(57)【要約】      （修正有）【課題】高温の測定対象物の表面近傍に発生する空気の熱揺らぎを低減し、撮像装置で撮像して取得する画像の精度を高めることで、画像処理によるひずみ計測の精度を向上させることができるひずみ計測装置を提供する。【解決手段】高温の測定対象物１４の表面を撮像して画像を取得する撮像装置１２と、前記測定対象物１４の表面近傍に発生する空気の熱揺らぎを低減する揺らぎ低減手段１１ａと、前記取得した画像を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出する演算装置１３と、を有し、前記揺らぎ低減手段１１ａは、前記高温の測定対象物１４のひずみを計測する領域の周囲を覆って内部に空間を形成している断熱体２１と、前記断熱体２１の前記撮像装置１２側である側面に光透過性を有する光透過部材２２と、を備える。【選択図】図１
2013170828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の測定対象物の表面を撮像して画像を取得する撮像装置と、
前記測定対象物の表面近傍に発生する空気の熱揺らぎを低減する揺らぎ低減手段と、
前記取得した画像を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出する演算装置と、
を有し、
前記揺らぎ低減手段は、前記高温の測定対象物のひずみを計測する領域の周囲を覆って内部に空間を形成している断熱体と、前記断熱体の前記撮像装置側である側面に光透過性を有する光透過部材と、
を備えることを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光透過部材は、前記断熱体の側面とその内部に少なくとも１つ設けられることを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記光透過部材の厚さが前記断熱体の側面から前記測定対象物の表面の間にあることを特徴とするひずみ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の測定対象物の表面のひずみを計測するひずみ計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カメラやビデオカメラ等の撮像装置を用いて、測定対象物の表面に発生するひずみを計測する方法が知られている。
【０００３】
例えば、測定対象物の曲面上に、３つのマークをそれぞれが正三角形の頂点となるように付設し、測定対象物の変形前及び変形後のマークを撮像装置で２カ所から撮像して、測定対象物のひずみを算出する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、発電プラントなどの配管等に用いられる鋼材などは高温に曝されるため、高温の状態にある測定対象物の表面のひずみを精度よく計測することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２３１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のひずみ計測方法で高温の測定対象物の表面のひずみを計測した場合、高温の測定対象物の表面近傍に発生する空気の熱揺らぎのために取得する画像が乱れて、画像処理によるひずみ計測の精度が低下する。
【０００７】
そこで、高温の測定対象物の表面近傍に発生する空気の熱揺らぎを低減し、撮像装置で撮像する画像の精度を高めることが望まれている。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、高温の測定対象物の表面近傍に発生する空気の熱揺らぎを低減し、撮像装置で撮像して取得する画像の精度を高めることで、画像処理によるひずみ計測の精度を向上させることができるひずみ計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、高温の測定対象物の表面を撮像して画像を取得する撮像装置と、前記測定対象物の表面近傍に発生する空気の熱揺らぎを低減する揺らぎ低減手段と、前記取得した画像を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出する演算装置と、を有し、前記揺らぎ低減手段は、前記高温の測定対象物のひずみを計測する領域の周囲を覆って内部に空間を形成している断熱体と、前記断熱体の前記撮像装置側である側面に光透過性を有する光透過部材と、を備えることを特徴とするひずみ計測装置である。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記光透過部材は、前記断熱体の側面とその内部に少なくとも１つ設けられることを特徴とするひずみ計測装置である。