專利名稱：材料試驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有標線識別水平顯示功能的材料試驗機。
背景技術(shù)：
給試驗片賦予拉伸負載并對其伸展進行測量的材料試驗機，例如由立設(shè)在工作臺上通過馬達的旋轉(zhuǎn)同步地自如旋轉(zhuǎn)的一對的螺紋桿；通過螺母可上下移動地支承在這些螺紋桿上的十字頭；以及與工作臺和十字頭分別連接的夾具等的夾具構(gòu)成。并且，通過在使試驗片的兩端把持在夾具上的狀態(tài)下讓十字頭移動，進行將拉伸負載給與試驗片的試驗的同時，通過位移測量單元對試驗片的伸展進行測量。作為這種材料試驗機中的位移測量單元的一種，已知的有視頻式非接觸延伸計。首先，在利用視頻式非接觸延伸計進行位移測量之前，預(yù)先將印刷了標線記號等的標線封條等貼附在試驗片表面的規(guī)定位置上。并且，在試驗進行中，通過用攝像機對預(yù)先在試驗片的表面的規(guī)定的上下位置所附的標線記號進行攝影，根據(jù)得到的圖像數(shù)據(jù)來計算出標線位置及標線間距離的位移量(參見專利文獻I)。當用這種視頻式非接觸延伸計對伸長進行測量時，將攝像機配置成被夾具所把持的試驗片的規(guī)定的上下位置貼著的標線封條的雙方收進一臺照相機的視野內(nèi)。該攝像機對標線記號的識別是利用將對標線記號設(shè)定的數(shù)據(jù)區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)在與向試驗片的負載軸正交的方向上進行積分而成的輪廓來進行的。并且，基于該輪廓，再算出試驗進行前的標線的位置(參見專利文獻2)。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平11 - 094719號公報專利文獻2:日本特開平11 - 295042號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題然而，根據(jù)標線記號的輪廓來求出標線位置的時候，試驗進行前的標線記號的輪廓就必須是恰當?shù)?。這是由于反之將會影響其后的試驗進行中的標線位置的捕捉及位移測量。并且，為了要使該標線記號的輪廓是恰當?shù)模托枰獢z像機準確地捕捉試驗片上所貼附的標線記號，且能夠正確地進行識別。圖6是制作現(xiàn)有的標線記號M的輪廓Pl的方法說明圖。首先，為了收集圖像數(shù)據(jù)，利用裝有所期望的焦距鏡頭27的攝像機28對試驗片10進行攝影。在此，預(yù)先將標線記號M周邊規(guī)定的范圍指定為用于標線位置計算作圖像數(shù)據(jù)范圍的計算范圍E。關(guān)于該計算范圍E的圖像數(shù)據(jù)，將紙面橫向的色濃度的積分值、即，紙面橫方向排設(shè)的計算范圍E內(nèi)的各像素的灰度值的積算值以每個負載軸側(cè)的像素位置畫輪廓并圖表化，從而得到輪廓P1。輪廓Pl與攝影圖像一起顯示于顯示部，操作人員就能用目視來確認輪廓Pl的形狀了。
以往，對攝像機28是否能準確地捕捉到標線記號M進行的判斷是由操作人員通過目視確認標線記號M的輪廓Pl的形狀來進行的。輪廓Pl的形狀是根據(jù)對試驗片10的照明方法、鏡頭27的光圈、標線的計算范圍E等的設(shè)定而變化的。例如，在對試驗片10的照明過強的情況下，因為攝影圖像中由灰色變成白色成分增多，圖6所示的輪廓Pl的形狀其基線LI上升，標線記號M的色濃度分布的峰值則降低。另外，伴隨受到拉伸負載的試驗片10的伸展，標線記號M的圖案等通過在負載軸方向上延伸標線記號的色濃度也將變薄。為此，基線LI (輪廓的最小值)與標線記號M的色濃度的最大值之差小的輪廓將被操作人員判斷為不是標線記號M被攝像機28準確地捕捉到時的輪廓。并且，操作人員判斷為在根據(jù)輪廓Pl的形狀攝像機28沒有準確地捕捉到標線記號的情況下，將對試驗片10的照明方法、鏡頭27的光圈、標線的計算范圍E等進行調(diào)整直到得到恰當?shù)妮喞獮橹?。像這樣，在操作人員觀察輪廓的形狀并對攝像機是否準確地捕捉到標線記號進行判斷的時候，因各操作人員的感覺不同而有時會產(chǎn)生判斷上的差異。由于這種判斷上的差異將影響試驗結(jié)果，因而最好盡可能地不要產(chǎn)生。