(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片の表面に付された２つのマークをカメラで撮影し、その２つのマークの画像の移動から、試験片の伸びを非接触で計測する伸び計に用いられる校正装置であって、
長さの基準を提供する基準面を有し、当該校正装置を試験機の掴み具に、試験片または試験片と同じ厚みの板と共に挟んで取り付けた状態で、その基準面とカメラとの距離が、実際の計測時における試験片のマークを含む面とカメラとの距離と等しくなるように構成されていることを特徴とする光学式伸び計用校正装置。
【請求項２】
試験片の表面に付された２つのマークをカメラで撮影し、その２つのマークの画像の移動から、試験片の伸びを非接触で計測する伸び計に用いられる校正装置であって、
長さの基準を提供する基準面を有する校正器と、この校正器の試験機への取付位置を規定する規定手段を備え、その規定手段は、校正器の取付位置を、試験片の厚みに応じて、試験片の厚みが０であるときの位置に対して、試験片の厚みの１／２の距離だけ移動するように構成されており、校正を行うときに、校正器の基準面とカメラとの距離が、実際の計測時における試験片のマークを含む面とカメラとの距離に等しくなる位置に、上記基準面が配置されるように構成されていることを特徴とする光学式伸び計用校正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラにより試験片を撮影することによって得られる画像データを用いて、試験片の標線間の伸びないしは歪みを非接触のもとに計測する伸び計に用いられる校正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば材料試験機により試験片の伸びや歪みを計測する際、その試験片の厚みが薄い場合、従来の接触式の伸び計では、試験片への影響が大きく、使用できない場合がある。このような試料の計測においては、非接触で計測する方法が要求される。
【０００３】
非接触方式の伸び計としては、現時点においてビデオカメラを用いた、いわゆる光学式伸び計が簡便で精度も高いとされている。光学式伸び計では、図７に示すように、試験片Ｗの表面に２つの標線マークＭ1,Ｍ2 を付しておき、これらの標線マークＭ1,Ｍ2 を試験中においてビデオカメラＶで撮影して得られる撮影信号から各標線マークＭ1,Ｍ2 を認識して、各標線マーク間の経時的変化から試験片Ｗの伸びを計測する。
【０００４】
この種の光学式伸び計においてはビデオカメラの撮影倍率の校正を行う必要がある。その校正は、図８（Ａ）に示すように、適当な厚みの校正器（キャリブレーションバー）ＣB を材料試験機等の掴み具１１，１２に取り付け、その面上の基準長さをビデオカメラＶで撮影し、その撮影された画像データ上での長さ単位（画素）との関係をもとに、これを基準として実際の計算値（標線マークの移動量）を求める、という方法で行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光学式伸び計においてカメラの撮影倍率の校正は、従来、キャリブレーションバーを材料試験機等に取り付けて校正を行った後、そのキャリブレーションバーを取り外し、次いで試験片を取り付けるという手順で行われており、その校正時において、キャリブレーションバーの厚みと試験片の厚みが異なっている場合、図８（Ｂ）に示すように、キャリブレーションバーＣB の基準面とビデオカメラＶとの距離が、実際の試験片Ｗの標線マークを含む面とビデオカメラＶとの距離と等しくならない（Ｌ≠Ｌ′）。ここで、ビデオカメラの撮影倍率は、撮影対象とカメラとの距離が変化すると変化することから、キャリブレーションバーの厚みと試験片の厚みが異なっていると、その厚みの差が誤差を生む原因となる。
【０００６】
これを解消する方法として、焦点距離の長いレンズを用いて、撮影対象とビデオカメラとの距離の変化に対する撮影倍率の変化の割合の程度を小さくするという方法が考えられる。
【０００７】
しかし、材料の伸び範囲は、大きいものでは１０００％以上のものもあり、このような材料に対しては計測視野を大きくする必要がある。これを焦点距離の長いレンズで満足するには、撮影距離を伸ばさないといけないが、その距離を確保するには装置の設置面積上の制約から限界があり、従って撮影対象とカメラとの距離の変化に対する撮影倍率の変化を完全に０にすることはできない。
【０００８】
なお、撮影対象とカメラとの距離の変化による影響を０にする方法として、テレセントリックレンズと呼ばれているレンズを撮影光学系に配置するという方法も考えられるが、そのテレセントリックレンズは一般に非常に高価である。
