JP3904082B2 - Material testing machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は材料試験機に関し、更に詳しくは、試験片の刻々の幅寸法(負荷方向に直交する方向への寸法)の計測機能を備えた材料試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】
材料試験機においては、一般に、試験片に負荷を加え、そのときに試験片に作用する試験力と試験片の変形を刻々と計測することによって、試験片の各種特性を調査する。
【0003】
引張試験にあっては、試験片の両端部を把持して引張負荷を加え、その引張負荷による試験片の伸びを計測する。試験片の伸びを計測する伸び計として、近年、CCDラインセンサやCCDカメラ(2次元CCDセンサ)などの撮像装置を用いて試験片を撮像し、試験片にあらかじめ付されている2つの標線間の距離の刻々の変化を画像処理によって求める、いわゆるビデオ式伸び計が実用化されている。
【0004】
このようなビデオ式伸び計においては、CCDセンサの画素出力から試験片に付された2つの標線の伸び方向への刻々の位置を画像処理によって計測し、刻々の標線間の距離を求める。また、このようなビデオ式伸び計において、2次元CCDセンサと、試験片の幅変化に追随して、幅計測用の一対のマークが接近するような専用治具を用いることにより、試験中における試験片の伸びと併せて、幅計測用マーク間の距離変化をも計測して幅寸法をも同時に測定できるようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
【0005】
また、試験中における試験片の幅寸法の変化を計測する装置として、従来、試験片を挟んで一方側にレーザ光源を、他方側には負荷方向に直交する方向に複数の画素を配列したCCDラインセンサを配置し、試験片の一方から照射したレーザ光を試験片を介してCCDラインセンサで受光することによって、試験片によるレーザ光の遮蔽領域から刻々の幅寸法を計測する装置が市販に供されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−295041号公報(第2−第4頁,図1,図2)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、試験中における試験片の幅寸法の刻々の変化を計測する従来技術においては、いずれも、CCDセンサの画素ピッチが寸法の分解能を決定する。すなわち、図6(A)に模式的に示すように、2次元CCDセンサの各画素Pに対する光の入射状態が図示の通りであったとすると、各画素Pの出力を白レベル〜黒レベルを0〜10で表したとき、各画素出力は同図(B)に示すように数値化される。像Aの幅を図6(A)において矢印で示す位置で計算する場合、境界部分の画素P(出力が≠0かつ≠10)の横方向寸法については補間計算などを用いて画素Pの横方向ピッチよりも小さい値とすることができるものの、寸法の分解能は基本的には画素Pの横方向のピッチに依存する。
【0008】
ここで、引張試験等においては、試験片の伸びに比して幅方向への寸法変化は大幅に少なく、伸びと同程度の寸法分解能では満足のいく測定ができない。従って、このような計測方法により試験片の幅寸法の測定性能を向上させるには、画素Pのピッチを小さくすること、つまり単位長さ当たりの画素数を多くする必要があるが、一般的には限界があるばかりでなく、コストアップの要因となる。
【0009】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、画素のピッチを小さくすることなく、従ってコストを上昇させることなく、より高い分解能のもとに試験片の幅寸法の変化を計測することのできる機能を持った材料試験機の提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の材料試験機は、試験片に対して負荷を加える負荷機構を備えた材料試験機において、上記負荷機構による負荷方向(x方向)に対して所定の角度θで傾斜する複数のラインからなる縞模様パターンを備えたマーク体を背景として、試験片を当該マーク体とともに撮像して2次元画像情報を出力する撮像手段と、その撮像手段の出力を取り込んで試験片の負荷方向に直交する幅方向(y方向)への刻々の寸法変化を演算する幅寸法演算手段を有し、この幅寸法演算手段は、画像上での試験片の幅方向両縁部と上記マーク体のラインとの交差部の上記x方向への刻々の位置情報と上記角度θとから、試験片両縁部の上記y方向への位置情報を算出して幅寸法を求めることによって特徴づけられる(請求項1)。
【0011】
