(57)【要約】【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】本発明に係るひずみ計測装置は、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、前記撮像装置側から前記測定対象物に向かって前記撮像装置の周囲から加熱流体を送り出す少なくとも１つの加熱流体吹出手段と、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、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【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、
前記撮像装置側から前記測定対象物に向かって前記撮像装置の周囲から加熱流体を送り出す少なくとも１つの加熱流体吹出手段と、
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、
を有す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、
前記加熱流体吹出手段の吹出口は１つ以上であることを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記加熱流体吹出手段が複数設けられることを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つにおいて、
前記加熱流体の温度は、１００℃以上１５０℃以下で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、前記撮像装置側から前記測定対象物に向かって前記撮像装置の周囲から加熱流体を送り出す少なくとも１つの加熱流体吹出手段と、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、を有す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、前記加熱流体吹出手段の吹出口は１つ以上であ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または第２の発明において、前記加熱流体吹出手段が複数設けられることを特徴とするひずみ計測装置である。
【００１２】
第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、前記加熱流体の温度は、１００℃以上１５０℃以下で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】
【００１３】
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】
【００１４】
【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、本実施例に係るひずみ計測装置の加熱流体吹出手段と撮像装置のレンズとの配置を説明する図である。
【図４】図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図５は、本実施例に係る加熱流体吹出手段の斜視図である。
【図６】図６は、図５のＥ−Ｅ断面図である。
【図７】図７は、図１のＡ−Ａ断面図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８】図８は、従来のひずみ計測方法での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９】図９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】図１０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１１】図１１は、本実施例に係る演算装置の概略構成図である。
【図１２】図１２は、本実施例に係るひずみ計測装置の構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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】
【００１６】
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。図３は、本実施例に係るひずみ計測装置の加熱流体吹出手段と撮像装置のレンズとの配置を説明する図である。図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施例に係るひずみ計測装置１０ａは、加熱流体吹出手段１１ａと、撮像装置１２と、演算装置１３とを備える。
【００１８】
図１、２に示すように、加熱流体吹出手段１１ａは、高温の測定対象物１４のひずみを計測する領域に向かって加熱流体２５を送り出す加熱流体吹出口２１ａと加熱流体吹出手段１１ａを撮像装置１２に固定する基部２２とを備える。
【００１９】
図１〜４に示すように、加熱流体吹出手段１１ａは、撮像装置１２のレンズ３２の周囲を取り囲むような二重の円筒であり、基部２２にて撮像装置１２に固定されている。また、加熱流体吹出口２１ａとレンズ３２とが直接接触しないように隙間を設けて設置されている。
【００２０】
図３に示すように、加熱流体吹出手段１１ａは、加熱手段２３で加熱された加熱流体２５を導入する基部２２を有し、基部２２は撮像装置１２本体側が拡大した円筒である。加熱流体吹出口２１ａは、基部２２から突出するようにレンズ３２の全周囲を取り囲む二重筒として形成されている。
【００２１】
図２、３に示すように、加熱手段２３により加熱された加熱流体２５はポンプ２４により、加熱流体吹出手段１１ａの基部２２に送給される。加熱流体吹出手段１１ａに送給された加熱流体２５は加熱流体吹出口２１ａより高温の測定対象物の表面に向かって送り出される。
【００２２】
加熱流体吹出口２１ａは、レンズ３２の中心線Ｃに対して略平行に配置されており、レンズ３２の全周囲から二重筒の加熱流体吹出口２１ａから高温の測定対象物１４の表面に向かってレンズ３２の中心線Ｃに対して略平行に加熱流体２５を送り出すようになっている。
