(57)【要約】【課題】画像解析により試験片の各部の伸びに基づき試験片に生じるくびれ部を特定すると共に、特定されたくびれ部の断面積を正確に求め、これにより引張り応力を高精度に測定する。【解決手段】平行部に切欠きを有しない試験片１２の引張り試験方法及び装置であり、試験片はその長手方向に沿って所定の間隔にて付された少なくとも一列の標点２８を有する試験片であり、試験片をその両端部にて長手方向に引張りつつ長手方向を横切り且つ互いに交差する方向より複数のＣＣＤカメラ３０及び３２にて試験片を撮像し、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により標点の間隔の増大変化量が最も大きい位置を試験片のくびれ部１２Ｂとして特定すると共に、画像解析による試験片の外径に基づきくびれ部の形状及び大きさを特定しくびれ部の断面積を逐次演算する。【選択図】        図１
2004205248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行部に切欠きを有しない試験片の引張り試験方法にして、試験片はその長手方向に沿って所定の間隔にて付された少なくとも一列の標点を有する試験片であり、試験片をその両端部にて長手方向に引張りつつ前記長手方向を横切り且つ互いに交差する方向より複数のＣＣＤカメラにて前記試験片を撮像し、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により前記標点の間隔の変化に基づき前記試験片のくびれ部を特定すると共に、前記くびれ部の形状及び大きさを特定し前記くびれ部の断面積を逐次演算することを特徴とする引張り試験方法。
【請求項２】
試験片に与えられる引張り荷重と対応させて前記くびれ部の断面積を逐次演算することを特徴とする請求項１に記載の引張り試験方法。
【請求項３】
各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により前記くびれ部の形状及び大きさを特定し前記くびれ部の断面積を演算すると共に、前記標点の間隔の変化に基づき前記試験片の伸びを演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の引張り試験方法。
【請求項４】
平行部に切欠きを有しないがその長手方向に沿って所定の間隔にて付された少なくとも一列の標点を有する試験片の引張り試験装置にして、試験片を両端部にて長手方向に引張る引張り装置と、前記引張り装置により前記試験片に与えられる引張り荷重を検出する引張り荷重検出手段と、前記長手方向を横切り且つ互いに交差する方向より前記切欠きの部分を撮像する複数のＣＣＤカメラと、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により前記標点の間隔の変化に基づき前記試験片のくびれ部を特定すると共に、前記くびれ部の形状及び大きさを特定し前記くびれ部の断面積を逐次演算する演算制御手段とを有することを特徴とする引張り試験装置。
【請求項５】
前記演算制御手段は前記引張り装置により試験片に与えられる引張り荷重と対応させて前記くびれ部の断面積を逐次演算することを特徴とする請求項４に記載の引張り試験装置。
【請求項６】
前記演算制御手段は各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により前記くびれ部の形状及び大きさを特定し前記くびれ部の断面積を演算すると共に、前記標点の間隔の変化に基づき前記試験片の伸びを演算することを特徴とする請求項４又は５に記載の引張り試験装置。
【請求項７】
試験片に対し各ＣＣＤカメラとは反対の側に試験片とは色彩が異なる背景板を有することを特徴とする請求項４乃至６に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、引張り試験方法及び装置に係り、更に詳細にはＣＣＤカメラを利用した引張り試験方法及び装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
材料の試験方法及び装置として、ＣＣＤカメラを利用した試験方法及び装置が従来より知られており、例えば下記の特許文献１には長手方向に互いに隔置され長手方向に垂直に延在する二つの標線が平行部に設けられた試験片を両端部にて長手方向に引張り、各標線をそれぞれ対応するＣＣＤカメラにて撮像しつつ標線の移動に合せてＣＣＤカメラを移動させ、ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づき試験片の伸びを逐次演算する引張り試験方法及び装置が記載されている。
【特許文献１】
特開２００１−２０１３２０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された試験方法及び装置は、二つのＣＣＤカメラによって試験片の対応する標線を撮像することにより荷重付与方向の試験片の寸法変化量を求めるものであるが、この特許文献１に記載された試験方法及び装置によっては材料の引張り試験中に試験片に発生するくびれ部を特定したりその断面積を求めることができず、そのため引張り試験中の引張り応力を求めることができない。