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、前記光透過部材の厚さが前記断熱体の側面から前記測定対象物の表面の間にあることを特徴とするひずみ計測装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高温の測定対象物の表面近傍に発生する空気の熱揺らぎを低減でき、撮像装置で撮像する画像の精度を高めることで画像処理によるひずみ計測の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施例に係るひずみ計測装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１のＡ−Ａ断面図における測定対象物と撮像装置の間の温度勾配を説明する図である。
【図４】図４は、従来のひずみ計測での測定対象物と撮像装置の間の温度勾配を説明する図である。
【図５】図５は、本実施例に係るひずみ計測装置によるひずみ計測での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。
【図６】図６は、従来のひずみ計測での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。
【図７】図７は、本実施例に係るひずみ計測装置の演算装置の概略構成図である。
【図８】図８は、本実施例に係る揺らぎ低減手段の構成を簡略に示す図である。
【図９】図９は、図８における測定対象物と撮像装置の間の温度勾配を説明する図である。
【図１０】図１０は、本実施例に係るひずみ計測装置によるひずみ計測での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。
【図１１】図１１は、本実施例に係る揺らぎ低減手段の構成を簡略に示す図である。
【図１２】図１２は、図１１における測定対象物と撮像装置の間の温度勾配を説明する図である。
【図１３】図１３は、本実施例に係るひずみ計測装置によるひずみ計測での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るひずみ計測装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに以下に記載した下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００１５】
本実施例に係るひずみ計測装置について説明する。図１は、本実施例に係るひずみ計測装置の概略構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施例に係るひずみ計測装置１０ａは、揺らぎ低減手段１１ａと、撮像装置１２と、演算装置１３とを備える。
【００１７】
図１、２に示すように、揺らぎ低減手段１１ａは、高温の測定対象物１３のひずみを計測する領域の周囲を覆って内部に空間２４を形成している断熱体２１と、断熱体２１の撮像装置側である側面に耐熱性の光透過性を有する光透過部材２２とを備える。
【００１８】
揺らぎ低減手段１１ａを構成する断熱体２１は、高温の測定対象物１４のひずみを計測する領域の周囲を覆って内部に空間２４を形成している。断熱体２１は、撮像装置１２側である側面に光透過部材２２を配置する開口が形成されている。断熱体２１としては、揺らぎ低減手段１１ａの内部の空間２４の温度を一定に保つことができる断熱材料であれば限定されることはなく、例えば、セラミック系断熱材などを用いることができる。
【００１９】
光透過部材２２は、断熱体２１の撮像装置１２側である側面に形成された開口に設けられている。光透過部材２２は、撮像装置１２で測定対象物１４の表面を撮像できるように断熱体２１の撮像装置１２側の側面に配置されている。すなわち、断熱体２１の内部の空間２４に配置された測定対象物１４の表面を側面から光透過部材２２を通して撮像装置１２で撮像できるように配置されている。なお、光透過部材２２は、撮像装置１２で取得する画像の精度を低下させないために撮像装置１２のレンズ３２の中心線Ｃに対して垂直に設けられることが好ましい。
【００２０】
光透過部材２２としては、高温（例えば５５０℃程度）に耐えられる材料であり、撮像装置１２で測定対象物１４の表面を撮像できるように光透過性を有する材料であれば特に限定されることはなく、例えば耐熱性ガラス、耐熱性樹脂などを挙げることができる。なお、光透過性を有する材料とは撮像装置１２で撮像して画像を取得できる波長（例えば紫外線領域から赤外線領域までの波長）を透過させることができる材料であり、好ましくは透明であり可視光線領域の波長が透過できる材料が好ましい。
