(57)【要約】【課題】赤外線熱弾性応力計測装置における画像視野内での被測定物の変位・変形を高精度に補正できる赤外線熱弾性応力計測における位置補正法を提供する。【解決手段】自動位置補正機能付き赤外線応力計測装置１００は、被測定物に繰り返し負荷をかける負荷発生部１０１、負荷のタイミングに同期を取りながら被測定物の温度を測定する赤外線サーモグラフィ１０２、被測定物の時系列的な強度分布データを取得する時系列強度分布データ取得部１０３、被測定物の移動・変形による変位量分布データの算出を、時系列強度分布データを用いたデジタル画像相関法により算出する変位算出部１０４、時系列強度分布データから被測定物の応力データを測定する応力測定部１０５、変位量データに基づいて被測定物の変位・変形後の応力データの位置補正を行う位置補正部１０６、及び位置補正後の赤外線画像を表示する画像表示部１０７を備える。【選択図】図３
2007205875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の位置によって放射率が異なる斑点模様が予め施される被測定物の変位分布に関する計測データとしての時系列赤外線強度分布データを赤外線サーモグラフィを用いて測定する第一測定ステップと、
取得した前記時系列赤外線強度分布データを構成するフレームに対して、デジタル画像相関法を適用して、荷重負荷履歴に対する被測定物の変位分布に関する変位量データを求める算出ステップと、
熱弾性応力計測のための応力データとしての時系列赤外線強度分布データを赤外線サーモグラフィを用いて測定する第二測定ステップと、
前記第二測定ステップにおいて取得した前記時系列赤外線強度分布データのピクセルごとの分布データを、前記変位分布に関する前記変位量データに基づいて変位を補正した座標ごとの分布データに換算する位置補正ステップとを含む
ことを特徴とする赤外線熱弾性応力計測における位置補正法。
【請求項２】
前記被測定物に施される斑点模様は、前記表面の位置によって赤外線放射率を段階的に変化させるために、白色から黒色の何種類かの濃淡色からなる
ことを特徴とする請求項１記載の赤外線熱弾性応力計測における位置補正法。
【請求項３】
前記斑点模様は、黒色又は灰色のスプレー塗料、又は予め放射率の異なる斑点模様を施した転写シートを用いて施される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線熱弾性応力計測における位置補正法。
【請求項４】
前記第二測定ステップの測定は、前記被測定物の斑点模様を取り除き、つや消し黒色塗料を塗布した後に行われる
ことを特徴とする請求項１記載の赤外線熱弾性応力計測における位置補正法。
【請求項５】
前記位置補正法には、さらに、
熱弾性温度変動計測のための赤外線強度分布データを前記赤外線サーモグラフィを用いて測定する第三測定ステップと、
前記３測定ステップにおける熱弾性温度変動計測と同時に、同じ視野における被測定物の変位計測データを可視カメラを用いて取得する変位計測ステップと、
前記可視カメラを用いた前記変位計測データに対して、デジタル画像相関法を適用することにより、全フレームに対する時系列変位分布情報を求める第二算出ステップと、
前記第二算出ステップにおいて得られた前記時系列変位分布情報に基づいて、前記第三測定ステップにおいて取得した前記赤外線強度分布データの位置補正を行う第二位置補正ステップとを含む
ことを特徴とする請求項１記載の赤外線熱弾性応力計測における位置補正法。
【請求項６】
表面の位置によって放射率が異なる斑点模様が予め施される被測定物の変位分布に関する計測データとしての時系列赤外線強度分布データを測定すると共に、熱弾性応力計測のための応力データとしての時系列赤外線強度分布データを測定する赤外線サーモグラフィと、
前記変位分布に関する計測データとしての前記時系列赤外線強度分布データを構成するフレームに対して、デジタル画像相関法を適用して、荷重負荷履歴に対する被測定物の変位分布に関する変位量データを求める算出手段と、
前記応力データとしての前記時系列赤外線強度分布データのピクセルごとの分布データを、前記変位分布に関する前記変位量データに基づいて変位を補正した座標ごとの分布データに換算する位置補正手段とを備える
