JPH11304437A

JPH11304437A - 非接触伸び計

Info

Publication number: JPH11304437A
Application number: JP11387598A
Authority: JP
Inventors: Naoto Watanabe; 直人渡邉; Nobunari Takahashi; 信成高橋
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】試験片に付された標線に対するカメラの位置
合わせを効率的に実行することができ、試験効率の向上
を図ることのできる非接触伸び計を提供する。【解決手段】試験片に付された標線を撮像するカメラ
１,２と、このカメラを試験片の伸び方向にそれぞれ移
動自在に支持した移動ステージ５,６とを備え、特に引
っ張り試験の開始に先立って移動ステージを駆動してカ
メラにより撮像された画像中の標線の位置を該画像の基
準位置に合わせると共に（カメラ位置初期設定手段）、
この初期設定されたカメラの位置を記憶する（記憶手
段）。そして引っ張り試験が終了したとき、記憶された
カメラ位置に従って移動ステージを駆動して該カメラを
初期設定された原点位置に復帰させる（原点復帰手
段）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、引っ張り試験に供
される試験片の伸びを該試験片とは非接触に計測する非
接触伸び計であって、特にロットを単位して試験される
ことの多い複数の試験片に対する試験効率の向上を図り
得る非接触伸び計に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】材料試験機を用いた各種試験片の
引っ張り試験は、該試験片に引っ張り負荷を加えなが
ら、その引っ張り荷重と試験片の伸びとを計測して行わ
れる。特に最近では、レーザやラインセンサ等を用いて
試験片とは非接触に上記試験片の伸びを計測する非接触
伸び計が注目されている。この種の非接触伸び計は、基
本的には試験片にその伸び方向に所定の距離隔てて平行
に付した２本の標線を光学的に検出し、これらの標線間
の距離の変化からその伸び量を求めるものである。

【０００３】さて非接触伸び計の一方式として、例えば
実公平６−３１３６５号公報に開示されるように、試験
片に付した２本の標線をそれぞれ撮像する２台のカメラ
（光学ヘッド）を前記試験片の伸び方向に平行移動可能
に設け、試験片の伸びに伴う前記標線の位置変化に追従
させて前記カメラをそれぞれ移動させながら、各カメラ
により光学的に検出される標線の位置に従って前記試験
片の伸びを計測するものがある。ちなみにこの公報に開
示される非接触伸び計は、カメラより撮像される画像中
の標線の位置が常に該画像の基準位置となるように上記
カメラの位置を移動制御し、このときのカメラ位置から
前記標線間の伸び量を計測するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種の試験
に供される試験片は、同形状のものを複数個まとめてロ
ットとして提供されることが多く、これらの試験片を順
に繰り返し試験した結果を総合的に評価することで、そ
の試験結果が求められる。

【０００５】しかしながらこの場合、材料試験機に新た
な試験片を装着する都度、該試験片に付された標線に対
してカメラの位置を合わせる必要があり、その初期設定
処理が非常に煩わしいと言う問題がある。特に前記カメ
ラは、十分に高い計測精度を補償するべく前記標線を含
む試験片の表面像を大きな撮像倍率で撮像し、分解能の
高い画像を得る如く構成されている。この為、カメラの
視野範囲が狭く、標線に対するカメラ位置の初期設定設
定自体に手間が掛かることが否めない。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、ロットを単位として引っ張り試
験に供される複数の試験片にそれぞれ付された標線に対
するカメラの位置合わせを効率的に実行することがで
き、試験効率の向上を図ることのできる非接触伸び計を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る非接触伸び計は、試験片の伸び方向に
所定の距離を隔てて該試験片に平行に付された２本の標
線をそれぞれ撮像する第１および第２のカメラと、これ
らのカメラを前記試験片の伸び方向にそれぞれ移動自在
に支持した第１および第２の移動ステージとを備え、引
っ張り試験に供される前記試験片の伸びを前記各カメラ
により撮像された標線の画像に基づいて前記試験片と非
接触に検出するものであって、特に前記引っ張り試験の
開始に先立って前記第１および第２の移動ステージを駆
動して前記各カメラによりそれぞれ撮像された画像中の
前記各標線の位置を該画像の基準位置に合わせると共に
（カメラ位置初期設定手段）、この初期設定により基準
位置に合わせられた前記各カメラの位置を記憶し（記憶
手段）、前記引っ張り試験の実行による前記試験片の伸
びに伴う前記標線の位置変位に応じて前記第１および第
２の移動ステージを駆動しながら、前記各カメラの位置
と各カメラにより撮像された画像中の前記標線の位置と
に基づいて前記試験片の伸びを計測すると共に（計測手
段）、その引っ張り試験が終了したとき、前記記憶され
た各カメラの位置に従って前記第１および第２の移動ス
テージを駆動して各カメラを前記初期設定された位置に
復帰させる（原点復帰手段）ことを特徴としている。

