(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料試験試料における亀裂伝播を検出する方法であって、
試験試料の表面を、表面を有する背景と色対比させることであって、前記背景の表面に、前記試験試料の表面と色対比する色を選択することによって色対比させることと、
前記試験試料を前記背景の上方に担持することと、
応力負荷の印加中に、前記試験試料の複数の写真画像を取得することと、
前記試験試料における亀裂を通して可視化された前記背景の表面と色対比された前記試験試料の前記表面との対比を示す、画素特性のベースライン範囲を外れている画素の特性を検出するために、前記複数の写真画像を処理することと
を含む、方法。
【請求項２】
試験試料の表面を色対比させることは、前記試験試料の前記表面に色対比コーティングを適用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
試験試料の表面を色対比させることは、色対比をなす最上層を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
検出された亀裂長さの経時変化に基づいて、ひずみエネルギー放出速度の出力を生成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
画素特性のベースライン範囲を決定するために、前記複数の写真画像のうちの少なくとも１つの写真画像を処理することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の写真画像のうちの少なくとも１つの写真画像を処理することは、前記少なくとも１つの写真画像の一部分であって、前記試験試料の前記表面の前記色を代表する部分を処理することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記試験試料の複数の写真画像を取得することは、前記試験試料を一定速度で変位させることによって提供される応力負荷の印加中に、前記試験試料の複数の写真画像を取得することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記応力負荷の印加前に複数の写真画像を取得することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
画素の特性を検出するために前記複数の写真画像を処理することは、画素の強度を検出するために前記複数の写真画像を処理することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
画素の強度を検出するために前記複数の写真画像を処理することは、少なくとも１つの原色に関して、最大画素強度と最小画素強度との間の相違の少なくとも二分の一である事前に選択されたマージンの分だけ、画素強度のベースライン範囲を外れている画素の強度を検出するために、前記複数の写真画像を処理することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
試験試料の表面を色対比させることは、複合材料試験試料の表面を色対比させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記試験試料の最表面コーティングは、前記背景の各画素が、前記表面の平均値±３の標準偏差から外れた値を有する少なくとも１つのＲＧＢ構成要素を包含するように、赤色強度、青色強度、及び緑色強度の各々に関して平均的かつ標準的な偏差を伴う色を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
材料試験試料における亀裂伝播を検出するためのシステムであって、
前記試験試料と色対比する色を有する表面を有する背景上に、前記試験試料を担持する、試験プラットフォームと、
前記試験プラットフォームに向かって方向付けられ、かつ、前記試験試料への応力負荷の印加中に、前記プラットフォーム上に配置された前記試験試料の複数の写真画像を取得するよう構成された、カメラと、
前記複数の写真画像を受信するように適合された画像処理プログラムと
を備え、前記画像処理プログラムは、
前記複数の写真画像において、前記試験試料における亀裂を通して可視化された前記背景の表面と色対比された前記試験試料の前記表面との対比を示す画素特性のベースライン範囲を外れている画素特性を検出し、かつ、
検出された前記画素特性に基づいて、検出された亀裂長さの変化を測定するよう構成される、システム。
【請求項１４】
前記画像処理プログラムは、亀裂長さの伝播に基づいて、ひずみエネルギー放出速度の出力を生成するよう更に構成される、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、試料を試験することに関する。より具体的には、開示されている実施形態は、応力負荷の印加中に試験試料における亀裂成長を検出するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造的構成要素及び／又は他の材料は、それらの材料特性を決定するために試験されうる。構造的構成要素及び／又は材料の材料特性の決定は、例えば、その構成要素又は材料が特定の用途に好適であるか否かを決定するにあたり、重要でありうる。いくつかの試験においては、特定の構造的構成要素及び／又は材料を代表する試料が選択されうる。試験中に、試験試料の特性を決定するために、その試料に一又は複数の力が印加されうる。いくつかの試験においては、試験試料に亀裂を誘発及び／又は伝播させるために、一又は複数の力が印加されうる。これらの試験では、亀裂長さ、及び関連する負荷の測定によって、試験試料の材料特性についての情報が得られる。亀裂長さ及び関連する負荷に基づいて算出されうる材料特性の一例は、ひずみエネルギー放出速度である。
【０００３】
試験試料における亀裂を検出し、測定するために、Ｘ線撮像機器が使用されてきた。Ｘ線撮像機器は、例えば３秒間にわたり１つの画像についてというように、特定の時間にわたって限定された数の画像を捕捉し、処理することが可能である。加えて、Ｘ線画像上に現れる亀裂は、典型的には、（物理的な、若しくはデジタルの）定規又は巻尺を使用して、人員によって手作業で測定される。次いで、測定された亀裂長さに基づいて、材料特性が算出される。
【０００４】
しかし、試験試料の材料特性は、上記の方法を使用しても、正確には決定又は算出されないことがある。例えば、デジタルカメラのスピードと比較して、Ｘ線画像は、試験試料における亀裂伝播中に限定された数しか取得されえない。加えて、Ｘ線画像内の亀裂は、定規を使用した人員による測定では、正確に測定されないことがある。なぜなら、Ｘ線画像は平均化されたフレームで構成され、亀裂がどこで終端するかを示す明確な目印がないかもしれないからである。材料特性の不正確な決定は、意図される用途に好適でない構成要素又は材料の選択をもたらすことがあり、このことは、運航期間におけるその構成要素又は材料の早期故障をもたらしうる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、材料試験試料における亀裂伝播を検出する方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、試験試料の表面を色対比させる（ｃｏｌｏｒ  ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ）ことと、応力負荷の印加中に、試料の複数の写真画像を取得することとを含みうる。いくつかの実施形態では、方法は、試験試料における亀裂と、試験試料の色対比された表面との対比を示す、画素特性のベースライン範囲を外れている画素の特性を検出するために、複数の画像を処理することを含みうる。いくつかの実施形態では、方法は、検出された亀裂長さの経時変化に基づいて、ひずみエネルギー放出速度の出力を生成することを含みうる。
【０００６】
