(57)【要約】【課題】  放射化材を試験材料とすることができ、応力の均一性が改良された、非接触による画像解析法を用いた試験機を開発することを課題とする。【解決手段】  微小材料の引張り試験を行う試験機であって、微小材料の試験片を載置するための試験片取付カセットと、試験片取付カセットに載置され一体となった前記試験片に引張り応力を与えるための引張り棒と、前記試験片及び前記試験片取付カセットを格納する炉と、前記炉内の温度を制御するための熱電対と、前記炉の外から前記試験片の歪みを測定するための画像解析装置とから構成されることを特徴とする前記試験機。【選択図】  図３
2005172620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小材料の引張り試験を行う試験機であって、微小材料の試験片を載置するための試験片取付カセットと、試験片取付カセットに載置され一体となった前記試験片に引張り応力を与えるための引張り棒と、前記試験片及び前記試験片取付カセットを格納する炉と、前記炉内の温度を制御するための熱電対と、前記炉の外から前記試験片の歪みを測定するための画像解析装置とから構成されることを特徴とする前記試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像解析による歪み測定機能が付与された微小材料の引張り試験機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小試験片の歪み測定は、歪みゲージ法、あるいは投影法による画像解析で試験片にある突起を光で映しだし、その画像を解析して、試験片の歪み（伸び）を測定する等により行われている。
【０００３】
しかしながら、放射化材などの場合には、ゲージが貼れないという問題点があり、また、突起を有する試験片では予めそのような突起を付けておく必要もあり、応力の均一性にも問題が生じる。
【０００４】
そこで、非接触による画像解析法を用いた試験機の必要性が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、放射化材を試験材料とすることができ、応力の均一性が改良された、非接触による画像解析法を用いた試験機を開発することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明者らは鋭意研究を行った結果、本発明を完成させた。
要するに、本発明は、微小材料の引張り試験を行う試験機であって、微小材料の試験片を載置するための試験片取付カセットと、試験片取付カセットに載置され一体となった前記試験片に引張り応力を与えるための引張り棒と、前記試験片及び前記試験片取付カセットを格納する炉と、前記炉内の温度を制御するための熱電対と、前記炉の外から前記試験片の歪みを測定するための画像解析装置とから構成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、放射化材を試験材料とすることができ、応力の均一性が改良された、非接触による画像解析法を用いた試験機がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の微小材料試験は、画像解析により歪みを測定するものである。
本発明の微小材料試験は、微小材料の引張り試験を行う試験機であって、微小材料の試験片を載置するための試験片取付カセットと、試験片取付カセットに載置され一体となった前記試験片に引張り応力を与えるための引張り棒と、前記試験片及び前記試験片取付カセットを格納する炉と、前記炉内の温度を制御するための熱電対と、前記炉の外から前記試験片の歪みを測定するための画像解析装置とから構成される。
【０００９】
本発明の微小材料試験機における試験片の寸法は、カセットの試験片載置部の寸法に依存するが、典型的には、長さ約１２ｍｍ、厚さ約０．４ｍｍである。
図１に、試験片、試験片取付カセット、並びに試験片をカセットに載置した様子を示す。
【００１０】
試験片取付カセットは、分割された二つのカセットＡ、Ｂから構成され、カセットＡに付設された台座に刻まれた溝にカセットＢ底面に設けられた突出部をはめることにより、カセットＡ、Ｂは試験片の長手方向への移動が可能となる。溝と突出部のはめあいを密接にすることにより、カセットが試験片の長手方向からずれて移動することを排除する。それぞれのカセットには一対の試験片引掛けピンが設けられ、このピンの間に試験片を載置することにより、試験片とカセットは一体となる。
【００１１】
