(57)【要約】【課題】簡易な構成及び処理系でも精度の高いひずみを検出することができるひずみ測定用シート及びひずみ測定装置を提供すること。【解決手段】ひずみ測定用シール１０は、複数の目印１１及びこれら目印１１の周辺領域１２の少なくとも一方が印刷される透明な印刷層１３が表面に配された透明な第一層部１４と、接着性を有する第二層部１５と、を備え、第一面１３Ａの反対側の面を第一層部１４の第二面１３Ｂとしたとき、第二面１３Ｂが表側となるように、第一層部１４と第二層部１５とが対向して積層され、第一層部１４及び第二層部１５が、ひずみ測定対象物Ｗに第二層部１５が接着された状態でひずみ測定対象物Ｗの伸びにあわせて変形可能な材質からなることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の目印及びこれら目印の周辺領域の少なくとも一方が印刷される透明な印刷層が表面に配された透明な第一層部と、
接着性を有する第二層部と、
を備え、
前記印刷層の表面を第一面、及び該第一面の反対側の面を前記第一層部の第二面としたとき、該第二面が表側となるように、前記第一層部と前記第二層部とが対向して一体に積層され、
前記第一層部及び前記第二層部が、ひずみ測定対象物に前記第二層部が接着された状態で前記ひずみ測定対象物の伸びにあわせて変形可能な材質からなることを特徴とするひずみ測定用シート。
【請求項２】
前記第一層部の前記第二面に対して仮接着性と剥離性を備えた第一離型層部を有する第一シートと、
前記第一層部の前記第一面と対向する前記第二層部の面を第三面、及び該第三面の反対側の面を第四面としたとき、該第四面に対して仮接着性と剥離性を備えた第二離型層部を有する第二シートと、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のひずみ測定シート。
【請求項３】
ひずみ測定対象物に接着された請求項１又は２に記載のひずみ測定用シートと、
前記目印を撮像する撮像部と、
撮像された前記目印と前記周辺領域との明るさの差から、前記目印の重心座標を算出する位置算出部と、
前記ひずみ測定対象物の伸びに合わせて変位する前記目印の重心座標から前記ひずみ測定対象物のひずみを算出するひずみ算出部と、
を備えていることを特徴とするひずみ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験片等のひずみ測定対象物に接着されるひずみ測定用シート及びこれを用いたひずみ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ひずみ測定対象物のひずみを測定するためには、ひずみゲージを用いる方法が一般によく知られている。しかし、ひずみゲージによる測定の場合、一軸方向のみのひずみしか測定できないので、二軸方向のひずみを計測する場合には、それぞれの方向にあわせて別々に装着させる必要がある。また、ひずみ測定対象物がひずみゲージより変形しやすい場合には、ひずみゲージによってひずみ測定対象物の変形が妨げられ、正確なひずみを測定することができない。
【０００３】
そこで、ひずみ測定対象物の伸び方向に離間して装着した一式の標識を撮影し、その画像から標識間の距離を算出することにより、変形の際の荷重とあわせてひずみを算出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ひずみ測定対象物の変形を直接レーザー変位計にて測定してひずみを算出するものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５７９２５号公報
【特許文献２】特開２００７−３０３９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のようなひずみ測定装置は、一式の標識間の距離を計測するため、狭い領域で複数方向のひずみを測定する場合には、その領域に複数対の標識を装着する必要があり、標識自体を小さくする必要がある。そのため、狭い領域に複数対の小さな標識を正確な位置に装着するのは困難である。一方、上記特許文献２に記載のひずみ測定装置は、処理が複雑となって装置が高価になってしまう。