本開示は、材料試験試料における亀裂伝播を検出するためのシステムを提供する。いくつかの実施形態では、システムは、背景上に材料試験試料を担持するよう構成された試験プラットフォームを含みうる。材料試験試料は、背景の表面色と色対比をなす最表面を有しうる。いくつかの実施形態では、システムは、試験プラットフォームに向かって方向付けられ、かつ、試験試料への応力負荷の印加中に、プラットフォーム上に配置された試験試料の複数の写真画像を取得するよう構成された、カメラを含みうる。いくつかの実施形態では、システムは、複数の写真画像を受信する画像処理プログラムを含みうる。画像処理プログラムは、複数の写真画像において、画素特性のベースライン範囲を外れている画素特性を検出し、かつ、検出された画素特性に基づいて、検出された亀裂長さの変化を測定するよう、構成されうる。
【０００７】
本開示は、材料試験試料における亀裂伝播を検出する方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、背景の上方に材料試験試料を担持することを含みうる。試料は、背景の表面色と色対比をなす最表面を有しうる。いくつかの実施形態では、方法は、応力負荷を印加することと、印加するステップにおいて、試料内で延長しつつある亀裂長さの複数の写真画像を取得することとを含みうる。いくつかの実施形態では、方法は、試料の亀裂長さを測定するために、最表面の色に関連付けられた画素特性とは異なる画素特性を検出することを含みうる。
【０００８】
特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態で個別に実現されうるか、又は、後述の説明及び図面を参照して更なる詳細が理解可能である、更に別の実施形態において組み合わされうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な亀裂検出システムの概略図である。
【図２】亀裂の形成以前の例示的な試験試料の概略図である。
【図３】亀裂の形成及び／又は伝播中の、図２の試験試料の概略図である。
【図４】図３の亀裂が伝播しつつある、図２の試験試料の概略図である。
【図５】負荷に対しての、図２の試験試料に印加された応力負荷に対する変位を示す、例示的なグラフである。
【図６】図２の試験試料の例示的な写真画像の画素の概略図であり、それらの画素についての例示的な赤色値を示す。
【図７】図２の試験試料の例示的な写真画像の画素の概略図であり、それらの画素についての例示的な緑色値を示す。
【図８】図２の試験試料の例示的な写真画像の画素の概略図であり、それらの画素についての例示的な青色値を示す。
【図９】図４の試験試料の例示的な写真画像の画素の概略図であり、それらの画素についての例示的な赤色値を示す。
【図１０】図４の試験試料の例示的な写真画像の画素の概略図であり、それらの画素についての例示的な緑色値を示す。
【図１１】図４の試験試料の例示的な写真画像の画素の概略図であり、それらの画素についての例示的な青色値を示す。
【図１２】図９から図１１の概略図に基づいて生成された例示的なマトリクスの概略図である。
【図１３】亀裂成長の検出の例示的な方法を示すフロー図である。
【図１４】例示的なデータ処理システムの様々な構成要素の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
概要
亀裂成長を検出するためのシステム及び方法の様々な実施形態が、以下で説明され、添付図面に例示されている。特別の定めのない限り、システム又は方法、及び／又はその様々な構成要素は、本書で説明され、例示され、かつ／又は本書に組み込まれた、構造体、構成要素、機能、及び／又は変形例のうちの少なくとも１つを包含しうるが、それらを包含することが必要な訳ではない。また更に、本教示に関連して本書で説明され、例示され、かつ／又は本書に組み込まれた、構造体、構成要素、機能、及び／又は変形例は、他の類似のシステム及び方法に含まれうるが、それらにふくまれることが必要な訳ではない。様々な実施形態の下記の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、その応用又は用途を限定することを意図するものでは全くない。加えて、実施形態によって提供される利点は、後述のように、本質的に例示であり、全ての実施形態が同じ利点又は同一程度の利点を提供する訳ではない。
【００１１】
亀裂成長を検出するためのシステム及び方法の態様は、コンピュータ方法、コンピュータシステム、又はコンピュータプログラム製品として具現化されうる。従って、それらの態様は、専らハードウェアの実施形態、専らソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又はソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせる実施形態の形式をとりうるが、本書ではそれらは全て、「回路」、「モジュール」又は「システム」と広く称されうる。また更に、亀裂成長を検出するためのシステム及び方法の態様は、コンピュータプログラム製品であって、複数の写真画像を処理して画素の特性を検出するための指令のような（下記に詳述する）、コンピュータ可読プログラムコード／指令を具現化する一又は複数のコンピュータ可読媒体において具現化される、コンピュータプログラム製品の形態をとりうる。
【００１２】
亀裂成長を検出するシステム及び方法のためのコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが、利用されうる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体及び／又はコンピュータ可読記憶媒体でありうる。コンピュータ可読記憶媒体は、電気的な、磁気的な、光学の、電磁的な、赤外線の、及び／又は半導体の、システム、装置、又はデバイス、或いは、それらの任意の好適な組み合わせを含みうる。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例は、以下を含みうる。一又は複数の電線を有する電気接続、持ち運び可能なコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、持ち運び可能なコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、及び／又は、それらの任意の好適な組み合わせ及び／又はその同類。この開示に照らして、コンピュータ可読記憶媒体は、指令を実行するシステム、装置又はデバイスによって使用するための、又はそれと接続しているプログラムを包含又は記憶することが可能な、任意の好適な有形媒体を含みうる。
【００１３】
コンピュータ可読信号媒体は、被伝播データ信号であって、例えばベースバンドにおいて、又は搬送波の一部として、コンピュータ可読プログラムコードがその中で具現化される、被伝播データ信号を含みうる。かかる被伝播信号は、電磁的形態、光学形態、及び／又は、それらの任意の好適な組み合わせを含むがそれらに限定されない、多種多様な形態のうちの任意の形態をとりうる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、かつ、本開示の亀裂成長を検出するためのシステムのような、指令を実行するシステム、装置、又はデバイスによって使用するための、又はそれと接続しているプログラムを通信するか、伝播させるか、又は伝送することが可能な、任意のコンピュータ可読媒体を含みうる。
【００１４】
コンピュータ可読媒体上で具現化される、亀裂成長を検出するためのプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ及び／又はその同類、及び／又は、それらの任意の好適な組み合わせを含むがそれらに限定されない、任意の適切な媒体を使用して伝送されうる。
【００１５】
