(57)【要約】【課題】材料試験の計測データのサンプリングを効率よく行う。【解決手段】試験機本体１００側で低速および高速で荷重データと変位データをサンプリングする。低速サンプリングデータは所定の時間間隔ごとにデータ処理装置２００に伝送され、ＲＡＭ２０３に記憶される。高速サンプリングデータはリングバッファ１１０に一時記憶される。指示ボタン１１１からデータ採取の指示が出されたとき、リングバッファ１１０に格納されているデータのうち、所定時間前のデータ以降のデータが所定期間にわたって順次読み出されてメモリカード１０８に記憶される。試験終了後、メモリカード１０８に記憶されている高速サンプリングデータをデータ処理装置２００に伝送し、データ処理装置２００は低速および高速サンプリングデータを合成する。【選択図】図１
2004212172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測装置本体とデータ処理装置とを備え、前記計測装置本体側で所定のサンプリング周期で各種データの採取を行うと同時に、採取したデータを所定の時間間隔ごとにデータ処理装置に伝送する計測装置において、
高速サンプリング周期でのデータ採取開始を指示する指示手段と、
前記計測装置本体側に設けられ、前記指示手段からのデータ採取の指示の有無に関わらず、前記高速サンプリング周期でデータを一時的に格納する一時記憶手段と、
前記計測装置本体側に設けられ、前記指示手段からデータ採取の指示が出されたとき、前記一時記憶手段に格納されているデータのうち、所定時間前のデータ以降のデータを所定期間にわたって順次読み出して記憶する第１の記憶手段と、
前記データ処理装置側に設けられ、前記計測装置本体から伝送されてくる低速サンプリング周期で採取されたデータを記憶する第２の記憶手段と、
前記データ処理装置側に設けられ、前記第１および第２の記憶手段に記憶されているサンプリングデータを合成する合成手段とを備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
請求項１の計測装置において、
前記第１の記憶手段の残容量を表示する表示手段を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項３】
請求項１または２の計測装置において、
計測中に前記指示手段により連続してデータ採取が指示されるとき、先の指示によりサンプリングされるデータと後の指示によりサンプリングされるデータとが重複しないように、後のデータサンプリング開始時期を遅らせることを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、計測データを所定のサンプリング周期でサンプリングした後にデータ解析する材料試験機に代表される計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試験機本体で荷重−変位特性試験等を行い、その試験データをデータ処理装置に伝送してデータ解析を行う材料試験機が知られている（たとえば特公平５−２０６９０号公報）。
【０００３】
上記公報に記載された材料試験機では、計測データを所定の第１のサンプリング周期でサンプリングして試験機本体のメモリに逐次格納するとともに、第１のサンプリング周期よりも遅い第２のサンプリング周期でサンプリングした計測データをデータ処理装置に伝送して格納する。そして、試験終了後に、試験機本体のメモリに格納されているデータをデータ処理装置に伝送し、サンプリング周期の異なる２つのデータを合成してデータ解析を行う。このようにすることで、試験機本体で試験を行いながら、データ処理装置でリアルタイムに大雑把なデータ解析を行ってモニタに表示し、詳細なデータ解析は試験終了後に行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−２０６９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような材料試験機において、例えば引張試験を行う場合、荷重−変位特性は試料の材質により異なるため、試料の材質を考慮に入れてデータサンプリング条件を決定する。たとえば、荷重をかけ始めた直後とか、試料が破断する直前など、重要な期間については短い時間間隔でサンプリングするように条件を設定する。しかしながら、試料の材質によっては上記重要な期間をあらかじめ指定することが難しいことがある。
