitation light amount at which a ratio of the stress emission amount to the spontaneous emission amount is equal to or more than a predetermined value,
An irradiation control step of continuously irradiating excitation light of the excitation light amount determined by the excitation light amount determination step,
A stress luminescence measurement method comprising:
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