【００２３】
なお、加熱流体２５をレンズ３２の中心線Ｃに対して上下左右に角度を付けて、高温の測定対象物１４の表面に向かって略円錐状に加熱流体２５を送り出すようにしてもよい。
【００２４】
なお、本実施例の加熱流体吹出手段１１ａの加熱流体吹出口２１ａは、レンズ３２の全周囲を取り囲む二重筒を例にして説明したが、これに限ることはなく、例えばレンズの全周囲を取り囲む多角形形状の筒であってもよい。
【００２５】
加熱流体吹出手段１１ａは、加熱流体２５の温度に耐えられる材料で構成されることが好ましく、例えば、金属材料、耐熱性プラスチック材料、セラミック材料などが挙げられる。
【００２６】
加熱流体吹出手段１１ａから送り出される加熱流体２５は、加熱手段２３、例えば、ヒーターなどにより高温に加熱され、ポンプ２４により加熱流体吹出手段１１ａに導入される。加熱流体２５の温度としては、ひずみ計測の精度を向上させるという観点から、高温の測定対象物１４の温度に近い方が好ましく、高温の測定対象物１４の温度と同じ温度がより好ましい。これにより、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の周囲の空気の温度との温度勾配を小さくできることから、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを抑制することができる。また、加熱流体２５の温度が高温であれば高温の測定対象物１４の温度を設定温度に達しやすくすることができる。
【００２７】
また、撮像装置１２の耐熱性を考慮した場合、加熱流体２５の温度としては、好ましくは１００℃以上１５０℃以下である。加熱流体２５の温度が上記範囲内であると、測定対象物１４の表面温度を低下させることなく、熱揺らぎを抑制してひずみ計測を行うことができる。
【００２８】
なお、撮像装置１２の周囲を、例えば断熱材等で囲って撮像装置１２の断熱性能を向上させることで、送り出す加熱流体２５の温度をより高温にすることができ、高温の測定対象物１４の温度に近づけることができる。
【００２９】
なお、流体を加熱する手段としてヒーターに限ることはなく、流体を加熱できるものであれば公知の方法が適用できる。また、流体としては、例えば、空気や不活性ガスなどが挙げられる。
【００３０】
また、加熱流体吹出手段１１ａから送り出される加熱流体２５の流速としては、好ましくは３ｍ／ｓｅｃ以上７ｍ／ｓｅｃ以下、より好ましくは４ｍ／ｓｅｃ以上６ｍ／ｓｅｃ以下、さらに好ましくは５ｍ／ｓｅｃである。加熱流体２５を送り出す流速が上記範囲を超えた場合には、高温の測定対象物１４の表面の温度を低下させる虞があり、上記範囲を下回った場合には、加熱流体２５が測定対象物１４に到達する前に拡散してしまい、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の周囲の空気の温度との温度勾配を小さくできない虞がある。よって、加熱流体２５を送り出す流速が上記範囲内であると、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の周囲の空気の温度との温度勾配を緩やかにできるため、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを抑制することができる。
【００３１】
次に、本実施例における加熱流体吹出手段１１ａの加熱流体吹出口２１ａの変形例について説明する。図５は、本実施例における加熱流体吹出手段１１ｂの斜視図である。図６は、図５のＥ−Ｅ断面図である。
【００３２】
図５に示すように、加熱流体吹出手段１１ｂは、加熱手段２３で加熱された加熱流体２５を導入する基部２２を有し、基部２２は撮像装置１２本体側が拡大した円筒である。加熱流体吹出口２１ｂは、基部２２から突出するように撮像装置１２のレンズ３２の周囲の上下左右の４カ所に円筒として形成されている。
【００３３】
また、図５、６に示すように、加熱流体吹出口２１ｂは、撮像装置１２のレンズ３２の周囲を囲むように上下左右に設けられており、加熱流体吹出手段１１ｂの基部２２から加熱流体吹出口２１ｂは４つに分岐してレンズ３２の周囲の上下左右に配置されている。
【００３４】
また、図１、５に示すように、加熱手段２３により加熱された加熱流体２５はポンプ２４により、加熱流体吹出手段１１ｂの基部２２に送給される。加熱流体吹出手段１１ｂに送給された加熱流体２５は加熱流体吹出口２１ｂより高温の測定対象物の表面に向かって送り出される。
【００３５】
加熱流体吹出口２１ｂは、レンズ３２の中心線Ｃに対して略平行に配置され、レンズ３２の周囲から高温の測定対象物１４の表面に向かってレンズ３２の中心線Ｃに対して略平行に加熱流体２５を送り出すようになっている。
【００３６】
なお、加熱流体２５をレンズ３２の中心線Ｃに対して上下左右に角度を付けて、高温の測定対象物１４の表面に向かって略円錐状に加熱流体２５を送り出すようにしてもよい。
【００３７】
なお、本実施例の加熱流体吹出手段１１ｂは、レンズ３２の周囲の上下左右の４カ所に設け、加熱流体吹出口２１ｂの形状を円筒を例にして説明したが、これに限ることはなく、例えばレンズ３２の上下または左右の２カ所に設けてもよいし、上下左右の４カ所に設けてもよい。また、加熱流体吹出口２１ｂの形状は多角形の筒であってもよい。
【００３８】
加熱流体吹出手段１１ｂは、加熱流体２５の温度に耐えられる材料で構成されることが好ましく、例えば、金属材料、耐熱性プラスチック材料、セラミック材料などが挙げられる。
【００３９】
加熱流体吹出手段１１ｂから送り出される加熱流体２５は、加熱手段２３、例えば、ヒーターなどにより高温に加熱され、ポンプ２４により加熱流体吹出手段１１ｂに導入される。加熱流体２５の温度としては、ひずみ計測の精度を向上させるという観点から、高温の測定対象物１４の温度に近い方が好ましく、高温の測定対象物１４の温度と同じ温度がより好ましい。これにより、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の周囲の空気の温度との温度勾配を小さくできることから、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを抑制することができる。また、加熱流体２５の温度が高温であれば高温の測定対象物１４の温度を設定温度に達しやすくすることができる。