亀裂成長を検出するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋、及び／又はそれらの同類といったオブジェクト指向型プログラミング言語、及び、Ｃプログラミング言語のような、従来的な手続き型プログラミング言語を含む、一プログラミング言語、又はプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれうる。プログラムコードは、専らユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、独立型のソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上でかつ部分的に遠隔コンピュータ上で、又は、専ら遠隔コンピュータ又はサーバ上で、実行を行いうる。後半の想定では、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通じて、ユーザのコンピュータに接続され、かつ／又は、（例えばインターネットサービスプロバイダを使用して、インターネットを通じて）外部コンピュータへの接続が行われうる。
【００１６】
本開示の態様による方法、装置、システム、及び／又はコンピュータプログラム製品のフロー図及びブロック図を参照して、亀裂成長を検出するためのシステム及び方法の態様が後述される。フロー図及び／又はブロック図における各ブロック及び／又はブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム指令によって実装されうる。コンピュータプログラム指令は、コンピュータのプロセッサ、又は他のプログラマブルデータ処理装置を介して実行を行う指令が、写真画像の処理及びその処理からの出力の生成といった、フロー図及び／又はブロック図の一又は複数のブロック内で特定されている機能／作用を実装するための手段を創出するように、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータのプロセッサ、又は、機器を作製するための他のプログラマブルデータ処理装置に提供されうる。
【００１７】
亀裂成長を検出するためのコンピュータプログラム指令は、コンピュータ可読媒体であって、コンピュータ可読媒体に記憶された指令が、製造品を作製するような特定の様態で機能するよう、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、及び／又は他のデバイスに命令しうる、コンピュータ可読媒体に記憶されることも可能であり、そのコンピュータプログラム指令は、フロー図及び／又はブロック図の一又は複数のブロック内で特定されている機能／作用を実装する指令を含む。
【００１８】
亀裂成長を検出するためのコンピュータプログラム指令は、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行を行う指令が、写真画像の処理及びその処理からの出力の生成といった、フロー図及び／又はブロック図の一又は複数のブロック内で特定されている機能／作用を実装するためのプロセスを提供するように、デバイス上で実行されるべき一連の動作ステップを引き起こして、コンピュータ実装プロセスを生成するために、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、及び／又は、他のデバイスに読み込まれることも可能である。
【００１９】
図面中のどのフロー図及び／又はブロック図も、亀裂成長を検出するためのシステム及び方法の、可能な実行形態の構造、機能、及び／又は動作を例示することが意図されている。これに関して、各ブロックは、特定の論理機能を実装するための一又は複数の実行可能指令を含む、モジュール、セグメント、又はコードの一部分を表しうる。いくつかの実行形態では、ブロックに記載された機能が、図中に記載された順序から逸脱して現れうる。例えば実際には、連続して示される２つのブロックが、含まれる機能に応じて、実質的に同時に実行されること、また時には、逆順に実行されることもある。各ブロック及び／又はブロックの組み合わせは、亀裂成長を検出するための特定の機能又は作用を実行する、特殊用途のハードウェアに基づくシステム（又は、特殊用途のハードウェアとコンピュータ指令との組み合わせ）によって実装されうる。
【００２０】
定義
「色対比（色コントラスト）」とは、試験試料の表面が、その試料の内部の色及び／又は背景の色とは異なる色を有することを表す。例えば、試験試料には、色対比された最表面又は最上層が設けられうる。代替的又は追加的には、色対比コーティングのように、色対比が試験試料の表面に適用されうる。
「高度対比」とは、試験試料の表面が、赤色強度、青色強度、及び緑色強度の各々に関して平均的かつ標準的な偏差を伴う色を有し、それにより、背景又は副材料（試料の内部）の各画素が、表面の平均値±３の標準偏差から外れた値を有する少なくとも１つのＲＧＢ構成要素を包含することを表す。
「画素特性」とは、画素の強度、色相、明度及び／又は彩度を表す。
「画素強度」とは、色の濃さ又はビットの数に基づいて変化する、画素の色合い又はレベルを表す。例えば、強度値は、２４ビット（「トゥルーカラー」）では０から２５５までの範囲にわたる。
「ひずみエネルギー放出速度」は、新たに引き起こされた破壊表面積の単位当たりの破壊中に放散されるエネルギーである。
【００２１】
具体例、主要構成要素、及び代替例
下記の実施例は、亀裂成長の検出のための例示的なシステム及び方法の、選択された態様を説明するものである。これらの実施例は例示を意図しており、本開示の範囲全体を限定するものと解釈すべきではない。各実施例は、一又は複数の個々の発明、及び／又は、状況から得られる又は関連する情報、機能、及び／又は構造を含みうる。
【００２２】
実施例１：
この実施例は、例示的な亀裂伝播検出システム２０、及び例示的な試験試料２２を説明するものである。図１から図５を参照のこと。
【００２３】
試験試料２２は、単一の構成要素を含むか、又は、複数の構成要素を含みうる。いくつかの実施例では、試験試料は、屈曲部又は刻み目（例えば切り欠き）を含みうる、単一のシート又はプレートでありうる。他の実施例では、試験試料２２は、著しく異なる物理的又は化学的な特性を備えた２つ以上の構成材料を有する、複合材料でありうる。例えば、構成材料は、樹脂（例えば熱硬化エポキシ）のようなマトリクス（又は接着）材料、及び、複数の繊維（例えば炭素繊維の織込層）のような補強材料を含みうる。試験試料は、色対比された表面でありうる、表面２３（例えば最表面）を含みうる。いくつかの実施例では、表面２３は、色対比コーティング２３’を含みうる。色対比コーティングは、薄膜、塗料（例えばスプレー塗料）、染料、ワニス、ラッカー、釉薬、及び／又は他の好適なコーティングでありうる。試験試料が２つ以上の層を含む場合のようないくつかの実施例では、表面２３は色対比された最上層２３”でありうる。
【００２４】
亀裂伝播検出システム２０は、試験プラットフォーム２４を含みうる。試験プラットフォーム２４は、試験試料２２を担持し、かつ／又は、試験試料に応力負荷を印加するよう構成された、任意の好適な構造体を含みうる。試験プラットフォーム２４は、試験試料２２の好適な部分と結合するよう構成された任意の好適な構造体を含みうる、一又は複数の保持具アセンブリ２６を含みうる。保持具アセンブリは、例えば、試験試料と結合するためのクランプ、把持具、固定具などを含みうる。試験プラットフォーム２４は、保持具アセンブリ２６を通じて応力負荷を印加し、かつ／又は、それらのアセンブリから分離しうる。例えば、試験プラットフォームが試験試料に破壊靱性試験を実行する場合、保持具アセンブリは、２７で示すように、試験試料を対向方向に変位させるために使用されうる。代替的には、試験プラットフォームが試験試料２２に二重片持ち梁試験を実行するような場合、保持具アセンブリとは分離している刃部又は他の構造体が、試験試料の層の間に、及び／又は層を通って挿入されうる。試験試料２２に印加される応力負荷は、例えば、張力、圧縮力、及び／又はねじり力を含みうる。試験プラットフォームは、任意の好適な一定の又は可変的な速度で、応力負荷を印加するよう構成されうる。例えば、試験プラットフォーム２４は、一定の又は可変的な変位速度、一定の又は可変的な力などを介して、応力負荷を印加しうる。いくつかの実施例では、試験プラットフォーム２４は、ローディングチャンバ及び／又は試験チャンバの形態でありうる。