ことを特徴とする赤外線熱弾性応力計測装置。
【請求項７】
前記被測定物に施される斑点模様は、前記表面の位置によって赤外線放射率を段階的に変化させるために、白色から黒色の何種類かの濃淡色からなる
ことを特徴とする請求項６記載の赤外線熱弾性応力計測装置。
【請求項８】
前記斑点模様は、黒色又は灰色のスプレー塗料、又は予め放射率の異なる斑点模様を施した転写シートを用いて施される
ことを特徴とする請求項６又は７記載の赤外線熱弾性応力計測装置。
【請求項９】
前記赤外線サーモグラフィは、前記応力データの測定を、前記被測定物の斑点模様を取り除き、つや消し黒色塗料を塗布した後に行う
ことを特徴とする請求項６記載の赤外線熱弾性応力計測装置。
【請求項１０】
前記赤外線サーモグラフィは、熱弾性温度変動計測のための赤外線強度分布データを測定し、
前記赤外線応力計測装置は、さらに、
熱弾性温度変動計測と同時に、同じ視野における被測定物の変位計測データを取得するための可視カメラと、
前記可視カメラを用いた前記変位計測データに対して、デジタル画像相関法を適用することにより、全フレームに対する時系列変位分布情報を求める第二算出手段と、
前記第二算出手段で得られた前記時系列変位分布情報に基づいて、前記赤外線サーモグラフィを用いて取得した前記赤外線強度分布データの位置補正を行う第二位置補正手段とを備える
ことを特徴とする請求項６記載の赤外線熱弾性応力計測装置。
【請求項１１】
請求項１又は５記載の位置補正法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線熱弾性応力計測における位置補正法に関し、特に、赤外線熱弾性応力計測装置における画像視野内での被測定物の変位・変形を高精度に補正できる赤外線熱弾性応力計測における位置補正法に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線サーモグラフィは、物体表面から放射される赤外線エネルギ分布を赤外線センサにより計測し、これを温度分布に換算・画像化して表示する装置である。図１は、赤外線サーモグラフィを用いた応力測定の一例を示す図であり、被測定物への負荷荷重として繰り返し変動荷重を与え、荷重信号に同期して変動する温度変動だけを赤外線センサの出力から取り出し、さらにこれに荷重サイクル毎に積算し平均化することにより、高分解能・高精度な温度測定を可能にしている。
【０００３】
近年、赤外線センサおよびセンサからの出力信号処理技術の進歩により、温度計測の分解能、精度および空間分解能に優れ、しかも温度変動の過渡的現象を高速に計測できるサーモグラフィが開発されてきた。このような赤外線画像計測技術の進歩を背景に、弾性変形の際に生じる物体の微小な温度変動すなわち熱弾性温度変動の計測をもとに、物体に作用している応力の変動を計測する赤外線熱弾性応力測定技術は進歩を遂げてきている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
赤外線熱弾性応力測定技術以外にも有限要素法（FEM）や境界要素法（BEM）などの数値解析手法の進展も著しく、複雑な形状の部材に対しても高い精度で応力分布を求めることが可能になった。しかしながら、構造部材に作用している荷重条件や境界条件が容易に決定できない場合には、数値解析では応力・ひずみ分布を正しく評価できない場合が多い。このような場合においては、赤外線熱弾性応力計測法のような実験力学的な応力計測技術が効果的である。
【０００５】
赤外線熱弾性応力計測装置による応力測定では、変動荷重負荷時の計測視野内での被測定物の移動や変形に注意が必要である。測定視野内における被測定物の剛体変位あるいは変形が大きく、しかも応力が局所的に大きく変化している場合には、各画素における熱弾性温度変動の計測値には誤差が生じる。拡大光学系を用いて、小さな領域の応力分布を測定する際においては、測定視野内の変位の影響はより大きくなる。
【０００６】
