(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状部材の径を測定する工程と、
前記線状部材の曲がりを測定する工程と、
前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける工程と、
前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を有する引張り試験機を用い、前記線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて前記固着手段の間隔及び向きを調整して前記固着手段に前記線状部材を装着する工程と、
前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張ることにより破断する工程と、
前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材を撮像して得られた引張り試験後の前記目印の間隔に関するデータと、引張り試験前の前記目印の間隔に関するデータとに基づいて、前記線状部材の伸びを算出し、また前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材を撮像して得られた破断面における前記線状部材の径を求め、その求めた結果と、引張り試験前の線状部材の径に関するデータとを用いて、破断面における前記線状部材の絞り値を算出する工程と、
を具備することを特徴とする引張り試験方法。
【請求項２】
前記引張り試験を行っている際に前記線状部材についての最大張力及び降伏点を測定する工程を備えることを特徴とする請求項１記載の引張り試験方法。
【請求項３】
ハンドリングロボットを用いて、前記線状部材を、前記線状部材の径を測定する位置、前記線状部材の曲がりを測定する位置、前記目印を付ける位置、及び前記固着手段が設けられた位置に移動することを特徴とする請求項１又は２記載の引張り試験方法。
【請求項４】
前記目印はケガキ線であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の引張り試験方法。
【請求項５】
線状部材の径を測定する第一測定手段と、
前記線状部材の曲がりを測定する第二測定手段と、
前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける目印形成手段と、
前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を有し、前記線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて前記固着手段の間隔及び向きを調整すると共に、前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張ることにより破断する引張り試験機と、
前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材についての画像データを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像して得られた引張り試験後の前記目印の間隔に関するデータと、引張り試験前の前記目印の間隔に関するデータとに基づいて、前記線状部材の伸びを算出し、また前記撮像手段で撮像して得られた破断面における前記線状部材の径を求め、その求めた結果と、引張り試験前の線状部材の径に関するデータとを用いて、破断面における前記線状部材の絞り値を算出する画像処理手段と、
前記線状部材を、前記第一測定手段、前記第二測定手段、前記目印形成手段及び前記固着手段が設けられた各位置に移動する移動手段と、
を具備することを特徴とする引張り試験装置。
【請求項６】
前記引張り試験を行っている際に前記線状部材についての最大張力及び降伏点を測定する第三測定手段を備えることを特徴とする請求項５記載の引張り試験装置。
【請求項７】
前記移動手段はハンドリングロボットであることを特徴とする請求項５又は６記載の引張り試験装置。
【請求項８】
前記目印はケガキ線であることを特徴とする請求項５、６又は７記載の引張り試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料の機械的性質を調べるための引張り試験方法及び引張り試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、線材や棒材等の線状部材についてその材料の機械的性質を調べるために引張り試験が行われている。引張り試験では、線状部材を引張り試験機に装着し、その線状部材を徐々に引っ張る。そして、ある荷重で引っ張ったときに、線状部材はその荷重に耐えられずに破断する。破断した線状部材の伸びや破断面の形状は、線状部材の材料によって異なる。例えば、材料が柔らかい性質を有するものであれば、線状部材は長く伸びて破断し、しかも、破断面の径は細く絞られる。一方、材料が固い性質を有するものであれば、線状部材はあまり伸びずに破断し、破断面の径も他の部分とほとんど変わらない。したがって、引張り試験で線状部材が破断した後に、線状部材の伸びや絞り等を測定することにより、その材料の機械的性質を知ることができる。