【００２５】
試験プラットフォーム２４はまた、背景２８を含みうる。背景２８は表面（又は表面コーティング）２９を含みうる。いくつかの実施例では、試験プラットフォームは、背景２８の上又は上方に試験試料２２を担持するよう構成されうる。例えば、試験プラットフォーム２４は、カメラ（後述する）が背景２８を背後にした試験試料２２の写真画像を捕捉しうるように、試験試料２２を担持しうる。いくつかの実施例では、試験試料２２の表面２３は、背景２８（又はその背景の表面２９）に対して、色対比され（又は高度対比され）うる。例えば、図２から図４に示すように、薄緑色の表面２３を有する試験試料が、白色の表面２９を有する背景を背後にして配置される。亀裂３０が試験試料を通って伝播する際に、試験試料は、図５に示すような可変的な負荷をもたらす、試験プラットフォームによる継続的な変位に曝されうる。
【００２６】
図５に示すように、試験試料は、最初に線形弾性挙動を示しうる。最大負荷の近辺で（又は限界負荷において）、亀裂は伝播を開始し、その大きさが増大しうる（それはほぼ即座に起こりうる）が、それによって、負荷の減少がもたらされる。図３から図４で亀裂が伝播するにつれて、背景（又は副材料）の白色表面が亀裂を通じて視認されうる。負荷の減少後、試験試料は、亀裂の大きさが再度増大し、それによって負荷がまた減少するまでは、より大きな負荷に再び耐えることが可能になりうる。負荷の増大及び減少は、試験試料の最終故障まで続きうる。代替的には、図３の状態に先行する段階などで、切り欠き又は刻み目が試験試料に導入され、それによって、図３から図４の亀裂３０の伝播をもたらしうる。亀裂３０は、図４の亀裂長さＬを有する。
【００２７】
図２から図４は、背景の一部分を可視化する亀裂３０を有する試験試料を示しているが、試験試料は、試験試料の内部構成要素のみを可視化する、亀裂３０を有することもある。例えば、試験試料が複数の層を含む場合、亀裂３０は、一又は複数の層（例えば一又は複数の内部層）のみを可視化し、背景は可視化しないことがある。亀裂３０が背景を可視化すると予測されない場合、表面２３は、代替的又は追加的には、試験試料の一又は複数の内部層のようなその試料の内部の色に対して、色対比されうる。
【００２８】
亀裂伝播検出システム２０は、カメラ３２を含みうる。カメラは、試験試料への応力負荷の印加前、印加中、及び／又は印加後などの、試験試料２２の複数の写真画像を取得するよう構成された、任意の好適な構造体を含みうる。カメラ３２は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラ、及び／又は、任意の好適なカメラでありうる。カメラは、例えば背景２８を背後にして、試験試料２２の写真画像を取得するよう位置付けられうる。
【００２９】
亀裂伝播検出システム２０は、画像処理プログラム３６を有する、コンピュータ３４などのデータ処理システムを含みうる。画像処理プログラムは、カメラ３２から写真画像を受信し、それらの画像を処理するよう構成されうる。例えば、画像処理プログラム３６は、無線又は有線接続を含みうる通信経路３７を介して、カメラ３２から写真画像を受信しうる。加えて、画像処理プログラム３６は、それらの画像の画素特性、又は、それらの受信された画像の一又は複数の部分の画素特性を検出するよう構成されうる。いくつかの実施例では、画像処理プログラム３６は、画像のクロッピングを実行し、かつ／又は、それらの画像の一又は複数の特定の部分にのみ焦点を合わせうる。
【００３０】
画像処理プログラム３６は、例えば、亀裂の形成に先立つ表面２３の代表部分３８の画素特性、伝播する亀裂を含む、表面２３の解析部分４０の画素特性、試験試料２２のその他の任意の好適な一又は複数の部分の画素特性などを決定するよう構成されうる。代表部分３８が、試験試料の表面色を代表する色（又は少なくとも１つの画素特性）を有しうる一方で、解析部分４０は、亀裂３０の形成及び／又は伝播が予測される、試験試料の領域を含みうる。いくつかの実施例において、画像処理プログラムが、亀裂形成前及び亀裂形成中に撮影された、試験試料の一又は複数の写真画像を処理するような場合には、代表部分３８と解析部分４０とは、同一の部分（図２から図４に示すように）でありうる。他の実施例では、画像処理プログラム３６が亀裂形成前に撮影された試験試料の写真画像を処理しないような場合には、代表部分は、解析部分４０とは異なる部分（図３に概略的に３８’と示されている）でありうる。
【００３１】
画像処理プログラム３６は、画素特性のベースライン範囲を外れている画素特性、及び／又は、試験試料の表面２３の色に関連付けられない画素特性といった、検出された画素特性に基づいて、検出された亀裂長さの変化を測定するよう構成されうる。画像処理プログラム３６は、亀裂長さの伝播に基づいて、ひずみエネルギー放出速度のような一又は複数の材料特性の出力を生成するよう構成されうる。いくつかの実施例では、亀裂伝播システム２０は、コンピュータ３４と試験プラットフォーム２４との間に有線又は無線の通信経路４２を含みうる。例えば、コンピュータ３４は、通信経路４２を介して、試験プラットフォームから応力負荷データを受信しうる。いくつかの実施例では、亀裂伝播システム２０は、カメラ３２と試験プラットフォーム２４との間に有線又は無線の通信経路４４を含みうる。例えば、カメラ３２は、試験プラットフォーム２４から応力負荷データを受信し、かつ、そのデータを、カメラによって取得された写真画像に関連付けうる。いくつかの実施例では、カメラ３２が写真画像を取得する時に、コンピュータ３４が応力負荷データに関して試験プラットフォーム２４をポーリングするように、カメラ３２はコンピュータ３４と通信しうる。
【００３２】
実施例２：
この実施例は、実施例１で説明したような亀裂伝播検出システム２０と共に使用するに好適な、画像処理プログラム３６を説明するものである。図６から図１２を参照のこと。
【００３３】
画像処理プログラム３６は、画素強度、色相、明度及び彩度のような、写真画像の画素特性を決定するよう構成されうる。例えば、写真画像が白黒画像である場合、画像処理プログラムは、最低強度の黒から最高強度の白まで、例えば０から２５５までの範囲にわたり変化する、各画素についての強度を決定するよう、構成されうる。写真画像がカラー画像である場合、画像処理プログラム３６は、各原色、すなわち赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）についての強度を決定するよう構成されうる。例えば、各原色について決定された強度は、２４ビット配色の場合、０から２５５までの範囲にわたりうる。
【００３４】
図６から図８は、各原色（例えば赤色５０、緑色５２、及び青色５４）についての、試験試料２２の代表部分３８に関する、画像処理プログラム３６による画素４６及びそれらの強度（又は強度値）４８の解析の、例示的な結果を示している。解析に基づいて、画像処理プログラムは、各原色についてのベースライン範囲のような、画素値のベースライン範囲を決定し、かつ／又は、試験試料２２の表面２３に関連付けられた画素値を決定しうる。例えば、図２の代表部分３８に関するベースライン画素強度は、
・０から１２までの範囲にわたり、平均値は６であり、かつ、標準偏差は２．５である、赤色画素値と、
・１５０から２００までの範囲にわたり、平均値は１７５であり、かつ、標準偏差は１０である、緑色画素値と、
・１から７までの範囲にわたり、平均値は４であり、かつ、標準偏差は４である、青色画素値、である。
【００３５】
代替的又は追加的には、上記の画素値は試験試料の表面２３に関連付けられる。図６から図８の画素強度は、試験試料２２の薄緑色の表面２３を表している。
【００３６】