【０００６】
本発明は、材料試験データなどのサンプリングデータを適切に取得することができる計測装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、計測装置本体とデータ処理装置とを備え、計測装置本体側で所定のサンプリング周期で各種データの採取を行うと同時に、採取したデータを所定の時間間隔ごとにデータ処理装置に伝送する計測装置に適用され、次のように構成される。すなわち、計測装置は、高速サンプリング周期でのデータ採取開始を指示する指示手段と、計測装置本体側に設けられ、指示手段からのデータ採取の指示の有無に関わらず、高速サンプリング周期でデータを一時的に格納する一時記憶手段と、計測装置本体側に設けられ、指示手段からデータ採取の指示が出されたとき、一時記憶手段に格納されているデータのうち、所定時間前のデータ以降のデータを所定期間にわたって順次読み出して記憶する第１の記憶手段と、データ処理装置側に設けられ、計測装置本体から伝送されてくる低速サンプリング周期で採取されたデータを記憶する第２の記憶手段と、データ処理装置側に設けられ、第１および第２の記憶手段に記憶されているサンプリングデータを合成する合成手段とを備える。
第１の記憶手段の残容量を表示する表示手段を備えることが好ましい。また、計測中に指示手段により連続してデータ採取が指示されるとき、先の指示によりサンプリングされるデータと後の指示によりサンプリングされるデータとが重複しないように、後のデータサンプリング開始時期を遅らせることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して本発明による計測装置の一実施の形態を説明する。本実施の形態の材料試験機では、次のようにしてデータをサンプリングしてデータ解析を行う。試験機本体は高速サンプリング周期で計測データを常時サンプリングしてリングバッファに一時的に格納する。そして、試験途中で操作者が高速サンプリングデータ採取の開始を指示すると、その指示時点から予め定めた所定時間だけ遡った時点でリングバッファに格納されたデータを起点として、その起点データのサンプリング時点から予め定めた所定時間にわたって採取されて一時記憶された順次のデータを高速サンプリングデータとしてメモリカードに転送して記憶する。この高速データサンプリングと並行して、試験機本体は、低速サンプリング周期でもデータをサンプリングする。この低速サンプリングデータは試験機本体とは別に設けたデータ処理装置に伝送される。試験終了後、高速サンプリングデータと低速サンプリングデータを合成してデータ解析を行う。以下、図に基づいて一実施の形態の材料試験機について説明する。
【０００９】
図１は、本実施の形態の材料試験機の概略構成を示すブロック図である。同図に示す材料試験機は引張あるいは圧縮試験などを行なうものであり、試験機本体１００およびデータ処理装置２００で構成される。試験機本体１００およびデータ処理装置２００は、ともにＣＰＵ１０１，２０１と、ＲＯＭ１０２，２０２と、ＲＡＭ１０３，２０３とを備えている。試験機本体１００およびデータ処理装置２００は伝送インターフェース回路１０４，２０４をそれぞれ備えており、伝送路Ｌを介して相互にデータの授受を行う。
【００１０】
試験機本体１００は、試料に働く荷重を測定するロードセル１０５と、荷重による試料の変形を測定する変位計１０６と、これら各計測器１０５，１０６のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０７と、メモリカード１０８の読出・書込を制御するカードリーダ１０９と、計測結果のデジタル信号を高速サンプリングピッチ、たとえば８００Ｈｚで格納するリングバッファ１１０と、リングバッファ１１０のデータをメモリカード１０８へ転送することを指示する指示ボタン１１１とを備えている。指示ボタン１１１を操作した時点の所定時間前に遡った計測データがリングバッファ１１０からメモリカード１０８へ転送されて格納される。
【００１１】
一方、データ処理装置２００は、キーボード２０５と、モニタ２０６と、プリンタ２０７とを備えており、操作者は、このデータ処理装置２００から試験機本体１００に対して各種の指令を出すとともに、モニタ２０６により試験の途中結果と試験後の解析結果を確認する。このデータ処理装置２００は通常、パーソナルコンピュータおよびその周辺装置で構成される。