熱弾性応力計測における位置補正技術の現状を説明すると、熱弾性応力測定では、引張応力作用下での温度降下および圧縮応力作用下での温度上昇という熱弾性効果が成立する可逆状態が概ね実現されている条件において測定が可能となる。したがって、計測時には被測定物に荷重が動的に作用し応力が変動している状態での被測定物の温度変動を計測することが必要となる。しかしながら、被測定物に荷重が作用すれば、被測定物には当然変位・変形が生じる。被測定物の変位・変形が大きく、その部分で赤外線計測値が大きく変化する場合には、各画素における計測値に誤差が生じる。
【０００７】
いま、被測定物が変動荷重により、図２に示すように、計測視野内において最小荷重負荷時の状態である図２(ａ)から最大荷重負荷時の状態である図２(ｂ)に変位・変形している場合を考える。図中のa〜cおよび１〜５はそれぞれ横および縦の画素を示している。視野内において被測定物が変位・変形している時には、このように各画素は被測定物の異なる場所の熱弾性温度変動を計測することになる。
【０００８】
したがって、変位・変形が小さく、画素内の移動に留まっているときには、大きな計測誤差は生じないが、変位・変形が大きくなり画素を越えて起こるような場合には、各画素における計測値に誤差が生じる。特に、図２における画素(b、２)、(c、２)、(b、４)および(c、４)のように、変位・変形により被測定物表面の赤外線放射量と背景放射との差を計測してしまう場合には、計測誤差は非常に大きくなる。このような誤差は被測定物の輪郭部分において顕著になることから、エッジ効果（Edge Effect）と呼ばれている。
【０００９】
また、位置補正を容易に行えるようにするために、温度画像と同一光軸、同一視野の可視画像を測定できる機能を有する赤外線応力画像測定装置を用いて、温度画像及び可視画像を併用して位置補正を行う応力分布画像測定方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】阪上隆英著: 赤外線サーモグラフィによる熱弾性応力測定, 溶接学会誌, 72-6 (2003), 511-515.
【特許文献１】特開２００１−４１８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した問題点を根本的に解決するためには、被測定物の変位・変形による計測位置のずれを何らかの手段で補正する必要がある。そこで、現在市販されている赤外線サーモグラフィによる赤外線熱弾性応力測定装置には、以下のような位置補正機能が備えられている。
【００１１】
(a)光学的位置補正
被測定物の剛体移動による計測視野内での計測位置のずれを、計測視野が被測定物の計測領域の変位に追従するように光学的に補正する機能である。初期の単一赤外線センサと反射鏡の組合せによる赤外線熱弾性応力計測装置においては、反射鏡の揺動量を変位に合わせて調整する方法が用いられた。フォーカルプレーンアレイ赤外線センサを用いた赤外線熱弾性応力計測装置においては、赤外光学系の中の特定のレンズを光軸からシフトさせることにより、計測視野を一定に保つことができる特殊なレンズが開発された。
【００１２】
しかしながら、これらいずれの場合にも、被測定物の剛体移動には効果があるが、被測定物が変形している場合には位置補正を行うことができないという課題を有している。
【００１３】
(b)ソフトウエアによる位置補正法
計測された被測定物の温度分布に関する連続画像データをもとに、ソフトウエアによるポスト処理で位置補正を行う手法である。現在市販されている赤外線熱弾性応力計測装置の大部分が、この方式による位置補正機能を有している。計測された温度分布連続画像から被測定物の変位・変形を表すことができる特徴点を選び、最大荷重および最小負荷荷重負荷時における各特徴点の位置をソフトウエア上で使用者が指定することにより、被測定物の変位・変形に関する情報を得る。前述の光学的位置補正と異なり、計測領域の剛体変位、拡大縮小および回転に対応することができる。
【００１４】
しかしながら、特徴の少ない赤外線画像において使用者が特徴点を正確に指定してその移動を追跡することは容易でなく、位置補正には誤差が避けられず、さらに、計測視野内における被測定物の変位や変形が一様でない場合には、位置補正を行うことは不可能であるという問題を有している。また、自動化も不可能である。
【００１５】