画像処理プログラムはまた、解析部分に関する各原色（例えば、赤色５６、緑色５８、及び青色６０）について、画素強度を決定するよう構成されうる。図９から図１１は、各原色についての、試験試料２２の解析部分４０に関する、画像処理プログラム３６による画素６２及びそれらの強度６４の解析の、例示的な結果を示している。図９から図１１に示すように、図６から図８に示す２４０の画素のうちの２９の画素を除き、各原色について大部分の画素の強度は、ほぼ同一に保たれている。これらの２９の画素では、画素強度は各原色について、試験試料の薄緑色の表面における亀裂によって視認されうる白色背景を表す、２５０から２５５までの値に増大した。
【００３７】
決定された画素強度に基づいて、画像処理プログラム３６は、試験試料２２における亀裂３０と、その試料の表面２３との対比を示しうる、画素強度のベースライン範囲を外れている画素強度、及び／又は、色対比された表面２３に関連付けられた画素強度とは異なる画素強度を、検出するよう構成されうる。上記の実施例では、画像処理プログラムは、（ａ）０から１２までの範囲の画素強度とは異なる、赤色画素中の画素強度（又は、０から１２までのベースライン範囲を外れている画素強度）と、（ｂ）１５０から２００までの範囲の画素強度とは異なる、緑色画素中の画素強度（又は、１５０から２００までのベースライン範囲を外れている画素強度）と、（ｃ）１から７までの範囲の画素強度とは異なる、青色画素中の画素強度（又は、１から７までのベースライン範囲を外れている画素強度）とを、検出するよう構成されうる。
【００３８】
いくつかの実施例では、画像処理プログラム３６は、画素強度のベースライン範囲を外れている画素強度、及び／又は、原色のうちの一又は複数について少なくとも事前に選択されたマージンの分だけ、色対比された表面２３に関連付けられた画素強度とは異なる画素強度を、検出するよう構成されうる。事前に選択されたマージンは、任意の好適なマージンでありうる。例えば、事前に選択されたマージンは、２５、５０又は１００といった、一定の強度値でありうる。代替的には、事前に選択されたマージンは、一又は複数の原色についての画素強度の範囲又は標準偏差に基づくものでありうる。事前に選択されたマージンは、例えば、最大画素強度と最小画素強度の間の相違の、少なくとも二分の一でありうる。上記の実施例では、事前に選択されたマージンは、赤色＝６、緑色＝２５、青色＝４でありうる。画像処理プログラム３６は、少なくとも、ベースライン範囲の最大強度値に選択されたマージンを加えた（又は、選択されたマージンを減じた）値である、画素強度を検出するよう構成されうる。上記の実施例では、画像処理プログラムは、１８以上（１２＋６）の赤色画素強度、２２５以上（２００＋２５）、又は１２５以下（１５０−２５）の緑色画素強度、及び／又は、１１以上（７＋４）の青色画素強度を、検出するよう構成されうる。
【００３９】
いくつかの実施例では、事前に選択されたマージンは、背景に対して高度対比された表面２３に基づくものでありうる。例えば、試験試料の代表部分に見出されるように、事前に選択されたマージンは、各ＲＧＢ強度のそれぞれについての少なくとも３つの標準偏差でありうる。
【００４０】
図１２は、図６から図１１で実行された処理に基づいて画像処理プログラム３６によって生成されうる、例示的なマトリクス６６を示す。マトリクスは複数の結果値６８を含みうる。いくつかの実施例では、各結果値６８は一画素６２を表しうる。結果値は、画像処理プログラムが表面２３を検出したか、又は、亀裂３０を検出したかを示しうる。例えば、結果値は、表面２３が検出されたことを示す「０」か、又は、亀裂３０が検出されたことを示す「１」でありうる。いくつかの実施例では、解析部分４０の一画素の強度が、画素強度のベースライン範囲内である（又は、ベースライン範囲に事前に選択された画素強度のマージンを加えた値におさまる）か、かつ／又は、表面２３に関連付けられた画素強度と同一である場合には、画像処理プログラム３６はその画素に「０」を割り当てうる。対照的に、解析部分４０の一画素の強度が、画素強度のベースライン範囲を外れている（又は、少なくとも事前に選択されたマージンの分だけ画素強度のベースライン範囲を外れている）か、かつ／又は、表面２３に関連付けられた画素強度とは異なっている場合には、画像処理プログラム３６はその画素に「１」を割り当てうる。
【００４１】
いくつかの実施例では、画像処理プログラム３６は、「１」の結果値を有する画素の最長の縦列又は横列に基づいて、亀裂長さＬを算出しうる。「１」の最長の縦列又は横列は、特に図４に示すように亀裂が線形ではない場合には、一又は複数の「０」を含みうる。例えば、画像処理プログラムは、「１」の結果値を有する画素の最長の縦列又は横列を識別し、その縦列又は横列における画素の数を数え、次いで、長さあたりの画素変換に基づいて、画素の数を亀裂長さの測定値に変換しうる。長さあたりの画素変換は、一又は複数の写真画像における特性寸法に基づくものでありうる。例えば、写真画像が試料の全幅のみを示している（背景は示していない）場合には、長さあたりの画素変換は、試料の幅及びその幅全体にわたる画素の数に基づくものとなる。
【００４２】
いくつかの実施例では、画像処理プログラム３６は、一又は複数の写真画像について亀裂長さＬを算出し、かつ、算出された各亀裂長さに応力負荷を関連付けうる。算出された亀裂長さと、関連付けられた負荷とは、ひずみエネルギー放出速度のような一又は複数の材料特性を算出するために、画像処理プログラムによって使用されうる。例えば、画像処理プログラムは、下記の方程式を使用して、ひずみエネルギー放出速度を算出しうる。
方程式１：
0006478868.tif 000002
【００４３】
ここで、Ｇはひずみエネルギー放出速度であり、Ｕはシステムの弾性エネルギーであり、Ａは亀裂面積（亀裂の長さに深さを乗じた値に等しい）であり、Ｐは負荷であり、ｕは変位である。画像処理プログラムは、２００７年６月の、プラスチック材料の平面ひずみ破壊靱性及びひずみエネルギー放出速度のための標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｐｌａｎｅ−Ｓｔｒａｉｎ  Ｆｒａｃｔｕｒｅ  Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ  ａｎｄ  Ｓｔｒａｉｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｒａｔｅ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）に９ページにわたって記載された、ＡＳＴＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄ  ５０４５−９９（２００７年に再承認済）で提供されている方程式のような、他の方程式を使用して、ひずみエネルギー放出速度を算出しうる。
【００４４】
画像処理プログラム３６は、画素強度に基づいて亀裂長さを決定することが示されているが、画像処理プログラムは、追加的又は代替的に、色相、明度、彩度、及び／又は他の画素特性の検出及び比較に基づいて、亀裂長さを決定しうる。例えば、画像処理プログラムは、代表部分内の各画素についての色相（又は色相値）を決定し、かつ、ベースライン範囲を外れた色相、及び／又は、代表部分に関連付けられた色相とは異なる色相であって、亀裂と試験試料との対比を示しうる色相を伴う画素が、解析部分内に存在するか否かを決定しうる。
【００４５】
実施例３：
この実施例は、材料試験試料における亀裂伝播を検出するための方法を説明するものである。図１３を参照のこと。
【００４６】
図１３は、方法の複数のステップを表しており、方法は、本開示の態様による亀裂伝播システム２０と併せて実行されうる。方法１００の様々なステップが後述され、図１３に示されているが、ステップは必ずしも全て実行される必要がある訳ではなく、場合によっては、図示された順番とは異なる順番で実行されることもある。
【００４７】
方法１００は、試験試料の表面を色対比させるステップ１０２を含みうる。表面を色対比させることは、試験試料の表面をスプレー塗装するなどして、表面に色対比コーティングを適用することを含みうる。いくつかの実施例では、コーティングは、背景の表面色に対して高度対比色を示しうる。試験試料が２つ以上の層を含む場合、表面を色対比させることは、色対比をなす最表面を提供することを含みうる。代替的又は追加的には、表面を色対比させることは、試験試料の表面と色対比をなす背景の表面色を選択することを含みうる。試験試料が複合材料試験試料である場合、その試料の表面上に色対比が実行されうる。