また、通常、引張り試験では、伸び、絞りの他に、最大張力と降伏点を測定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の引張り試験機では、最大張力と降伏点については、線状部材を引っ張りながら自動的に測定することができる。これに対して、線状部材の伸びや絞りの測定は、破断した二つの線状部材を繋ぎ合わせた後、作業者によりノギス等を用いて手作業で行われていた。このため、作業者の負担が大きく、作業能率がよくないという問題があった。また、従来は、引張り試験を行う前の段階においても、作業者自身が、線状部材の径を測定したり、線状部材を引張り試験機に装着しなければならないので、この点からも作業者の負担が大きいという問題があった。したがって、これまで手作業で行われていた、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の一連の作業を自動で行うことができる引張り試験装置の実現が望まれている。
【０００４】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等について作業者の負担を軽減することができる引張り試験方法及び引張り試験装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係る引張り試験方法は、線状部材の径を測定する工程と、前記線状部材の曲がりを測定する工程と、前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける工程と、前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を有する引張り試験機を用い、前記線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて前記固着手段の間隔及び向きを調整して前記固着手段に前記線状部材を装着する工程と、前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張ることにより破断する工程と、前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材を撮像して得られた引張り試験後の前記目印の間隔に関するデータと、引張り試験前の前記目印の間隔に関するデータとに基づいて、前記線状部材の伸びを算出し、また前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材を撮像して得られた破断面における前記線状部材の径を求め、その求めた結果と、引張り試験前の線状部材の径に関するデータとを用いて、破断面における前記線状部材の絞り値を算出する工程と、
を具備することを特徴とするものである。
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明に係る引張り試験装置は、線状部材の径を測定する第一測定手段と、前記線状部材の曲がりを測定する第二測定手段と、
前記線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、前記線状部材に目印を付ける目印形成手段と、前記線状部材の端部を固着する二つの固着手段を有し、前記線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて前記固着手段の間隔及び向きを調整すると共に、前記固着手段で固着された前記線状部材を引っ張ることにより破断する引張り試験機と、前記引張り試験機にて破断したままの前記線状部材についての画像データを撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像して得られた引張り試験後の前記目印の間隔に関するデータと、引張り試験前の前記目印の間隔に関するデータとに基づいて、前記線状部材の伸びを算出し、また前記撮像手段で撮像して得られた破断面における前記線状部材の径を求め、その求めた結果と、引張り試験前の線状部材の径に関するデータとを用いて、破断面における前記線状部材の絞り値を算出する画像処理手段と、前記線状部材を、前記第一測定手段、前記第二測定手段、前記目印形成手段及び前記固着手段が設けられた各位置に移動する移動手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態である引張り試験装置の概略ブロック図、図２はその引張り試験装置の概略構成図、図３はその引張り試験装置の径測定装置を説明するための図、図４はその引張り試験装置の曲がり測定装置を説明するための図、図５はその引張り試験装置のケガキ装置を説明するための図、図６はその引張り試験装置の引張り試験機に線状部材を装着したときの状態を示す図、図７は引張り試験機で行われる引張り試験を説明するための図、図８は引張り試験完了後に引張り試験機から線状部材を取り出すときの様子を示す図である。
【０００８】
本実施形態の引張り試験装置は、図１及び図２に示すように、ストッカ１０と、移動手段としてのハンドリングロボット２０と、第一測定手段としての径測定装置３０と、第二測定手段としての曲がり測定装置４０と、目印形成手段としてのケガキ装置５０と、引張り試験機６０と、撮像手段としてのＣＣＤカメラ７０と、画像処理装置８０と、制御装置９０と、残材ストッカ１１０とを備えるものである。かかる引張り試験装置では、材料の機械的性質として、最大張力、降伏点、伸び、絞りを測定する。