また、上記特許文献１に示す応力分布画像測定法においては、負荷荷重の上下ピーク値での可視画像を単に赤外線応力測定画像に併用するためのものであるために、例えば負荷荷重の中間位置での正確な画像補正を行うことができず、また、連続的な補正画像を得ることもできない。
【００１６】
本発明は、以上の課題を解決するために、デジタル画像相関法に基づく二つの位置補正法の提案を行う。一つは赤外線サーモグラフィによる計測画像のみに対してデジタル画像相関法を適用し、位置補正を、より正確に自動的に行うことができる赤外線熱弾性応力計測における位置補正法を提案する。
【００１７】
もう一つの手法は、デジタルビデオカメラによる可視画像を赤外線画像と同時に計測し、位置補正のための変位分布情報は可視画像に対するデジタル画像相関法適用により求めることにより、位置補正を、より正確に行うことができる赤外線熱弾性応力計測における位置補正法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
以上の課題を解決するために、本発明に係る赤外線熱弾性応力計測における位置補正法は、表面の位置によって放射率が異なる斑点模様が予め施される被測定物の変位分布に関する計測データとしての時系列赤外線強度分布データを赤外線サーモグラフィを用いて測定する第一測定ステップと、取得した前記時系列赤外線強度分布データを構成するフレームに対して、デジタル画像相関法を適用して、荷重負荷履歴に対する被測定物の変位分布に関する変位量データを求める算出ステップと、熱弾性応力計測のための応力データとしての時系列赤外線強度分布データを赤外線サーモグラフィを用いて測定する第二測定ステップと、前記第二測定ステップにおいて取得した前記時系列赤外線強度分布データのピクセルごとの分布データを、前記変位分布に関する前記変位量データに基づいて変位を補正した座標ごとの分布データに換算する位置補正ステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
この構成により、放射率の異なる斑点模様が施された被測定物を用いて前記第一測定ステップにおいて変位分布に関する計測データを測定し、これらの計測データを用いて算出ステップにおいてデジタル画像相関法を用いて被測定物の変位分布データを算出するために、変位分布データの精度を向上させることができる。また、前記換算補正ステップにおいて、前記第二測定ステップにおいて測定した被測定物の応力データを変位量データに基づいて補正できるために、被測定物への再現性のある荷重負荷条件において、より精度の高い位置補正を実現した放射率の異なる斑点模様のデジタル画像相関に基づく位置補正法とすることが可能となる。
【００２０】
また、本発明に係る位置補正法には、さらに、熱弾性温度変動計測のための赤外線強度分布データを前記赤外線サーモグラフィを用いて測定する第三測定ステップと、前記３測定ステップにおける熱弾性温度変動計測と同時に、同じ視野における被測定物の変位計測データを可視カメラを用いて取得する変位計測ステップと、前記可視カメラを用いた前記変位計測データに対して、デジタル画像相関法を適用することにより、全フレームに対する時系列変位分布情報を求める第二算出ステップと、前記第二算出ステップにおいて得られた前記時系列変位分布情報に基づいて、前記第三測定ステップにおいて取得した前記赤外線強度分布データの位置補正を行う第二位置補正ステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
この構成により、熱弾性温度変動計測と同時に、可視カメラを用いて変位計測データを取得し、この変位計測データに対してデジタル画像相関法を適用して時系列変位分布情報を求めることができる。また、前記位置補正ステップにおいては、前記第二算出ステップにおいて算出された時系列変位分布に基づいて応力データの位置補正を行うことができるために、再現性のない動的加重負荷の条件において、より精度の高い位置補正法とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る赤外線熱弾性応力計測における位置補正法を用いることにより、応力分布のその場計測法として急速に普及している赤外線熱弾性応力計測装置による応力計測精度を向上できるという作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る熱弾性応力計測における位置補正法について図面を参照しながら説明を行う。