【００４８】
方法１００は、試験試料を背景（又は背景面積）の上方に担持するステップ１０４を含みうる。ステップ１０４では、試験試料は、試験試料における亀裂を通して背景の表面色が視認可能となりうるように、担持されうる。
【００４９】
方法１００は、試験試料に応力負荷を印加するステップ１０６を含みうる。保持具アセンブリが試験試料の部分と結合するために使用される場合、ステップ１０６は、応力負荷を印加するために、これらの保持具アセンブリのうちの一又は複数を離開方向に、一緒に、及び／又はねじり方向に、移動させることを含みうる。代替的には、保持具アセンブリは、試験プラットフォームの別の構成要素からの応力負荷が印加されている間、試験試料を定位置に保持しうる。印加される応力負荷は、例えば、一定の又は可変的な力でありうるか、及び／又は、試験試料の一定の又は可変的な変位でありうる。ステップ１０８では、応力負荷の印加前、印加中及び／又は印加後に、試験試料の写真画像が取得されうる。
【００５０】
方法１００は、写真画像を処理するステップ１１０を含みうる。ステップ１１０では、画素特性のベースライン範囲、及び／又は、試験試料の表面に関連付けられた画素特性を決定するために、写真画像のうちの一又は複数が処理されうる。ステップ１１０では、画素特性のベースライン範囲を外れている、及び／又は、試験試料の表面の色に関連付けられた画素特性とは異なる、画素の特性であって、試験試料における亀裂とその試料の表面との対比を示しうる画素の特性を検出するために、写真画像が処理されうる。いくつかの実施例では、写真画像は、例えば、最大と最小の画素特性値の間の相違の少なくとも二分の一、又は３つの標準偏差のような、事前に選択されたマージンの分だけ、画素特性のベースライン範囲を外れている、画素の特性を検出するために処理されうる。画素特性は、例えば、強度、色相、明度、及び／又は彩度を含みうる。
【００５１】
方法１００は、出力を生成するステップ１１２を含みうる。ステップ１１２では、出力は、測定された亀裂長さ、及び／又は、それらの長さに関連付けられた応力負荷を含みうる。代替的又は追加的には、出力は、検出された亀裂長さの経時変化、及び／又は、亀裂長さの伝播に基づく、ひずみエネルギー放出速度を含みうる。
【００５２】
実施例４：
この実施例は、本開示の態様によるデータ処理システム９００を説明するものである。この実施例では、データ処理システム９００は、図１の亀裂伝播検出システム２０のコンピュータ３４を実装するための例示的なデータ処理システムである。図１４を参照のこと。
【００５３】
この例示的な実施例では、データ処理システム９００は通信フレームワーク９０２を含む。通信フレームワーク９０２は、プロセッサユニット９０４、メモリ９０６、固定記憶域９０８、通信ユニット９１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット９１２、及びディスプレイ９１４の間の通信を提供する。メモリ９０６、固定記憶域９０８、通信ユニット９１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット９１２、及びディスプレイ９１４は、通信フレームワーク９０２を介してプロセッサユニット９０４がアクセス可能なリソースの実施例である。
【００５４】
プロセッサユニット９０４は、複数の写真画像を処理して画素特性を決定するための指令のような、メモリ９０６に読み込まれうるソフトウェア向けの指令を、実行するよう機能する。プロセッサユニット９０４は、特定の実行形態に応じて、いくつかのプロセッサ、一マルチプロセッサコア、又は他の何らかの種類のプロセッサでありうる。更に、プロセッサユニット９０４は、単一のチップ上に主要プロセッサが二次プロセッサと共に存在する、いくつかのヘテロジニアスプロセッサシステムを使用して実装されうる。別の例示的な実施例としては、プロセッサユニット９０４は、同一の種類の複数のプロセッサを包含する対称型マルチプロセッサシステムでありうる。
【００５５】
メモリ９０６及び固定記憶域９０８は、記憶デバイス９１６の実施例である。記憶デバイスは、一時的に若しくは恒久的に情報を記憶することが可能な任意のハードウェアであり、この情報は、限定する訳ではないが例としては、データ、機能的形態のプログラムコード、及び、他の好適な情報などである。例えば、記憶デバイス９１６は、写真画像の処理により獲得された亀裂測定データを記憶しうる。
【００５６】
記憶デバイス９１６は、これらの実施例では、コンピュータ可読記憶デバイスとも称されうる。これらの実施例では、メモリ９０６は例えば、ランダムアクセスメモリ、又は他の任意の好適な揮発性又は不揮発性の記憶デバイスでありうる。固定記憶域９０８は、特定の実行形態に応じて様々な形式をとりうる。
【００５７】
例えば、固定記憶域９０８は、一又は複数の構成要素又はデバイスを包含しうる。例えば、固定記憶域９０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせでありうる。固定記憶域９０８によって使用される媒体はまた、取り外し可能なものでありうる。例えば、取外し可能な可能ハードドライブが、固定記憶域９０８の目的で使用されうる。
【００５８】
通信ユニット９１０は、これらの実施例では、他のデータ処理システム又はデバイスと通信するために設けられる。これらの実施例では、通信ユニット９１０は、ネットワークインターフェースカードである。通信ユニット９１０は、物理通信リンク及び無線通信リンクのいずれか又は両方の使用を通じて、通信を提供しうる。例えば、通信ユニット９１０は、試験プラットフォーム２４及び／又はカメラ３２と通信するために設けられうる。
【００５９】
入／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット９１２により、データ処理システム９００に接続されうる他のデバイスとの、データの入力及び出力が可能になる。例えば、入／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット９１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の何らかの好適な入力デバイスを通じて、ユーザ入力のための接続を提供しうる。更に、入／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット９１２は、プリンタに出力を送信しうる。ディスプレイ９１４は、測定された亀裂長さ及び／又は算出されたひずみエネルギー放出速度に関する情報のような情報を、ユーザに対して表示するための機構を提供する。
【００６０】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムに関する指令は、通信フレームワーク９０２を通じてプロセッサユニット９０４と通信可能である、記憶デバイス９１６内に配置されうる。これらの例示的な実施例では、指令は、固定記憶域９０８上で機能的形態をとる。これらの指令は、プロセッサユニット９０４による実行のために、メモリ９０６に読み込まれうる。亀裂成長を検出するためのシステム及び方法のプロセスは、メモリ９０６などのメモリ内に配置されうるコンピュータ実装指令を使用して、プロセッサユニット９０４によって実行されうる。コンピュータ実装指令は、例えば、写真画像を処理し、かつ、その処理からの出力を生成するための指令を含みうる。
【００６１】
これらの指令は、プログラム指令、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと称され、プロセッサユニット９０４内のプロセッサによって読み込まれ、実行されうる。種々の実施形態のプログラムコードは、メモリ９０６又は固定記憶域９０８といった、種々の物理的記憶媒体又はコンピュータ可読記憶媒体上で具現化されうる。
【００６２】