【００１２】
図２はデータ処理装置２００のＣＰＵ２０１が行う試験条件作成モード処理、図３，４はデータ処理装置２００のＣＰＵ２０１が行う試験モード処理、図５，６は試験機本体１００のＣＰＵ１０１が行う試験制御処理を示すフローチャートであり、以下これらのフローチャートに基づいて材料試験によるデータ処理を説明する。
【００１３】
操作者がデータ処理装置２００のキーボード２０５を操作して試験条件作成モードを選択すると、ＣＰＵ２０１は図２の処理を開始する。図２のステップＳ１では、操作者のキーボード操作に基づいて通常の試験条件、例えば試験内容や試料の種類等を設定する。ステップＳ２では、操作者によるキーボード操作に基づいて、試験データを採取する際のサンプリング周期、高速サンプリングデータを採取する期間（後述のΔＴ１、ΔＴ２）、あるいは、データ採取と遡る所定時間（後述するΔｔ１，Δｔ２）などを設定する。ステップＳ３では、ステップＳ１，Ｓ２で設定した各種試験条件を、試験条件ファイルとしてＲＡＭ２０３に格納してリターンする。
【００１４】
一方、操作者がキーボート２０５により試験モードを選択すると、ＣＰＵ２０１は図３の処理を開始する。図３のステップＳ１１では、ＲＡＭ２０３に格納されている試験条件ファイルを読み込む。ステップＳ１２では、試験機本体１００での試料取付けを制御する。ステップＳ１３では、操作者がキーボード２０５により入力した試験に関する一般情報やバッチ情報を取り込む。
【００１５】
ステップＳ１４では、図２のステップＳ２で設定した試験条件などをモニタ２０６に表示し、これら試験条件を変更するか否かを確認する処理を行う。例えば、操作者がキーボード２０５を介して新たな試験条件を入力した場合には、試験条件を変更すべくＲＡＭ２０３の内容を書き換える。
【００１６】
ステップＳ１５では、試験条件データ、サンプリング周期、あるいは高速サンプリング期間などのデータを伝送インターフェース回路１０４，２０４を介して試験機本体１００に伝送する。
【００１７】
図４のステップＳ１６では、試験開始を指示する信号を伝送インターフェース回路１０４，２０４を介して試験機本体１００に伝送する。この信号に応じて、試験機本体１００は不図示のアクチュエータを駆動して試料に荷重を加え、試験を開始する。ステップＳ１７では、試験機本体１００から伝送されたサンプリング周期の遅いサンプリングデータを受信する。ステップＳ１８では、受信したサンプリングデータをＲＡＭ２０３に格納する。ステップＳ１９では、受信した低速サンプリングデータに基づき、試験途中のグラフをモニタ２０６に表示する。ステップＳ２０では、試験機本体１００のアクチュエータを制御して試料に加える荷重を変更する。
【００１８】
ステップＳ２１では、試験が終了したか否かを判定する。例えば、引張試験の場合、試料が破断したことを示す情報が試験機本体１００から伝送されてくれば、試験終了と判断する。判定が否定されるとステップＳ１７に戻り、判定が肯定されるとステップＳ２２に進む。
【００１９】
ステップＳ２２では、試験終了を指示する信号を試験機本体１００に伝送する。ステップＳ２３では、メモリカード１０８に格納されているサンプリングデータを伝送するように試験機本体１００に指示する。ステップＳ２４では、試験機本体１００から伝送された高速サンプリングデータを受信してＲＡＭ２０３に格納する。
【００２０】
ステップＳ２５では、ＲＡＭ２０３に格納されている低速サンプリングデータおよび高速サンプリングデータとを用いて、データ合成処理を行う。ステップＳ２６では、各種データ解析やデータ処理、例えば試験データをモニタ２０６に表示したり、プリンタ２７に試験データを示すグラフを表示した後、リターンする。
【００２１】
一方、操作者が試験機本体１００の電源を投入すると、試験機本体１００内部のＣＰＵ１０１は図５，６の試験制御処理を行う。図５のステップＳ５１では、データ処理装置２００から伝送された試験条件が受信されたか否かを判定する。判定が否定されるとステップＳ５１に留まり、判定が肯定されるとステップＳ５２に進む。ステップＳ５２では、データ処理装置２００から伝送された試験開始を指示する信号が受信されたか否かを判定する。判定が否定されるとステップＳ５２に留まり、判定が肯定されるとステップＳ５３に進む。
【００２２】