【０００８】即ち、本発明は、試験片に付されて光学的
な伸びの計測に利用される標線が、ロット毎に該ロット
に属する複数の試験片の略同一位置に付されることに着
目したもので、引っ張り試験の開始に先立って前記各カ
メラによりそれぞれ撮像された画像中における各標線の
位置を該画像の基準位置に合わせることでカメラ位置を
初期設定し、このカメラの初期設定位置を記憶する。そ
して引っ張り試験の実行に伴い前記標線の位置変位に追
従させながらカメラを移動させながら、画像中の標線イ
メージの位置とから試験片の伸びを計測し、該引っ張り
試験が終了したとき、前記記憶された初期設定位置に前
記各カメラを戻す制御手段（原点復帰手段）を備えたこ
とを特徴としている。

【０００９】また本発明の好ましい態様は、請求項２に
記載するように前記カメラ位置初期設定手段において
は、前記各標線をそれぞれ視野する位置に前記第１およ
び第２のカメラの位置を粗調整した後、各カメラにより
それぞれ撮像された画像中の前記各標線の位置に従って
各標線の位置がそれぞれ該画像の基準位置となるように
前記第１および第２のカメラの位置を微調整することを
特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る非接触伸び計について説明する。

【００１１】図１はこの実施形態に係る非接触伸び計の
概略構成を示しており、Ｓは図示しない材料試験機に装
着されて引っ張り試験に供せられる試験片、Ｒ1,Ｒ2は
上記試験片Ｓに、予めその伸び方向に所定の距離を隔て
て平行に付された２本の標線である。これらの標線Ｒ1,
Ｒ2は、前記試験片Ｓの平行部に、例えば５０ｍｍの距
離を隔てて塗料等を用いて描かれた直線マークからな
る。尚、複数本の試験片Ｓがロットを単位として供給さ
れて引っ張り試験に供される場合には、これらの各試験
片Ｓの略同一位置に前記各標線Ｒ1,Ｒ2がそれぞれ付さ
れる。

【００１２】さて材料試験機に組み込まれて上記試験片
Ｓの伸びを、該試験片Ｓと非接触に計測する非接触伸び
計は、前記各標線Ｒ1,Ｒ2をそれぞれ撮像する高倍率の
第１および第２のカメラ１,２と、これらの各カメラ１,
２の側部に装着されて該カメラ１,２による撮像領域
（試験片Ｓの各標線部分）を照明する光源３,４とを備
えている。これらの各カメラ１,２は第１および第２の
移動ステージ５,６にそれぞれ支持されて、前記試験片
Ｓの伸び方向に平行移動自在に設けられている。ちなみ
に上記各ステージ５,６は、パルスモータ７,８により駆
動される送りねじ７a,８aに噛合し、前記パルスモータ
７,８の回転制御の下で前記試験片Ｓの伸び方向に移動
（上下動）されて位置調整されるようになっている。

【００１３】尚、前記カメラ１,２は、例えばＣＣＤイ
メージセンサ（エリアセンサ）を撮像素子として内蔵
し、前記各標線Ｒ1,Ｒ2をそれぞれ含む前記試験片Ｓの
部分的な表面像を、例えば略等倍の撮像倍率で近接撮像
（マクロ撮影）して高解像度の画像信号を得る如く構成
される。またカメラ１,２による前記各標線Ｒ1,Ｒ2を含
む表面像の撮像は、後述するように合焦点状態で行わ
れ、これによって常に鮮明な画像が求められるようにな
っている。

【００１４】しかして上述した如く各カメラ１,２によ
り撮像された前記各標線Ｒ1,Ｒ2を含む試験片Ｓの部分
的な表面像（画像）は、画像処理部１１,１２を介して
ＣＰＵからなる演算処理部１３に取り込まれると共に、
所定の画像処理が施されて、例えば図２に示すようにデ
ィスプレイ１４上に並列に表示される。具体的には、図
２に示すようにディスプレイ１４上に平行に並べて設定
された２つの画像表示領域Ａ,Ｂに、上記演算処理部１
３にて画像処理が施された前記各標線イメージを含む画
像（処理画像）の表示が行われる。ちなみにここではデ
ィスプレイ１４が横長の表示画面であることから、試験
片Ｓの伸び方向を横方向に設定し、前記各画像を横向き
にして上下に並べて表示するように前記各画像表示領域
Ａ,Ｂが設定されている。尚、前記各カメラ１,２が撮像
した生の画像をＴＶモニタ（図示せず）に直接的に表示
しながら、前記演算処理部１３にて求めた前記標線Ｒ1,
Ｒ2をそれぞれ含む処理画像を前記ディスプレイ１４上
に表示するようにしても良い。

【００１５】また前記ディスプレイ１４には、図２に例
示するようにカメラ１,２の移動をマニュアル操作する
為のソフトスイッチや、カメラ１,２に対する初期設定
等を指示する為のソフトスイッチを表示したオペレーシ
ョン領域Ｃが設けられると共に、引っ張り試験により計
測された荷重と伸びとの関係をグラフ表示するグラフ表
示領域Ｄ等が設けられている。このようなディスプレイ
１４の表示画面をインターフェースとして、引っ張り試
験に対する各種条件等の設定入力や、更には伸び計に対
する初期設定処理等が行われる。

