(57)【要約】【課題】材料試験の計測データを適切なサンプリング間隔で採取する。【解決手段】データ処理装置２００でサンプリング周期とデータ変化量のしきい値を設定し、試験機本体１００へ送信する。試験機本体１００は、設定されたサンプリング周期でデータを採取すると共に、前回採取されたデータからのデータ変化量が設定されたしきい値を超えたときには、設定されたサンプリング周期に関わらずデータを採取する。採取されたデータは試験機本体１００からデータ処理装置２００に伝送される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のサンプリング周期で各種データの採取を行う計測装置において、
データを採取するサンプリング周期を設定するサンプリング周期設定手段と、
データ変化量のしきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記サンプリング周期設定手段により設定されたサンプリング周期でデータを採取すると共に、前回採取されたデータからのデータ変化量が前記しきい値設定手段により設定されたしきい値を超えたときには、前記サンプリング周期設定手段により設定されたサンプリング周期に関わらずデータを採取するデータ採取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、
前記データ採取手段は、前記サンプリング周期設定手段により設定されたサンプリング周期から予め設定された上限サンプリング周期の間でデータの採取タイミングを変化させ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に記載の計測装置を備えることを特徴とする材料試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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てデータ解析する計測装置およびその計測装置を備えた材料試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験片に加えられた荷重とその荷重に応じて生じる試験片の変位とをサンプリングして荷重変位曲線を描く材料試験機において、複数種類のサンプリング周期と変位のしきい値を予め設定し、試験片の変位が設定されたしきい値を超えたときにサンプリング周期を変更してサンプリング間隔を短くするものが知られている（特許文献１参照）。このようにすることで、試験片の破断時などのように急激にデータが変化する際にも、適切なサンプリング間隔でデータを採取するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３１５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される材料試験機では、変位のしきい値と変更後のサンプリング周期を予め設定する必要がある。したがって、試験片の破断時などのように急激にデータが変化する際におけるデータ変化の様子が予め分かっていなければ、変位のしきい値や変更後のサンプリング周期を正しく設定することができないため、適切なサンプリング間隔でデータを採取することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、所定のサンプリング周期で各種データの採取を行う計測装置において、データを採取するサンプリング周期を設定するサンプリング周期設定手段と、データ変化量のしきい値を設定するしきい値設定手段と、サンプリング周期設定手段により設定されたサンプリング周期でデータを採取すると共に、前回採取されたデータからのデータ変化量がしきい値設定手段により設定されたしきい値を超えたときには、サンプリング周期設定手段により設定されたサンプリング周期に関わらずデータを採取するデータ採取手段とを備えるものである。
請求項２の発明は、請求項１の計測装置において、データ採取手段は、サンプリング周期設定手段により設定されたサンプリング周期から予め設定された上限サンプリング周期の間でデータの採取タイミングを変化させるものである。
請求項３の発明による材料試験機は、請求項１または２に記載の計測装置を備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、試験片の破断時などのように急激にデータが変化する際におけるデータ変化の様子が予め分かっていなくても、適切なサンプリング間隔でデータを採取することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図７を参照して本発明による材料試験機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、予め設定された所定のサンプリング周期で計測データを採取すると共に、試験中にデータ変化量が設定されたしきい値を超えた場合は、設定されたサンプリング周期に関わらず計測データを採取する。採取された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、データ解析が行われる。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。
【０００８】
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。
【０００９】
試験機本体１００は、試料に働く荷重（試験力）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とを備えている。
【００１０】
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、これらキーボード２０５、モニタ２０６およびプリンタ２０７とＣＰＵ２０１の間の入出力データを制御するＩ／Ｏ回路２０８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。
【００１１】
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、いずれもＲＯＭ１０２またはＲＯＭ２０２に記憶されたプログラムによって実現される。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。
【００１２】
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と、強制サンプリング用のデータ変化量のしきい値とを設定する。
【００１３】
上記のデータ変化量のしきい値は、サンプリング周期に関わらず試験データを強制的に採取するために設定される。すなわち、試験データの変化量が設定されたしきい値を超えた場合は、サンプリング周期に関わらず強制的に試験データが採取される。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、操作者がキーボード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、あるいは強制サンプリング用のデータ変化量のしきい値などの情報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。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Ｓ１６を実行したら、図４のステップＳ１７へ進む。
【００１７】
図４のステップ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、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りした後、リターンする。
【００２０】
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。
【００２１】