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、簡易な構成及び処理系でも精度の高いひずみを検出することができるひずみ測定用シート及びひずみ測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係るひずみ測定用シートは、複数の目印及びこれら目印の周辺領域の少なくとも一方が印刷される透明な印刷層が表面に配された透明な第一層部と、接着性を有する第二層部と、を備え、前記印刷層の表面を第一面、及び該第一面の反対側の面を前記第一層部の第二面としたとき、該第二面が表側となるように、前記第一層部と前記第二層部とが対向して一体に積層され、前記第一層部及び前記第二層部が、ひずみ測定対象物に前記第二層部が接着された状態で前記ひずみ測定対象物の伸びにあわせて変形可能な材質からなることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、ひずみ測定対象物の材質や大きさ、厚さ等に依存することなく、複数の目印及びこれら目印の周辺領域の少なくとも一方が、計測に好適な種々の形状、大きさ、位置、配色にて、第一層部の印刷層に印刷される。そして、第二層部をひずみ測定対象物に接着させた状態でひずみ測定対象物を引っ張ることによって、第一層部及び第二層部がひずみ測定対象物の伸びにあわせて変形するので、ひずみ測定対象物の変形を目印の変位として観察してひずみを計測する。目印が第一層部及び第二層部によって保護されるので、外傷に対して破損しない。
【０００９】
また、本発明は、前記ひずみ測定用シートであって、前記第一層部の前記第二面に対して仮接着性と剥離性を備えた第一離型層部を有する第一シートと、前記第一層部の前記第一面と対向する前記第二層部の面を第三面、及び該第三面の反対側の面を第四面としたとき、該第四面に対して仮接着性と剥離性を備えた第二離型層部を有する第二シートと、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この発明は、第一層部の第一面に複数の目印及びこれら目印の周辺領域の少なくとも一方を印刷した状態で、この第一面と第二層部の第三面とを接着することによって、目印を間に挟んだ状態で第一層部と第二層部とが積層される。そして、第二離型層部を取り外して第二層部の第四面をひずみ測定対象物に接着し、さらに第一離型層部を取り外して第二面を露出させることによって、第一層部を通して目印を視認可能な状態でひずみ測定対象物に配する。
【００１１】
本発明に係るひずみ測定装置は、ひずみ測定対象物に接着された本発明に係るひずみ測定用シートと、前記目印を撮像する撮像部と、撮像された前記目印と前記周辺領域との明るさの差から、前記目印の重心座標を算出する位置算出部と、前記ひずみ測定対象物の伸びに合わせて変位する前記目印の重心座標から前記ひずみ測定対象物のひずみを算出するひずみ算出部と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
この発明は、本発明に係るひずみ測定用シートをひずみ測定対象物の所定の位置に接着し、ひずみ測定対象物を引っ張った際の目印の変位を計測する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、複数の目印がひずみ測定対象物の変形に応じてそれぞれ変位するので、このときの荷重と各目印の変位状態とから、ひずみ測定対象物の二次元のひずみを算出することができる。この際、ひずみ測定対象物に直接複数の目印を配する場合よりも手間をかけずに、小さなひずみ測定対象物であっても予め決められた目印同士の所定間隔を維持した状態で、かつ、目印自身に余計な負荷を付与しない状態で、目印をひずみ測定対象物に接着させることができる。また、第二層部が接着性を有するので、ひずみ測定対象物の材質や大きさ、厚さ等によらず、好適な場所に接着することができる。さらに、第一層部及び第二層部が極めて柔軟な材質からなる。したがって、ひずみゲージを貼ることでひずみが変わってしまうような、たとえば、アルミ箔等の柔かな材料や薄い材料であっても表面に接着して正確なひずみ測定することができる。
【００１４】
また、この発明によれば、ひずみ測定用シートが、第一シート及び第二シートと分離した状態の２枚のシートを重ね合わせて構成されるので、目印及びこれら目印の周辺領域の少なくとも一方の印刷の際には、第一シートのみがあればよく、取り扱いを容易にすることができる。
【００１５】
また、この発明によれば、一次元だけではなく、二次元のひずみを安価な方法で計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るひずみ測定用装置を示す概要図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るひずみ測定用シールがひずみ測定対象物に装着された状態を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るひずみ測定用シールの製作過程を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る実施例において、ひずみ測定対象物への荷重を（ａ）２５０Ｎ、（ｂ）５００Ｎ、（ｃ）７５０Ｎ、（ｄ）１０００Ｎとしたときのそれぞれのひずみ測定用シールの目印の変位を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る実施例と従来のひずみゲージによるひずみ測定結果の比較を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態に係るひずみ測定用装置１は、図１及び図２に示すように、ひずみ測定対象物Ｗを把持して互いに離間する方向に移動する一対の把持部２Ａ，２Ｂと、ひずみ測定対象物Ｗに装着されたひずみ測定用シール１０と、ひずみ測定用シール１０に配された目印１１を撮像する撮像部３０と、ひずみ測定対象物Ｗのひずみを算出する計測処理部４０と、を備えている。
【００１８】
ひずみ測定用シール１０は、図２及び図３に示すように、複数の目印１１及びこれら目印１１の周辺領域１２の少なくとも一方が印刷される透明な印刷層１３が表面に配された透明な第一層部１４と、接着性を有してひずみ測定対象物Ｗに接着される第二層部１５と、を備えている。
【００１９】
ここで、印刷層１３の表面を第一面１３Ａ、及び第一面１３Ａの反対側の面を第一層部１４の第二面１３Ｂとする。この際、ひずみ測定用シール１０は、第一層部１４の第一面１３Ａが、後述する第二層部１５の第三面１５Ａと対向して、第二面１３Ｂが表側となるように一体に積層されて、ひずみ測定対象物Ｗに装着される。
【００２０】
このひずみ測定用シール１０は、ひずみ測定対象物Ｗに装着される前は、第一層部１４の第二面１３Ｂに対して仮接着性と剥離性を備えた水溶性高分子層１６ａが配された第一離型層部１６を有する第一シート１７と、第一層部１４の第一面１３Ａと対向する第二層部１５の面を第三面１５Ａ、及び第三面１５Ａの反対側の面を第四面１５Ｂとしたとき、第四面１５Ｂに対して仮接着性と剥離性を備えた不図示の水溶性高分子層が配された第二離型層部１８と、第三面１５Ａに対して仮接着性と剥離性を備えた不図示の第三離型層部と、を有する第二シート２０と、を備えた構成となっている。そして、第一層部１４の第二面１３Ｂと第一離型層部１６とが仮接着され、かつ、第二層部１５の第四面１５Ｂと第二離型層部１８とが、及び第三面１５Ａと不図示の第三離型層部とが、仮接着されている。
【００２１】
第一層部１４及び第二層部１５は、ひずみ測定対象物Ｗに第二層部１５が接着された状態でひずみ測定対象物Ｗの伸びにあわせて変形可能な材質であれば、特に限定されるものではなく、公知のもので構わない。例えば、第一層部１４は、ポリオレフィン樹脂系のような非吸水性透明樹脂系であればよく、第二層部１５は、アクリル系粘着剤のようなものでよい。また、印刷層１３は、複数の目印１１及びこれら目印１１の周辺領域１２の少なくとも一方の印刷に使用されるインクの吸収性を有する高分子系、多孔性微粒子系のものであればよい。
【００２２】
計測処理部４０は、撮像された目印１１と周辺領域１２との明るさの差から、目印１１の重心座標を算出する位置算出部４０Ａと、ひずみ測定対象物Ｗの伸びに合わせて変位する目印１１の重心座標からひずみ測定対象物Ｗのひずみを算出するひずみ算出部４０Ｂと、をさらに備えている。位置算出部４０Ａ及びひずみ算出部４０Ｂにおける各処理は特に限定するものではなく、公知の処理方法で構わない。
【００２３】
次に、ひずみ測定用シール１０のひずみ測定対象物Ｗへの装着について、図３を参照しながら説明する。
まず、複数の目印１１及びこれら目印１１の周辺領域１２の少なくとも一方が、第一シート１７の第一層部１４の印刷層１３に印刷される。本実施形態では、たとえば、円形の複数の目印１１を相対的に明るい色で、目印１１の周辺領域１２を相対的に暗い色で印刷する。
【００２４】
続いて、この印刷層１３の表面である第一面１３Ａと、第二シート２０から不図示の第三離型層部を取り外して露出させた第二層部１５の第三面１５Ａと、を対向させて接着する。こうして、目印１１を間に挟んだ状態で第一層部１４と第二層部１５とが積層される。そして、第二層部１５の第四面１５Ｂから第二離型層部１８を取り外してひずみ測定対象物Ｗに接着し、さらに第一離型層部１６を第一層部１４の第二面１３Ｂから取り外して露出させる。こうして、第一層部１４を通して目印１１が視認可能な状態でひずみ測定対象物Ｗに装着される。
【００２５】
この状態のひずみ測定対象物Ｗのひずみを測定する方法について説明する。
まず、ひずみ測定対象物Ｗの両端をそれぞれ把持部２Ａ，２Ｂに把持させる。次に、互いに反対方向となる一方向の荷重を把持部２Ａ，２Ｂに加え、ひずみ測定対象物Ｗを変位させる。あわせて目印１１の撮像画像を撮像部３０により取得する。
【００２６】
このとき、ひずみ測定対象物Ｗとともに、ひずみ測定用シール１０も変形する。このときの目印１１の重心位置の座標変化を位置算出部４０Ａにより撮像画像から読み取り、ひずみ算出部４０Ｂにてその際の荷重からひずみ測定対象物Ｗのひずみを算出する。