【０００４】
また上述の如き従来のＣＣＤカメラを利用した試験方法及び装置を応用し、材料の引張り試験中に試験片をＣＣＤカメラにて撮像し、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により試験片に発生するくびれ部を特定したりその断面積を求めることが考えられる。しかし試験片が切欠きを有しない場合には、くびれ部は平行部の中央に発生するとは限らず、そのため上記従来の試験方法及び装置を応用しても材料の引張り試験に於ける試験片のくびれ部の断面積を正確に求めることができず、従って引張り応力を正確に測定することができない。特にこの問題は、引張り試験片が樹脂製のものであり、引張り試験が１００００mm／min以上の引張り速度にて行われる高速引張り試験である場合に顕著である。
【０００５】
本発明は、ＣＣＤカメラを利用した従来の引張り試験方法及び装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、引張り試験に於ける試験片を互いに異なる方向よりＣＣＤカメラにて撮像し、画像解析により試験片の各部の伸びに基づき試験片に生じるくびれ部を特定すると共に、特定されたくびれ部の断面積を正確に求め、これにより引張り応力を高精度に測定することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、平行部に切欠きを有しない試験片の引張り試験方法にして、試験片はその長手方向に沿って所定の間隔にて付された少なくとも一列の標点を有する試験片であり、試験片をその両端部にて長手方向に引張りつつ前記長手方向を横切り且つ互いに交差する方向より複数のＣＣＤカメラにて前記試験片を撮像し、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により前記標点の間隔の変化に基づき前記試験片のくびれ部を特定すると共に、前記くびれ部の形状及び大きさを特定し前記くびれ部の断面積を逐次演算することを特徴とする引張り試験方法（請求項１の構成）、又は平行部に切欠きを有しないがその長手方向に沿って所定の間隔にて付された少なくとも一列の標点を有する試験片の引張り試験装置にして、試験片を両端部にて長手方向に引張る引張り装置と、前記引張り装置により前記試験片に与えられる引張り荷重を検出する引張り荷重検出手段と、前記長手方向を横切り且つ互いに交差する方向より前記切欠きの部分を撮像する複数のＣＣＤカメラと、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により前記標点の間隔の変化に基づき前記試験片のくびれ部を特定すると共に、前記くびれ部の形状及び大きさを特定し前記くびれ部の断面積を逐次演算する演算制御手段とを有することを特徴とする引張り試験装置（請求項４の構成）によって達成される。
【０００７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、試験片に与えられる引張り荷重と対応させて前記くびれ部の断面積を逐次演算するよう構成される（請求項２の構成）。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により前記くびれ部の形状及び大きさを特定し前記くびれ部の断面積を演算すると共に、前記標点の間隔の変化に基づき前記試験片の伸びを演算するよう構成される（請求項３の構成）。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、前記演算制御手段は前記引張り装置により試験片に与えられる引張り荷重と対応させて前記くびれ部の断面積を逐次演算するよう構成される（請求項５の構成）。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４又は５の構成に於いて、前記演算制御手段は各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により前記くびれ部の形状及び大きさを特定し前記くびれ部の断面積を演算すると共に、前記標点の間隔の変化に基づき前記試験片の伸びを演算するよう構成される（請求項６の構成）。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４乃至６の構成に於いて、試験片に対し各ＣＣＤカメラとは反対の側に試験片とは色彩が異なる背景板を有するよう構成される（請求項７の構成）。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１及び４の構成によれば、試験片は平行部に切欠きを有しないがその長手方向に沿って所定の間隔にて付された少なくとも一列の標点を有する試験片であり、試験片をその両端部にて長手方向に引張りつつ長手方向を横切り且つ互いに交差する方向より複数のＣＣＤカメラにて試験片が撮像され、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により標点の間隔の変化に基づき試験片のくびれ部が特定されると共に、引張り試験中に試験片に発生するくびれ部を正確に特定することができ、またくびれ部の断面積を正確に求めることができ、これにより引張り試験中の引張り応力を逐次正確に求めることができる。