【００１６】一方、図１における前記演算処理部１３
は、予め準備された伸び計測用のソフトウェア・アプリ
ケーションに従って前記各カメラ１,２により撮像され
た画像中における標線イメージを検出し、後述するよう
に該標線イメージの重心位置を求める機能を備えてい
る。そして各画像において求められた標線イメージの重
心位置と、予め設定された各画像中の基準位置（例えば
画像中心）との差（画像上の距離）から前記標線が上記
基準位置に位置付けられていた状態からの該標線のずれ
量、ひいては試験片Ｓの伸びに伴う標線Ｒ1,Ｒ2の変位
位置を検出するものとなっている。ちなみにこの演算
は、例えば前記カメラ１,２による撮像倍率と前記ＣＣ
Ｄイメージセンサの画素配列ピッチとに従って前記画像
における１画素間の当たりの距離（単位距離）を予め求
めておき、この単位距離を前記差（画像上の距離）に乗
じることによりなされる。尚、前記カメラ１,２により
求められた画像信号を、適宜、内挿演算を施しながら拡
大処理し、この拡大処理された画像から標線Ｒ1,Ｒ2の
変位位置を検出することによりその計測精度を高くする
ことも可能である。

【００１７】また前記演算処理部１３は、前記カメラ
１,２によってそれぞれ撮像される画像中から前記標線
イメージが外れるような場合、換言すれば試験片の伸び
により標線Ｒ1,Ｒ2の位置が変位して前記各カメラ１,２
による撮像範囲の限界に達するようなとき、位置制御部
１５,１６を起動する。そしてそのときに画像上から求
められている標線イメージの重心位置と前記基準位置と
の差（画像上の距離）に従って、前記位置制御部１５,
１６の制御の下で前記パルスモータ７,８をそれぞれ駆
動し、前記試験片Ｓの伸びに伴う標線Ｒ1,Ｒ2の移動方
向にカメラ１,２をそれぞれ移動させている。上記位置
制御部１５,１６による前記各カメラ１,２の移動は、各
カメラ１,２によりそれぞれ撮像される画像中の標線イ
メージの重心位置が前記各画像における前記基準位置と
なるように、即ち、撮像画像における基準位置に前記標
線Ｒ1,Ｒ2を捉えるように前記各カメラ１,２の位置を制
御して行われる。具体的には各画像から求められる前記
標線イメージの重心位置と前記画面の基準位置との差に
相当する分、前記パルスモータ７,８を駆動することで
カメラ１,２を移動させ、これによって試験片Ｓの伸び
に伴う標線Ｒ1,Ｒ2の移動に追従してカメラ１,２の位置
を変化させるものとなっている。

【００１８】ここで前記カメラ１,２によりそれぞれ撮
像された画像中における標線イメージの位置検出による
前記試験片Ｓの伸びの計測について説明すると、試験片
Ｓに付された２本の標線Ｒ1,Ｒ2は、図３に示すように
試験片Ｓの上方向への引っ張りによる該試験片Ｓの伸び
に伴い、次第に上方向に移動する。従って各標線Ｒ1,Ｒ
2をそれぞれ撮像する２台のカメラ１,２を、上記各標線
Ｒ1,Ｒ2の移動に伴って上方向に平行移動させ、常に各
標線Ｒ1,Ｒ2をその画像中心に捉えるようにすれば、各
カメラ１,２の移動距離から試験片Ｓの伸び量を求める
ことが可能となる。

【００１９】具体的には上部カメラ（第１のカメラ）１
の移動量をＣ_H、下部カメラ（第２のカメラ）２の移動
量をＣ_Lとした場合、試験片Ｓの標線間の伸び量Ｅは、Ｅ＝Ｃ_H−Ｃ_L として求めることができる。

【００２０】尚、カメラ１,２の位置を固定した状態に
おいて、各カメラ１,２によりそれぞれ撮像される画像
中における標線イメージの位置変化から、試験片Ｓの伸
びに伴う標線Ｒ1,Ｒ2の位置をそれぞれ求めることもで
きる。具体的には図４(ａ)(ｂ)にそれぞれ示すように前
記カメラ１,２により撮像された画像における基準位置
からの前記各標線Ｒ1,Ｒ2の変位量Ｌ_H,Ｌ_Lをそれぞれ求
める。そしてこれらの標線Ｒ1,Ｒ2の変位量Ｌ_H,Ｌ_Lから
前述したように試験片Ｓの標線間の伸び量ＥをＥ＝Ｌ_H−Ｌ_L として等価的に求めることもできる。尚、上記変位量Ｌ
_H,Ｌ_Lは、画像上で検出される標線イメージの変位量
に、画素ピッチや撮像倍率等に依存する係数を乗じて求
められる。