ここで、本発明においては、上記幅寸法演算手段を、上記マーク体上であらかじめ設定されているx方向位置における試験片両縁部の上記y方向位置情報を算出して幅寸法を求めるように構成すること(請求項2)ができる。
【0012】
また、本発明においては、これに代えて、上記幅寸法演算手段を、画像上での試験片の幅方向両縁部において、それぞれ複数のラインとの各交差部の刻々のx方向位置情報と上記角度θとから、各縁部の上記y方向への位置情報の平均値を算出し、幅寸法を求めるように構成すること(請求項3)もできる。
【0013】
本発明は、試験片の背後に、負荷方向(x方向)に対して角度θで交差する複数のラインからなる縞模様パターンを配置した状態で試験片を2次元センサで撮像し、試験片の両縁部と縞模様パターンとの交差部のx方向位置情報と角度θとから、両縁部の試験片幅方向(y方向)への位置情報を算出するように構成することで、θの大きさに応じて実質的な寸法分解能を変化させることを可能とし、所期の目的を達成するものである。
【0014】
すなわち、実施の形態の図面である図4を参照しつつ説明すると、負荷方向をx軸とし、それに直交する方向、つまり試験片Wの幅方向をy軸として、試験片Wの一方の縁部について考える。試験中のある時点における試験片Wの縁部がE1 で示される位置に存在し、試験の進行によりE2 にまで移動したとする。また、背景の縞模様パターンが、x軸に対してθだけ傾斜し、そのx軸方向への幅寸法がαであるとする。そして、図中Mで示されるライン上で幅を測定する場合を想定する。
【0015】
移動前の縁部E1 と幅計測位置ラインMとの交点をM1 とし、その点M1 の上もしくは下、例えば下で最も近い縞模様パターンとの交点をL1 としたとき、点M1 とL1 とのx軸方向への距離x1 を求める。また、移動後の縁部E2 とラインMとの交点をM2 とし、その点M2 の下で最も近い縞模様パターンとの交点をL2 としたとき、同様に点M2 とL2 とのx軸方向への距離x2 を求める。
【0016】
以上の測定結果を用いることにより、E1 とE2 の距離δ、つまり一方の縁部における幅の変化量δは、
δ=(x2 +α−x1 )tanθ ・・・・(1)
で表すことができる。
【0017】
従って、幅寸法の分解能は、画素ピッチと縞模様パターンのx軸に対する角度θによって決まり、θを小さくすることによって、より具体的には45°未満とすることによって、分解能を向上させることができる。
【0018】
請求項2に係る発明は、以上のように縞模様パターン上であらかじめ設定されている特定の位置において幅寸法を測定するものであり、請求項3に係る発明は、両側の縁部においてそれぞれ複数の縞模様パターンのラインとの交点を求め、その各交点の移動前後のx軸方向への移動距離を、上記と同等の手法によってそれぞれy軸方向への移動距離に換算し、その平均値により幅寸法の変化を求める。従って、請求項3に係る発明では、設定された領域の平均的な幅寸法の変化を求めることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の試験機本体1の要部構成を示す側面図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図であり、図2はそのA−A矢視で示す試験機本体1の要部正面図である。
【0020】
試験機本体1はテーブル11に対して接近・離隔するクロスヘッド12を備えた公知の構造を有し、クロスヘッド12はモータにより回転する一対のねじ棹(図示せず)によって支持されている。テーブル11およびクロスヘッド12には、互いに対向するように一対の掴み具13a,13bが装着されており、試験片Wはその両端部がこれらの掴み具13a,13bに把持された状態で試験に供される。そして、クロスヘッド12を上方(x軸方向上向き)に移動させることにより、試験片Wに引張負荷が加えられる。試験片Wに作用する試験力はロードセル(図示せず)によって検出され、デジタル化されたうえで演算・制御装置2に取り込まれる。演算・制御装置2はコンピュータとその周辺機器を主体とするものであって、後述する幅寸法測定位置等を入力するためのキーボード等の入力用デバイス21が接続されている。
【0021】
試験片Wには、その正面に上下2箇所に標線マークs1,s2が付されているとともに、その裏面には後述するマーク体3が取り付けられている。そして、試験片Wは、その正面から標線マークs1,s2並びにマーク体3が視野内に収まるようにCCDカメラ4によって撮像され、その撮像出力はキャプチャーボードなどを介して演算・制御装置2に取り込まれる。
【0022】