【００２１】
なお、揺らぎ低減手段１１ａの断熱体２１と測定対象物１４の隙間は、揺らぎ低減手段１１ａの内部の空間２４の温度が低下しないように断熱材２３により塞がれている。従って、測定対象物１４が移動（変形）しても隙間は塞がれているため断熱体２１で構成された揺らぎ低減手段１１ａの内部の空間２４の温度変化を抑えることができる。断熱材２３は変形可能な材料が好適に用いられ、例えばガラス繊維系断熱材などを用いることができる。
【００２２】
次に、本実施例に係る揺らぎ低減手段の熱揺らぎ低減作用について説明する。図３は、本実施例に係る揺らぎ低減手段を適用したひずみ計測装置において、高温の測定対象物の表面から撮像装置までの間の温度勾配を示す図である。図４は、従来のひずみ計測において、高温の測定対象物の表面から撮像装置までの間の温度勾配を示す図である。
【００２３】
図３、４に示すように、縦軸は温度（℃）を表し、横軸は撮像装置１２と測定対象物１４の間の距離（Ｌ）を表している。図３に示すように、揺らぎ低減手段１１ａの内部の空間２４に設置された測定対象物１４は、例えば図示しないヒーターなどで約５５０℃に加熱されている。揺らぎ低減手段１１ａの内部の空間２４は、断熱体２１と耐熱性の光透過部材２２で覆われている空間２４なので温度は約５５０℃で一定であるので空気の熱揺らぎは発生しない。
【００２４】
光透過部材２２は外部の室温と接しているため、光透過部材２２の内側と外側での温度勾配（Ａ１〜Ａ２）は約３５０℃となるが、光透過部材２２中の温度勾配では空気の熱揺らぎは発生しない。
【００２５】
また、光透過部材２２の外側から撮像装置１２までの間の温度勾配（Ａ２〜Ａ３）は約１８０℃となる。本実施例では、光透過部材２２の外側で空気の熱揺らぎが発生するが、温度勾配（温度差Ａ２〜Ａ３）が約１８０℃と小さいため空気の熱揺らぎを抑えることができる。
【００２６】
本実施例では、空気の熱揺らぎが発生しない光透過部材２２中で温度を低下させることができるため、光透過部材２２の外側の温度と室温との温度差を小さくすることができる。従って、空気の熱揺らぎを抑制することができ、撮像装置１２で取得する画像の精度を向上させることができる。
【００２７】
一方、図４に示すように、従来のひずみ計測においては、例えば図示しないヒーターなどで約５５０℃に加熱された測定対象物１４の表面は高温であるため、測定対象物１４の表面近傍の空気は対流により上昇するために空気の熱揺らぎが発生する。すなわち、加熱源（例えばヒーターなど）で高温に加熱された測定対象物１４の表面近傍は高温（例えば５００℃程度）の空気層であり、測定対象物１４から離れた撮像装置１２の周囲は室温（例えば２０℃程度）の空気層であるため、密度および光の屈折率の異なる空気層となる。これらの空気層の温度差により高温の測定対象物１４の表面近傍では空気の熱揺らぎが発生する。
【００２８】
また、図４に示すように、高温の測定対象物１４の表面温度Ｂ１が約５５０℃の場合、高温の測定対象物１４の表面から撮像装置１２側に離れるにつれて空気の温度は室温Ｂ２（例えば約２０℃）に低下する。この時の高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の温度と撮像装置１２の周囲の温度との温度勾配（Ｂ１〜Ｂ２）は約５３０℃である。この温度勾配が大きいほど空気の熱揺らぎは大きくなる。
【００２９】
従って、この空気の熱揺らぎが大きく発生している状態で測定対象物１４の表面を撮像装置１２で撮像した場合、空気の熱揺らぎのために乱れた画像を取得することになる。よって、従来のひずみ計測では、高温の測定対象物１４の表面を撮像装置１２で撮像して取得する画像には空気の熱揺らぎによる誤差が含まれることになり、画像処理によるひずみ計測の精度が低下する。
【００３０】
次に、本実施例に係る揺らぎ低減手段を用いて撮像装置で取得した画像の誤差ひずみと誤差について説明する。図５は、本実施例に係るひずみ計測装置によるひずみ計測での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図であり、図６は、従来のひずみ計測での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。
【００３１】
図５、６に示すように、縦軸は室温（例えば常温２０℃程度）で撮像した画像に対する誤差ひずみ（％）を表し、横軸は時間を表している。室温で加熱されていない測定対象物１４の表面の画像を撮像装置１２で取得した場合は、空気の熱揺らぎが発生しないためひずみの誤差は０である。
【００３２】