【００２１】しかしながらこのようにして求め得る標線
間の伸び量Ｅには限界があり、標線Ｒ1,Ｒ2がカメラ１,
２の視野から外れた場合には、当然のことながらその計
測ができなくなる。そこで前記演算処理部１３では、前
記画像表示領域Ａ,Ｂにそれぞれ表示される標線イメー
ジの表示位置を監視している。そしてその位置が前記各
画像の予め定められた撮像範囲の限界に達したとき、前
記パルスモータ７,８を駆動することで各カメラ１,２が
その基準位置に前記標線Ｒ1,Ｒ2を捉えるように、その
カメラ位置を移動させるものとなっている。そしてこの
ときの各カメラ１,２の移動量Ｃ_H,Ｃ_Lを加えながら、前
述した如く各画像中の標線イメージの位置から求められ
る標線Ｒ1,Ｒ2の変位量Ｌ_H,Ｌ_Lに基づいて標線間の伸び
量ＥをＥ＝（Ｌ_H＋Ｃ_H）−（Ｌ_L＋Ｃ_L）として求めるものとなっている。

【００２２】次に前記カメラ１,２によりそれぞれ撮像
された画像中における標線イメージの検出処理について
説明する。カメラ１,２によりそれぞれ撮像された画像
中における標線イメージの位置検出は、例えば図５(ａ)
(ｂ)にその概念を示すように試験片Ｓの伸び方向におけ
る画像信号レベルの分布に基づき、その画像信号成分の
重心位置を求めることによりなされている。

【００２３】具体的には、標線Ｒを含んで撮像された画
像信号を、例えば試験片Ｓの表面状態に依存するノイズ
成分のレベルＮに着目し、このレベルＮを超える画像信
号領域での画像信号成分だけを抽出する。そして抽出し
た画像信号領域における画像信号の伸び方向における分
布の重心位置を上記標線イメージの位置として評価す
る。即ち、試験片Ｓの伸び方向における上記画像信号成
分（例えば輝度信号レベル）の分布を求め、この画像信
号成分の分布から標線イメージの重心位置Ｇを求める。
より具体的には試験片Ｓの伸び方向の各位置ｍ（ｍ＝1,
2,3,…）における画像信号のレベルをＡ_mとした場合、
その画像信号の分布はＡ₁,Ａ₂,Ａ₃,…の系列として示さ
れる。しかして画像信号の分布の重心Ｇは、上記信号系
列Ａ₁,Ａ₂,Ａ₃,…により表される面積領域の重心として
表されるから、Ｇ＝Σ（ｍ・Ａ_m）／ΣＡ_m （ｍ＝1,2,3,…）として求めることができる。このようにして求められる
画像信号の分布の重心Ｇは、その分布形状そのものを反
映したものであり、標線Ｒの伸びや、これに伴う画像信
号のレベル変化の影響を殆ど受けることがないので、こ
れを標線Ｒ自体の基準位置として捉えることができる。

【００２４】ちなみに前記画像信号を所定のレベルにて
２値化した場合、図５(ａ)(ｂ)中に併せて示すように、
２値化信号として示される標線Ｒの幅は、その２値化の
レベルによって変化することが否めない。特に標線Ｒの
エッジ部分のようにその画像信号のレベル変化は、伸び
の程度による影響を大きく受けるので、設定された２値
化閾値のレベルによって標線Ｒの幅が大きく変化する。
しかもノイズによって画像信号のレベルが大きく変化し
た場合、その影響を受けることも否めない。

【００２５】この点、上述したように画像信号（画像信
号レベルＡ）の分布からその重心Ｇを求めれば、２値化
に伴う誤差要因が入り込むことがないので、標線Ｒ（標
線イメージ）の位置をその重心として簡易に、且つ高精
度に評価することが可能となる。特に試験片Ｓの伸びに
伴って図５(ｂ)に示すように該試験片Ｓに付した標線Ｒ
の幅が広がり、且つ画像信号のレベルＡが低くなるよう
な場合であっても、該標線Ｒの位置（重心）を正確に検
出することが可能となる。また前述したように試験片Ｓ
の表面状態に応じたノイズ成分のレベルＮに従ってその
ノイズ成分を除去し、上記レベルＮを超える画像信号領
域における画像信号成分だけに着目しているので、試験
片Ｓの表面状態に起因するノイズの影響を受けることな
しに、標線イメージの重心位置Ｇを検出し、標線Ｒ（標
線イメージ）の位置を正確に求めることが可能となる。

【００２６】尚、上述した画像信号の分布に基づく重心
位置の検出については、より好ましくは、例えば図６に
示すように標線Ｒを含む画像中の予め定めた計測領域Ｘ
における各位置での画像信号の前記試験片Ｓの伸び方向
と直交する向きの射影成分（画像信号の和）を求め、こ
の射影成分における前記伸び方向の分布からその重心Ｇ
を求めるようにすれば良い。このようにすれば、標線イ
メージを含む面積領域と、該面積領域における前記画像
信号成分とからなる３次元空間における重心が求められ
ることになるので、標線Ｒのエッジ部分Ｒ_Eでのかすれ
や揺らぎ等に起因してそのエッジ自体が不鮮明になる場
合であっても、これに左右されることなく該標線Ｒの位
置（重心）を正確に求めることが可能となる等の利点が
ある。