【０００９】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、誤差のない正確な校正を安価のもとに行うことができる光学式伸び計用校正装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、試験片の表面に付された２つのマークをカメラで撮影し、その２つのマークの画像の移動から、試験片の伸びを非接触で計測する伸び計に用いられる校正装置であって、図１，図２に例示するように、長さの基準を提供する基準面１ａを有し、当該校正装置を試験機の掴み具１１，１２に試験片Ｗ（または試験片Ｗと同じ厚みの板）と共に挟んで取り付けた状態で、その基準面１ａとカメラとの距離Ｌが、実際の計測時における試験片Ｗのマークを含む面とカメラとの距離Ｌと等しくなるように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、試験片の表面に付された２つのマークをカメラで撮影し、その２つのマークの画像の移動から、試験片の伸びを非接触で計測する伸び計に用いられる校正装置であって、図４〜図６に例示するように、長さの基準を提供する基準面を有する校正器２と、この校正器２の試験機への取付位置を規定する規定手段（取付板３）を備え、その規定手段が、校正器２の取付位置を、試験片Ｗの厚みｄに応じて、試験片Ｗの厚みが０であるときの位置に対して、試験片Ｗの厚みｄの１／２の距離だけ移動するように構成されており、校正を行うときに、校正器の基準面とカメラとの距離が、実際の計測時における試験片のマークを含む面とカメラとの距離に等しくなる位置に、上記基準面が配置されるように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態の正面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。
図１に示す実施の形態は、例えばアルミニウム製の校正器（キャリブレーションバー）１であって、正面側が段付き形状に加工されており、その１段下がった面が、長さの基準を提供する基準面１ａとなっている。この基準面１ａには上下２本の基準マークｍ1,ｍ2 が付されている。
【００１５】
また、基準面１ａが設けられた段付き部１ｂの厚みは、材料試験機等の掴み具１１，１２（図２参照）によって挟み込まれる掴み部１ｃ，１ｄの厚みに対して１／２の寸法に加工されている。
【００１６】
次に、本実施の形態の作用を図２を参照して述べる。
まず、この例では、試験機の掴み具１１，１２として、互いに対向する歯１１ａと１１ｂ、１２ａと１２ｂが、それぞれ中心に向かって互いに同じ量だけ移動する方式の定位置掴み具を使用するものとする。
【００１７】
校正時には、図２（Ａ）に示すように、掴み具１１，１２に校正器１を、その掴み部１ｃ，１ｄの背面側に、実際の計測を行う試験片Ｗを挟み込んだ状態で取り付け、この状態で、校正器１の基準面１ａの基準マークｍ1,ｍ2 をビデオカメラ（図示せず）で撮影し、その撮影画像からカメラ画面上における基準マークｍ1 とｍ2 との間隔を計測し、この計測値と、校正器１の基準面１ａ上でのマーク間隔とからカメラの撮影倍率を求めておく。
【００１８】
次に、校正器１を試験機の掴み具１１，１２から取り外した後、図２（Ｂ）に示すように、実際の計測を行う試験片Ｗを掴み具１１，１２に取り付ける。この状態で、試験片Ｗの２つの標線マーク（図７参照）をビデオカメラで撮影して計測を開始し、刻々と得られる２つの標線マークの移動量を、先に求めたカメラの撮像倍率を用いて校正して伸びの計測データを得る。
【００１９】
ここで、先に取り付けた校正器１の掴み部１ｃ，１ｄの厚みを２ｔ、段付き部１ｂの厚みをｔ、試験片Ｗの厚みをｄとすると、図２（Ａ）に示す状態つまり掴み具１１，１２に、校正器１の掴み部１ｃ，１ｄと試験片Ｗを挟み込んだ状態における、掴み具１１，１２の歯１１ａと１１ｂ，１２ａと１２ｂの中心位置（把持中心）ＣL は、背面側の歯１１ｂ，１２ｂから（２ｔ＋ｄ）／２＝ｔ＋ｄ／２の位置となり、また、校正器１の基準面１ａの背面側の歯１１ｂ，１２ｂに対する位置はｔ＋ｄの位置となる。従って、その基準面１ａの把持中心ＣL に対する位置は（ｔ＋ｄ）−（ｔ＋ｄ／２）＝ｄ／２となる。
【００２０】
一方、掴み具１１，１２に試験片Ｗのみを挟み込んだ状態のときには、試験片Ｗの表面の把持中心ＣL に対する位置は、当然のことながら試験片Ｗの厚みの１／２つまりｄ／２であり、従って校正時における校正器１の基準面１ａとビデオカメラとの距離Ｌは、実際の計測時における試験片Ｗの表面とビデオカメラとの距離Ｌと等しくなる。その結果、誤差のない正確な校正を行うことができる。
【００２１】
ここで、以上の実施の形態において、試験片Ｗの厚みの関係上、校正器１の厚みが薄くする必要があり、校正器に図１に示したような段付き部を加工すると、校正器自体の強度が低下するおそれがある場合、図３に示すように校正器１′の背面側に外方に凸の段付き部１ｅを設けて、全体の剛性を高めるというような構造を採用すればよい。
【００２２】
なお、図３に示すような校正器１′を用いる場合、段付き部１ｅが邪魔となって、この校正器１′と試験片Ｗを一緒に掴み具１１，１２に挟み込むことができないので、このような校正器１′を用いる場合には、試験片Ｗと同じ厚みの板Ｐを校正時に掴み具１１，１２に挟み込むようにする。また、先の図１に示した形状の校正器１においても、試験片Ｗの表面が校正器１に接触することを避けたい場合にも、同様に試験片Ｗと同じ厚みの板Ｐを挟み込むようにすればよい。