【００１３】
また上記請求項２及び５の構成によれば、試験片に与えられる引張り荷重と対応させてくびれ部の断面積が逐次演算されるので、引張り荷重をくびれ部の断面積にて除算することにより引張り応力を正確に演算することができる。
【００１４】
また上記請求項３及び６の構成によれば、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析によりくびれ部の形状及び大きさが特定されくびれ部の断面積が演算されると共に、標点の間隔の変化に基づき試験片の伸びが演算されるので、試験片の伸び歪をも演算することができる。
【００１５】
また上記請求項７の構成によれば、試験片に対し各ＣＣＤカメラとは反対の側に試験片とは色彩が異なる背景板が設けられるので、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析により切欠きの形状及び寸法の特定を容易に且つ正確に行うことができ、従って背景板が設けられない場合や背景板の色彩が試験片の色彩に近似している場合に比して、くびれ部の断面積を正確に演算することができる。
【００１６】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は４の構成に於いて、各標点間の長手方向の間隔の増大変化が最も大きい部分を試験片のくびれ部と特定するよう構成される（好ましい態様１）。
【００１７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は４の構成に於いて、試験片は平行部に長手方向に沿って所定の間隔にて付された複数列の標点を有し、試験片各標点間の長手方向に垂直な方向の間隔の減少変化が最も大きい部分を試験片のくびれ部と特定するよう構成される（好ましい態様２）。
【００１８】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至７の構成に於いて、ＣＣＤカメラは２台であり、２台のＣＣＤカメラの撮像光軸は試験片の軸線に垂直に互いに直交するよう構成される（好ましい態様３）。
【００１９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様３の構成に於いて、試験片は断面矩形の平板状の試験片であり、各ＣＣＤカメラの撮像光軸は試験片の互いに直交する面に垂直に延在するよう構成される（好ましい態様４）。
【００２０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様４の構成に於いて、試験片はその一つの平面に軸線に沿って配列された一列の標点を有するよう構成される（好ましい態様５）。
【００２１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様３の構成に於いて、試験片は断面円形の丸棒状の試験片であるよう構成される（好ましい態様６）。
【００２２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様６の構成に於いて、各ＣＣＤカメラよりの撮像信号に基づく画像解析によりくびれ部の直径を求め、それらの直径に基づきくびれ部の断面積を演算するよう構成される（好ましい態様７）。
【００２３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様７の構成に於いて、求められた二つの直径の大きい方を長径とし短い方を短径とする楕円の面積としてくびれ部の断面積を演算するよう構成される（好ましい態様８）。
【００２４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様７の構成に於いて、求められた二つの直径の平均値を直径とする真円の面積としてくびれ部の断面積を演算するよう構成される（好ましい態様９）。
【００２５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２又は５の構成に於いて、引張り荷重をくびれ部の断面積にて除算することにより引張り応力を逐次演算するよう構成される（好ましい態様１０）。
【００２６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３又は６の構成に於いて、くびれ部を含む所定の範囲内にて互いに長手方向に最も離れた標点の間の長さの増大量を試験片の伸びして演算するよう構成される（好ましい態様１１）。
【００２７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３又は６の構成に於いて、試験片の伸びに基づき試験片の伸び歪を逐次演算するよう構成される（好ましい態様１２）。