【００４０】
また、撮像装置１２の耐熱性を考慮した場合、加熱流体２５の温度としては、好ましくは１００℃以上１５０℃以下である。加熱流体２５の温度が上記範囲内であると、測定対象物１４の表面温度を低下させることなく、熱揺らぎを抑制してひずみ計測を行うことができる。
【００４１】
なお、撮像装置１２の周囲を、例えば断熱材等で囲って撮像装置１２の断熱性能を向上させることで、送り出す加熱流体２５の温度をより高温にすることができ、高温の測定対象物１４の温度に近づけることができる。
【００４２】
なお、流体を加熱する手段としてヒーターに限ることはなく、流体を加熱できるものであれば公知の方法が適用できる。また、流体としては、例えば、空気や不活性ガスなどが挙げられる。
【００４３】
また、加熱流体吹出手段１１ａから送り出される加熱流体２５の流速としては、好ましくは３ｍ／ｓｅｃ以上７ｍ／ｓｅｃ以下、より好ましくは４ｍ／ｓｅｃ以上６ｍ／ｓｅｃ以下、さらに好ましくは５ｍ／ｓｅｃである。加熱流体２５を送り出す流速が上記範囲を超えた場合には、高温の測定対象物１４の表面の温度を低下させる虞があり、上記範囲を下回った場合には、加熱流体２５が測定対象物１４に到達する前に拡散してしまい、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の周囲の空気の温度との温度勾配を小さくできない虞がある。よって、加熱流体２５を送り出す流速が上記範囲内であると、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の周囲の空気の温度との温度勾配を緩やかにできるため、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを抑制することができる。
【００４４】
次に、本実施例に係る加熱流体吹出手段の空気の熱揺らぎ低減作用について説明する。図７は、本実施例に係る加熱流体吹出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８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。図９は、本実施例のひずみ計測装置で取得した画像の誤差ひずみの推移と誤差を示す図である。図１０は、従来のひずみ計測で取得した画像の誤差ひずみの推移と誤差を示す図である。
【００４５】
図７、８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８に示すように、台座５２に設置された測定対象物１４は、例えば、ヒーター５１で約５００℃に加熱されているため、測定対象物１４の表面近傍の空気の温度は約５００℃である。本実施例のひずみ計測では、ひずみ計測装置１０ａの加熱流体吹出手段１１ａ、１１ｂから、例えば１００℃程度に加熱された加熱流体２５を測定対象物１４の表面に向かって送り出すようにしている。
【００４６】
加熱流体吹出手段１１ａ、１１ｂの加熱流体吹出口２１ａ、２１ｂから送り出した加熱流体２５は、高温の測定対象物１４の表面にぶつかって矢印Ｆ１、Ｆ２で示すように周囲に拡散する。これにより、測定対象物１４の表面近傍の空気の温度は約５００℃から、例えば１５０℃程度の温度に低下することになる。
【００４７】
また、撮像装置１２のレンズ３２周囲の加熱流体吹出口２１ａ、２１ｂから測定対象物１４の表面に向かってレンズ３２の中心線Ｃに対して略平行に加熱流体２５を送り出しているため、撮像装置１２の周囲の空気の温度は、例えば８０℃程度となる。
【００４８】
従って、本実施例では、加熱流体吹出手段１１ａ、１１ｂから高温の測定対象物１４の表面に向かって撮像装置１２の撮像経路上に加熱流体２５を送り出すことにより、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の周囲の空気の温度との温度勾配（Ａ１〜Ａ２）は７０℃程度と小さくなり、温度勾配を緩やかにすることができる。
【００４９】
本実施例では、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の周囲の空気の温度との温度勾配が緩やかになるため、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを抑制することができる。よって、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できるため、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の精度を向上させることができる。
【００５０】
一方、従来のひずみ計測においては、図８に示すように、例えば、ヒーター５１で約５００℃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５１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。
【００５１】
図８に示すように、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の温度Ｂ１が約５００℃であり、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４８０℃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。
【００５２】
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となる。よって、従来のひずみ計測では、高温の測定対象物の表面を撮像装置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。
【００５３】