【０００９】
本実施形態では、線材や棒材等の線状部材２に対して引張り試験を行う場合について説明する。特に、線状部材２としては、断面が略円形で、円弧状に湾曲しているものを用いる。この線状部材２の太さは一様であるとする。
【００１０】
ストッカ１０は、線状部材２を収容するものであり、図２に示すように、多数の棚１１を有する。各棚１１は、例えばその中心軸に垂直な平面で切った断面が正方形であるような、細長い角柱状をしている。各棚１１には、線状部材２が一本ずつ収容される。また、かかるストッカ１０は、棚１１の中心軸が鉛直線から約４５度の角度だけ傾くようにして設置されている。このため、線状部材２を棚１１に挿入すると、線状部材２はその自重によって上に凸の状態で安定して棚１１の内面に接することになる。したがって、各線状部材２をすべて同じ状態で、それぞれの棚１１に収容することができる。
【００１１】
ハンドリングロボット２０は、線状部材２を把持して、所定の位置に移動させるものである。具体的には、線状部材２を径測定装置３０、曲がり測定装置４０、ケガキ装置５０が設けられた各位置に移動したり、線状部材２を引張り試験機６０の所定の装着位置に移動したりする。また、ハンドリングロボット２０は、ストッカ１０から線状部材２を取り出す。このとき、上述のようにストッカ１０の各棚１１には線状部材２がすべて同じ状態で収容されているので、ハンドリングロボット２０に各棚１１の位置を覚え込ませておけば、ハンドリングロボット２０は棚１１に収容された線状部材２を確実に把持することができる。かかるハンドリングロボット２０としては、例えば６軸垂直多関節ロボットを使用する。このハンドリングロボット２０の動作は制御装置９０によって制御される。
【００１２】
径測定装置３０は、レーザを利用して、線状部材２の径を測定するものである。線状部材２は、図３に示すように、ハンドリングロボット２０によって径測定装置３０に装着される。そして、制御装置９０からの指示を受けると、径測定装置３０は線状部材２の径を測定する。この線状部材２の径に関する測定データは制御装置９０に送られる。尚、径測定装置としては、レーザを利用するもの以外に、例えば撮像装置により線状部材２を撮像し、その撮像した画像に基づいて線状部材２の径を測定するものを用いてもよい。
【００１３】
曲がり測定装置４０は、線状部材２の曲がりを測定するものであり、図４に示すように、テーブル４１と、Ｘ方向に沿って移動可能な第一押さえ手段４２と、Ｙ方向に沿って移動可能な第二押さえ手段４３と、Ｙ方向に沿って形成された第一衝立部４４と、Ｘ方向に沿って形成された第二衝立部４５とを有する。各押さえ手段４２、４３及び各衝立部４４，４５は、テーブル４１上に設けられている。本実施形態では線状部材２は円弧状に湾曲しているので、線状部材２の曲がりを特徴付ける量として、線状部材２の両端を結ぶ直線の長さＬ1 と、その直線に直交する方向に沿っての線状部材２の長さＬ2 とを用いる。線状部材２は、ハンドリングロボット２０によって曲がり測定装置４０に手渡され、図４に示すように、テーブル４１上において上に凸の状態で載せられる。そして、制御装置９０からの指示を受けると、第一押さえ手段４２及び第二押さえ手段４３はそれぞれｘ方向、ｙ方向に沿って移動する。これにより、線状部材２は第一衝立部４４及び第二衝立部４５に押しつけられ、第一押さえ手段４２と第二押さえ手段４３が停止する。このとき、第一押さえ手段４２の位置に基づいて線状部材２の長さＬ1 が、また、第二押さえ手段４３の位置に基づいて線状部材２の長さＬ2 が測定される。この線状部材２の曲がりに関する測定データ（Ｌ1 ，Ｌ2 ）は制御装置９０に送られる。尚、線状部材２が正確な円弧状でなく不規則な形状に湾曲しているような場合には、曲がり測定装置としては、例えば線状部材２の画像に基づいて線状部材２の形状やその両端の傾き角度等を測定するものを用いることが望ましい。
【００１４】
尚、上述したように、径測定装置３０、曲がり測定装置４０としてはそれぞれ、線状部材２の画像データに基づいて測定を行うものを用いることができるが、特に、線状部材２の断面が略円形であれば、一つ測定装置を用いて、線状部材２についての一つの画像データに基づいて線状部材２の径と曲がりの両方を測定するようにしてもよい。
【００１５】
ケガキ装置５０は、線状部材２の表面に所定の間隔でケガキ線を刻むものである。このケガキ線の間隔は線状部材２の直径Ｄに応じて定められ、例えば４Ｄとされる。通常は線状部材２の径の公称値に基づいてケガキ線の間隔を定めるが、本実施形態では、制御装置９０が、径測定装置３０で測定した線状部材２の径に関する測定データに基づいてケガキ線の間隔を算出する。具体的には、線状部材２の径に応じて予め決められたケガキ線の間隔や深さをいくつかのパターンとして制御装置９０の記憶部に記憶しておき、制御部９０は径測定装置３０で測定した線状部材２の径（又は公称値の径）に基づいて、そのパターンからケガキ線の間隔等を選択する。ケガキ装置５０は、図５に示すように、テーブル５１と、同図の左右方向に沿って移動可能な切込手段５２とを有する。線状部材２は、ハンドリングロボット２０によってケガキ装置５０に手渡され、線状部材２の両端を結ぶ直線の方向が上記左右方向と平行になるように、テーブル５１上の所定位置に載置される。そして、制御装置９０からの指示を受けると、切込手段５２は一定の間隔（例えば４Ｄ）ずつ移動しながら、切込手段５２の刃を線状部材２に押し付ける動作を繰り返し、これにより、線状部材２に多数のケガキ線２ａが入れられる。尚、切込手段５２の刃の押し付け圧は数段階に調整可能である。