【００２７】
このひずみ測定用シール１０によれば、ひずみ測定用シール１０を装着する位置におけるひずみ測定対象物Ｗの材質や大きさ、厚さ等にかかわらず、複数の目印１１及びこれら目印１１の周辺領域１２の少なくとも一方を、計測に好適な種々の形状、大きさ、位置、配色にて、印刷することができる。そして、目印１１及びこれら目印１１の周辺領域１２を第一層部１４及び第二層部１５によって保護することができる。
【００２８】
また、ひずみ測定対象物Ｗに装着した状態でひずみ測定対象物Ｗを変形させた際には、第一層部１４及び第二層部１５があわせて変形することによって、複数の目印１１もひずみ測定対象物Ｗの変形に応じてそれぞれ変位する。したがって、このときの荷重と各目印１１の変位状態とから、ひずみ測定対象物Ｗの二次元のひずみを算出することができる。
【００２９】
この際、ひずみ測定対象物Ｗに直接複数の目印１１を配する場合よりも手間をかけずに、小さなひずみ測定対象物であっても予め決められた所定間隔を維持した状態で、かつ、目印自身に余計な負荷を付与しない状態で、ひずみ測定対象物Ｗに接着させることができる。さらに、第二層部１５が接着性を有するので、ひずみ測定対象物Ｗの材質や大きさ、厚さ等によらず、好適な場所に接着することができる。したがって、「ひずみ」ゲージを貼ることでひずみ測定対象物Ｗの「ひずみ」が変わってしまうような、たとえば、アルミ箔等の柔かな材料や薄い材料で構成されるひずみ測定対象物Ｗであっても、表面に接着して正確なひずみ測定することができる。
【００３０】
また、ひずみ測定用シール１０が第一シート１７及び第二シート２０と分離した状態の２枚のシートを重ね合わせて構成されるので、目印１１及びこれら目印１１の周辺領域１２の少なくとも一方の印刷の際には、第一シート１７のみがあればよく、取り扱いを容易にすることができる。
【００３１】
また、このひずみ測定用装置１によれば、このひずみ測定用シール１０を使用することによって、ひずみ測定対象物Ｗの変形に追従した目印１１の変位を計測することができ、一次元だけではなく、二次元のひずみを安価な方法で計測することができる。
【００３２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【実施例１】
【００３３】
上記実施形態に係る第一シート１７及び第二シート２０として、エーワン株式会社製のインクジェット専用転写シールの印刷シート及び白糊フィルムをそれぞれ使用し、印刷シートの印刷層１３にインクジェットプリンターによって、たとえば、円形の複数の目印１１が一定間隔に配置されるように印刷した。そして、上述のようにして縦２５ｍｍ、横１２ｍｍ、厚み０．２１ｍｍのひずみ測定用シール１０を製作して厚さ０．３ｍｍのＳＵＳ３０４のＪＩＳ標準試験片（１３Ｂ型）であるひずみ測定対象物Ｗに装着した。この状態でひずみ測定対象物Ｗに一方向の荷重を加えてひずみ計測を行った。結果を図４及び図５に示す。
【００３４】
図４は、各荷重における目印１１の変位をピクセル表示したものをさらに１５０倍にして視覚的にわかりやすくしたものである。図４に示すように、荷重に応じて各目印１１の位置も変位していることがわかる。本発明による測定によれば、図５に示すように、従来のひずみゲージを使用した測定との差がほとんどなく、簡易な構成及び処理系でも精度の高いひずみを検出することができることがわかった。
【００３５】
なお、本実施例に係るシートを使用した場合、厚み２０μｍの銅箔からなるひずみ測定対象物に対して、２／１０００程度のひずみを測定することができた。このことから、（第一層部及び第二層部を接着させたときの縦弾性係数Ｅ）と（第一層部及び第二層部をひずみ測定対象物に装着した状態の第一層部及び第二層部の厚さ）との積が、（ひずみ測定対象物Ｗの縦弾性計数Ｅ）と（ひずみ測定対象物Ｗの厚さ）との積の１／１００以下であれば、測定可能であると本発明者らは考えている。
【符号の説明】
【００３６】
１  ひずみ測定用装置
１０  ひずみ測定用シール
１１  目印
１２  周辺領域
１３  印刷層
１３Ａ  第一面
１３Ｂ  第二面
１４  第一層部
１５  第二層部
１５Ａ  第三面
１５Ｂ  第四面
１６  第一離型層部
１７  第一シート
１８  第二離型層部
２０  第二シート
３０  撮像部
４０  計測処理部
【図１】
2011163784.tif 000003
【図２】
2011163784.tif 000004
【図３】
2011163784.tif 000005
【図４】
2011163784.tif 000006
【図５】
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