【００２４】
（実施の形態）
図３は、本発明に係る熱弾性応力計測に用いる赤外線応力計測装置１００の機能ブロック図を示す。
【００２５】
本発明に係る自動位置補正機能付き赤外線応力計測装置１００は、被測定物に繰り返し負荷をかける負荷発生部１０１、負荷のタイミングに同期を取りながら被測定物の温度を測定する赤外線サーモグラフィ１０２、赤外線サーモグラフィ１０２を用いた測定値から被測定物の時系列的な強度分布データを取得する時系列強度分布取得部１０３、負荷発生部１０１において発生された負荷による被測定物の移動・変形による変位量分布データの算出を、時系列強度分布データを用いたデジタル画像相関法により算出する変位算出部１０４、赤外線サーモグラフィ１０２を用いて計測された時系列強度分布データから被測定物の応力データを測定する応力測定部１０５、変位量データに基づいて被測定物の変位・変形後の応力データの位置補正を行う位置補正部１０６、及び位置補正後の赤外線画像を表示する画像表示部１０７を備える。
【００２６】
また、前述のように、赤外線計測画像においては、一般に赤外線強度（輝度値）の分布だけでは特徴量に乏しいものとなることが多い。このため、被測定物の赤外線画像に対してデジタル画像相関法を適用した場合には、被測定物の変位・変形を表す輝度値分布の情報量が不足するため、精度の高い変位分布計測が不可能となると考えられる。
【００２７】
そこで、本発明では、デジタル画像相関法における相関性を向上させるために被測定物の表面に予め放射率が白色〜灰色〜黒色の間で何種類かに異なる斑点模様を施しておき、赤外線画像においても放射率の違いが赤外線強度（輝度値）に影響し、斑点模様が明確に確認できるようにする。これにより、赤外線画像にデジタル画像相関法を適用しても高い精度で変位分布を求めることを可能としたことを特徴とするものである。
【００２８】
なお、斑点模様は、黒色又は灰色のスプレー塗料、又は予め放射率の異なる斑点模様を施した転写シートを用いて施される。また、放射率の異なる塗料を一度に噴射し理想的な斑点模様を施すことができるスプレーノズルを使っても良い。
【００２９】
図４に示すフローチャートを用いて、本実施の形態に係る熱弾性応力計測における位置補正法の動作手順を説明する。
【００３０】
最初に、熱弾性応力計測における同じ荷重負荷条件により、斑点模様の付いた被測定物の時系列赤外線強度分布データを取得する（Ｓ４０１）。取得した時系列赤外線データの全フレームに対して後述するデジタル画像相関法を適用して、荷重負荷履歴に対する被測定物の変位分布を求める（Ｓ４０２）。以上の過程で被測定物の変位分布の変位量データを取得する。
【００３１】
次に、被測定物の斑点模様を取り除き、つや消し黒色塗料を塗布した後、熱弾性応力計測のための時系列赤外線強度分布データを取得する（Ｓ４０３）。この過程において被測定物の応力データを測定する。尚、斑点模様の上につや消し黒色塗料を上塗りすることも考えられる。
【００３２】
そして、先に求めた変位分布に関する計測データをもとに、取得した時系列赤外線強度分布をピクセルごとの分布データから変位を補正した座標ごとの分布データに換算する（Ｓ４０４）。
【００３３】
以上の位置補正法により、被測定物が変位・変形したとしても、常に同じ位置での赤外線エネルギーを計測できるように画像補正を行うことができ、従って、再現性のある同じ荷重負荷条件において、精度の高い赤外線熱弾性応力計測装置における位置補正を行うことが可能となる。
【００３４】
（可視画像を併用した位置補正法）
前述の手法によれば、赤外線計測データだけで精度の高い位置補正を行うことができる。しかしながら、斑点をつけた被測定物に対する変位計測においては、熱弾性応力計測の場合と同じ変位・変形が生じていることが要求される。このため、再現性に乏しい衝撃荷重やランダム荷重の下では、位置補正を行うことが不可能になる。この問題を解決するため、可視画像と赤外線画像の同一視野・同時計測を行う手法を提案する。尚、この場合には赤外線サーモグラフィ、およびこれと同じ計測視野・計測速度を有する可視カメラを準備する。