【００１６】
引張り試験機６０は、荷重をかけて線状部材２を引っ張ることにより線状部材２を破断させるものである。引張り試験機６０には、図６に示すように、線状部材２の端部を固着する二つの固着手段６１，６２が設けられている。これらの固着手段６１，６２はそれぞれ軸６３，６３の回りに回動可能に構成されており、また、この回動動作をロックすることもできる。特に、本実施形態では、固着手段として首振りチャック機構を用いている。この引張り試験機６０は、制御装置９０からの指示に基づいて動作する。
【００１７】
また、本実施形態では、ハンドリングロボット２０と引張り試験機６０とは互いに協調して、固着手段６１，６２に線状部材２を装着する動作を行う。具体的には、まず、制御装置９０が、曲がり測定装置４０で測定された線状部材２の曲がりに関する測定データに基づいて、固着手段６１，６２にその線状部材２を容易に装着することができるような、二つの固着手段６１，６２の間隔及び各固着手段６１，６２の向き（軸６３の回りの回転角度）を算出し、その算出した結果を引張り試験機６０に送る。すると、引張り試験機６０はその送られた指示にしたがって、固着手段６１，６２の間隔及び向きを調整する。一方、ハンドリングロボット２０は線状部材２を固着手段６１，６２の位置まで移動する。そして、固着手段６１，６２がそれぞれ線状部材２の上端部、下端部を固着することにより、図６に示すように、線状部材２が引張り試験機６０に装着される。
【００１８】
引張り試験が開始されると、引張り試験機６０は線状部材２の上端を上方に引っ張る。これにより、線状部材２は変形し、遂には破断する（図７（ｂ）参照）。また、引張り試験機６０には、第三測定手段としての最大張力・降伏点測定装置（不図示）が設けられている。かかる最大張力・降伏点測定装置は、引張り試験を行っている際に、線状部材２の最大張力、降伏点を測定する。最大張力・降伏点測定装置で得られた最大張力、降伏点に関する測定データは制御装置９０に送られる。
【００１９】
本実施形態の引張り試験装置では、最大張力、降伏点の他に、線状部材２の伸びと絞りを測定する。引張り試験における伸びとは、破断した線状部材２が伸びた割合をいう。線状部材２の表面には、予め多数のケガキ線が所定の等間隔で刻まれているので、引張り試験後の線状部材２のケガキ線の間隔を測定することにより、伸びを求めることができる。
【００２０】
また、引張り試験における絞りとは、破断前の線状部材２の断面積に対する、破断前後の線状部材２の断面積の差の割合をいう。この絞りは、破断面位置において測定する。また、ＪＩＳ規格では、破断した二つの線状部材２の破断面同士を繋ぎ合わせた後、一の方向から見たときの絞りを測定すると共に、その方向に対して９０度回転した方向から見たときの絞りを測定することが規定されている。
【００２１】
本実施形態では、画像処理の手法を使って、引張り試験における線状部材２の伸びや絞りを自動測定する。かかる伸び及び絞りの測定処理は、大きく三つに分けられる。すなわち、線状部材２の画像に基づいて線状部材２の破断位置を測定する処理と、線状部材２の画像に基づいて伸びを測定する処理と、線状部材２の画像に基づいて絞りを測定する処理とである。
【００２２】
ＣＣＤカメラ７０は、線状部材２を撮像するためのものである。このＣＣＤカメラ７０にはズーム機構が付いており、画像処理装置８０からの指示に基づいて倍率を変えることができる。破断位置を測定する場合には、破断した二つの線状部材２が一つの画像中に写るようにＣＣＤカメラ７０の倍率を設定する。一方、伸びや絞りを測定する場合には、線状部材２の一部を拡大した画像を得ることができるようにＣＣＤカメラ７０の倍率を設定する。ＣＣＤカメラ７０で撮像された画像は画像処理装置８０に送られ、所定の画像処理が施される。通常、ＣＣＤカメラ７０は線状部材２に形成したケガキ線と対向させて配置する。
【００２３】
また、ＣＣＤカメラ７０は、上下方向及び前後方向に沿って移動可能であり、また、引張り試験機６０の回りに回転することができる。線状部材２を撮像する際には、ＣＣＤカメラ７０を所定の撮像位置まで前進させると共に所定の上下方向位置に昇降させる。そして、線状部材２を撮像した後、ＣＣＤカメラ７０を後退させる。また、ＣＣＤカメラ７０を回転可能に構成したのは、上記のＪＩＳ規格に適合した絞り測定を行うためである。尚、ＣＣＤカメラを回転可能に構成する代わりに、ＣＣＤカメラを二台用意し、互いに直交する方向から線状部材を撮像できるように構成してもよい。
【００２４】