演算・制御装置2においては、CCDカメラ4からの撮像出力を取り込み、公知の手法により試験開始当初からの標線マークs1,s2間の距離変化を刻々と算出して、試験片Wの伸びを刻々と算出し、前記したロードセルからの出力と併せて荷重−伸び曲線を表示器5に表示する。また、演算・制御装置2では、ロードセルによる刻々の試験力および後述する試験片Wの伸びの刻々の計測結果などを用いて、試験片Wに対して目標とする負荷が加わるように、前記したねじ棹に回転を与えるモータを制御してクロスヘッド12を駆動する。
【0023】
同時に、演算・制御装置2では、CCDカメラ4からの撮像出力のうち、マーク体3近傍の撮像信号を用いて、以下に詳述する手法によって試験片Wの刻々の幅変化を算出して、表示器5に表示する。
【0024】
マーク体3は、図3に正面図を示すように、中央部左右に一定の間隔で白と黒のラインが左右の辺に対して一定の角度θで交差するような縞模様パターン31a,31bが対称に印刷されているとともに、その周囲4箇所にダイヤ状のマーク32a〜32dが印刷されている。このマーク体3は、左右の辺が試験片Wの両縁部に対して平行となるように、例えば試験片Wの裏面の中心に対して微小な領域において貼着される。従って、試験中にCCDカメラ4側から見た場合、図3において二点鎖線で示す領域が試験片Wで遮蔽された状態となり、また、縞模様パターン31a,31bの白・黒のラインは試験片Wの負荷方向(x軸方向)に対してθだけ傾斜した状態となる。
【0025】
演算・制御装置2では、CCDカメラ4からの撮像信号から、試験片Wのy軸方向(負荷方向であるx軸方向に直交する方向)両側の縁部と縞模様パターン31a,31bとの交差部分から、以下に示す方法によって試験片Wの両縁部のy軸方向への刻々の位置を算出し、試験中における試験片Wの刻々の幅変化を算出する。
【0026】
図4は、CCDカメラ4により撮像された画像中の試験片Wの右側の縁部の近傍の拡大図であり、この図を参照しつつ試験片Wの縁部のy軸方向への移動量の求め方について説明する。
【0027】
試験に先立ち、試験片Wのx軸方向のどの位置において幅寸法を求めるのかを入力用デバイス21を操作して設定する。この設定は、この例においてマーク体3の4箇所のダイヤ状のマーク32a〜32dを基準として行われる。マーク32a〜32dのx軸方向中央において求める場合には、その旨を入力することにより、CCDカメラ4からの画像上でのマーク32aと32cとの中央と、マーク32bと32dとの中央とを結ぶ線上で幅寸法が測定される。図4にその幅寸法測定位置を表すラインをMで示す。
【0028】
図4において、縞模様パターン31aの白・黒各ラインのx軸方向への寸法をαとするとともに、試験中のある時点における試験片Wの右側の縁部をE1 とし、試験の進行によりその縁部がE2 にまで移動したとする。演算・制御装置2では、変形前の縁部E1 と縞模様パターン31aの例えば黒ラインとの交点で、かつ、縁部E1 とラインMとの交点M1 の下方にあって当該交点M1 に最も近い交点L1 を求める。そして、点M1 とL1 との負荷方向(x方向)への距離x1 を画素数に基づいて求める。同様に、変形後の縁部E2 とラインMとの交点M2 の直下において当該縁部E2 と黒ラインとが交差する点L2 を求め、点M2 とL2 との負荷方向への距離x2 を求める。
【0029】
これらの距離x1 およびx2 から、前記した(1)式を用いて、変形前後の縁部E1 とE2 との幅方向(y軸方向)へのなす距離δを算出する。同時に、左側の縁部についても同様な演算を行い、両縁部のy軸方向への変位量から、試験片Wの幅変化を算出する。このようにして求められた幅寸法の分解能は、画素ピッチに対してtanθ倍されているため、単純にy軸方向への画素数から幅寸法の変化を計測する場合に比して、例えばθを30°としたときには約0.58倍に、15°とした場合には約0.27倍に向上する。
【0030】
ここで、以上の実施の形態では、幅の測定位置を設定して、1箇所において幅を測定する例を示したが、負荷方向に所定の長さにわたる領域の平均的な幅寸法の変化を求めることもできる。すなわち、縞模様パターンの各ラインと試験片Wの縁部との複数の交点を、x軸方向所定の領域にわたって追跡し、これらの各交点の変形前後におけるx軸方向への移動量を求める。そして、その各移動量をtanθ倍することにより、各交点のy軸方向への変位量を算出して、その平均値を求める。このような計算を両側の縁部について行うことにより、試験片の幅変化を算出する。このようにして求められた値は、試験片のx軸方向所定の領域における平均的な幅の変化を表すことになり、前記した1箇所における幅変化と併せて、試験のニーズに応じて適宜に選択できるようにすることもできる。
【0031】