画像処理プログラム３６のようなプログラムコード９１８は、選択的に取り外し可能なコンピュータ可読媒体９２０上に機能的形態で配置され、かつ、プロセッサユニット９０４による実行のために、データ処理システム９００に読込まれるか又は伝送されうる。プログラムコード９１８及びコンピュータ可読媒体９２０は、これらの実施例においてコンピュータプログラム製品９２２を形成する。一実施例では、コンピュータ可読媒体９２０は、コンピュータ可読記憶媒体９２４又はコンピュータ可読信号媒体９２６でありうる。
【００６３】
コンピュータ可読記憶媒体９２４は、固定記憶域９０８の一部である、ハードドライブのような記憶デバイス上に伝送を行うために、固定記憶域９０８の一部であるドライブ又は他のデバイスに挿入されるか、又はその中に配置される、光ディスク又は磁気ディスクを含みうる。コンピュータ可読記憶媒体９２４はまた、データ処理システム９００に接続される、ハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリといった固定記憶域の形態をとりうる。いくつかの事例では、コンピュータ可読記憶媒体９２４は、データ処理システム９００から取り外し可能ではないことがある。例えば、画像処理プログラム３６は、コンピュータ３４から取り外し可能ではないコンピュータ可読記憶媒体に記憶されうる。
【００６４】
これらの実施例では、コンピュータ可読記憶媒体９２４は、プログラムコード９１８（例えば画像処理プログラム３６）を伝播又は伝送する媒体というよりはむしろ、プログラムコード９１８を記憶するために使用される、物理的な又は有形の記憶デバイスである。コンピュータ可読記憶媒体９２４は、コンピュータ可読有形記憶デバイス又はコンピュータ可読物理記憶デバイスとも称される。換言すると、コンピュータ可読記憶媒体９２４は、人が触れることのできる媒体である。
【００６５】
代替的には、プログラムコード９１８は、コンピュータ可読信号媒体９２６を使用して、データ処理システム９００に伝送されうる。コンピュータ可読信号媒体９２６は、例えば、プログラムコード９１８を包含する被伝播データ信号でありうる。例えば、コンピュータ可読信号媒体９２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他の任意の好適な種類の信号でありうる。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、電線、及び／又は他の任意の好適な種類の通信リンクといった通信リンクを介して伝送されうる。換言すると、例示的な実施例では、通信リンク及び／又は接続は、物理的な、又は無線によるものでありうる。
【００６６】
いくつかの例示的な実施形態では、プログラムコード９１８（例えば画像処理プログラム３６）は、コンピュータ３４のようなデータ処理システム９００内での使用のために、コンピュータ可読信号媒体９２６を通して、別のデバイス又はデータ処理システムからネットワークを経由して固定記憶域９０８へと、ダウンロードされうる。例えば、サーバデータ処理システム内のコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラムコードは、サーバからデータ処理システム９００へと、ネットワークを経由してダウンロードされうる。プログラムコード９１８を提供するデータ処理システムは、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又はプログラムコード９１８を記憶及び伝送することが可能な他の何らかのデバイスでありうる。
【００６７】
データ処理システム９００に関して例示されている種々の構成要素は、亀裂成長を検出するためのシステム及び方法の種々の実施形態が実装されうる様態に、構造的な制限を付与することを意図していない。種々の例示的な実施形態は、データ処理システム９００に関して例示されている構成要素に追加され、かつ／又はそれらを代替する構成要素を含む、データ処理システム内で実装されうる。図１４に示す他の構成要素は、図示されている例示的な実施例とは異なりうる。種々の実施形態は、画像処理プログラム３６のようなプログラムコードを実行することが可能な、任意のハードウェアデバイス又はシステムを使用して実装されうる。一実施例としては、データ処理システム９００は、無機構成要素に統合された有機構成要素を含むことがあり、かつ／又は、人間を除く有機構成要素で全体的に構成されうる。例えば、記憶デバイスは有機半導体で構成されうる。
【００６８】
別の例示的な実施例では、プロセッサユニット９０４は、亀裂成長の検出のような特定の用途のために製造され、又は構成されている回路を有する、ハードウェアユニットの形態をとりうる。この種のハードウェアは、動作を実行するよう構成されるべき記憶デバイスからメモリへと読み込まれるべきプログラムコードを必要とせずに、動作を実行しうる。
【００６９】
例えば、プロセッサユニット９０４がハードウェアユニットの形態をとる場合、プロセッサユニット９０４は、回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又は、写真画像の処理及びその処理による出力の生成といった、いくつかの動作を実行するよう構成された他の何らかの好適な種類のハードウェアでありうる。プログラマブル論理デバイスの場合、このデバイスはいくつかの動作を実行するよう構成される。デバイスは後に再構成されうるか、又は、いくつかの動作を実行するよう恒久的に構成されうる。プログラマブル論理デバイスの例には、例えば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイ論理、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び他の好適なハードウェアデバイスが含まれる。この種の実行形態の場合、種々の実施形態のためのプロセスがハードウェアユニット内で実装されることから、プログラムコード９１８は省略されうる。
【００７０】
更に別の例示的な実施例では、プロセッサユニット９０４は、コンピュータ及びハードウェアユニットの中に見出されるプロセッサの組み合わせを使用して実装されうる。プロセッサユニット９０４は、画像処理プログラム３６のようなプログラムコード９１８を実行するよう構成されている、いくつかのハードウェアユニット及びいくつかのプロセッサを有しうる。この図示されている実施例の場合、亀裂成長を検出するためのプロセスのうちのいくつかは、いくつかのハードウェアユニットで実装されうる一方で、亀裂成長を検出するためのその他のプロセスは、いくつかのプロセッサで実装されうる。
【００７１】
別の実施例では、バスシステムは、通信フレームワーク９０２を実装するために使用され、かつ、システムバス又は入出力バスといった一又は複数のバスで構成されうる。言うまでもなく、バスシステムは、バスシステムに取り付けられた種々の構成要素又はデバイスの間でのデータ伝送のために設けられる、任意の好適な種類の構造を使用して実装されうる。
【００７２】
加えて、通信ユニット９１０は、画素特性データ及び亀裂検出データといったデータを伝送し、受信し、又は、その送受信を行う、いくつかのデバイスを含みうる。通信ユニット９１０は、例えば、モデム又はネットワークアダプタ、２つのネットワークアダプタ、又はこれらの何らかの組み合わせでありうる。更に、メモリは、例えば、メモリ９０６、又は、通信フレームワーク９０２の中に存在しうるインターフェース及びメモリコントローラハブ内に見出されるような、キャッシュでありうる。
【００７３】
本書で説明されているフロー図及びブロック図は、様々な例示的実施形態による、亀裂成長を検出するためのシステム及び方法の可能な実行形態の、構造、機能、及び動作を例示している。これに関して、フロー図又はブロック図内の各ブロックは、一又は複数の特定の論理的機能を実装するための一又は複数の実行可能指令を含む、モジュール、セグメント、又はコードの一部分を表す。いくつかの代替的な実行形態では、ブロック内に記載された機能は図面に記載された順序を逸脱して出現しうることにも、留意すべきである。例えば、連続して示された２つのブロックの機能が、含まれる機能に応じて、実質的に同時に実行されるか、又は、それらのブロックの機能が時に逆順で実行されうる。