但是，實際上，為了不產(chǎn)生這種判斷上的差異，而要求操作人員能夠以準確地看出什么樣的輪廓將影響測量結(jié)果那樣程度適應(yīng)材料試驗及裝置的操作。另外，即便是適應(yīng)了材料試驗及裝置的操作的操作人員，有時也會把與裝置的設(shè)計方設(shè)想作為攝像機準確地捕捉到標線記號時的輪廓相差甚遠的輪廓，判斷為攝像機準確地捕捉到的標線記號。在這種情況下，難以得到正確的測量結(jié)果。本發(fā)明是為了解決上述課題而做出的，其目的在于提供一種能夠?qū)z像機的標線識別水平在顯示部進行顯示的材料試驗機。用于解決課題的手段技術(shù)方案I所述的發(fā)明是一種材料試驗機，通過對附加了標線的試驗片賦予試驗力，且用攝像機對所述標線進行攝影，對試驗片的伸展進行測量，所述材料試驗機其特征在于，包括輪廓制作單元，其根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來制作試驗進行之前的所述標線的輪廓；識別水平判定單元，其根據(jù)所述輪廓對攝像機的標線識別水平進行判定；顯示部，其對與所述識別水平判定單元的判定相應(yīng)的識別水平進行顯示。技術(shù)方案2所述的發(fā)明是基于技術(shù)方案I所述的發(fā)明，所述識別水平判定單元根據(jù)識別水平判定為多個等級，所述識別水平在所述顯示部被顯示為根據(jù)所述識別水平判定單元所判定的等級用不同顏色進行區(qū)分的條形圖。技術(shù)方案3所述的發(fā)明是基于技術(shù)方案I所述的發(fā)明，所述識別水平判定單元根據(jù)所述輪廓是否接近適于所述試驗片的測量的理想化的輪廓的特征，來判定所述識別水平。技術(shù)方案4所述的發(fā)明是基于技術(shù)方案3所述的發(fā)明，所述理想化的輪廓的特征是，所述輪廓的最大值是否接近設(shè)想為即使所述輪廓的最大值在試驗進行中變動也無法達到滿刻度時的、該最大值相對于滿刻度的比例A。技術(shù)方案5所述的發(fā)明是基于技術(shù)方案3所述的發(fā)明，所述理想化的輪廓的特征是所述輪廓的平均值是否接近輪廓的標線的分布范圍成為用于對標線位置進行計算的負載軸方向的計算范圍的30 50%的范圍內(nèi)的、該平均值相對于滿刻度的比例B。技術(shù)方案6所述的發(fā)明是基于技術(shù)方案3所述的發(fā)明，所述理想化的輪廓的特征是所述輪廓的最小值是否接近滿刻度的0%。技術(shù)方案7所述的發(fā)明是基于技術(shù)方案I所述的發(fā)明，所述識別水平判定單元將所述輪廓的最大值設(shè)為a、將所述輪廓的平均值設(shè)為b、將所述輪廓的最小值設(shè)為c時，由下式計算出識別水平S，并對識別水平進行判定，算式S=(1—I a — A I ) · (I — I b — B I ) · (I — I c — O. O I)其中，a、b、c為O以上且I以下的值；A是假設(shè)即使所述輪廓的最大值在試驗進行當中進行變動也無法達到滿刻度的、相對于滿刻度的比例是輪廓中的標線的分布范圍成為用于對標線位置進行計算的負載軸方向的計算范圍的30 50%的范圍內(nèi)時的，所述輪廓的平均值相對于滿刻度的比例。技術(shù)方案8所述的發(fā)明是基于技術(shù)方案7所述的發(fā)明，所述識別水平判定單元根據(jù)所述識別水平S的值將識別水平判定為多個等級，所述識別水平S在顯示部被顯示為根據(jù)所述識別水平判定單元所判定的等級用不同顏色進行區(qū)分的條形圖。發(fā)明的效果根據(jù)技術(shù)方案I所述的發(fā)明，因為包括通過攝像機對標線的識別水平進行判定的標線識別水平判定單元，且將對應(yīng)于該判定的識別水平顯示于顯示部，所以能夠向操作人員提供攝像機是否準確地捕捉標線的客觀性指標。為此，可以降低因各操作人員而產(chǎn)生的判斷差異。根據(jù)技術(shù)方案2及技術(shù)方案8所述的發(fā)明，將識別水平作為由識別水平判定單元所判定的由等級區(qū)分為不同顏色進的條形圖顯示于顯示部，所以操作人員可以容易地把握利用攝像機進行標線的識別水平的程度。根據(jù)技術(shù)方案3至技術(shù)方案7所述的發(fā)明，因為識別水平判定單元對所制作的輪廓是否接近對位移測量不會產(chǎn)生影響的理想化的輪廓的特征來進行判定，所以即使是經(jīng)驗?zāi)w淺的操作人員，也可以通過觀察識別水平的顯示，而容易地知道對位移測量有無影響。