また、以上の例では、マーク体3を試験片Wの裏面側に貼着する例を示したが、試験片Wが試験中にCCDカメラ4に対して接近・離隔する方向に移動せず、かつ、各軸の回りに回転しない場合には、試験片Wの後方適宜箇所に固定して配置しても、同等の作用効果を奏することができる。
【0032】
更に、試験片Wが試験中にCCDカメラ4に対して接近・離隔する方向に移動したり、あるいは各軸方向に回転する場合には、前記した実施の形態のようにマーク体3を試験片Wの裏面側に貼着するとともに、その移動ないしは回転の量を例えばマーク体3上の4つのマーク32a〜32dを用いて算出し、その算出結果を用いて幅変化量の算出結果を補正することにより、更に正確な測定を行うことが可能となる。
【0033】
また、試験片の後方に負荷方向に対して所定の角度θで傾斜する縞模様パターンを配置した状態で、撮像手段によりその2次元画像情報を得て、その画像情報から縞模様パターンと試験片との交点を求めて、縞模様パターンのθを用いた演算により撮像手段の画素ピッチを細かくすることなく実質的に分解能を向上させる技術は、試験片の伸びの計測にも適用することができる。以下、その手法の一例について、図5を参照しつつ説明する。
【0034】
図5に例示する手法においては、試験片Wに負荷方向(y軸方向)に直交する方向に伸びて当該試験片Wから左右(x軸方向)に突出する標線マーク体TMを固着する。また、この場合、縞模様パターンの負荷方向であるy軸に対する角度θは45°未満とする。このような設定において、ある時点における標線マーク体TMが実線の位置にあるとすると、画像から図示のように標線マーク体TMと縞模様パターンとの交点MS1 を求める。試験片Wに引張負荷を加えることによって試験片Wが伸び、標線マーク体TMが図中二点鎖線で示される位置にまで移動したとすると、その状態での標線マーク体TMと縞模様パターンとの交点MS2 を上記と同様に求める。そして、点MS1 とMS2 とのx軸方向へのなす距離Lx を画像処理によって求める。この距離Lx の分解能は、撮像手段の画素ピッチに由来する値となる。そして、試験片Wの伸びの計算に供すべき標線マーク体TMのy軸方向への移動量Ly は、
Ly =Lx /tanθ
によって求めることができる。
【0035】
このようにして求められた標線マーク体TMのy軸方向への移動量、つまり引張負荷方向への移動量Ly の分解能は、撮像手段の画素ピッチに基づく分解能のtanθ倍に向上する。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、試験片の負荷方向に対して所定の角度θをもって交差する縞模様パターンを有するマーク体を、試験片背面側に配置した状態でCCDカメラなどの撮像手段によって撮像し、試験片の両側の縁部と縞模様パターンのラインとの交点の負荷方向への移動量と、縞模様パターンの角度θを用いて、試験片の負荷方向に直交する幅寸法の変化を算出するので、θを小さくすることによって、撮像手段の画素ピッチに基づく分解能を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の試験機本体の要部構成を示す側面図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図2】図1におけるA−A矢視で示す試験機本体1の要部正面図である。
【図3】本発明の実施の形態において用いるマーク体3の正面図である。
【図4】CCDカメラ4による画像中の試験片Wの右側の縁部の近傍の拡大図を用いて示す、本発明の実施の形態による試験片Wの縁部のy軸方向への移動量の算出の仕方の説明図である。
【図5】縞模様パターンを用いた本発明の技術を試験片の伸びの計測に応用する場合の説明図である。
【図6】画像情報を用いた従来の試験片の幅寸法の測定方法の説明図である。
【符号の説明】
1 試験機本体
11 テーブル
12 クロスヘッド
13a,13b 掴み具
2 演算・制御装置
21 入力用デバイス
3 マーク体
31a,31b 縞模様パターン
32a〜32d ダイヤ状のマーク
4 CCDカメラ
5 表示器
W 試験片[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a material testing machine, and more particularly, to a material testing machine having a function of measuring the width dimension of each test piece (a dimension in a direction perpendicular to the load direction).