引張り試験機６０の周囲には、線状部材２に光を照射する照明装置（不図示）が設けられている。この照明下で線状部材２が撮像されることになる。破断位置の測定、絞りの測定を行う場合には、線状部材２の輪郭がはっきり写った画像を得る必要があるため、照明装置は、線状部材２から見てＣＣＤカメラ７０と反対側から光を線状部材２に照射する。一方、伸びの測定を行う場合には、線状部材２に設けたケガキ線がはっきりと写った画像を得る必要があるため、照明装置は、ＣＣＤカメラ７０の側から光を線状部材２に照射する。
【００２５】
画像処理装置８０は、ＣＣＤカメラ７０で取得した画像に所定の画像処理を施すことにより、線状部材２の破断位置を測定したり、伸びや絞りを測定するものである。また、画像処理装置８０は、破断位置の測定処理で得た測定データに基づいて、伸び又は絞りを測定するのに適したＣＣＤカメラ７０の位置及び倍率を算出すると共に、その算出結果に基づいてＣＣＤカメラ７０に指示を与える。
【００２６】
制御装置９０は、各装置を統括的に管理するものである。具体的には、ハンドリングロボット２０、引張り試験機６０、画像処理装置８０等を制御したり、径測定装置３０、曲がり測定装置４０、最大張力・降伏点測定装置や画像処理装置８０から送られた各種の測定データを管理する。本実施形態では、かかる制御装置９０をコンピュータで構成している。
【００２７】
残材ストッカ１１０は、破断した線状部材２を収容するものである。線状部材２は、伸び及び絞りの測定が完了すると、ハンドリングロボット２０によって引張り試験機６０から取り出され、残材ストッカ１１０の所定の棚に収容される。
【００２８】
次に、本実施形態の引張り試験装置の動作手順について説明する。図９はその引張り試験装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
多数の線状部材２は、図２に示すように、予めストッカ１０の各棚に一つずつ収容されている。まず、ハンドリングロボット２０は、ストッカ１０から一つの線状部材２を取り出し、その線状部材２を径測定装置３０に移動する。図３に示すように線状部材２が径測定装置３０に装着されると、径測定装置３０はその線状部材２の径を測定する（step11）。この線状部材２の径に関する測定データは径測定装置３０から制御装置９０に送られる。その後、ハンドリングロボット２０はその線状部材２を径測定装置３０から曲がり測定装置４０に移動する。線状部材２が曲がり測定装置４０のテーブル４１上に載せられると、曲がり測定装置４０は、図４に示すように、第一押さえ手段４２及び第二押さえ手段４３を作動させて、その線状部材２の曲がりを測定する（step12）。この線状部材２の曲がりに関する測定データは曲がり測定装置４０から制御装置９０に送られる。次に、制御装置９０は、線状部材２の径に関する測定データに基づいて線状部材２に刻むべきケガキ線の間隔を求めた後、その求めたケガキ線の間隔に関するデータをケガキ装置５０に送る。そして、ハンドリングロボット２０が線状部材２を曲がり測定装置４０からケガキ装置５０に移動し、線状部材２をケガキ装置５０のテーブル５１上に載せる。すると、ケガキ装置５０は、図５に示すように、制御装置９０から送られたケガキ線の間隔に関するデータにしたがって線状部材２に多数のケガキ線２ａを形成する（step13）。
【００３０】
次に、制御装置９０は、線状部材２の曲がりに関する測定データに基づいて、引張り試験機６０の二つの固着手段６１，６２の間隔と、各固着手段６１，６２の向きとを求める。この求めた間隔及び向きに関するデータは引張り試験機６０に送られ、引張り試験機６０はそのデータに基づいて、固着手段６１，６２の間隔と向きを調整する。そして、ハンドリングロボット２０が線状部材２をケガキ装置５０から固着手段６１，６２の位置まで移動すると、固着手段６１，６２はそれぞれ線状部材２の上端部、下端部を固着する。こうして、図６に示すように、線状部材２が引張り試験機６０に装着される（step14）。
【００３１】
その後、引張り試験機６０は線状部材２の引張り試験を行う（step15）。すなわち、徐々に大きな荷重をかけて線状部材２を上方に引っ張る。このとき、各固着手段６１，６２の軸６３，６３についてはロックを解除して、回動自在とされる。このため、線状部材２を引っ張っていくと、まず、線状部材２は、図７（ａ）に示すように、直線状に伸びる。その後、荷重がある値に達したときに、線状部材２が破断し、荷重が急激に落ちる。引張り試験機６０は、荷重が落ちたことを検出することにより、線状部材２が破断した瞬間を知ることができる。引張り試験機６０は、線状部材２が破断した瞬間から一定の時間後に各部の動作を停止する。これにより、破断した二つの線状部材２の間には隙間ができ、線状部材２は、図７（ｂ）に示すように、二つに分離した状態のまま保持される。また、引張り試験を行っている際に、引張り試験機６０の最大張力・降伏点測定装置は、線状部材２の最大張力と降伏点を測定し、その測定データを制御装置９０に送る（step16）。
次に、線状部材２の伸び及び絞りの測定を行う。かかる伸び及び絞りの測定は、破断位置の測定処理、伸びの測定処理、絞りの測定処理の順に行われる。最初に、線状部材２の破断位置を測定する処理を実行する（step17）。
【００３２】