次に、本実施例に係る加熱流体吹出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９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１０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。
【００５４】
図９、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。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。
【００５５】
図９に示すように、本実施例のひずみ計測装置１０ａの加熱流体吹出手段１１ａ、１１ｂ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、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±３０μ程度であった。一方、図１０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、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。ここで、ひずみとは、ある区間で変位した量（伸び量又は縮み量）を変位前の元の長さで除した無次元の値である。なお、図９、１０中の１％は１×１０−２＝１×１０４×１０−６＝１００００μに相当する。
【００５６】
従って、本実施例のひずみ計測装置１０ａの加熱流体吹出手段１１ａ、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画像に含まれる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、撮像装置１２のレンズ３２周囲に配置された加熱流体吹出手段１１ａ、１１ｂの加熱流体吹出口２１ａ、２１ｂから高温の測定対象物１４の表面に向かって撮像装置１２の撮像経路上に加熱流体２５を送り出すことで、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差（Ａ１〜Ａ２）を小さくすることができる。これにより、高温の測定対象物１４の表面近傍に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５００℃）から室温（約２０℃）までの温度差（Ｂ１〜Ｂ２）約４８０℃と比較して、本実施例では高温の測定対象物１４の表面から撮像装置１２の周囲までの温度差（Ａ１〜Ａ２）を１／７程度（約７０℃）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。
【００５９】
このように、本実施例のひずみ計測装置１０ａでは加熱流体吹出手段１１ａ、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。
【００６０】
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、離れた位置から測定対象物１４の表面のひずみを計測する領域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。
【００６１】
次に、演算装置１３について説明する。図１１は、本実施例に係るひずみ計測装置１０ａの演算装置１３の概略構成図である。図１１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と備えている。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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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に示すように測定対象物１４を、例えば、圧縮試験機の台座５２の上に配置する。
【００６５】
本実施例の加熱流体吹出手段１１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大幅に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。
【００６６】
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】
【００６７】
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に備えられている加熱流体吹出手段１１ａ、１１ｂ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。
【００６８】
図１２は、本実施例に係るひずみ計測装置の構成を簡略に示す図である。図１２に示すように、本実施例に係るひずみ計測装置１０ｂは、加熱流体吹出手段６１、６２と、撮像装置１２と、演算装置１３とを備える。すなわち、加熱流体吹出手段を複数設けたものである。
【００６９】
図１２に示すように、撮像装置１２のレンズ３２の片側に設置される加熱流体吹出手段６１は、高温の測定対象物１４のひずみを計測する領域に向かって加熱流体２５を送り出す加熱流体吹出口６３を有する。また、撮像装置１２のレンズ３２の他方の側に設置される加熱流体吹出手段６２は、高温の測定対象物１４のひずみを計測する領域に向かって加熱流体２５を送り出す加熱流体吹出口６４を有する。
【００７０】
また、図１２に示すように、加熱流体吹出手段６１、６２は、撮像装置１２のレンズ３２の左右を囲むように配置されている。加熱流体吹出口６３、６４とレンズ３２とが直接接触しないようになっている。図１２に示すように、加熱流体吹出口６３、６４は、レンズ３２の中心線Ｃに対して略平行に配置され、レンズ３２の周囲から高温の測定対象物１４の表面に向かってレンズ３２の中心線Ｃに対して略平行に加熱流体２５ａ、２５ｂを送り出すようになっている。
【００７１】
なお、加熱流体２５ａ、２５ｂをレンズ３２の中心線Ｃに対して、加熱流体吹出口６３は高温の測定対象物１４に向かって右側、加熱流体吹出口６４は高温の測定対象物１４に向かって左側に角度を付けて、高温の測定対象物１４の表面に向かって加熱流体２５ａ、２５ｂを送り出すようにしてもよい。