【００２７】基本的には上述した各機能を備えて構成さ
れる非接触伸び計において、この発明に係る非接触伸び
計が特徴とするところは、前記演算処理部１３において
引っ張り試験の開始に先立って前記カメラ１,２の位置
を初期設定する機能（カメラ位置初期設定手段）を備え
ると共にこの初期設定位置を記憶する機能（カメラ位置
記憶手段）、そして引っ張り試験が終了したとき、該引
っ張り試験の実行による試験片Ｓの伸びに伴う標線Ｒ1,
Ｒ2の変位に追従して移動した前記各カメラ１,２の位置
を初期位置（原点）に復帰させる機能（原点復帰手段）
を備えた点にある。尚、ここでの原点とは、ロット中の
最初の試験片Ｓに付された標線Ｒ1,Ｒ2のカメラ１,２で
撮像したイメージの初期重心位置を指す。

【００２８】これらの特徴的な機能について説明する
と、前記カメラ位置初期設定手段およびカメラ位置記憶
手段は、例えば図７〜図１１に示す処理手順によって実
現されている。また原点復帰手段は、例えば図１２に示
す処理手順によって実現されている。これらの処理手順
は、試験片Ｓの表面像を前記カメラ１,２によってそれ
ぞれ撮像した画像を処理しながら、前記位置制御部１
５,１６を介して前記パルスモータ７,８をそれぞれ駆動
し、これによって前記カメラ１,２を上下動させてその
位置（カメラ位置）を調整することによって実行され
る。

【００２９】即ち、図７〜図１１に示す初期設定処理
は、最初の試験片Ｓを材料試験機に装着した後、その引
っ張り試験の開始に先立って実行される。この処理は、
先ず各種のエラー検出処理を実行し、エラーが発生して
いないことを確認した後に開始される［ステップＳ
１］。エラーの発生が検出された場合には、当然のこと
ながらそのエラーに対する復旧処理が実行される。

【００３０】しかしてエラーがないことが確認されたな
らば、次に第１のカメラ（上部カメラ）１がその視野に
標線Ｒ1を捉えているか否かの判定が行われる［ステッ
プＳ２］。この判定は、カメラ１によって撮像された画
像中において、その背景となる試験片Ｓの表面部分に相
当する画像信号レベルに比較してレベルが大きく異なる
標線イメージが検出されるか否かを調べることによって
なされる。しかしてカメラ１により撮像された画像から
標線が検出された場合には、同様にして第２のカメラ
（下部カメラ）２がその視野に標線Ｒ2を捉えているか
否かの判定が行われる［ステップＳ３］。尚、前記カメ
ラ１が標線Ｒ1を視野に捉えていない場合においても、
同様に第２のカメラ２が標線Ｒ2を捉えているか否かの
判定が行われる［ステップＳ４］。

【００３１】しかして前記ステップＳ２,３の判定処理
において、前記各カメラ１,２が標線Ｒ1,Ｒ2をそれぞれ
その視野に捉えていることが確認されたときには、試験
片Ｓに付された２本の標線Ｒ1,Ｒ2に対して第１および
第２のカメラ１,２がそれぞれ概略的に位置調整（粗調
整）されていると判断される。そしてこの場合には、各
カメラ１,２によりそれぞれ得られた画像中から、前述
したようにして標線イメージの重心位置Ｇを求め、該標
線イメージの重心位置Ｇと該画像の基準位置との距離を
それぞれ求める［ステップＳ５］。そして各画像上での
距離から、カメラ１,２の撮像基準位置（カメラ位置）
と前記各標線Ｒ1,Ｒ2のイメージの重心位置との実際の
ずれ量を、カメラ１,２により撮像される画像の基準位
置に該標線Ｒ1,Ｒ2をそれぞれ捉えるべくカメラ移動量
として算出する［ステップＳ６］。

【００３２】このようにして求められるカメラ移動量に
従って前記各位置制御部１５,１６を介してパルスモー
タ７,８をそれぞれ駆動し、前記標線イメージの重心位
置Ｇが画像基準位置となるように、換言すれば各標線Ｒ
1,Ｒ2のイメージがそれぞれ画像の基準位置に捉えられ
るように各カメラ１,２の位置を調整する［ステップＳ
７］。このような位置制御により前記各カメラ１,２が
試験片Ｓに付された標線Ｒ1,Ｒ2の位置にそれぞれ初期
設定されることになり（標線重心位置が基準位置と略重
なる）、これらのカメラ位置を、上記試験片Ｓを含むロ
ットの各試験片をそれぞれ引っ張り試験する上での原点
位置として記憶する［ステップＳ８］。をそれぞれ引っ
張り試験する上での原点位置として記憶する［ステップ
Ｓ８］。