【００２８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項７の構成に於いて、背景板の色彩は試験片及び標点の色彩とは異なるよう構成される（好ましい態様１３）。
【００２９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１３の構成に於いて、背景板の色彩は試験片及び標点の色彩とは色相、彩度、明度の少なくとも何れかの点に於いて異なるよう構成される（好ましい態様１４）。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施の形態（以下単に実施形態という）について詳細に説明する。
【００３１】
第一の実施形態
図１は一列の標点を有する平板状の引張り試験片の引張り試験に適用された本発明による引張り試験装置の第一の実施形態の概略構成を示す平面図、図２は図１に示された引張り試験装置の要部を示す縦断面図、図３は図２に示された平板状の引張り試験片を示す拡大図である。
【００３２】
これらの図に於いて、引張り試験装置１０は樹脂の如き材料にて形成された引張り試験片１２をその軸線１４に沿って長手方向に引張る引張り装置１６を有している。引張り装置１６は支持台１８に固定された下側把持装置２０と、図には示されていない駆動装置により下側把持装置２０に対し相対的に上下方向へ駆動される上側把持装置２２とを有している。
【００３３】
下側把持装置２０及び上側把持装置２２はそれぞれ半割り式のチャック２４及び２６を有し、チャック２４及び２６はそれぞれ試験片１２の下端部及び上端部を把持する閉位置と、試験片１２の下端部及び上端部に対する把持を解除する開位置とをとり得るようになっている。下側把持装置２０及び上側把持装置２２がそれぞれチャック２４及び２６により試験片１２の下端部及び上端部を把持すると、試験片１２の軸線１４は鉛直方向に延在するようになっている。
【００３４】
図示の実施形態に於いては、図３に示されている如く、試験片１２は軸線１４に沿って延在する平板状をなし、その長手方向中央部に平行部１２Ａを有している。平行部１２Ａは切欠きを有しておらず、その全長に亘り一定の矩形断面形状を有している。また平行部１２Ａの幅の広い方の一方の面には軸線１４に整合して複数の標点２８が一定の間隔にて付されている。尚試験片１２の長さ、平行部１２Ａの長さ、平行部１２Ａの断面の寸法、標点２８の大きさ及び間隔は適宜に設定されてよい。
【００３５】
また引張り試験装置１０は二つのＣＣＤカメラ３０及び３２を有し、ＣＣＤカメラ３０及び３２は試験片１２の軸線１４に対し互いに９０°隔置された位置に配置され、それらの撮像光軸３４及び３６は軸線１４上の同一の点Ｏに於いて互いに９０°にて交差している。また撮像光軸３４及び３６はそれぞれ試験片１２の幅の広い面及び幅の狭い面に垂直に延在し、標点２８が付された幅の広い面はＣＣＤカメラ３０に対向している。
【００３６】
ＣＣＤカメラ３０及び３２はそれらの撮像光軸３４及び３６の高さが引張り装置１６に取り付けられた試験片１２の平行部１２Ａの中央部の高さに一致すると共に、試験片１２の対応する面までの距離が所定の距離になるよう、支持台１８に設置された支持装置３８により上下方向及び水平方向に位置調節可能に支持されている。また支持装置３８は引張り試験中に発生するくびれの上昇に追従してＣＣＤカメラ３０及び３２を自動的に上昇させるようになっている。
【００３７】
試験片１２の軸線１４に対しＣＣＤカメラ３０及び３２とは反対の側にはそれぞれ背景板４０及び４２が配置されており、背景板４０及び４２はＣＣＤカメラ３０及び３２の撮像光軸３４及び３６に対し垂直に延在している。また背景板４０及び４２のそれぞれＣＣＤカメラ３０及び３２に対向する面は、試験片１２及び標点２８の色彩とは色相、彩度、明度の点で異なる色彩を有している。
【００３８】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されている如く、ＣＣＤカメラ３０及び３２はそれぞれ試験片１２の平行部１２Ａを所定の時間毎に撮像し、その撮像画像信号を演算制御装置４４へ逐次出力する。引張り装置１６には該引張り装置により試験片１２に与えられる引張り荷重Ｆを検出する荷重センサ４６が設けられており、演算制御装置４４にはＣＣＤカメラ３０及び３２による撮像タイミングに同期して荷重センサ４６より引張り荷重の検出値Ｆを示す信号も入力される。
【００３９】
演算制御装置４４はＣＣＤカメラ３０及び３２よりの撮像画像信号に基づき画像解析を行って試験片１２の平行部１２Ａの形状等を特定する画像解析部４４Ａと、画像解析部４４Ａによる画像解析結果に基づき種々の演算を行う演算部４４Ｂと、演算部４４Ｂによる演算結果を記憶する記憶部４４Ｃと、記憶部４４Ｃにより記憶された演算結果に基づき表示装置４８へ測定結果情報を出力すると共に支持装置３８及び引張り装置１６の図には示されていない駆動装置へ制御信号を出力する出力部４４Ｄと、オペレータにより操作され演算部４４Ｂに対し試験条件情報を入力する条件設定部４４Ｅとを有している。尚この実施形態に於いては、条件設定部４４Ｅは試験片が一列の標点を有する平板状試験片であるよう設定される。