[0002]
[Prior art]
In a material testing machine, in general, various characteristics of a test piece are investigated by applying a load to the test piece and measuring the test force acting on the test piece and the deformation of the test piece every moment.
[0003]
In the tensile test, a tensile load is applied by holding both ends of the test piece, and the elongation of the test piece due to the tensile load is measured. In recent years, as an extensometer for measuring the elongation of a test piece, the test piece is imaged using an imaging device such as a CCD line sensor or a CCD camera (two-dimensional CCD sensor), and two marked lines attached to the test piece in advance. A so-called video extensometer has been put into practical use, in which a change in distance between each other is obtained by image processing.
[0004]
In such a video extensometer, the position of the two marked lines attached to the test piece in the extending direction from the pixel output of the CCD sensor is measured by image processing to determine the distance between the marked lines. . Further, in such a video extensometer, a two-dimensional CCD sensor and a dedicated jig that allows a pair of marks for width measurement to approach following the width change of the test piece can be used during the test. In addition to the elongation of the test piece, there is known one that can measure the change in distance between the marks for width measurement so that the width dimension can be measured simultaneously (for example, see Patent Document 1).
[0005]
Also, as a device for measuring the change in the width of a test piece during a test, a CCD in which a laser light source is arranged on one side and a plurality of pixels are arranged on the other side in a direction perpendicular to the load direction with the test piece interposed therebetween. A line sensor is placed on the market, and the laser beam irradiated from one of the test pieces is received by the CCD line sensor via the test piece, and a device that measures the width dimension every moment from the shielded area of the laser light by the test piece is commercially available. It is provided.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-295041 (
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in any of the conventional techniques for measuring the change in the width dimension of the test piece during the test, the pixel pitch of the CCD sensor determines the dimension resolution. That is, as schematically shown in FIG. 6A, assuming that the incident state of light on each pixel P of the two-dimensional CCD sensor is as shown in the figure, the output of each pixel P is set to a white level to a black level of 0. -10, each pixel output is digitized as shown in FIG. When the width of the image A is calculated at the position indicated by the arrow in FIG. 6A, the horizontal dimension of the pixel P at the boundary (output is not 0 and not 10) is calculated by using interpolation calculation or the like. Although the value can be smaller than the direction pitch, the dimensional resolution basically depends on the horizontal pitch of the pixels P.
[0008]
Here, in a tensile test or the like, the dimensional change in the width direction is significantly smaller than the elongation of the test piece, and satisfactory measurement cannot be performed with the same dimensional resolution as the elongation. Therefore, in order to improve the measurement performance of the width dimension of the test piece by such a measurement method, it is necessary to reduce the pitch of the pixels P, that is, to increase the number of pixels per unit length. Not only has a limit, but also increases costs.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and can measure a change in the width dimension of a test piece with higher resolution without reducing the pixel pitch and thus without increasing the cost. The purpose is to provide a material testing machine with functions that can be used.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a material testing machine according to the present invention is a material testing machine equipped with a load mechanism that applies a load to a test piece, and has a predetermined angle with respect to a load direction (x direction) by the load mechanism. With a mark body having a striped pattern composed of a plurality of lines inclined at θ as a background, an imaging means for imaging a test piece together with the mark body and outputting two-dimensional image information, and capturing the output of the imaging means Width dimension calculating means for calculating a dimensional change in the width direction (y direction) perpendicular to the load direction of the test piece is provided, and the width dimension calculating means includes both edges in the width direction of the test piece on the image. By calculating the positional information in the y direction of both edges of the test piece from the momentary positional information in the x direction and the angle θ at the intersection of the line of the mark body and the line of the mark body, the width dimension is obtained. Characterized (Claim 1).
[0011]
Here, in the present invention, the width dimension calculating means calculates the width dimension by calculating the y-direction position information of both edges of the test piece at the preset x-direction position on the mark body. It can be configured (claim 2).