【００２３】
本発明の他の実施の形態を図４〜図６を参照しつつ説明する。
この実施の形態の校正装置は、校正器２とその取付板３によって構成されている。
【００２４】
校正器２は、ストレーンゲージ式伸び計などの校正に用いられる校正器で、図４に示すように、固定バー２ａと、これに対向して配置された移動バー２ｂ、及び移動バー２ｂに上下方向への変位を与えるマイクロメータ２ｃを主体として構成されている。
【００２５】
取付板３は、図５の平面図及び図６の断面図に示すように、図４に示した校正器２のベース板２ｄを載せるベース台３ａと、このベース台３ａの所定位置に固定されたピン３ｂに回動自在に取り付けられた回転ストッパ３ｃと、回転ストッパ３ｃの一端部と対向する位置に配置され、ベース台３ａに置かれた校正器２のベース板２ｄの一方向（カメラの撮影方向と直交する方向）における位置を規制するための固定ストッパ３ｄを備えている。
【００２６】
回転ストッパ３ｃの両端部は、それぞれ半径ｒの円弧状に加工されており、一端側の円弧部分（固定ストッパ３ｄと対向する部分）の中心ｎ1 とピン３ｂの中心との距離２Ｓが、他端側の円弧部分（校正器のベース板２ｄ側）の中心ｎ2 とピン３ｂの中心との距離Ｓの２倍となるように構成されている。従って、回転ストッパ３ｃの一端側の円弧部分と固定ストッパ３ｄとの間に厚みｄのものを挟み込むと、回転ストッパ３ｃが回転し、その他端側の円弧部分が、反対側にｄ／２の距離だけ移動する。
【００２７】
次に、本実施の形態の作用を使用方法とともに述べる。
まず、図４に示すような校正器２は、材料試験機等の掴み具及びフランジ等を取り外した状態で、その掴み具の把持中心に合わせてセットされる。この例では、校正器２のベース板２ｄの下に取付板３を置いて試験機にセットする。
【００２８】
その要領は、まず取付板３を試験機に対して位置決めし、その取付板３のベース台３ａ上に校正器２を置く。このとき、取付板３の回転ストッパ３ｃと固定ストッパ３ｄとの間には何も挟まない状態つまり回転ストッパ３ｃの一端側の円弧部分を固定ストッパ３ｄに当てた状態で、校正器２のベース板２ｄの側面２１ｄを回転ストッパ３ｃの他端側の円弧部分に当て、かつ、ベース板２ｄの側面２２ｄを固定ストッパ３ｄに当てて、校正器２の全体を取付板３に対して位置決めする。なお、このようなセッティングおいて、取付板３を試験機に対する位置は、この取付板３に対して位置決めした校正器２の移動バー２ｂの基準マークｍを付した面が、試験機の掴み具の把持中心に一致するような位置とする。
【００２９】
次に、取付板３の回転ストッパ３ｃの一端側の円弧部分と固定ストッパ３ｄとの間に、計測を行う試験片Ｗを挟み込む。この操作により校正器２がビデオカメラ側に試験片Ｗの厚みｄの１／２の距離だけ平行移動する。これにより、図５に示すように、校正器２の移動バー２ｂの基準マークｍを付した面が、試験機の把持中心ＣL に対してｄ／２の位置に配置され、その基準マークｍを付した面とビデオカメラとの距離が、実際の計測時における試験片Ｗとビデオカメラとの距離と等しくなり、校正時における誤差がなくなる。
【００３０】
そして、校正器２の移動バー２ｂに付した基準マークｍをビデオカメラＶで撮影し、その基準マークｍの位置を、校正器２のマイクロメータ２ｃの操作によって移動させ、マイクロメータ２ｃで与えたマークｍの移動量とビデオカメラＶで得られたマークｍの計測位置の移動量との関係からカメラの撮影倍率を求める。この後、試験機の掴み具を組み立て、試験片Ｗを取り付けて実際の伸びの計測を行う。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の校正装置を用いれば、校正時におけるカメラと撮影対象との距離と、実際の計測時におけるカメラと撮影対象との距離とを常に等しくすることができ、試験片の厚み起因する誤差が含まれない。従って、正確な校正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明図
【図２】本発明の実施の形態の作用説明図
【図３】図１に示す実施の形態の変形例を示す図
【図４】本発明の他の実施の形態に用いる校正器２の構造を示す斜視図
【図５】本発明の他の実施の形態に用いる取付板３の要部構造を示す平面図
【図６】図５のＸ−Ｘ断面図
【図７】光学式伸び計の構成例を示す斜視図
【図８】光学式伸び計の校正を行う際に生じる問題点の説明図
【符号の説明】
１  校正器（キャリブレーションバー）
１ａ  基準面
１ｂ  段付き部
１ｃ，１ｄ  掴み部
ｍ1,ｍ2 基準マーク
２  校正器
２ａ  固定バー
２ｂ  移動バー
２ｃ  マイクロメータ
２ｄ  ベース板
３  取付板
３ａ  ベース台
３ｂ  ピン
３ｃ  回転ストッパ
３ｄ  固定ストッパ
ｍ  基準マーク
１１，１２  掴み具
Ｖ  ビデオカメラ
Ｗ  試験片
Ｍ1,Ｍ2 標線マーク
【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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