【００４０】
特に図示の実施形態に於いては、図５（Ａ）に示されている如く、ＣＣＤカメラ３０により撮像された試験片１２の標点２８を上からＰ1〜Ｐnとすると、画像解析部４４Ａは画像解析により各標点Ｐ1〜Ｐnの中心位置を特定し、演算部４４Ｂは互いに隣接する各標点Ｐ1〜Ｐnの中心間の距離ΔＬ1〜ΔＬn-1を判定し、ΔＬ1〜ΔＬn-1のうち増大量が最も大きい値とその次に大きい値とに共通する標点の位置をくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分として特定する。そして出力部４４ＤはＣＣＤカメラ３０及び３２の撮像光軸３４及び３６の高さがくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の高さに一致するよう、ＣＣＤカメラ３０及び３２を上昇させる指令信号を支持装置３８へ出力する。
【００４１】
また図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されている如く、画像解析部４４ＡはそれぞれＣＣＤカメラ３０及び３２により撮像された試験片１２の平行部１２Ａの外形１２a及び１２bを画像解析により特定する。演算部４４Ｂは条件設定部４４Ｅにより設定された試験条件に基づき一列の標点を有する平板状試験片用の演算プログラムを選択し、画像解析により特定された外形１２a及び１２bに基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の寸法Ｄ1、Ｄ2（mm）を演算し、寸法Ｄ1及びＤ2と補正係数Ｋaとの積としてくびれ部１２Ｂの断面積Ｓ（mm2）を演算し、対応する引張り荷重の検出値Ｆ（kg）を断面積Ｓにて除算することにより引張り応力Ｐ（kg／mm2）を各撮像タイミングについて演算する。
【００４２】
尚この場合、引張り試験の進行につれてくびれ部１２Ｂの断面形状が矩形より丸みを帯びた形状に漸次変化する。従って補正係数Ｋaはこの断面形状の変化に起因して生じるくびれ部１２Ｂの真の断面積と積Ｄ1Ｄ2とのずれを補償するためのものであり、例えば寸法Ｄ1又はＤ2（又は後述の間隔Ｌ又は伸び歪ε）の関数として予め求められた値であってよい。
【００４３】
更に演算部４４Ｂは、くびれ部１２Ｂの最小断面積の部分より上下方向に等距離の位置にあるｋ（正の一定の整数）番目の二つの標点ＰxとＰyとの間隔Ｌ（mm）を演算し、試験片１２に対し引張り荷重が付与されていない状況に於ける標点ＰxとＰyとの間隔をＬoとして、下記の式１に従って撮像タイミング毎に伸び歪εを演算する。
【００４４】
ε＝（Ｌ−Ｌo）／Ｌo    ……（１）
尚くびれ部１２Ｂが特定されるまでの間は上記距離ΔＬ1〜ΔＬn-1が各撮像タイミング毎に記憶され、また各標点２８の位置について寸法Ｄ1及びＤ2が各撮像タイミング毎に記憶され、くびれ部１２Ｂが特定された段階又は引張り試験が完了した時点に於いて各撮像タイミング毎の寸法Ｄ1及びＤ2に基づき各撮像タイミングについて断面積Ｓが演算されると共に、各撮像タイミング毎の上記距離ΔＬ1〜ΔＬn-1に基づき各撮像タイミングについて上記間隔Ｌ及び伸び歪εが演算される。
【００４５】
記憶部４４Ｃは下記の表１に示されている如く、各撮像タイミングについて引張り応力Ｐ及び伸び歪εを相互に対応させて記憶し、表示装置４８は図６に示されている如く、伸び歪εに対する引張り応力Ｐの関係を示すグラフとして引張り試験の測定結果を表示する。
【表１】
2004205248.tif 000003
尚演算制御装置４４は実際にはＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなり、上述の画像解析部４４Ａ、演算部４４Ｂ、出力部４４Ｄの各機能は予め設定されＲＯＭに記憶されたプログラムに従って達成されるようになっていてよい。
【００４６】
上述の如く構成された引張り試験装置１０により樹脂の如き材料よりなる平板状の引張り試験片について引張り試験を行う場合には、まず下側把持装置２０及び上側把持装置２２にそれぞれ平板状試験片用のチャック２４及び２６をセットし、試験片１２の下端部をチャック２４により下側把持装置２０に固定すると共に、試験片１２の上端部をチャック２６により上側把持装置２２に固定する。
【００４７】
次いでＣＣＤカメラ３０及び３２の撮像光軸３４及び３６が軸線１４上の同一の点Ｏに於いて互いに９０°にて交差すると共にそれぞれ試験片１２の幅の広い面及び幅の狭い面に垂直に延在し、撮像光軸３４及び３６の高さが試験片１２の平行部１２Ａの中央の高さに一致し、試験片１２の平行部１２Ａまでの距離が所定の距離になるよう、支持装置３８によりＣＣＤカメラ３０及び３２の位置を上下方向及び水平方向に調節する。
【００４８】