【００３３】ところで上部カメラ１にて標線Ｒ1を捉え
ているにも拘わらず、下部カメラ２が標線Ｒ2を捉えて
いない場合、前述したステップＳ３の判定処理の下で図
８に示すような下部カメラ２に対する粗調整処理が実行
される。この処理は、先ず下部カメラ２を徐々に下方向
に移動させながら［ステップＳ１１］、下部カメラ２が
その下限端に達する前に該下部カメラ２によって標線Ｒ
2が検出されるか否かを判定する［ステップＳ１２,Ｓ１
３］。そしてカメラ２の下方向への移動により標線Ｒ2
が検出された場合には、これによって下部カメラ２に対
する粗調整が完了したとして前述した図７に示すステッ
プＳ５からの微調整処理に戻る。これに対して下限端に
達したにも拘わらず、下部カメラ２により標線Ｒ2が検
出されない場合には、これをエラーとして判定する［ス
テップＳ１２］。そしてエラー復帰処理［ステップＳ１
４］を待って、次に示す下部カメラ２の開始位置復帰処
理［ステップＳ１５］を実行する。

【００３４】しかして開始位置復帰処理がなされたなら
ば、次に下部カメラ２を徐々に上方向に移動させながら
［ステップＳ１６］、該カメラ２が上部カメラ１と接触
しないか、更には下部カメラ２がその移動上限端に達し
たかを逐次判定し［ステップＳ１７,Ｓ１８］、該下部
カメラ２によって標線Ｒ2が検出されるか否かを判定す
る［ステップＳ１９］。そしてこの下部カメラ２の上方
向への移動によって標線Ｒ2が検出された場合には、こ
れによって下部カメラ２に対する粗調整が完了したとし
て前述した図７に示すステップＳ５からの微調整処理に
戻る。

【００３５】このような処理手順により下部カメラ２に
対する粗調整が実行さることで、上部カメラ１に加えて
下部カメラ２においても標線Ｒ2が捉えられることにな
る。尚、下部カメラ２の上方向への移動時に上部カメラ
１との接触が検出されたとき［ステップＳ１７］、或い
は下部カメラ２が移動上限端に達したことが検出された
場合には［ステップＳ１８］、何らかの異常（エラー）
があるとして前述した一連の初期設定処理を中止する。

【００３６】一方、前述した図７に示すステップＳ２に
おいて上部カメラ１が標線Ｒ1を捉えていないことが判
断された後、ステップＳ４において下部カメラ２が標線
Ｒ2を捉えていることが確認された場合には、図９に示
す粗調整処理が実行される。この処理は、基本的には図
８に示した下部カメラ２に対する粗調整処理と同様なも
ので、カメラ１の移動の向きを異ならせて実行される。

【００３７】具体的には上部カメラ１を徐々に上方向に
移動させながら［ステップＳ２１］、上部カメラ１がそ
の上限端に達する前に該上部カメラ１が標線Ｒ1を検出
するか否かを判定する［ステップＳ２２,Ｓ２３］。そ
して標線Ｒ1が検出された場合には、上部カメラ１に対
する粗調整が完了したとして前述した図７に示すステッ
プＳ５からの微調整処理に戻る。これに対して標線Ｒ1
が検出されない場合には、エラー復帰処理［ステップＳ
２４］を待って、上部カメラ１の開始位置復帰処理［ス
テップＳ２５］を実行する。

【００３８】そして上部カメラ１の開始位置復帰処理が
なされたならば、次に上部カメラ１を徐々に上方向に移
動させながら［ステップＳ２６］、標線Ｒ1が検出され
るか否かを判定する［ステップＳ２９］。この際、該２
つのカメラが接触しないか、更にはその移動下限端に達
したかを逐次判定し［ステップＳ２７,Ｓ２８］、これ
らの異常が検出された場合には、その一連の処理を中止
する。

【００３９】しかして上部カメラ１の下方向への移動に
よって標線Ｒ1が検出された場合には、これによって上
部カメラ１に対する粗調整が完了したとして前述した図
７に示すステップＳ５からの微調整処理に戻る。つまり
上記処理手順により上部カメラ１に対する粗調整が実行
さることで、下部カメラ２に加えて上部カメラ１におい
ても標線Ｒ1が捉えられることになる。

【００４０】ところで図７に示す判定処理において、上
部カメラ１および下部カメラ２が共に標線Ｒ1,Ｒ2を捉
えていないことが判定された場合には、図１０および図
１１に示す処理手順が実行される。この処理も基本的に
は前述した図８および図９に示す粗調整処理と同様に実
行されるが、この場合には先ず下部カメラ２を下方向に
移動させながら［ステップＳ３１］、その下限端に達す
る前に標線Ｒ2が捉えられるか否かを判定する［ステッ
プＳ３２,Ｓ３３］。そしてこの処理手順によって下部
カメラ２により標線Ｒ2が捉えられた場合には、前述し
た図９に示す上部カメラ１の粗調整処理に移行する。