まず、制御装置９０は、画像処理装置８０に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置８０はＣＣＤカメラ７０に信号を送り、ＣＣＤカメラ７０は破断した線状部材２の略全体を撮像する。この線状部材２を撮像する際には、照明装置からの光が線状部材２に後方から照射されているため、この画像（濃淡画像）中、線状部材２を表す部分は濃度レベル（輝度値）が低く、その部分の画像は暗い。このＣＣＤカメラ７０で得られた画像は画像処理装置８０に送られる。次に、画像処理装置８０は、ノイズを除去するため、画像にフィルタリング処理を施した後、その画像を二値化処理する。ここでは、濃度レベルがしきい値以下である画素に「１」の値を、濃度レベルがしきい値より大きい画素に「０」の値を付与する。これにより、線状部材２を表す二値画像を得ることができる。次に、画像処理装置８０は、二値画像にラベル付けの処理を施す。そして、ラベル付けられた各島について、所定の特徴量を抽出する。ここで、特徴量としては、例えば、島の数、各島についての面積値、各島についての重心位置を用いる。
【００３３】
次に、画像処理装置８０は、特徴量に基づいて、破断した二つの線状部材２に対応する二つの線状部材領域を抽出する。その後、画像処理装置８０は、その二つの線状部材領域に対して、破断面の位置と、破断面間の中心位置とを算出する。具体的には次のように行う。二値画像の中では、上側に位置する線状部材領域の下辺が上の破断面を表し、下側に位置する線状部材領域の上辺が下の破断面を表している。このため、上（下）の破断面の位置を算出するには、例えば、上（下）側に位置する線状部材領域の下辺（上辺）を構成する各画素の位置データに基づいて、その下辺（上辺）を表す直線の方程式を算出する。そして、その直線の方程式を用いて、その線状部材領域の下辺（上辺）の中心位置を求め、これを上（下）の破断面の位置とすればよい。また、破断面間の中心位置は、上下の破断面の位置の中点を求めることにより、容易に得ることができる。画像処理装置８０は、こうして線状部材２の破断面の位置等を測定すると、その測定データを制御装置９０に送る。これで、破断位置の測定処理が終了する。
【００３４】
尚、ここでは、画像を用いて破断面の位置等を測定する場合について説明したが、例えばセンサを用いて破断面の位置等を検出するようにしてもよい。
【００３５】
次に、線状部材２の伸びを測定する処理に移行する（step18）。図１０は線状部材２の伸びを測定する処理を説明するための図である。
【００３６】
まず、制御装置９０は、画像処理装置８０に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置８０は、上記の破断位置の測定処理で得られた測定データに基づいて、ＣＣＤカメラ７０の所定の上下方向位置及び拡大倍率を算出し、その算出結果に基づいてＣＣＤカメラ７０の倍率を設定し、ＣＣＤカメラ７０を所定の上下方向位置に移動する。ＣＣＤカメラ７０は所定の上下方向位置に移動すると、線状部材２を撮像する。これにより、図１０（ａ）に示すように、二つに破断した線状部材２の、少なくとも二つのケガキ線を含む部分であって且つケガキ線間に破断面が介在する部分についての拡大画像を取得する。かかる拡大画像を取得するのは、線状部材２のケガキ線の位置を正確に測定するためである。
【００３７】
また、この線状部材２を撮像する際には、照明装置からの光が線状部材２に前方から照射されているため、この拡大画像（濃淡画像）中、凹んでいるケガキ線の部分は最も明るく写り、輝度値（濃度レベル）が一番高い。次に輝度値が高いのはケガキ線以外の線状部材２の部分であり、最も輝度値が低いのは背景部分である。この拡大画像は画像処理装置８０に送られる。
【００３８】
次に、画像処理装置８０は、拡大画像について、ケガキ線の輪郭を強調するため、フィルタリング処理を行う。その後、かかるフィルタリング処理後の画像を二値化処理する。ここでは、濃度レベルが所定のしきい値以上である画素に「１」の値を、濃度レベルがしきい値よりも小さい画素に「０」の値を付与する。これにより、ケガキ線の輪郭を表す二値画像を得ることができる。次に、画像処理装置８０は、二値画像にラベル付けの処理を施し、各島にラベルを付けた後、各島について所定の特徴量を抽出する。ここで、特徴量として、例えば、各島についての外接長方形の面積値を用いる。その後、画像処理装置８０は、特徴量に基づいて、各島の中からケガキ線の輪郭を表すもの（ゲカキ線領域）を抽出する。
【００３９】
次に、画像処理装置８０は、かかる二値画像に基づいて、破断面の位置よりも上側に位置するケガキ線領域を、所定の距離ｄだけ下方に移動する処理を内部的に行う。ここで、下方に移動する距離ｄは、破断位置の測定処理で得られた上下の破断面の位置の差、及びＣＣＤカメラ７０の拡大倍率に基づいて求められる。また、ケガキ線領域が破断面の位置よりも上側に位置するか否かも、破断位置の測定処理で得られた測定データ等に基づいて容易に判断できる。図１０（ｂ）に示す例では、ケガキ線領域Ｒ1 ，Ｒ2 は破断面の下側に位置するので、そのままにしておく。そして、ケガキ線領域Ｒ3 ，Ｒ4 は破断面の上側に位置するので、それぞれ距離ｄだけ下側に移動する。尚、図１０（ｂ）に示すように、この二値画像において、横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸としたｘｙ座標系を取る。
【００４０】