次いで条件設定部４４Ｅの操作により試験片を平板状に設定した後ＣＣＤカメラ３０及び３２による撮像を開始し、引張り装置１６により試験片１２をその軸線１４に沿って長手方向に一定の引張り速度にて引張り、試験片１２が破断するまでＣＣＤカメラ３０及び３２による撮像を継続し、これにより演算制御装置４４により所定の撮像タイミング毎に上記表１に示された測定結果を演算すると共に、測定結果を表示装置４８のモニタ画面４８Ａに表示し、必要に応じて図には示されていない印刷装置により印刷する。
【００４９】
第二の実施形態
図７は丸棒状の引張り試験片の引張り試験に適用された本発明による引張り試験装置の第二の実施形態の要部を示す図２と同様の縦断面図、図８は図７に示された丸棒状の引張り試験片を示す拡大図である。尚図７及び図８に於いて、それぞれ図２及び図３に示された部分に対応する部分には図２及び図３に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
【００５０】
この実施形態に於いては、下側把持装置２０及び上側把持装置２２にはそれぞれ丸棒状試験片用のチャック２４及び２６がセットされており、条件設定部４４Ｅが操作されることにより試験片が丸棒状の引張り試験片である旨の情報が演算部４４Ｂへ入力される。図８に示されている如く、試験片１２は軸線１４に沿って延在する丸棒状をなし、平行部１２Ａには軸線１４に整合して複数の標点２８が一定の間隔にて付されている。
【００５１】
この実施形態の引張り試験装置１０は他の点については上述の第一の実施形態と同様であり、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示されている如く、画像解析部４４ＡはそれぞれＣＣＤカメラ３０及び３２により撮像された各標点Ｐ1〜Ｐnの中心位置を特定すると共に試験片１２の平行部１２Ａの外形１２a及び１２bを画像解析により特定し、演算部４４Ｂは条件設定部４４Ｅにより設定された試験条件に基づき丸棒状試験片用の演算プログラムを選択し、各標点Ｐ1〜Ｐnの中心間の距離ΔＬ1〜ΔＬn-1の増大量に基づいてくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分を特定すると共に、撮像タイミング毎に伸び歪εを演算する。
【００５２】
また演算部４４Ｂは画像解析により特定された外形１２a及び１２bに基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の寸法Ｄ1、Ｄ2（mm）を演算し、寸法Ｄ1及びＤ2の大きい方の値を長径とし小さい方の値を短径とする楕円の面積としてくびれ部１２Ｂの最小直径の部分の断面積Ｓ（mm2）を演算し、対応する引張り荷重の検出値Ｆ（kg）を断面積Ｓにて除算することにより引張り応力Ｐ（kg／mm2）を各撮像タイミングについて演算する。
【００５３】
第三の実施形態
図１０は本発明による引張り試験装置の第三の実施形態に於いて使用される三列の標点を有する平板状の引張り試験片を示す拡大図、図１１は二つのＣＣＤカメラにより撮像され画像解析により特定された試験片のくびれ部及びその周囲の部分の外形を示す図である。尚図１０及び図１１に於いて、それぞれ図２及び図３に示された部分に対応する部分には図１０及び図１１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
【００５４】
この実施形態に於いては、図１０に示されている如く、試験片１２は軸線１４に沿って延在する平板状をなし、その平行部１２Ａの幅の広い方の一方の面には軸線１４に整合する位置及び軸線１４より等距離互いに隔置された位置に三列の標点２８が軸線１４に沿って一定の間隔にて付されている。尚図には示されていないが、引張り試験装置（１０）は上述の第一の実施形態と同様であるが、条件設定部（４４Ｅ）は試験片が二列の標点を有する平板状試験片であるよう設定される。
【００５５】
またこの実施形態に於いては、図１１（Ａ）に示されている如く、ＣＣＤカメラ３０により撮像された試験片１２の左側の列の標点２８を上からＰL1〜ＰLnとし、中央の列の標点２８を上からＰC1〜ＰCnとし、右側の列の標点２８を上からＰR1〜ＰRnとすると、画像解析部４４Ａは画像解析により各標点ＰL1〜ＰLn、ＰC1〜ＰCn、ＰR1〜ＰRnの中心位置を特定する。演算部４４Ｂは互いに幅方向に対応する各標点ＰL1〜ＰR1、ＰL2〜ＰR2…の中心間の距離ΔＬw1〜ΔＬwnを判定し、ΔＬw1〜ΔＬwnのうち減少量が最も大きい値に対応する標点の位置をくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分として特定する。
【００５６】
尚上述の第一の実施形態と同様、演算部４４Ｂは画像解析により特定された試験片１２の外形１２a及び１２bに基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の寸法Ｄ1、Ｄ2（mm）を演算し、寸法Ｄ1及びＤ2と補正係数Ｋaとの積としてくびれ部１２Ｂの断面積Ｓ（mm2）を演算し、対応する引張り荷重の検出値Ｆ（kg）を断面積Ｓにて除算することにより引張り応力Ｐ（kg／mm2）を各撮像タイミングについて演算する。またくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分より上下方向に等距離の位置にあるｋ（正の一定の整数）番目の二つの標点ＰCxとＰCyとの間隔Ｌ（mm）を演算し、試験片１２に対し引張り荷重が付与されていない状況に於ける標点ＰCxとＰCyとの間隔をＬoとして、上記式１に従って撮像タイミング毎に伸び歪εを演算する。