【００７４】
本書で開示されている方法及びシステムの他の配設では、以下の条項により、追加的な実施例が提供される。
【００７５】
条項１．材料試験試料における亀裂伝播を検出する方法は、試験試料の表面を色対比させることと、応力負荷の印加中に、試料の複数の写真画像を取得することと、試験試料における亀裂と試験試料の色対比された表面との対比を示す、画素特性のベースライン範囲を外れている画素の特性を検出するために、複数の画像を処理することと、検出された亀裂長さの経時変化に基づいて、ひずみエネルギー放出速度の出力を生成することとを含む。
【００７６】
条項２．試験試料の表面を色対比させることは、試験試料の表面に色対比コーティングを適用することを含む、条項１に記載の方法。
【００７７】
条項３．試験試料の表面を色対比させることは、色対比をなす最上層を提供することを含む、条項１に記載の方法。
【００７８】
条項４．背景の上方に試験試料を担持することを更に含み、試験試料の表面を色対比させることは、試験試料の表面と色対比をなす背景の表面色を選択することを含む、条項１に記載の方法。
【００７９】
条項５．画素特性のベースライン範囲を決定するために、複数の画像のうちの少なくとも１つの画像を処理することを含む、条項１に記載の方法。
【００８０】
条項６．複数の画像のうちの少なくとも１つの画像を処理することは、少なくとも１つの画像の一部分であって、試験試料の表面の色を代表する部分を処理することを含む、条項５に記載の方法。
【００８１】
条項７．試料の複数の写真画像を取得することは、試験試料を一定速度で変位させることによって提供される応力負荷の印加中に、試料の複数の写真画像を取得することを含む、条項１に記載の方法。
【００８２】
条項８．応力負荷の印加前に複数の写真画像を取得することを更に含む、条項１に記載の方法。
【００８３】
条項９．画素の特性を検出するために複数の画像を処理することは、画素の強度を検出するために複数の画像を処理することを含む、条項１に記載の方法。
【００８４】
条項１０．画素の強度を検出するために複数の画像を処理することは、少なくとも１つの原色に関する最大画素強度と最小画素強度との間の相違の少なくとも二分の一である、事前に選択されたマージンの分だけ、画素強度のベースライン範囲を外れている画素の強度を検出するために、複数の画像を処理することを含む、条項９に記載の方法。
【００８５】
条項１１．試験試料の表面を色対比させることは、複合材料試験試料の表面を色対比させることを含む、条項１に記載の方法。
【００８６】
条項１２．  材料試験試料における亀裂伝播を検出するためのシステムであって、背景上に材料試験試料を担持するよう構成された試験プラットフォームを含み、材料試験試料は背景の表面色と色対比をなす最表面を有し、試験プラットフォームに向かって方向付けられ、かつ、試験試料への応力負荷の印加中に、プラットフォーム上に配置された試験試料の複数の写真画像を取得するよう構成された、カメラと、複数の写真画像を受信し、かつ、複数の写真画像において、画素特性のベースライン範囲を外れている画素特性を検出し、そして、検出された画素特性に基づいて、検出された亀裂長さの変化を測定するよう構成されている、画像処理プログラムとを含む、システム。
【００８７】
条項１３．材料試験試料は、背景の表面コーティングに対して高度対比される最表面コーティングを有する、条項１２に記載のシステム。
【００８８】
条項１４．画像処理プログラムは、亀裂長さの伝播に基づいて、ひずみエネルギー放出速度の出力を生成するよう更に構成される、条項１２に記載のシステム。
【００８９】
条項１５．材料試験試料における亀裂伝播を検出する方法であって、背景の上方に材料試験試料を担持することを含み、試料は、背景の表面色と色対比をなす最表面を有し、試料に応力負荷を印加することと、印加するステップにおいて、試料内で延長しつつある亀裂長さの複数の写真画像を取得することと、試料における亀裂長さを測定するために、最表面の色に関連付けられた画素特性とは異なる画素特性を検出することとを含む、方法。
【００９０】
条項１６．亀裂長さの伝播に基づいて、ひずみエネルギー放出速度の出力を生成することを更に含む、条項１５に記載の方法。
【００９１】
条項１７．試験試料上にコーティングを適用して、背景の表面色に対して高度対比色を示すことを更に含む、条項１５に記載の方法。
【００９２】
条項１８．複数の写真画像のうちの少なくとも１つの画像の一部分であって、試験試料の最表面の色を代表する部分の、画素特性を検出することを更に含む、条項１５に記載の方法。
【００９３】
条項１９．検出された画素特性から、最表面の色に関連付けられた画素特性を決定することを更に含む、条項１８に記載の方法。
【００９４】
条項２０．画素特性を検出することは、試料における亀裂長さを測定するために、最表面の色に関連付けられた画素強度とは異なる画素特性を検出することを含む、条項１５に記載の方法。
【００９５】
本書で説明されている材料試験試料における亀裂伝播を検出するシステム及び方法の種々の実施形態は、既知の手法に勝るいくつかの利点を提供する。例えば、本書で説明されている亀裂伝播を検出するシステム及び方法の例示的な実施形態は、既知の手法を大幅に超える速度で、亀裂の形成及び伝播のデータを取得することを可能にする。加えて、他の利点の中でも特に、本書で説明されている亀裂伝播を検出するシステム及び方法の例示的な実施形態は、構成要素及び構造体の材料特性のより正確な決定を可能にする。既知のシステム又はデバイスの中に、これらの機能を、特に材料試験環境において、実行可能なものはない。ゆえに、本書で説明されている例示的な実施形態は、構成要素及び構造体の材料特性を決定するため、例えば、それらの構成要素及び構造体が特定の用途に好適であるか否かを決定するために、特に有用である。しかし、本書で説明されている全ての実施形態が、同じ利点又は同一程度の利点を提供する訳ではない。
【００９６】
上述の開示は、個別の有用性を備えた複数の個々の発明を包括しうる。これらの発明の各々は、その好ましい形態で開示されているが、本書で開示され、例示されている、それらの特定の実施形態は、数多くの変形例が可能であることから、限定的な意味で捉えるべきものではない。本発明の主題は、本書で開示されている様々な要素、特徴、機能、及び／又は特性の、新規的かつ進歩的な組み合わせ及びサブコンビネーションの全てを含む。下記の特許請求の範囲は、新規的かつ進歩的であると見なされる、特定の組み合わせ及びサブコンビネーションを特に指し示すものである。特徴、機能、要素、及び／又は特性のその他の組み合わせ及びサブコンビネーションにおいて具現化される発明は、この出願又は関連出願からの優先権を主張する出願において特許請求されうる。かかる特許請求の範囲はまた、異なる発明を対象とするか、又は同一の発明を対象とするかにかかわらず、かつ、出願当初の特許請求の範囲よりも広いか、狭いか、等しいか、又はそれと異なるかにかかわらず、本開示の発明の主題の中に含まれると見なされる。
【符号の説明】
【００９７】
２２  試験試料
２３  表面
２３’  色対比コーティング
２３”  最上層
２４  試験プラットフォーム
２６  保持具アセンブリ
２７  対向方向
２８  背景
２９  表面
３０  亀裂
３４  コンピュータ
３６  画像処理プログラム
３７  通信経路
３８  代表部分
４０  解析部分
４２  通信経路
４４  通信経路
４６  画素
４８  画素強度
５０  赤色
５２  緑色
５４  青色
５６  赤色
５８  緑色
６０  青色
６２  画素
６４  画素強度
６６  マトリクス
６８  結果値
１００  方法
９０２  通信フレームワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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