その後、画像処理装置８０は、この移動処理を施した二値画像に基づいて、各ケガキ線領域の位置データ（ここではｙ座標）を取得する。具体的には、ケガキ線領域は略長方形状になるので、その長方形の中心位置のｙ座標をそのケガキ線領域の位置とする。そして、隣り合うケガキ線領域のｙ座標の差分を取ることにより、ケガキ線の間隔を求める。画像処理装置８０は、こうして求めた引張り試験後のケガキ線の間隔に関する測定データと、引張り試験前のケガキ線の間隔に関する測定データとに基づいて、線状部材２の伸びを算出する。この算出した伸びに関する測定データは制御装置９０に送られる。これで、伸びの測定処理が終了する。
【００４１】
次に、線状部材２の絞りを測定する処理に移行する（step19）。図１１は線状部材２の絞りを測定する処理を説明するための図である。
【００４２】
まず、制御装置９０は、画像処理装置８０に画像を取り込む旨の信号を送る。画像処理装置８０は、上記の破断位置の測定処理で得られた測定データに基づいて、ＣＣＤカメラ７０の所定の上下方向位置及び拡大倍率を算出し、その算出結果に基づいてＣＣＤカメラ７０の倍率を設定し、ＣＣＤカメラ７０を所定の上下方向位置に移動する。ＣＣＤカメラ７０は所定の上下方向位置に移動すると、線状部材２の破断した部分を撮像し、図１１（ａ）に示すように、その破断した部分が略中央に位置するような拡大画像を取得する。このような拡大画像を取得するのは、破断面の近傍における絞りを正確に求めるためである。
【００４３】
また、この線状部材２を撮像する際には、照明装置からの光が線状部材２に後方から照射されているため、この拡大画像（濃淡画像）中、線状部材２を表す部分は濃度レベル（輝度値）が低く、背景を表す部分は濃度レベルが高い。かかる拡大画像は画像処理装置８０に送られる。
【００４４】
次に、画像処理装置８０は、ノイズを除去するために拡大画像にフィルタリング処理を施した後、その拡大画像を二値化処理する。ここでは、濃度レベルが所定のしきい値以下である画素に「１」の値を、濃度レベルがしきい値より大きい画素に「０」の値を付与する。これにより、線状部材２を表す二値画像を得ることができる。次に、画像処理装置８０は、二値画像にラベル付けの処理を施す。そして、各島について所定の特徴量を抽出する。ここで、特徴量としては、例えば、島の数、各島についての面積値、各島についての重心位置を用いる。
【００４５】
次に、画像処理装置８０は、特徴量に基づいて、破断した二つの線状部材２に対応する二つの線状部材領域を抽出する。その後、画像処理装置８０は、二つの線状部材領域についてボーダーサーチを行い、二つの線状部材領域の各輪郭点の座標データを取り込む。そして、その輪郭形状に基づいて各線状部材領域の破断面を特定する。二値画像の中では、線状部材２は上下に二つに分離しているので、上側に位置する線状部材領域の下辺が上の破断面を表し、下側に位置する線状部材領域の上辺が下の破断面を表している。これより、各線状部材領域の破断面を容易に特定することができる。
【００４６】
次に、画像処理装置８０は、二値画像に基づいて、上下の破断面が一致するように線状部材領域を移動する処理を内部的に行う。通常、引張り試験機６０では、線状部材２の下端を固定しているので、上側の線状部材領域を略下方に移動させることにより、上側の線状部材領域の破断面を下側の線状部材領域の破断面に突き合わせる。これにより、図１１（ｂ）に示すように、上下の破断面を突き合わせた二値画像を得ることができる。その後、画像処理装置８０は、その上下の破断面を突き合わせた二値画像に基づいて、破断面における線状部材２の絞りを測定する。具体的は、まず、破断面における線状部材２の横方向の画素数に基づいて、破断面における線状部材２の径Ｄ1 を求める。そして、その求めた結果と、引張り試験前の線状部材２の径に関する測定データとを用いて、破断面における線状部材２の絞り値を算出する。画像処理装置８０は、こうして得られた線状部材２の絞りに関する測定データを制御装置９０に送る。以上の絞り測定は、ＣＣＤカメラ７０を９０度回転させた位置で、再度行う。これで、線状部材２の絞りを測定する処理が終了する。
【００４７】
こうして、線状部材２の伸び及び絞りの測定処理が終了すると、ハンドリングロボット２０は、図８に示すように、引張り試験機６０から破断した線状部材２を取り出した後、その線状部材２を残材ストッカ１１０に移動し、所定の棚に収容する。以上で、一つの線状部材２に対する引張り試験装置の動作が終了する。その後、他の線状部材２について引張り試験を行う場合には、上記の動作を繰り返す。
【００４８】
本実施形態の引張り試験装置では、径測定装置で得られた線状部材の径に関する測定データに基づいてケガキ線の間隔を求めると共に、その求めたケガキ線の間隔に関するデータを用いてゲカキ装置を制御することにより、線状部材にケガキ線を刻む処理を自動で行うことができる。また、曲がり測定装置で得られた線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて引張り試験機の固着手段の間隔や向きを調整した後、ハンドリングロボットが線状部材を固着手段の位置に移動し、固着手段がその線状部材を固着することにより、線状部材の引張り試験機への装着を自動で行うことができる。更に、線状部材の破断位置を撮像して得られた画像に基づいて線状部材の伸びや絞りを測定することにより、従来、作業者がノギス等を用いて手作業で行っていた伸び及び絞りの測定を、正確かつ迅速に自動で行うことができる。したがって、本実施形態の引張り試験装置では、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の一連の作業を自動で行うことができ、作業者の負担を軽減することができる。