試験片を載置したカセットは、適当な手段、場合により専用の移動アームで、微小材料試験機炉内の所定の場所に移し、引張り棒と機能的に連結させる。引張り棒は、カセットＡ、Ｂを試験片の長手方向に移動させるための一対の部材であり、この引張り棒を操作することにより、試験片取付カセットに載置され一体となった試験片に引張り応力を与える。ここで「機能的に連結させる」とは、一対の引張り棒をそれぞれ引き離す方向に引っ張ることにより、引張り棒に連結したカセットがそれぞれ引き離され、カセットと一体となった試験片に引張り応力が与えられる、カセットと引張り棒の間のあらゆる連結の態様をいう。本発明の一の態様においては、図１及び図２に示すように、試験片取付カセットに穴を設け、この穴に引張り棒に設けた突起部をはめることにより、カセットと引張り棒を連結させることができる。
【００１２】
試験片取り付けカセットは炉内に格納される。炉内の温度制御は炉内に設置された熱電対により行うことができる。熱電対は、予め校正し、試験片の下方に配置することが好ましい。
【００１３】
炉外から試験片の歪みを測定するための画像解析装置は、当技術分野において既知の光源、CCDカメラから構成される。歪みの測定は、カセットの鉛直方向上向きから、炉に設けた窓を介して行う。
【００１４】
次に、測定手順を以下に示す。
本発明の微小材料試験機を用いた引張り試験の様子を図３に示す。試験機の引張り棒を両側から引っ張ることによりカセットの試験片引掛けピンにより試験片に荷重が伝達される。
【００１５】
歪みの測定は、カセットの鉛直方向上向きから、炉に設けた窓を介して行う。画像解析では予めCCDカメラで捕らえたパターン認識、あるいは、色、コントラストに着目して、それらを自動追尾する。もし、それらの標的が変化すれば、自動追尾は不可能となる。すなわち、試験片上の目印が試験片の変形とともに変形し、または、目印が試験片の変形により回転して光源からの光の反射の仕方が変化し、色やコントラストが変わると、もとの目印として認識できなくなる。
【００１６】
試験片が変形してくると、試験片表面の結晶粒が回転、移動し、試験片を加熱するヒーターや光源からの光を受けて、色調が変化し、あるいは白黒でコントラストが変化し、追尾不能になる。色に着目し、ある色を付けた標的を自動追尾させても、試験片表面に塗布した色が薄い場合は、試験片の変形に伴い、色が変化し、同様に自動追尾が不能になる。したがって、試験片には、充分に厚いカラーの耐熱膜を塗布する必要がある。
【００１７】
本発明の微小材料試験機による測定画像を図４に示す。試験温度は２５０℃であり、上から下に試験片の経時変化を示している。試験片には、図３に示すように、その両端にカラー耐熱膜を塗布し、これを標的とした。歪みは二つ以上の標的の相対移動距離によって求めることができる。主として変形が生じる試験片中央のゲージ部では、塗料を塗布していないにも関わらず、ヒーター及び光源からの光を反射して金色に輝く（図４上、特に白色部分）。変形が進むとゲージ部には暗いまだら模様が見え始め（図４中央）、更に変形が進んだゲージ部ではまだら模様が広がって暗視野が拡大する（図４下）。試験片中央のゲージ部の両端に塗料を塗布することにより、図４の上、中央、下の各図におけるように明らかにゲージ部との境界が区別できるようになる。標的を捜索する範囲は、予め設定して画像上でこの領域を固定する。捜索する範囲は、例えば、図４において試験片左側の細長い矩形部分とすることが好ましい。こうすることにより、試験片が変形して両側に伸びても、捜索する範囲の一部として追尾することができる。この細長い矩形部分のわずかな部分に金色のゲージ部が、残りの大部分に塗料を塗布した暗い領域が入るように予め設定し、捜索の方向を常に試験片の端から中央へと行い、はじめに検出される金色部分を標的とすることにより、試験片ゲージ部に現れる暗視野の影響を受けることなく、塗料塗布部とゲージ部との境界を標的として追尾することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の微小材料試験機の試験片取付カセットを示す図である。
【図２】図２は、試験片取付カセットに引張り応力を与える様子を示す図である。
【図３】図３は、本発明の微小材料試験機を用いた引張り試験の様子を示す図である。
【図４】図４は、本発明の微小材料試験機による測定画像を示す図である。
【図１】
2005172620.tif 000003
【図２】
2005172620.tif 000004
【図３】
2005172620.tif 000005
【図４】
2005172620.tif 000006