【００３５】
図５は、可視カメラを用いて可視画像を赤外線画像の同一視野・同時計測を行う手法における動作手順を示すフローチャートである。
【００３６】
最初に、動的荷重負荷の下で、熱弾性温度変動計測を赤外線サーモグラフィにより行い（Ｓ５０１）、同時に同じ視野における被測定物の変位・変形を可視カメラにより計測する（Ｓ５０２）。可視カメラの計測データに対してデジタル画像相関法を適用することにより、全フレームに対する変位分布情報を求める（Ｓ５０３）。このとき、赤外線計測のためのつや消し黒色塗料の塗布により可視データにおいても特徴量が失われていることが考えられる。このような場合には、つや消し塗料による表面粗さが適当なコントラストの画像に強調されるように画像処理を施し画像相関の精度を高める。
【００３７】
最後に、得られた時系列変位分布情報をもとに、熱弾性応力計測のための赤外線強度分布データの位置補正を行う（Ｓ５０４）。
【００３８】
以上の位置補正法により、被測定物が変位・変形したとしても、可視カメラを用いた計測データに対してデジタル画像相関法を用いて変位量データを算出することができ、同じ位置での赤外線エネルギーを計測できるように画像補正を行うことができ、従って、再現性のない動的負荷条件においても、精度の高い赤外線熱弾性応力計測装置における位置補正を行うことが可能となる。
【００３９】
（デジタル画像相関法）
次に、デジタル画像相関法について説明を行う。
【００４０】
デジタル画像相関法による変位分布計測は、一般に広く使われているような、デジタル画像内の一部領域（サブセット）の移動先を画像相関に基づく同一点探索により求める手法を用いた。探索においては、粗探索によりサブセットの移動先の大まかな探索を行った後、ニュートンラプソン法による精密探索を行った。
【００４１】
まず、粗探索においては、サブセットの平行移動のみを仮定し、サブセットの中心座標 (x、 y) が、(x*=x+u、 y*=y+v)に移動した時、次の残差平方和で表される相関関数を最小化する移動量を下記の（数１）を用いて求めた。
【００４２】
【数１】
2007205875.tif 000003
【００４３】
ここで、Fは移動前のサブセットの輝度値、Gは移動後のサブセットの輝度値を示している。また、収束性を向上させるため、サブセット内の各ピクセル間に９個のサブピクセルを設け、線形補間によりサブピクセルの輝度値を求めこれらを残差平方和の計算に用いた。
【００４４】
次に、粗探索で求めたサブセットの移動量を初期値として、ニュートンラプソン法による探索を行った。サブセットを３５×３５ピクセルの大きさに設定した。相関関数Rとしては、下記の（数２）を用いた。
【００４５】
【数２】
2007205875.tif 000004
【００４６】
ここでx*、y*は移動後の座標であり、粗探索で使用した平行移動に加え一定のひずみを下記の（数３）で仮定している。ここでは，一定ひずみを仮定しているが，サブセットの高次のひずみによる変形を考慮することも可能である．
【００４７】
【数３】
2007205875.tif 000005
【００４８】
ΔxおよびΔyはサブセット中心からのxおよびy方向距離を示している。ニュートンラプソン法を適用する際には、サブピクセルのある座標における輝度値および輝度値の勾配を求める必要がある。このため、次のような線形補間を用いた。(x*、 y*)の位置が４つの格子点(i、 j)、(i+１、 j)、(i、 j+１)および(i+１、 j+１)で囲まれる場合、(x*、 y*)の輝度値G(x*、 y*)は下記の（数４）で与えられる。
【００４９】
【数４】
2007205875.tif 000006
【００５０】
ここに、x'およびy'は、(i、 j)から(x*、 y*)までの距離で０から１までの値をとる。
【００５１】
ニュートンラプソン法により、サブセット中心座標の移動量を求めた後、変形後の画像内におけるすべての点に対する移動量を線形補間により求めた。
【００５２】
（実験結果）
次に、提案した二つの位置補正手法のうち、赤外線計測画像にのみデジタル画像相関法を適用する位置補正に関する実験結果を示す。
【００５３】
（平行移動の補正）