図５に示すように、本実施例のひずみ計測装置１０ａの揺らぎ低減手段１１ａを用いて、高温の測定対象物１４の表面を所定の時間毎に撮像装置１２で撮像して画像を取得した場合、画像の誤差ひずみから求めた熱揺らぎによるひずみの誤差は±７５μ程度であった。一方、図６に示すように、従来のひずみ計測では、高温の測定対象物１４の表面を所定の時間毎に撮像装置１２で撮像して画像を取得した場合、画像の誤差ひずみの変動から求めた熱揺らぎによるひずみの誤差は±１５０μ程度であった。
【００３３】
従って、本実施例のひずみ計測装置１０ａの揺らぎ低減手段１１ａを用いて、高温の測定対象物１４の表面を撮像装置１２で撮像して取得した画像に含まれる熱揺らぎによるひずみの誤差を、従来のひずみ計測での画像の熱揺らぎによるひずみの誤差よりも大幅に低減することができる。
【００３４】
本実施例では、空気の熱揺らぎが発生しない光透過部材２２中で温度を低下させるため、光透過部材２２の外側の温度と室温との温度差を小さくすることができる。これにより、揺らぎ低減手段１１ａの光透過部材２２の外側で発生する空気の熱揺らぎを抑制することができる。
【００３５】
また、従来のひずみ計測における高温の測定対象物１４の表面近傍（約５５０℃）から室温（約２０℃）までの温度差（Ｂ１〜Ｂ２）約５３０℃と比較して、本実施例では光透過部材２２の外側から室温までの温度差（Ａ２〜Ａ３）を１／３程度（約１８０℃）とすることができるため、従来のひずみ計測よりも空気の熱揺らぎを大幅に低減することができる。
【００３６】
このように、本実施例のひずみ計測装置１０ａでは揺らぎ低減手段１１ａを適用して撮像装置１２で高温の測定対象物１４の表面を撮像して画像を取得することにより、従来のひずみ計測に比べて空気の熱揺らぎによるひずみの誤差を大幅に低減することができる。これにより、取得する画像の精度を向上させることができ画像処理によるひずみ計測精度を向上させることができる。
【００３７】
次に、撮像装置１２について説明する。図１、２に示すように、撮像装置１２は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を有する本体３１と、撮像素子上に被写体の像を結像させるレンズ３２とを備える。撮像装置１２は、離れた位置から光透過部材２２を通して測定対象物１４の表面を撮像できるように測定対象物１４の正面側に配置され、測定対象物１４の表面を撮像して画像を取得する。撮像装置１２で撮像して取得した画像は演算装置１３に送られ、記憶部４２に記憶される。撮像装置１２は画像を取得できるものであればよく、例えば公知のデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどを用いることができる。
【００３８】
次に、演算装置１３について説明する。図７は、本実施例に係るひずみ計測装置の演算装置の概略構成図である。図７に示すように、演算装置１３は、撮像装置１２によって撮像された画像を取り込むＩ／Ｆ部４１と、Ｉ／Ｆ部４１に取り込まれた画像３５ａ、３５ｂを記憶するハードディスクドライブなどの記憶部４２と、記憶部４２に保持しているプログラム等をメモリに読み出して実行するＣＰＵなどの演算部４３と、キーボードやマウス等の入力部４４と、ディスプレイやプリンタ等の出力部４５と備える。演算装置１３としては、例えば、パーソナルコンピュータなどを適用することができる。
【００３９】
記憶部４２には、撮像装置１２により撮像された画像３５ａ、３５ｂや撮像された画像３５ａ、３５ｂに基づいて測定対象物１４のひずみを算出するひずみ算出プログラム４２ａ等が記憶されている。
【００４０】
演算部４３は、画像３５ａ、３５ｂを記憶部４２から読み出して、画像３５ａと画像３５ｂとを比較照合し、測定対象物１４の表面のひずみを算出する。ひずみを算出するための画像解析法としては、一般的な画像解析法を用いることができ、例えば、デジタル画像相関法を好適に用いることができる。
【００４１】
次に、測定対象物１４としては、例えば、高温状態で用いられる円柱形状や多角柱形状などの金属製の部材や中空の鋼管などの金属製の部材などが挙げられるがこれに限定されることはない。測定対象物１４のひずみを計測する際には、図１、２に示すように揺らぎ低減手段１１ａの内部の空間２４に差し込むように配置する。
【００４２】
本実施例の揺らぎ低減手段１１ａを適用したひずみ計測装置１０ａによれば、従来のひずみ計測に比べて高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを低減することができる。これにより、撮像装置１２で撮像して取得する画像の精度を向上させることができ画像処理によるひずみ計測精度を向上させることができる。
【００４３】
また、本実施例では、撮像装置１２で高温の測定対象物１４の表面を撮像し、この撮像した画像に基づいてひずみを算出するため、測定対象物１４から離れた場所からひずみを算出することができる。
【実施例２】