【００７２】
なお、本実施例では、加熱流体吹出手段６１、６２は、撮像装置１２のレンズ３２の左右を囲むように配置される例で説明したが、これに限ることはなく撮像装置１２のレンズ３２の上下を囲むように配置してもよいし、撮像装置１２のレンズ３２の上下左右を囲むように配置してもよい。
【００７３】
また、加熱流体の２５の流量をさらに多くするために加熱流体吹出手段を２つ以上備えることができる。
【００７４】
加熱流体吹出手段６１、６２は、加熱流体２５ａ、２５ｂの温度に耐えられる材料で構成されることが好ましく、例えば、金属材料、耐熱性プラスチック材料、セラミック材料などが挙げられる。
【００７５】
加熱流体吹出手段６１、６２から吹き出される加熱流体２５ａ、２５ｂは、加熱手段２３ａ、２３ｂ、例えば、ヒーターなどにより高温に加熱され、ポンプ２４ａ、２４ｂにより加熱流体吹出手段６１、６２に導入される。加熱流体２５ａ、２５ｂの温度としては、ひずみ計測の精度を向上させるという観点から、高温の測定対象物１４の温度に近い方が好ましく、高温の測定対象物１４の温度と同じ温度がより好ましい。これにより、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の周囲の空気の温度との温度勾配を小さくできることから、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを抑制することができる。また、加熱流体２５の温度が高温であれば高温の測定対象物１４の温度を設定温度に達しやすくすることができる。
【００７６】
また、撮像装置１２の耐熱性を考慮した場合、加熱流体２５の温度としては、好ましくは１００℃以上１５０℃以下である。加熱流体２５の温度が上記範囲内であると、測定対象物１４の表面温度を低下させることなく、熱揺らぎを抑制してひずみ計測を行うことができる。
【００７７】
なお、撮像装置１２の周囲を、例えば断熱材等で囲って撮像装置１２の断熱性能を向上させることで、送り出す加熱流体２５の温度をより高温にすることができ、高温の測定対象物１４の温度に近づけることができる。
【００７８】
なお、流体を加熱する手段としてヒーターに限ることはなく、流体を加熱できるものであれば公知の方法が適用できる。また、流体としては、例えば、空気や不活性ガスなどが挙げられる。
【００７９】
また、加熱流体吹出手段６１、６２からそれぞれ送り出される加熱流体２５の流速としては、好ましくは３ｍ／ｓｅｃ以上７ｍ／ｓｅｃ以下、より好ましくは４ｍ／ｓｅｃ以上６ｍ／ｓｅｃ以下、さらに好ましくは５ｍ／ｓｅｃである。加熱流体２５を送り出す流速が上記範囲を超えた場合には、高温の測定対象物１４の表面の温度を低下させる虞があり、上記範囲を下回った場合には、加熱流体２５が測定対象物１４に到達する前に拡散してしまい、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の周囲の空気の温度との温度勾配を小さくできない虞がある。よって、加熱流体２５を送り出す流速が上記範囲内であると、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の周囲の空気の温度との温度勾配を緩やかにできるため、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを抑制することができる。
【００８０】
加熱流体吹出手段６１、６２は、それぞれが加熱流体２５ａ、２５ｂを高温の測定対象物１４に向かって送り出すために、加熱手段２３ａ、２３ｂとポンプ２４ａ、２４ｂとから加熱流体２５ａ、２５ｂが導入されるようになっている。
【００８１】
本実施例においては、加熱流体吹出手段６１、６２を２つ備えることにより、高温の測定対象物１４の表面に向かって送り出す加熱流体２５ａ、２５ｂの流量を２倍以上にすることができる。これにより、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の周囲の空気の温度との温度勾配をさらに小さくすることができ、温度勾配を大幅に緩やかにすることができる。
【００８２】
従って、本実施例のひずみ計測装置１０ｂの加熱流体吹出手段６１、６２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。
【００８３】
本実施例では、加熱流体吹出手段６１、６２から送り出す加熱流体２５の流量を２倍以上にすることで、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の周囲の空気の温度との温度勾配をさらに小さくすることができるため、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを大幅に抑制することができる。よって、高温の測定対象物１４の表面近傍の空気の熱揺らぎを大幅に低減できるため、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の精度を向上させることができる。
【００８４】
以上、本実施例１、２で説明したように、本発明における加熱流体吹出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】
【００８５】
１０ａ、１０ｂ  ひずみ計測装置
１１ａ、１１ｂ、６１、６２  加熱流体吹出手段
１２  撮像装置
１３  演算装置
１４  測定対象物
２１ａ、２１ｂ、６３、６４  加熱流体吹出口
２２  基部
２３、２３ａ、２３ｂ  加熱手段
２４、２４ａ、２４ｂ  ポンプ
２５、２５ａ、２５ｂ  加熱流体
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
５１  ヒーター
５２  台座
【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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