【００４１】しかし下部カメラ２がその下限端に達した
にも拘わらず標線Ｒ2が検出されない場合には、これに
対するエラー復帰処理を待って［ステップＳ３４］、前
記下部カメラ２を一旦、その開始位置に復帰させる［ス
テップＳ３５］。そして今度は上部カメラ１を上方向に
移動させながら［ステップＳ３６］、その上限端に達す
る前に標線Ｒ1が捉えられるか否かを判定する［ステッ
プＳ３７,Ｓ３８］。そしてこの処理手順によって上部
カメラ１により標線Ｒ1が捉えられた場合には、前述し
た図８に示す下部カメラ２の粗調整処理に移行する。

【００４２】これに対して上部カメラ１がその上限端に
達したにも拘わらず標線Ｒ1が検出されない場合には、
これに対するエラー復帰処理を待って［ステップＳ３
９］、図１１に示すように前記上部カメラ１を一旦、そ
の開始位置に復帰させる［ステップＳ４１］。

【００４３】その後、今度は前記下部カメラ２を徐々に
上方向に移動させながら［ステップＳ４２］、該下部カ
メラ２によって標線Ｒ2が検出されるか否かを判定する
［ステップＳ４３］。この際、２つのカメラが接触しな
いか、更にはその移動上限端に達したかを逐次判定し
［ステップＳ４３,Ｓ４４］、これらの異常が検出され
た場合には、その一連の処理を中止する。そしてこの処
理手順によって下部カメラ２により標線Ｒ2が捉えられ
た場合には、前述した図９に示す上部カメラ１の粗調整
処理に移行する。

【００４４】以上のような図８〜図１１に示す処理を実
行することにより、上部カメラ１または下部カメラ２が
標線Ｒ1,Ｒ2を捉えていない場合、そのときの状況に応
じてカメラ１,２が移動制御されて各カメラ１,２が標線
Ｒ1,Ｒ2をそれぞれ捉えるように、そのカメラ位置が粗
調整される。そして各カメラ１,２が標線Ｒ1,Ｒ2をそれ
ぞれ捉えた状態において前述した図７に示すステップＳ
５〜Ｓ７に示す処理が実行されて各標線Ｒ1,Ｒ2に対す
る位置合わせが行われ、その位置が原点位置として記憶
されることになる。

【００４５】さて上述した如くしてカメラ１,２に対す
る初期位置の設定が完了すると、図１２に示す処理手順
に従って試験片Ｓに対する引っ張り試験が実行される。
この処理は、材料試験機に試験片Ｓを装着した状態にお
いて、試験開始の指示を待って実行される。そして予め
設定された試験条件の下で試験片Ｓに対して引っ張り負
荷を加えながら、そのときの引っ張り荷重と、前述した
如く構成された非接触伸び計により試験片Ｓの伸び、具
体的には２本の標線Ｒ1,Ｒ2間の伸びを所定の周期でそ
れぞれ計測しながら実行される［ステップＳ５２］。

【００４６】ちなみにこのような引っ張り試験は、例え
ば引っ張りに伴う試験片Ｓの破断が検出されるまで繰り
返し実行される［ステップＳ５３］。尚、予め設定され
た伸び量まで試験片Ｓが伸びたことが確認された場合に
は、その時点で引っ張り試験を終了する場合もある。し
かして試験片Ｓが破断してその引っ張り試験が終了した
場合、材料試験機から破断した試験片Ｓが取り外され
る。また破断に至る前に引っ張り試験が終了した場合に
は、そのときの引っ張り負荷を解除した上で該試験片Ｓ
の取り外しが行われる。

【００４７】その後、材料試験機は、次の試験片Ｓに対
する引っ張り試験に供されることになるが、この際、こ
の発明に係る非接触伸び計においては前述した如く記憶
したカメラ１,２の初期設定された位置情報に従って、
各カメラ１,２をそれぞれ上記初期設定位置に原点復帰
させるものとなっている［ステップＳ５４］。これらの
カメラ１,２の原点復帰により、次に材料試験機に装着
された同一ロットの次の試験片Ｓに付された標線Ｒ1,Ｒ
2に対して上記各カメラ１,２がそれぞれ位置合わせされ
ることになる。

【００４８】即ち、本発明に係る非接触伸び計において
は、試験単位を１ロットとしてまとめられた同一仕様の
複数の試験片Ｓを順に繰り返し引っ張り試験するに際
し、これらの各試験片Ｓに付される標線Ｒ1,Ｒ2が略同
一位置であることに着目し、材料試験機に最初に装着さ
れた試験片Ｓに対して位置合わせしたカメラ１,２の位
置を初期設定された原点として記憶し、１つの試験片Ｓ
に対する引っ張り試験が終了する都度、前記カメラ１,
２を上記初期化原点に復帰させることで、材料試験機に
次に装着される試験片Ｓの標線Ｒ1,Ｒ2に対して前記カ
メラ１,２を効率的に位置合わせし得るものとなってい
る。従って順に繰り返し実行される複数の試験片Ｓに対
するカメラ１,２の位置合わせに要する手間を大幅に簡
略化することができ、その作業効率の向上を図ることが
できる。