試験片として、図６に示すような円孔つき平板を用いた。試験片には、黒色および灰色のスプレー塗料により図に示したような斑点模様を施した。
【００５４】
試験片を移動ステージに載せ、試験片を平行移動させたとき、位置補正が可能かどうかを実験的に検討した。実験結果を図７に示す。移動前の赤外線画像を図７(a)に、平行移動後の赤外線画像を図７(b)に示す。移動前後において縦方向に１９ピクセル分ずれが生じている。移動前後の画像に対して、デジタル画像相関法を適用して位置補正を行った結果を図７(c)に示す。図７(c)の斑点模様は図７(a)に示した移動前の斑点模様に完全に一致しており、位置補正が完全に行えていることを示している。
【００５５】
（変位・変形の補正）
次に、平板に対する引張試験における位置補正実験結果を示す。平板試験片に対して、荷重を−９，８kN（圧縮）から９，８kNまで１，９６kNごとに段階的に負荷したときの赤外線画像を計測し、これをもとにデジタル画像相関法による位置補正を行った。試験片には、平行移動の場合と同様に、黒色および灰色のスプレー塗料により斑点模様を施した。
実験結果を図８に示す。荷重負荷０の場合の赤外線画像を図８(a)に、荷重負荷９，８kNにおける赤外線画像を図８(b)に示す。さらに、変形前後の画像に対して、デジタル画像相関法を適用して位置補正を行った結果を図８(c)に示す。図８(c)の斑点模様は図８(a)に示した負荷荷重０の場合の斑点模様に完全に一致しており、変形を伴う場合においても位置補正が完全に行えていることを示している。
【００５６】
以上のように、本発明においては、赤外線熱弾性応力計測時の計測視野内における被測定物の移動や変形を、デジタル画像相関法により自動検出し、これをもとに熱弾性応力計測における位置補正を自動で行う手法を開発した。赤外線画像のみを用いる手法および可視画像併用による手法の二つの位置補正法を提案した。
【００５７】
そして、赤外線計測画像にデジタル画像相関法を適用する位置補正に関する実験を行った結果、視野内の変位・変形によるずれを提案・開発した手法により高精度に補正できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係る赤外線熱弾性応力測定における位置補正法を用いれば、高性能赤外線カメラとＰＣの組み合わせによる高性能赤外線熱弾性応力計測システムを開発することができる。さらに、これに可視ハイビジョンカメラを加えれば再現性のない動的負荷にも対応できる高性能赤外線熱弾性応力計測システムを開発することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】赤外線サーモグラフィを用いた応力測定の一例を示す図
【図２】計測視野内において最小荷重負荷時の状態である図２(ａ)から最大荷重負荷時の状態である図２(ｂ)に変位・変形している場合の説明図
【図３】本発明に係る熱弾性応力計測に用いる赤外線応力計測装置の機能ブロック図を
【図４】本実施の形態に係る熱弾性応力計測における位置補正法の動作手順を示すフリーチャート
【図５】可視画像を赤外線画像の同一視野・同時計測を行う手法における動作手順を示すフローチャート
【図６】試験片に付与された斑点模様の一例を示す図
【図７】試験片を平行移動させたときの位置補正の実験結果を示す図
【図８】平板試験片を段階的に負荷したときの位置補正の実験結果を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１００  赤外線応力計測装置
１０１  負荷発生部
１０２  赤外線サーモグラフィ
１０３  時系列強度分布データ取得部
１０４  変位算出部
１０５  応力測定部
１０６  位置補正部
１０７  画像表示部
【図１】
2007205875.tif 000007
【図２】
2007205875.tif 000008
【図３】
2007205875.tif 000009
【図４】
2007205875.tif 000010
【図５】
2007205875.tif 000011
【図６】
2007205875.tif 000012
【図７】
2007205875.tif 000013
【図８】
2007205875.tif 000014