ステップＳ５３では、不図示のアクチュエータを駆動して試料に荷重を加え、試験を開始する。ステップＳ５４では、試験開始から、あるいは直前のサンプリング時点から時間Ｔｓが経過したか否かを判定する。時間Ｔｓは高速サンプリング周期に対応するものである。ステップＳ５４が否定されるとステップＳ５４に留まり、判定が肯定されるとステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、計測データである荷重データと変位データをサンプリングしてリングバッファ１１０に格納する。ステップＳ５６では、指示ボタン１１１が操作されたか判定し、操作されていなければステップＳ５７へ進み、操作されていればステップＳ５８へ進む。ステップＳ５８では、指示ボタン１１１が操作された時点から所定時間前にリングバッファ１１０に格納されたデータを起点として、それ以降のデータを高速サンプリングデータとしてメモリカード１０８に転送して格納する。
【００２３】
ステップＳ５７では、前回、データ処理装置２００に低速サンプリングデータを伝送してから所定時間Ｔｄ、例えば５０ｍｓが経過したか否かを判定する。所定時間Ｔｄは、低速サンプリング周期に対応する時間である。ステップＳ５７の判定が否定されるとステップＳ５４に戻り、判定が肯定されるとステップＳ５９に進む。ステップＳ５９では、データをサンプリングして伝送用バッファへ格納する。そして、次のステップＳ６０で伝送インターフェース１０４を介してデータ処理装置２００に低速サンプリングデータを伝送する。
【００２４】
このように、ステップＳ５４〜Ｓ５９を実行することにより、高速サンプリングデータと低速サンプリングデータを採取する。すなわちサンプリング時間Ｔｓごとに試験データをサンプリングして高速サンプリングデータをリングバッファ１１０にいったん格納する。指示ボタン１１１が操作されたら、操作時点から所定時間前にリングバッファ１１０に格納されたデータ以降の高速サンプリングデータをメモリカード１０８に転送して格納する。なお、サンプリング時間Ｔｓは例えば５ｍｓである。また、高速サンプリング周期Ｔｓよりも長いサンプリング周期Ｔｄでサンプリングした低速サンプリングデータを処理装置２００に伝送する。
【００２５】
ステップＳ６１では、試験が終了したか否かを判定する。例えば、引張あるいは圧縮試験の場合、試料が破断すると試験終了と判断する。判定が否定されるとステップＳ５４に戻り、判定が肯定されるとステップＳ６２に進む。ステップＳ６２では、試験終了を知らせる信号をデータ処理装置２００に伝送してリターンする。
【００２６】
以上のとおり、試験機本体１００は、短いサンプリング周期Ｔｓで計測データをサンプリングしてリングバッファ１１０に格納する。指示ボタン１１１が操作されると、その時点より所定時間前にリングバッファ１１０に格納されたデータ以降のデータをメモリカード１０８に転送して格納する。一方、試験の最中は、サンプリング周期Ｔｓよりも長いサンプリング周期Ｔｄでサンプリングした計測データをデータ処理装置２００に伝送してＲＡＭ２０３に格納する。試料が破断した時点で試験を終了する。
【００２７】
試験が終了すると、試験機本体１００はメモリカード１０８に格納されている高速サンプリングデータをデータ処理装置２００に伝送し、データ処理装置２００はメモリカード１０８からの高速サンプリングデータとＲＡＭ２０３に格納されている低速サンプリングデータを合成し、合成結果をＲＡＭ２０３に格納する。そして、データ処理装置２００は、ＲＡＭ２０３に格納されている合成データを用いてデータ解析を行ってモニタ２０６に表示する。
【００２８】
なお、データ処理装置２００に伝送するサンプリング周期Ｔｄは、メモリカード１０８に格納するサンプリング周期Ｔｓの整数倍であることが望ましい。整数倍にすることにより、データ処理装置２００に伝送したサンプリングデータを、試験終了後にメモリカード１０８に格納したサンプリングデータと容易に置き換えることができる。
【００２９】
図７により指示ボタン１１１の操作タイミングとデータサンプリング期間の説明を行う。時点ｔ０で試験が開始されると、黒丸で示すように、荷重データと変位データが高速サンプリング周期で採取される。これらのデータは一時記憶メモリであるリングバッファ１１０に一時記憶される。一方、白丸で示すように、荷重データと変位データが低速サンプリング周期で採取される。これらのデータはデータ処理装置２００へ伝送される。時点ｔ２で指示ボタン１１１が操作されると、Δｔ１だけ遡った時点ｔ１でサンプリングされてリングバッファ１１０に記憶されているデータを起点として、それ以降、時点ｔ３までの期間ΔＴ１に高速サンプリングされたデータがリングバッファ１１０からメモリカード１０８に転送される。