【００４４】
本実施例に係るひずみ計測装置について説明する。本実施例に係るひずみ計測装置１０ｂは、上述した図１、２に示す実施例１に係るひずみ計測装置１０ａに備えられている揺らぎ低減手段１１ａの光透過部材２２の構成以外は実施例１と同様である。上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００４５】
図８は、本実施例に係る揺らぎ低減手段の構成を簡略に示す図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図９は、図８における撮像装置と測定対象物の間の温度勾配を説明する図である。図１０は、本実施例に係る揺らぎ低減手段を適用したひずみ計測装置での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。
【００４６】
図８に示すように、揺らぎ低減手段１１ｂは光透過部材２５、２６を２つ設けたものである。光透過部材２５、２６は、実施例１の光透過部材２２と同様のものである。光透過部材２６は、断熱体２１の撮像装置１２側である側面に形成された開口に設けられている。光透過部材２６は、撮像装置１２で測定対象物１４の表面を撮像できるように断熱体２１の撮像装置１２側の側面に配置されている。すなわち、断熱体２１の内部の空間２７に配置された測定対象物１４の表面を側面から光透過部材２６を通して撮像装置１２で撮像できるように配置されている。
【００４７】
光透過部材２５は、光透過部材２６と測定対象物１４との間に光透過部材２６に対向するように設けられ、空間２７と空間２８とを分割するように設置されている。なお、光透過部材２５、２６は、取得する画像の精度を低下させないために撮像装置１２のレンズ３２の中心線Ｃに対して垂直に設けられることが好ましい。揺らぎ低減手段１１ｂの内部の空間は、光透過部材２５により空間２７、２８に仕切られることになる。光透過部材２５は、断熱体２１の側面と測定対象物１４側との間の空間を縦に分割（空間２７と空間２８）する位置に平行に少なくとも１つ設けられることが好ましい。
【００４８】
次に、本実施例に係る揺らぎ低減手段の揺らぎ低減作用について説明する。図９は、本実施例に係る揺らぎ低減手段を適用したひずみ計測装置において、高温の測定対象物の表面から撮像装置までの間の温度勾配を示す図である。
【００４９】
図９に示すように、縦軸は温度（℃）を表し、横軸は撮像装置１２と測定対象物１４の間の距離（Ｌ）を表している。図９に示すように、揺らぎ低減手段１１ｂの内部の空間２７に設置された測定対象物１４は、例えば約５５０℃に加熱されている。揺らぎ低減手段１１ｂの内部の空間２７は断熱体２１と耐熱性の光透過部材２５で覆われている空間２７なので温度は約５５０℃で一定であるので空気の熱揺らぎは発生しない。
【００５０】
光透過部材２５は、空間２８と接しているため、光透過部材２５の内部側の空間２７と外部側の空間２８での温度勾配（Ｃ１〜Ｃ２）は約３５０℃となるが、光透過部材２５中の温度勾配では空気の熱揺らぎは発生しない。
【００５１】
また、光透過部材２５、２６の間の空間２８は、断熱体２１と耐熱性の光透過部材２５、２６で覆われている空間２８で、光透過部材２５を介して空間２７の熱が空間２８に伝わるため温度は約２００℃で一定（Ｃ２〜Ｃ３）となるため空気の熱揺らぎは発生しない。
【００５２】
光透過部材２６は外部の室温と接しているため、光透過部材２６中（内側と外側）での温度勾配（Ｃ３〜Ｃ４）は約１００℃となるが、光透過部材２６中の温度勾配では空気の熱揺らぎは発生しない。
【００５３】
光透過部材２６の外側から撮像装置１２までの間の温度勾配（Ｃ４〜Ｃ５）は約８０℃となる。本実施例では、光透過部材２６の外側で空気の熱揺らぎが発生するが、温度勾配（温度差Ｃ４〜Ｃ５）が約８０℃と小さいため空気の熱揺らぎを抑えることができる。
【００５４】
本実施例では、空気の熱揺らぎが発生しない光透過部材２５中で温度を低下させ、さらに光透過部材２６中で温度を低下させることができるため、光透過部材２６の外側の温度と室温との温度差をさらに小さくすることができる。従って、空気の熱揺らぎを抑制することができ、撮像装置１２で取得する画像の精度を向上させることができる。
【００５５】
次に、本実施例に係る揺らぎ低減手段を用いて撮像装置で取得した画像の誤差ひずみと誤差について説明する。図１０は、本実施例に係るひずみ計測装置によるひずみ計測での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。図１０に示すように、縦軸は室温（例えば常温２０℃程度）で撮像した画像に対する誤差ひずみ（％）を表し、横軸は時間を表している。
【００５６】
