KEISOKURESEARCH
CONSULTANT CO.

KEISOKU RESEARCH CONSULTANT CO.

◆目次
 製品概要 測定原理モアレ縞の原理を用いたひずみ可視化技術の紹介

 性能の確認（温度特性・耐候性・耐腐食性・引張試験）
 計測方法 計測イメージサンプル

株式会社 計測リサーチコンサルタント
小川 真由

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◆ひずみ可視化デバイスの概要◆製品概要

製 品 名：ひずみ可視化デバイス
型
式：SVD-1（Strain Visualization Device)

製品分類：ひずみ計測用センサ
特許：特許第5843256号
特許第6304655号
NETIS登録番号：CG-210002-A※広島大学 高木 教授との共同開発

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◆ひずみ可視化デバイスの特徴

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◆ひずみ可視化デバイスの仕様

 電気的な要素は一切なし
・電源不要（究極の省電力タイプのセンサ）
・電気的な故障のない、耐久性の高いセンサ

ひずみ可視化デバイス仕様
標点間距離

105 mm

判読容量※±500 µε（F.S.=1000µε）

 耐候性・耐腐食性
・耐候性および耐腐食性

10年以上±1％ of F.S.

非直線性（画像計測）±10 µε繰り返し精度（画像計測）※極性：＋引張、―圧縮※連続画像撮影の場合、容量±10000µε

 デジタル画像からひずみを算出
・一般的なデジタルカメラでひずみを計測 自己温度補償
・温度影響を受けない（測定対象：コンクリート・鋼製部材）

50 µε

可視化分解能 ひずみを可視化
・ひずみを定量的に目視で確認

120 mm
105 mm

14 mm

17 mm

1.1 mm
1.1 mm
1.6 mm

6.8 mmKEISOKU RESEARCH CONSULTANT CO.

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◆適用範囲
 適用可能な範囲
・コンクリート表面及び鋼材表面
・±500με（例：コンクリート ±12.5N/mm2、鋼材±100N/mm2)
 特に効果の高い適用範囲
・電気的なノイズを受けやすい場所（例：高圧電線やモーターなどの近くで計測する場合）
・測点に電源を設けることが困難な場所・センサと測定器間の配線が困難である場所◆測定原理

 適用できない範囲
・接地面が平たんではない、または曲率のある面・⾧期計測の場合、アンカーボルト、溶接での設置が困難な場合
・無人での連続測定

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◆ひずみ可視化デバイスの測定原理（モアレ縞の原理）◆ひずみ可視化デバイスの構造・構成材料

直線格子 1

ピッチ p

ﾌﾛﾝﾄﾌﾟﾚｰﾄ

（ｶﾞﾗｽ）
ﾘｱﾌﾟﾚｰﾄ
ﾊﾞｯｸﾌﾟﾚｰﾄ

（ｶﾞﾗｽ）

接着
接着

接着
固定リング

（STEEL）

標点間距離：L

温度補償板（STEEL）

標点間距離L に発生した変位⊿Lを，格子パターンを施した2枚のプ
レートの相対的なズレ量から検出する．
ひずみεは，ε＝⊿L／L で求められる．

直線格子 2
ピッチ p+Δp

少しピッチが大きい

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◆ひずみ可視化デバイスの測定原理（モアレ縞の原理）◆ひずみ可視化デバイスの測定原理（モアレ縞の原理）

直線格子 1モアレ縞
直線格子 1直線格子 2
ピッチ W=(p+Δp)/Δp・p
直線格子 23KEISOKU RESEARCH CONSULTANT CO.

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◆ひずみ可視化デバイスの測定原理（モアレ縞の原理）

直線格子 1小さい変位◆性能の確認・温度特性・耐候性・耐腐食性・引張試験

直線格子 2

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◆自己温度補償の原理

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◆温度特性試験No.1-1
No.1-5No.2-2
No.2-6

温度補償板
km・⊿t

ﾌﾛﾝﾄﾌﾟﾚｰﾄ

（測定対象物と同じ線膨張係数 km）

100

No.1-2
No.1-6No.2-3No.2-7

No.1-3
No.1-7No.2-4
ひずみゲージ

No.1-4No.2-1
No.2-5km・⊿tkm・⊿t

標点間距離：L
測定対象物：線膨張係数 km

見掛けのひずみ (με)

ﾘｱﾌﾟﾚｰﾄ
ﾊﾞｯｸﾌﾟﾚｰﾄ

500-50⊿t：温度変化-100

温度変化⊿t ，測定対象物の線膨張係数 kmのとき，温度によって生じる測定対象物の移動量およびこれに伴うフロントプレートの変位は km・⊿t である．測定対象物と同じ線膨張係数を持つ温度補償板を導入することにより，温度変化⊿t のときのバックプレート移動量も km・⊿t となるため，２枚のプレートの相対的なズレはなくなり，ひずみは検出されない．

-150-30-20-1001020304050607080

供試体温度 (℃)

見掛けのひずみは±1.8με 以内となり、自己温度補償していることを確認できた

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◆ひずみ可視化デバイスの耐候性試験◆ひずみ可視化デバイスの耐候性試験■試験条件
・キセノンランプ（180W/㎡）を連続的に照射・温度63℃（噴霧時38℃） 相対湿度50％
・2時間毎に18分間噴霧（JIS K 7350-2に準ずる）
・上記条件で、200 hourが自然環境1年に相当・100 hour毎に写真撮影・画像解析、動作確認※動作確認：SUS板を曲げて強制的にひずみを発生させ、動きを確認。

■試験結果
・ひずみ可視化デバイスの表面や生成したパターンに異常なし
・目視によるひずみ値の読取りや画像解析も問題なし
・耐候性試験後に精密ステージを用いた精度検証においても所定の性能を有していた

0hr

2068hr

試験体耐候性試験装置

耐候性 10年以上

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状態変化なし動作問題なしKEISOKU RESEARCH CONSULTANT CO.