【００３０】
モニタ２０６には、図７の白丸をプロットした荷重−変位グラフが表示される。モニタ２０６を見ながら操作者が指示ボタン１１１を操作すると、その指示時点から所定時間遡った期間内の高速サンプリングデータがメモリカード１０８に格納され、試験終了後、その高速サンプリングデータをデータ解析用に使用する。したがって、予め高速サンプリングする期間を決めておく必要がなく、熟練な操作者でなくとも所望な計測データを採取してデータ解析することができる。
【００３１】
なお、試験中に指示ボタン１１１によるデータ採取期間の指示を複数回行っても良い。たとえば、図７において、時点ｔ２２で指示ボタン１１１が再度操作されると、Δｔ２だけ遡った時点ｔ２１でサンプリングされてリングバッファ１１０に記憶されているデータ以降、時点ｔ２３までの期間ΔＴ２の間に高速サンプリングされたデータをリングバッファ１１０からメモリカード１０８に転送する。Δｔ１，Δｔ２，ΔＴ１、ΔＴ２は操作者が任意に設定できる。
【００３２】
データを高速サンプリング周期で採取する期間ΔＴ１やΔＴ２に代えて、高速サンプリング周期で採取するデータの採取期間を、時点ｔ１やｔ２１からの荷重変動量、変位変動量で規定しても良い。また、前回のデータサンプル指示によるデータサンプルが終了する前に次のデータサンプルが指示ボタン１１１の操作により指示されたときは、高速サンプリングデータが重複しないように、次回の高速データサンプリング開始時期を遅らせるのが好ましい。
【００３３】
さらに、メモリカード１０８の記憶残量がない場合、あるいは少ない場合には、指示ボタン１１１を操作したときに、メモリカード１０８の残容量が不足していること、高速データサンプリングができないことなどを操作者に報知するのが好ましい。メモリカード１０８の残容量をモニタ２０６にバーグラフ表示しても良い。
【００３４】
上記実施の形態では、試験機本体１００のメモリカード１０８に高速サンプリング周期で採取したサンプリングデータを格納する例を説明したが、ＲＡＭ１０３に格納してもよい。
【００３５】
以上では、引張／圧縮試験を行う材料試験機について説明した。本発明は、剥離試験、実大試験などの各種材料試験機に適用できる他、その他の、各種計測装置にも適用できる。
【００３６】
以上説明した実施の形態にあっては、第１の記憶手段をメモリカード１０８で実現し、一時記憶手段をリングバッファ１１０で実現し、第２の記憶手段をＲＡＭ２０３で実現した。しかしながら、これらは一例であり、他の要素で実現することもできる。すなわち、本発明の特徴的機能を達成できる構成であれば、本発明は上記の実施の形態に何ら限定されない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、高速サンプリングデータ採取指示時点から所定時間遡った期間にサンプルされたデータおよびそれ以降のデータを高速サンプリングデータとすることができるので、予め高速サンプリングの開始時期を決めておく必要がない。その結果、熟練な操作者でなくとも所望な計測データを採取してデータ解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の材料試験機の概略構成を示すブロック図。
【図２】データ処理装置のＣＰＵが行う試験条件作成モード処理を示すフローチャート。
【図３】データ処理装置のＣＰＵが行う試験モード処理を示すフローチャート。
【図４】図３に続くフローチャート。
【図５】計測装置本体のＣＰＵが行う試験制御処理を示すフローチャート。
【図６】図５に続くフローチャート。
【図７】材料試験機におけるサンプリング方法を説明する図。
【符号の説明】
１００：試験機本体    １０１，２０１：ＣＰＵ
１０８：メモリカード          １１０：リングバッファ
１１１：指示ボタン            ２００：データ処理装置
２０３：ＲＡＭ
【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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