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（試験力）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、図２のステップＳ２において設定されたサンプリング周期に対応するものである。ステップＳ５４が肯定された場合は図６のステップＳ５６に進み、否定された場合はステップＳ５５に進む。
【００２２】
ステップＳ５５では、試験データの値のデータ変化量が図２のステップＳ２において設定された強制サンプリング用のデータ変化量のしきい値を超えたか否かを判定する。このときＣＰＵ１０１では、試験データを採取して記録するサンプリング周期よりも高速な所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換器１０７から出力される試験データを取り込み、モニタリングしている。ステップＳ５５が肯定された場合は図６のステップＳ５６へ進み、否定された場合は図６のステップＳ５８へ進む。
【００２３】
ステップＳ５６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。これにより、設定されたサンプリング周期が経過してステップＳ５４が肯定された場合、または、前回採取された試験データからのデータ変化量がしきい値を超えてステップＳ５５が肯定された場合に、試験データがサンプリングされる。なお、データ変化量がしきい値を超えてステップＳ５６が実行された場合、前回の試験データ採取から今回の試験データ採取までの時間間隔は、ＣＰＵ１０１において試験データをモニタリングしているサンプリングレートを上限として変化する。すなわち、設定されたサンプリング周期から予め設定された上限サンプリング周期の間でデータの採取タイミングが変化される。
【００２４】
ステップＳ５７では、伝送インターフェース１０４を介してデータ処理装置２００にサンプリングデータを伝送する。このように、ステップＳ５４〜Ｓ５７を実行することにより、サンプリング時間Ｔｓごとに、またはデータ変化量が設定されたしきい値を超えるごとに、サンプリングデータを採取して処理装置２００に伝送する。
【００２５】
ステップＳ５８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Ｓ５９に進む。ステップＳ５９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、サンプリング周期とデータ変化量のしきい値を設定する。そして、設定されたサンプリング周期で計測データを採取すると共に、前回採取された計測データからのデータ変化量が設定されたしきい値を超えたときには、設定されたサンプリング周期に関わらず計測データを採取する。こうして採取した計測データをデータ処理装置２００に伝送してＲＡＭ２０３に格納し、試料が破断した時点で試験を終了する。試験が終了されると、データ処理装置２００は、ＲＡＭ２０３に格納されている計測データを用いてデータ解析を行い、モニタ２０６に表示する。
【００２７】
サンプリング周期を５秒、データ変化量のしきい値を３ｋＮに設定したときに、試験時間と試験片に加えられる荷重を試験データとして得られる試験結果の例を図７に示す。試験が開始されると、黒丸で示すように荷重データが５秒おきに採取される。その後、試験時間が２０秒に近づいて荷重が急激に変化すると、荷重が３ｋＮ変化するごとに荷重データが採取される。このときのサンプリング周期は約０．１秒である。試験時間が２０秒を過ぎて荷重が変化しなくなると、再び荷重データが５秒おきに採取される。同様に、試験時間が８０秒に近づいて荷重が急激に変化すると、荷重が３ｋＮ変化するごとに荷重データが採取され、試験時間が８０秒を過ぎて荷重が変化しなくなると、再び荷重データが５秒おきに採取される。
【００２８】
上記のようにして得られる試験データのデータ量は、たとえば時間データおよび荷重データの１データあたりのデータ量をそれぞれ４バイトとすると、合計で３１２バイト（４バイト×２データ×測定回数３９回）となる。一方、最初から最後までサンプリング周期を０．１秒として試験を行ったとすると、データ量は約８０００バイトとなる。このようにサンプリング周期を一定とした場合に比べてデータ量を大幅に削減できるため、データ転送負荷を改善することができる。
【００２９】
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果を奏することができる。
（１）データを採取するサンプリング周期を設定すると共にデータ変化量のしきい値を設定し（ステップＳ２）、サンプリング時間Ｔｓが経過すると（ステップＳ５４）、設定されたサンプリング周期でデータを採取する（ステップＳ５６）。また、前回採取されたデータからのデータ変化量が設定されたしきい値を超えたときには（ステップＳ５５）、設定されたサンプリング周期に関わらずデータを採取する（ステップＳ５６）こととした。このようにしたので、データの変化が急激になるほど、それに応じてデータ採取のサンプリング周期が短くなり、その結果、試験片の破断時などのように急激にデータが変化する際におけるデータ変化の様子が予め分かっていなくても、適切なサンプリング間隔でデータを採取することができる。
【００３０】
（２）ステップＳ５６においてデータを採取する際に、ステップＳ２で設定されたサンプリング周期から、ＣＰＵ１０１において試験データをモニタリングする際のサンプリングレートとして予め設定された上限サンプリング周期の間でデータの採取タイミングを変化させることとした。このようにしたので、適切なサンプリング周期を設定してデータを採取することができる。
【００３１】
なお、上記の実施の形態では、試験時間と試験片に加えられる荷重を試験データとして採取する例を説明したが、他の試験データを採取する場合、たとえば荷重ではなく変位を試験データとする場合にも、同様に本発明を適用することができる。３種類以上の試験データを採取する場合にも同様である。また、上記の実施の形態では引張／圧縮試験を行う材料試験機について説明したが、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。すなわち本発明は、所定のサンプリング周期で各種データの採取を行う様々な計測装置およびその計測装置を備えたさまざまな材料試験機において適用可能である。
【００３２】
以上説明した実施の形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。
【００３３】
上記の実施の形態では、特許請求の範囲に記載された各手段をＣＰＵ１０１またはＣＰＵ２０１の処理によってそれぞれ実現することとした。すなわち、サンプリング周期設定手段およびしきい値設定手段をステップＳ２、データ採取手段をステップＳ５６によってそれぞれ実現している。しかし、これはあくまで一例であるため、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と請求の範囲の記載事項の対応関係には何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】試験機本体の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】材料試験機において得られる試験結果の例。
【符号の説明】
【００３５】
１００：試験機本体                    １０１：ＣＰＵ
１０２：ＲＯＭ                        １０３：ＲＡＭ
１０４：伝送インターフェース回路      １０５：ロードセル
１０６：変位計                        １０７：Ａ／Ｄ変換器
２００：データ処理装置                ２０１：ＣＰＵ
２０２：ＲＯＭ                        ２０３：ＲＡＭ
２０４：伝送インターフェース回路      ２０５：キーボード
２０６：モニタ                        ２０７：プリンタ
２０８：Ｉ／Ｏ回路
【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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