◆ひずみ可視化デバイスの耐腐食性試験◆ひずみ可視化デバイスの耐腐食性試験■試験条件
・塩水噴霧（5％NaCl 35℃）を2時間、乾燥（60℃ 25％RH）を4時間、湿潤（50℃ 98％RH）を2時間のサイクルを繰り返し実施
・上記条件で、80 時間が自然環境（沿岸部暴露）1年に相当・100 hour毎に写真撮影・画像解析、動作確認※動作確認：アクリル板を曲げて強制的にひずみを発生させ、動きを確認。

■試験結果
・ひずみ可視化デバイスの鋼材部に発錆は認められない
・目視によるひずみ値の読取りや画像解析も問題なし
・耐候性試験後に精密ステージを用いた精度検証においても所定の性能を有していた試験前（0時間）

試験体

800時間

耐腐食性試験装置

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◆ひずみ可視化デバイスを用いた鋼材の引張試験

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◆ひずみ可視化デバイスを用いた鋼材の引張試験
900

時刻

ひずみゲージ800

ひずみ可視化デバイス

700

ひずみ（με）

600
500
400
300
200
100
010:48

10:55

11:02

11:09

11:16

11:24

11:31

11:38

11:45

11:52

12:00

時間

アムスラー

単位：mm

試験片（表面）試験片（裏面）
デジタルカメラOLYMPUSSTYLUS TG-3 Tough： ひずみゲージ： ひずみ可視化デバイス

軸ひずみ（με）

荷重（kN）

ひずみゲージ

ひずみ可視化誤差

デバイス

10:57

0000

11:06

1053

45

8

11:10

30

162

159

3

11:13

50271

265

11:16

70

379

375

4

11:19

90

487

477

10

11:22

110594

591

3

11:24

130703708-511:27

150813

821-8

11:30

130710722-1211:33

110605612-7

11:36

90498503-511:39

70390393-3

11:4250282274

811:4530

174

166

811:481066

59

711:51

01284

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試験片

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◆設置方法
製品を部材に接着する方法は3種類
 アンカーボルト固定
 溶接固定◆計測方法

 接着剤固定（短期間の測定のみ）
このうち、アンカーボルト固定、接着剤固定の2種類による設置方法を紹介

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◆ひずみ可視化デバイス 材料（アンカーボルト固定）
本体

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◆ひずみ可視化デバイス
設置方法（アンカーボルト固定）①ダミープレートの取付③②コンクリートの表面処理④③アンカーボルト取付位置の選定
⑤④削孔
⑥取付脚
⑤アンカーボルトの固定⑥⑥取付脚の固定⑦⑦本体の取付
ダミープレート⑧本体の調整KEISOKU RESEARCH CONSULTANT CO.

◆ひずみ可視化デバイス 材料（接着剤固定）
本体

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◆ひずみ可視化デバイス
設置方法（接着剤固定）③①設置部の表面処理（メッキの研磨等）①②②表面処理箇所の清掃（アセトン等で清掃）③取付けコマの設置取付けコマ③③④本体の取付⑤本体の調整④
専用取付け治具④7

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◆ひずみ可視化デバイスのデジタルカメラによる計測◆ひずみ可視化デバイスの目視による計測
100μεごとの数値の最も濃く表示されている数字を読み取る
ことでひずみ値を得ることができる。

ひずみ可視化デバイスに正対して撮影
撮影画像を専用アプリケーションに入力することで解析を実施

モアレ縞の抽出

デジタルカメラによる撮影状況
4隅の黒丸を順番に選択

読取精度＜ 50 µε“解析” ボタン
カメラは解像度 300万画を推奨

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ひずみ算出アプリケーション

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◆画像処理による数値の取得観測されたモアレ縞画像

明るい

140

移動量

130
120
110

輝度値

10090

◆計測イメージサンプル

80
70

ひずみ

60

暗い0

50

100

150

200

250

x軸 [pixel]

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◆目視による計測イメージ

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◆目視による計測イメージ• 部材を圧縮すると• 「数字」の濃い部分が左へ移動

平面図
ひずみゲージ③
ひずみゲージ②

ひずみゲージ④

ひずみ可視化デバイス
ひずみゲージ①
ひずみ可視化デバイス

ひずみゲージ①• 角パイプ軸方向に荷重を加え、ひずみ可視化デバイスを用いてひずみを目視計測する。

• -500μεまで来ると、500μεが濃く表示される

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◆目視による計測イメージ サンプル①• 初期値

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◆目視による計測イメージ サンプル①
• 測定値

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◆目視による計測イメージ サンプル②◆目視による計測イメージ サンプル①

• 初期値
初期値
150με
ひずみゲージ値

計測値
0με

•

ひずみ可視化デバイス
150με→0με ひずみ増分-150με•ひずみゲージ-1με→-140με

ひずみゲージ値

ひずみ増分-139με

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◆目視による計測イメージ サンプル②

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◆目視による計測イメージ サンプル②

• 測定値
初期値
150με
ひずみゲージ値

計測値-300με••ひずみ可視化デバイス
150με→-300με ひずみ増分-450με
ひずみゲージ-1με→-423με

ひずみゲージ値

ひずみ増分-422με

10KEISOKU RESEARCH CONSULTANT CO.

ご清聴ありがとうございました。
株式会社 計測リサーチコンサルタント

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