図１０に示すように、本実施例の揺らぎ低減手段１１ｂを適用したひずみ計測装置１０ｂで高温の測定対象物１４の表面を所定の時間毎に撮像装置１２で撮像して画像を取得した場合、画像の誤差ひずみから求めた熱揺らぎによるひずみの誤差は±５０μ程度であった。一方、図６に示すように、従来のひずみ計測では、高温の測定対象物１４の表面を所定の時間毎に撮像装置１２で撮像して画像を取得した場合、画像の誤差ひずみの変動から求めた熱揺らぎによるひずみの誤差は±１５０μ程度であるため、本実施例の揺らぎ低減手段１１ｂを用いて、高温の測定対象物１４の表面を撮像装置１２で撮像して取得した画像に含まれる熱揺らぎによるひずみの誤差を、従来のひずみ計測での熱揺らぎによるひずみの誤差よりも大幅に低減することができる。
【００５７】
本実施例では、空気のゆらぎが発生しない光透過部材２５中で温度を低下させ、空間２８の温度を一定とすることで空気の熱揺らぎを抑制し、さらに光透過部材２６中で温度を低下させるため、光透過部材２６の外側の温度と室温との温度差を小さくすることができる。これにより、揺らぎ低減手段１１ｂの光透過部材２６の外側で発生する空気の熱揺らぎを大幅に抑制することができる。
【００５８】
また、従来のひずみ計測における高温の測定対象物１４の表面近傍（約５５０℃）から室温（約２０℃）までの温度差（Ｂ１〜Ｂ２）約５３０℃と比較して、本実施例では光透過部材２６の外側から室温までの温度差（Ｃ４〜Ｃ５）を１／７程度（約８０℃）とすることができるため、従来のひずみ計測よりも空気の熱揺らぎをさらに大幅に低減することができる。
【００５９】
このように、本実施例のひずみ計測装置１０ｂでは揺らぎ低減手段１１ｂを適用して撮像装置１２で高温の測定対象物１４の表面を撮像して画像を取得することにより、従来のひずみ計測に比べて空気の熱揺らぎによるひずみの誤差を大幅に低減することができる。これにより、取得する画像の精度をさらに向上させることができ画像処理によるひずみ計測精度を向上させることができる。
【実施例３】
【００６０】
本実施例に係るひずみ計測装置について説明する。本実施例に係るひずみ計測装置１０ｃは、上述した図１、２に示す実施例１に係るひずみ計測装置１０ａに備えられている揺らぎ低減手段１１ａの光透過部材２２の構成以外は実施例１と同様である。上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００６１】
図１１は、本実施例に係る揺らぎ低減手段の構成を簡略に示す図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図１２は、図１１における撮像装置と測定対象物の間の温度勾配を説明する図である。図１３は、本実施例に係る揺らぎ低減手段を適用したひずみ計測装置での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。
【００６２】
図１１に示すように、揺らぎ低減手段１１ｃは光透過部材２９の厚さを断熱体２１の側面から測定対象物１４の近傍まで厚くしたものである。つまり、光透過部材２９の厚さが断熱体２１の側面から測定対象物１４の表面の間まで厚いことになる。光透過部材２９は、実施例１の光透過部材２２と同様のものである。光透過部材２９は、断熱体２１の撮像装置１２側である側面に形成された開口に設けられている。光透過部材２９は、撮像装置１２で測定対象物１４の表面を撮像できるように断熱体２１の撮像装置１２側の側面に配置されている。すなわち、断熱体２１の内部の空間３０に配置された測定対象物１４の表面を側面から光透過部材２９を通して撮像装置１２で撮像できるように配置されている。
【００６３】
なお、光透過部材２９は空間３０を埋めるように厚さが断熱体２１の側面から測定対象物１４の表面の間まで厚くしたもので、略立方体形状である。光透過部材２９は撮像装置１２で揺らぎ低減手段１１ｃの内部の測定対象物１４の表面を撮像できるように撮像装置１２側の断熱体２１側面から内部側の測定対象物１４の近傍まで厚く設けられている。なお、光透過部材２９は、取得する画像の精度を低下させないために撮像装置１２のレンズ３２の中心線Ｃに対して垂直に設けられることが好ましい。
【００６４】
次に、本実施例に係る揺らぎ低減手段の揺らぎ低減作用について説明する。図１２は、本実施例に係る揺らぎ低減手段を適用したひずみ計測装置において、高温の測定対象物の表面から撮像装置までの間の温度勾配を示す図である。
【００６５】
図１２に示すように、縦軸は温度（℃）を表し、横軸は撮像装置１２と測定対象物１４の間の距離（Ｌ）を表している。図１２に示すように、揺らぎ低減手段１１ｃの内部の空間３０に設置された測定対象物１４は、例えば約５５０℃に加熱されている。揺らぎ低減手段１１ｃの内部の空間３０は断熱体２１と耐熱性の厚い光透過部材２９で覆われている空間３０なので温度は約５５０℃で一定であるので空気の熱揺らぎは発生しない。