【００４９】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００５０】
上記の実施形態では、線状部材の表面にケガキ線を刻んだ場合について説明したが、一般に、引張り試験用の所定の目印を線状部材の表面に設けるようにしてもよい。かかる目印としては、ケガキ線の他に、例えはポンチ穴や塗料でペイントした線等を用いることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の引張り試験方法によれば、線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、線状部材に目印を付けることにより、目印を付ける作業を容易に行うことができる。また、線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて引張り試験機の固着手段の間隔や向きを調整することにより、線状部材を引張り試験機に装着する作業を容易に行うことができる。更に、線状部材の破断位置を撮像して得られた画像に基づいて線状部材の伸びや絞りを測定することにより、従来、作業者がノギス等を用いて手作業で行っていた伸び及び絞りの測定を、正確かつ迅速に自動で行うことができる。したがって、本発明の引張り試験方法を適用することにより、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等について作業者の負担を軽減することができる。
【００５２】
また、本発明の引張り試験装置によれば、第一測定手段で得られた線状部材の径に関する測定データに基づいて決定された一定の間隔で、目印形成手段が線状部材に目印を付けることにより、線状部材に目印を付ける処理を自動で行うことができる。また、第二測定手段で得られた線状部材の曲がりに関する測定データに基づいて引張り試験機の固着手段の間隔や向きを調整した後、移動手段が線状部材を固着手段の位置に移動し、固着手段が線状部材を固着することにより、線状部材の引張り試験機への装着を自動で行うことができる。更に、線状部材の破断位置を撮像して得られた画像に基づいて線状部材の伸びや絞りを測定することにより、従来、作業者がノギス等を用いて手作業で行っていた伸び及び絞りの測定を、正確かつ迅速に自動で行うことができる。したがって、本発明の引張り試験装置では、線状部材の引張り試験機への装着や伸び及び絞りの測定等の一連の作業を自動で行うことができ、作業者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である引張り試験装置の概略ブロック図である。
【図２】その引張り試験装置の概略構成図である。
【図３】その引張り試験装置の径測定装置を説明するための図である。
【図４】その引張り試験装置の曲がり測定装置を説明するための図である。
【図５】その引張り試験装置のケガキ装置を説明するための図である。
【図６】その引張り試験装置の引張り試験機に線状部材を装着したときの状態を示す図である。
【図７】引張り試験機で行われる引張り試験を説明するための図である。
【図８】引張り試験完了後に引張り試験機から線状部材を取り出すときの様子を示す図である。
【図９】その引張り試験装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】線状部材の伸びを測定する処理を説明するための図である。
【図１１】線状部材の絞りを測定する処理を説明するための図である。
【符号の説明】
２    線状部材
２ａ    ケガキ線
１０    ストッカ
１１    棚
２０    ハンドリングロボット
３０    径測定装置
４０    曲がり測定装置
４１    テーブル
４２    第一押さえ手段
４３    第二押さえ手段
４４    第一衝立部
４５    第二衝立部
５０    ケガキ装置
５１    テーブル
５２    切込手段
６０    引張り試験機
６１，６２    固着手段
６３    軸
７０    ＣＣＤカメラ
８０    画像処理装置
９０    制御装置
１１０    残材ストッカ
【図１】
0003725714.tif 000002
【図２】
0003725714.tif 000003
【図３】
0003725714.tif 000004
【図４】
0003725714.tif 000005
【図５】
0003725714.tif 000006
【図６】
0003725714.tif 000007
【図７】
0003725714.tif 000008
【図８】
0003725714.tif 000009
【図９】
0003725714.tif 000010
【図１０】
0003725714.tif 000011
【図１１】
0003725714.tif 000012