【００５７】
かくして図示の各実施形態によれば、引張り試験中に試験片１２の平行部１２Ａがその軸線１４の周りに互いに９０°隔置された方向よりＣＣＤカメラ３０及び３２によって撮像され、演算制御装置４４による画像解析により試験片１２の平行部１２Ａの長手方向の伸び変形量が最も大きい位置又は幅方向の寸法減少量が最も大きい位置としてくびれ部１２Ｂの位置が特定されると共に、くびれ部１２Ｂ及びその周囲の部分の外形１２a及び１２bが特定され、外形１２a及び１２bに基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの寸法Ｄ1、Ｄ2が演算され、寸法Ｄ1及びＤ2に基づきくびれ部１２Ｂの断面積Ｓが演算され、対応する引張り荷重の検出値Ｆを断面積Ｓにて除算することにより引張り応力Ｐが各撮像タイミングについて演算される。
【００５８】
従って試験片１２のくびれ部１２Ｂの位置を正確に特定することができ、また試験片が一方向より一台のＣＣＤカメラによって撮像され、その撮像信号に対する画像解析によりくびれ部１２Ｂ及びその周囲の部分の外形が特定され、特定された外形に基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの断面積が演算される場合に比して、くびれ部１２Ｂの断面積Ｓを正確に求めることができ、これにより引張り応力Ｐを正確に測定することができる。
【００５９】
特に上述の各実施形態によれば、試験片１２のくびれ部１２Ｂの断面積Ｓが所定の撮像タイミング毎に演算され、試験片１２に与えられる引張り荷重ＦがＣＣＤカメラ３０及び３２による撮像タイミングに同期して検出され、引張り荷重の検出値Ｆが断面積Ｓにて除算されることにより引張り応力Ｐが各撮像タイミングについて演算されるので、各撮像タイミングについて引張り応力Ｐを正確に測定することができる。
【００６０】
また上述の第一及び第三の実施形態によれば、試験片が矩形断面形状を有する平板状の試験片である場合には、画像解析により特定された外形１２a及び１２bに基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の寸法Ｄ1、Ｄ2が演算され、寸法Ｄ1及びＤ2と補正係数Ｋaとの積としてくびれ部１２Ｂの断面積Ｓが演算されるので、引張り試験の進行につれて生じるくびれ部１２Ｂの断面形状の変化に起因するくびれ部１２Ｂの真の断面積と積Ｄ1Ｄ2とのずれを補償してくびれ部１２Ｂの最小直径の部分の断面積Ｓを正確に求めることができ、このことによっても引張り応力Ｐを正確に測定することができる。
【００６１】
また上述の第二の実施形態によれば、画像解析により特定された外形１２a及び１２bに基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の寸法Ｄ1、Ｄ2が演算され、寸法Ｄ1及びＤ2の大きい方の値を長径とし小さい方の値を短径とする楕円の面積としてくびれ部１２Ｂの最小直径の部分の断面積Ｓが演算され、対応する引張り荷重の検出値Ｆが断面積Ｓにて除算されることにより引張り応力Ｐが各撮像タイミングについて演算されるので、試験片１２が一方向より一台のＣＣＤカメラによって撮像され、くびれ部１２Ｂの最小直径の部分の断面積が真円の断面積として演算される場合に比して、くびれ部１２Ｂの最小直径の部分の断面積Ｓを正確に求めることができ、これにより引張り応力Ｐを正確に測定することができる。
【００６２】
また上述の各実施形態によれば、くびれ部１２Ｂの最小断面積の部分より上下方向に等距離の位置にあるｋ番目の二つの標点ＰxとＰyとの間隔Ｌ又は二つの標点ＰCxとＰCyとの間隔Ｌが演算され、試験片１２に対し引張り荷重が付与されていない状況に於ける標点ＰxとＰyとの間隔又は標点ＰCxとＰCyとの間隔をＬoとして、上記式１に従って撮像タイミング毎に伸び歪εが演算されるので、例えば試験片全体の長さの増大量が伸びとされる場合や、前述の特許文献１に記載されている如く長手方向に互いに隔置された二つの位置の間の間隔の増大量が伸びとされる場合に比して、試験片の伸び歪εを正確に演算し、伸び歪εに対する引張り応力Ｐの関係を正確に求めることができる。
【００６３】
また上述の各実施形態によれば、試験片１２の軸線１４に対しＣＣＤカメラ３０及び３２とは反対の側にはそれぞれ背景板４０及び４２が配置されており、背景板４０及び４２のそれぞれＣＣＤカメラ３０及び３２に対向する面は、試験片１２の色彩とは色相、彩度、明度の点で異なる色彩を有しているので、ＣＣＤカメラ３０及び３２により撮像された試験片１２のくびれ部１２Ｂの外形１２a及び１２bを撮像信号に対する画像解析により容易に且つ正確に特定することができる。