[0012]
Further, in the present invention, instead of this, the width dimension calculating means is configured to detect the x-direction position information at each intersection of each of the plurality of lines at both edges in the width direction of the test piece on the image. An average value of position information of each edge in the y direction can be calculated from the angle θ, and a width dimension can be obtained (claim 3).
[0013]
In the present invention, a test piece is imaged by a two-dimensional sensor in a state in which a striped pattern composed of a plurality of lines intersecting at an angle θ with respect to the load direction (x direction) is arranged behind the test piece. By configuring so as to calculate the position information in the width direction of the test piece (y direction) of both edges from the x-direction position information and the angle θ of the intersection between both edges and the striped pattern, It is possible to change the substantial dimensional resolution in accordance with the size and achieve the intended purpose.
[0014]
That is, with reference to FIG. 4 which is a drawing of the embodiment, one edge portion of the test piece W with the load direction as the x-axis and the direction orthogonal thereto, that is, the width direction of the test piece W as the y-axis. think about. It is assumed that the edge of the test piece W at a certain point in time during the test exists at a position indicated by E 1 and moves to E 2 as the test progresses. Further, it is assumed that the striped pattern of the background is inclined by θ with respect to the x-axis and the width dimension in the x-axis direction is α. Assume that the width is measured on a line indicated by M in the figure.
[0015]
When the intersection of the edge E 1 before the movement and the width measurement position line M is M 1 and the intersection with the nearest striped pattern above or below the point M 1 , for example, below is L 1 , the point M A distance x 1 between 1 and L 1 in the x-axis direction is obtained. Further, an intersection between the edge E 2 and the line M after movement and M 2, when the intersection of the closest striped pattern under the point M 2 was L 2, likewise the point M 2 and L 2 To obtain a distance x 2 in the x-axis direction.
[0016]
By using the above measurement results, the distance δ between E 1 and E 2 , that is, the amount of change δ in the width at one edge, is
δ = (x 2 + α−x 1 ) tan θ (1)
It can be expressed as
[0017]
Therefore, the resolution of the width dimension is determined by the pixel pitch and the angle θ with respect to the x-axis of the striped pattern, and by reducing θ, more specifically, by reducing it to less than 45 °, the resolution can be improved. .
[0018]
The invention according to
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a side view showing a main part configuration of a tester
[0020]
The testing machine
[0021]
The test piece W is marked with mark marks s1 and s2 at two locations on the top and bottom, and a
[0022]
In the arithmetic /
[0023]
At the same time, the arithmetic /
[0024]
As shown in the front view of FIG. 3, the
[0025]
In the arithmetic /
[0026]
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the right edge of the test piece W in the image captured by the
[0027]
Prior to the test, the
[0028]
In FIG. 4, the dimension in the x-axis direction of each of the white and black lines of the
[0029]
From these distances x 1 and x 2 , the distance δ formed in the width direction (y-axis direction) between the edge portions E 1 and E 2 before and after deformation is calculated using the above-described equation (1). At the same time, the same calculation is performed for the left edge, and the change in the width of the test piece W is calculated from the amount of displacement of both edges in the y-axis direction. Since the resolution of the width dimension thus obtained is multiplied by tan θ with respect to the pixel pitch, for example, θ can be compared with a case where the change in the width dimension is simply measured from the number of pixels in the y-axis direction. When the angle is 30 °, it is about 0.58 times, and when it is 15 °, it is about 0.27 times.
[0030]
Here, in the above embodiment, an example has been shown in which the width measurement position is set and the width is measured at one location. However, the change in the average width dimension of the region over a predetermined length in the load direction is shown. You can ask for it. That is, a plurality of intersections between each line of the striped pattern and the edge of the test piece W are traced over a predetermined region in the x-axis direction, and the amount of movement in the x-axis direction before and after the deformation of each intersection is obtained. Then, by multiplying each movement amount by tan θ, the displacement amount in the y-axis direction of each intersection is calculated, and the average value is obtained. The width change of the test piece is calculated by performing such a calculation on both edge portions. The value obtained in this way represents a change in average width in a predetermined region in the x-axis direction of the test piece. In addition to the width change in one place described above, the value is appropriately determined according to the needs of the test. It can also be made to be selectable.