【００４９】また仮に材料試験機に装着される試験片Ｓ
の取り付け位置に多少のズレが生じても、或いは試験片
Ｓに付した標線Ｒ1,Ｒ2の位置に多少のズレがあって
も、上述した如くしてカメラ１,２が原点復帰されるの
で、該カメラ１,２により前記標線Ｒ1,Ｒ2を確実に捉え
ることができ、そのズレ補正を簡単に、且つ精度良く行
い得る。従って材料試験機に試験片Ｓを装着する都度、
カメラ１,２の位置調整を行う場合に比較して、その設
定処理を簡単に、効率的に行うことができると言う実用
上多大なる効果が奏せられる。

【００５０】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。ここでは材料試験機に装着された試験
片Ｓに対して上方向に引っ張り負荷を加えながら、その
伸びを計測する場合を例に説明したが、下向きに引っ張
り負荷を加える場合にも同様に実施することができる。
またカメラ１,２により撮像した画像中の標線イメージ
の検出処理ついても、従来より提唱されている２値化処
理等の手法を適宜用いることもできる。またカメラ１,
２の移動手段についても、種々の方式を用いることがで
き、要は本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、試
験片に付された標線をそれぞれ撮像するカメラを、引っ
張り試験の開始に先立って上記標線に合わせてその原点
位置を初期設定したとき、その原点位置を記憶し、引っ
張り試験が終了したとき、記憶した原点位置に従って前
記カメラを初期位置を復帰させる機能を備えている。従
って１つのロットをなすまとまりとして与えられる複数
の試験片を順に繰り返し試験するような場合におけるカ
メラの初期設定処理の手間を大幅に簡素化し、試験効率
の向上を図ることができる等の実用上多大なる効果が奏
せられる。特に初期設定された原点位置を記憶し、これ
に従ってカメラ位置を原点復帰させると言う簡単な機能
を備えるだけで、簡易にして効果的にその処理効率を飛
躍的に向上させ得る等の効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る非接触伸び計の概略
構成を示す図。

【図２】実施形態に係る非接触伸び計におけるディスプ
レイ表示画面の例を示す図。

【図３】試験片の伸びによる標線の移動と、標線を撮像
するカメラとの位置関係を示す図。

【図４】本発明に係る非接触伸び計における画像上での
標線の位置検出の原理を説明する為の図。

【図５】本発明の特徴的な処理機能である画像中におけ
る標線イメージの位置（重心）検出の原理を示す図。

【図６】特定の画像処理領域における画像信号の射影を
用いた標線の重心位置検出による効果を説明する為の模
式図。

【図７】試験片に付された標線に対するカメラの位置合
わせの初期設定処理手順を示す図。

【図８】図７に示す初期設定処理手順に付随する、下部
カメラ位置の粗調整処理手順を示す図。

【図９】図７に示す初期設定処理手順に付随する、上部
カメラ位置の粗調整処理手順を示す図。

【図１０】図７に示す初期設定処理手順に付随する、下
部カメラおよび上部カメラの各カメラ位置の粗調整処理
手順の一部を示す図。

【図１１】図１０示す粗調整処理手順の残りの手順を示
す図。

【図１２】引っ張り試験の実行とカメラの原点復帰処理
の手順を示す図。

【符号の説明】

１第１のカメラ２第２のカメラ３,４光源５第１の移動テーブル６第２の移動テーブル７,８パルスモータ１１,１２画像処理部１３演算処理部１４ディスプレイ１５,１６位置制御部Ｓ試験片Ｒ1,Ｒ2 標線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】引っ張り試験に供される試験片の伸びを
該試験片と非接触に光学的に検出する非接触伸び計であ
って、前記試験片の伸び方向に所定の距離を隔てて該試験片に
平行に付された２本の標線をそれぞれ撮像する第１およ
び第２のカメラと、これらのカメラを前記試験片の伸び方向にそれぞれ移動
自在に支持した第１および第２の移動ステージと、引っ張り試験の開始に先立って前記第１および第２の移
動ステージを駆動して前記各カメラによりそれぞれ撮像
された画像中の前記各標線イメージの位置を該画像の基
準位置に合わせるカメラ位置初期設定手段と、初期設定された前記各カメラの位置を記憶する手段と、前記引っ張り試験の実行による前記試験片の伸びに伴う
前記標線の位置変位に応じて前記第１および第２の移動
ステージを駆動しながら、前記各カメラの位置と各カメ
ラにより撮像された画像中の前記標線イメージの位置と
から前記試験片の伸びを計測する計測手段と、前記引っ張り試験が終了したとき、前記記憶された各カ
メラの位置に従って前記前記第１および第２の移動ステ
ージを駆動して各カメラを前記初期設定された位置に復
帰させる手段とを具備したことを特徴とする非接触伸び
計。
【請求項２】前記カメラ位置初期設定手段は、前記第
１および第２のカメラが前記各標線をそれぞれ視野する
位置に粗調整した後、各カメラによりそれぞれ撮像され
た画像中の前記各標線の位置に従って各標線の位置を該
画像の基準位置に合わせることを特徴とする請求項１に
記載の非接触伸び計。