【００６６】
光透過部材２９は外部の室温と接しているため、光透過部材２９中（内側と外側）での温度勾配（Ｄ１〜Ｄ２）は約５００℃となるが、光透過部材２９中の温度勾配では空気の熱揺らぎは発生しない。
【００６７】
光透過部材２９の外側から撮像装置１２までの間の温度勾配（Ｄ２〜Ｄ３）は約３０℃となる。本実施例では、光透過部材２９の外側で空気の熱揺らぎが発生するが、温度勾配（温度差Ｄ２〜Ｄ３）が約３０℃と非常に小さいため空気の熱揺らぎをほぼ抑えることができる。
【００６８】
本実施例では、空気の熱揺らぎが発生しない光透過部材２９中で大幅に温度を低下させることができるため、光透過部材２９の外側の温度と室温との温度差を非常に小さくすることができる。従って、空気の熱揺らぎを大幅に抑制することができ、撮像装置１２で取得する画像の精度を向上させることができる。
【００６９】
次に、本実施例に係る揺らぎ低減手段を用いて撮像装置で取得した画像の誤差ひずみと誤差について説明する。図１３は、本実施例に係るひずみ計測装置によるひずみ計測での誤差ひずみの推移と誤差を説明する図である。図１３に示すように、縦軸は室温（例えば常温２０℃程度）で撮像した画像に対する誤差ひずみ（％）を表し、横軸は時間を表している。
【００７０】
図１３に示すように、本実施例の揺らぎ低減手段１１ｃを適用したひずみ計測装置１０ｃで高温の測定対象物１４の表面を所定の時間毎に撮像装置１２で撮像して画像を取得した場合、画像の誤差ひずみから求めた熱揺らぎによるひずみの誤差は±２５μ程度であった。一方、図６に示すように、従来のひずみ計測では、高温の測定対象物１４の表面を所定の時間毎に撮像装置１２で撮像して画像を取得した場合、画像の誤差ひずみの変動から求めた熱揺らぎによるひずみの誤差は±１５０μ程度であるため、本実施例の揺らぎ低減手段１１ｃを用いて高温の測定対象物１４の表面を撮像装置１２で撮像して取得した画像に含まれる熱揺らぎによるひずみの誤差を、従来のひずみ計測での熱揺らぎによるひずみの誤差よりも大幅に低減することができる。
【００７１】
本実施例では、空気の熱揺らぎが発生しない光透過部材２９中で温度を大幅に低下させることができるため、光透過部材２９の外側の温度と室温との温度差を非常に小さくすることができる。これにより、揺らぎ低減手段１１ｃの光透過部材２９の外側で発生する空気の熱揺らぎをほぼ抑制することができる。
【００７２】
また、従来のひずみ計測において高温の測定対象物１４の表面近傍（約５５０℃）から室温（約２０℃）までの温度差（Ｂ１〜Ｂ２）約５３０℃と比較して、本実施例では光透過部材２９の外側から室温までの温度差（Ｄ２〜Ｄ３）を１／１８程度（約３０℃）とすることができるため、従来のひずみ計測よりも空気の熱揺らぎを最も低減することができる。
【００７３】
このように、本実施例のひずみ計測装置１０ｃでは揺らぎ低減手段１１ｃを適用して撮像装置１２で高温の測定対象物１４の表面を撮像して画像を取得することにより、従来のひずみ計測に比べて空気の熱揺らぎによるひずみの誤差を大幅に低減することができる。これにより、取得する画像の精度をさらに向上させることができ画像処理によるひずみ計測精度を向上させることができる。
【００７４】
以上、本実施例１〜３で説明したように、本発明に係る揺らぎ低減手段を適用したひずみ計測装置によれば、従来のひずみ計測に比べて高温の測定対象物の表面近傍の空気の熱揺らぎを大幅に低減することができる。これにより、撮像装置で撮像して取得する画像の精度を向上させることができ画像処理によるひずみ計測精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０a、１０ｂ、１０ｃ  ひずみ計測装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  揺らぎ低減手段
１２  撮像装置
１３  演算装置
１４  測定対象物
２１  断熱体
２２、２５、２６、２９  光透過部材
２３  断熱材
２４、２７、２８、３０  空間
３１  本体
３２  レンズ
４１  Ｉ／Ｆ部
４２  記憶部
４３  演算部
４４  入力部
４５  出力部
【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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【図１２】
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【図１３】
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