[0031]
Moreover, although the example which sticks the
[0032]
Further, when the test piece W moves in the direction of approaching / separating from the
[0033]
Further, the two-dimensional image information is obtained by the imaging means in a state in which a striped pattern inclined at a predetermined angle θ with respect to the load direction is arranged behind the test piece, and the striped pattern and the test piece are obtained from the image information. A technique for substantially improving the resolution without reducing the pixel pitch of the imaging means by calculating using the θ of the striped pattern by finding the intersection point with can be applied to the measurement of the elongation of the test piece. . Hereinafter, an example of the method will be described with reference to FIG.
[0034]
In the method illustrated in FIG. 5, a marked mark body TM that extends in a direction orthogonal to the load direction (y-axis direction) and protrudes left and right (x-axis direction) from the test piece W is fixed to the test piece W. In this case, the angle θ with respect to the y-axis, which is the load direction of the striped pattern, is less than 45 °. In such a setting, if the marked line mark TM at a certain point is at the position of the solid line, the intersection MS 1 between the marked line mark TM and the striped pattern is obtained from the image as shown in the figure. When the test piece W is extended by applying a tensile load to the test piece W and the marked line mark TM is moved to the position indicated by the two-dot chain line in the figure, the marked line mark TM and the striped pattern in that state The intersection point MS 2 with the pattern is obtained in the same manner as described above. Then, a distance L x formed between the points MS 1 and MS 2 in the x-axis direction is obtained by image processing. Resolution of the distance L x is a value derived from the pixel pitch of the imaging means. Then, the movement amount L y in the y-axis direction of the marked line mark body TM should Kyosu the calculation of elongation of the test piece W is
L y = L x / tan θ
Can be obtained.
[0035]
The resolution of the amount of movement of the marked mark body TM obtained in this way in the y-axis direction, that is, the amount of movement L y in the tensile load direction, is improved to tan θ times the resolution based on the pixel pitch of the imaging means.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an imaging unit such as a CCD camera is provided with a mark body having a striped pattern intersecting with a predetermined angle θ with respect to the load direction of the test piece on the back side of the test piece. Using the amount of movement in the load direction of the intersection of the edge on both sides of the test piece and the line of the striped pattern and the angle θ of the striped pattern, the width dimension orthogonal to the load direction of the test piece Since the change is calculated, the resolution based on the pixel pitch of the imaging means can be greatly improved by reducing θ.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a side view showing a main part configuration of a tester main body according to an embodiment of the present invention and a block diagram showing a system configuration.
FIG. 2 is a front view of a main part of the testing machine
FIG. 3 is a front view of a
4 is an enlarged view of the vicinity of the right edge of the test piece W in the image by the
FIG. 5 is an explanatory diagram when the technique of the present invention using a striped pattern is applied to measurement of the elongation of a test piece.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional method for measuring the width dimension of a test piece using image information.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記負荷機構による負荷方向(x方向)に対して所定の角度θで傾斜する複数のラインからなる縞模様パターンを備えたマーク体を背景として、試験片を当該マーク体とともに撮像して2次元画像情報を出力する撮像手段と、その撮像手段の出力を取り込んで試験片の負荷方向に直交する幅方向(y方向)への刻々の寸法変化を演算する幅寸法演算手段を有し、この幅寸法演算手段は、画像上での試験片の幅方向両縁部と上記マーク体のラインとの交差部の上記x方向への刻々の位置情報と上記角度θとから、試験片両縁部の上記y方向への位置情報を算出して幅寸法を求めることを特徴とする材料試験機。In a material testing machine equipped with a load mechanism that applies a load to a test piece,
A two-dimensional image obtained by imaging a test piece together with the mark body against a background of a mark body having a striped pattern composed of a plurality of lines inclined at a predetermined angle θ with respect to the load direction (x direction) by the load mechanism. An image pickup means for outputting information, and a width dimension calculation means for taking an output of the image pickup means and calculating a dimensional change in the width direction (y direction) perpendicular to the load direction of the test piece. The calculation means calculates the position of the both edges of the test piece from the position information in the x direction and the angle θ at the intersection of the both edges of the test piece in the width direction on the image and the line of the mark body. A material testing machine characterized by calculating positional information in the y direction to obtain a width dimension.
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