【００６４】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００６５】
例えば各上述の実施形態に於いては、くびれ部１２Ｂの最小断面積の部分より上下方向に等距離の位置にあるｋ番目の二つの標点ＰxとＰyとの間隔Ｌ又は二つの標点ＰCxとＰCyとの間隔Ｌが演算され、試験片１２に対し引張り荷重が付与されていない状況に於ける標点ＰxとＰyとの間隔又は標点ＰCxとＰCyとの間隔をＬoとして、上記式１に従って撮像タイミング毎に伸び歪εが演算されるようになっているが、伸び歪εは最上位の標点と最下位の標点との間隔に基づいて演算されてもよい。
【００６６】
また上述の第一及び第三の実施形態に於いては、くびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の寸法Ｄ1、Ｄ2が演算され、寸法Ｄ1及びＤ2と補正係数Ｋaとの積としてくびれ部１２Ｂの断面積Ｓが演算されるようになっているが、補正係数Ｋaは省略されてもよい。
【００６７】
また上述の各実施形態に於いては、ＣＣＤカメラ３０及び３２は試験片１２のくびれ部１２Ｂの部分をその軸線１４の周りに互いに９０°隔置された方向より撮像するようになっているが、試験片が第二の実施形態の如く丸棒状の試験片である場合には、ＣＣＤカメラの撮像方向は９０°以外の角度にて交差する方向に設定されてもよく、またＣＣＤカメラは２台であるが、３台以上のＣＣＤカメラが使用されてもよい。
【００６８】
また上述の第二の実施形態に於いては、画像解析により特定された試験片１２のくびれ部１２Ｂ及びその周囲の部分の外形１２a及び１２bに基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの寸法Ｄ1、Ｄ2が演算され、寸法Ｄ1、Ｄ2の大きい方の値を長径とし小さい方の値を短径とする楕円の面積としてくびれ部１２Ｂの最小直径の部分の断面積Ｓが演算されるようになっているが、くびれ部１２Ｂの最小直径の部分の断面積Ｓは最小直径Ｄ1、Ｄ2の平均値Ｄ12を直径とする真円の面積として演算されてもよい。
【００６９】
また上述の第三の実施形態に於いても、画像解析により特定された外形１２a及び１２bに基づき試験片１２のくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の寸法Ｄ1、Ｄ2が演算されるようになっているが、試験片１２の幅の広い面及び幅の狭い面の両方にそれらの辺に近接して左側の列の標点及び右側の列の標点を付し、それらの標点の中心位置が特定されることにより試験片１２のくびれ部１２Ｂの最小断面積の部分の寸法Ｄ1、Ｄ2が求められるよう修正されてもよい。
【００７０】
更に上述の各実施形態に於いては、背景板４０及び４２のそれぞれＣＣＤカメラ３０及び３２に対向する面は試験片１２の色彩とは色相、彩度、明度の点で異なる色彩を有しているが、背景板の色彩は試験片の色彩とは色相、彩度、明度の何れかの点で異なる色彩に設定されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一列の標点を有する平板状の引張り試験片の引張り試験に適用された本発明による引張り試験装置の第一の実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示された引張り試験装置の要部を示す縦断面図である。
【図３】図２に示された平板状の引張り試験片を示す拡大図である。
【図４】二つのＣＣＤカメラにより撮像された試験片のくびれ部及びその周囲の部分の画像を示す図である。
【図５】二つのＣＣＤカメラにより撮像され画像解析により特定された試験片のくびれ部及びその周囲の部分の外形を示す図である。
【図６】伸び歪εに対する引張り応力Ｐの関係のグラフを表示する表示装置を示す正面図である。
【図７】丸棒状の引張り試験片の引張り試験に適用された本発明による引張り試験装置の第二の実施形態の要部を示す図２と同様の縦断面図である。
【図８】図７に示された丸棒状の引張り試験片を示す拡大図である。
【図９】二つのＣＣＤカメラにより撮像され画像解析により特定された試験片のくびれ部及びその周囲の部分の外形を示す図である。
【図１０】本発明による引張り試験装置の第三の実施形態に於いて使用される二列の標点を有する平板状の引張り試験片を示す拡大図である。
【図１１】二つのＣＣＤカメラにより撮像され画像解析により特定された試験片のくびれ部及びその周囲の部分の外形を示す図である。
【符号の説明】
１０…引張り試験装置
１２…引張り試験片
１６…引張り装置
２０…下側把持装置
２２…上側把持装置
１２Ｂ…くびれ部
３０、３２…ＣＣＤカメラ
４０、４２…背景板
４４…演算制御装置
４６…荷重センサ
４８…表示装置
【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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