圖1是本發(fā)明的材料試驗機的概要圖。圖2是用于對試驗片10、攝像機28及照明裝置37的位置關(guān)系進行說明的俯視概略圖。圖3是本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)示意框圖。圖4是識別水平判定部42中的輪廓P的判定說明圖。圖5是識別水平的顯示例。圖6是制作現(xiàn)有的標線記號M的輪廓Pl的方法說明圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是本發(fā)明的材料試驗機的概要圖。圖2是用來對試驗片10、攝像機28及照明裝置37的位置關(guān)系進行說明的俯視概略圖。該材料試驗機包括工作臺18 ;立設(shè)在地面上的一對支柱19 ;在各支柱19的內(nèi)部的工作臺18上朝垂直方向的狀態(tài)可旋轉(zhuǎn)地立設(shè)的一對螺紋桿；可以沿這些螺紋桿移動的十字頭23 ;用于使該十字頭23移動并對試驗片10賦予試驗力的負載單元30。十字頭23與一對螺紋桿通過圖示省略的螺母連接。各螺紋桿的下端部與負載單元30連接，來自于負載單元30的動力源的動力傳遞給一對螺紋桿。通過一對螺紋桿同步地旋轉(zhuǎn)，十字頭23沿該一對螺紋桿升降。在十字頭23上附設(shè)有用于對試驗片10的上端部進行把持的上夾具21。另一方面，在工作臺18上附設(shè)有用于對試驗片10的下端部進行把持的下夾具22。當進行拉伸試驗的時候，在利用這些上夾具21及下夾具22將試驗片10的兩端部把持住的狀態(tài)下，通過使十字頭23上升，將試驗力(拉伸負載)負載給試驗片10。此時，作用在試驗片10上的試驗力被負載傳感器24檢測出，且通過控制電路31輸入到控制部33。另外，用攝像機28對試驗片10進行攝影，且將該圖像輸入到控制部33。攝像機28包括可安裝和拆卸的鏡頭27，由配設(shè)在支柱19上的臂29所支撐。另夕卜，攝像機28通過對支柱19上的臂29的固定位置及臂29的彎曲度進行調(diào)整并定位，以使上夾具21及下夾具22收進同一視野中。并且，如圖2所示，攝像機28配設(shè)成在大致傾斜45度的狀態(tài)下，鏡頭27的正面正對被上夾具21及下夾具22所把持的試驗片10的表面的位置上。在攝像機28的上方配設(shè)有LED照明等的照明裝置37。照明裝置37配置成支撐在配設(shè)于支柱19上的臂39上，且不進入攝像機28的視野。照明裝置37通過從試驗片10的上方側(cè)對試驗片10的表面進行光照射，提供給攝像機28進行攝影所必要的光量?？刂撇?3由包括R0M、RAM等的存儲裝置及CPU等的計算機等構(gòu)成。控制部33中連接有作為液晶顯示器等的顯示裝置的顯示部35、具有鼠標及鍵盤等的輸入部34及攝像機28以及控制電路31?？刂齐娐?1將來自于負載傳感器14的試驗力數(shù)據(jù)、十字頭23的位置信息發(fā)送給控制部33。并且，控制部33讀取攝像機28的攝影圖像數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理，對試驗片10上的標線間的距離的位移量進行運算，將其結(jié)果作為試驗片10的伸展，與試驗力及十字頭23的位置信息等一起顯示于顯示部35。另外，控制部33包括后述的輪廓制作部41和識別水平判定部42。在這種材料試驗機中，在對被上夾具21及下夾具22把持住狀態(tài)下的試驗片10進行試驗之前，操作人員對試驗片10附加標線，而且，進行攝像機28及照明裝置37的位置、標線的計算范圍的調(diào)整等。此外，在該實施方式中，通過將預(yù)先印刷有標線記號M的標線封條貼附到試驗片10上來附加標線。圖3是本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)示意框圖。由攝像機28攝影得到的圖像數(shù)據(jù)被送至控制部33。如前面參照圖6說明的那樣，利用圖像數(shù)據(jù)中的標線位置計算中使用的計算范圍E的圖像數(shù)據(jù)，來制作標線記號M的輪廓P。這些是通過控制部33中的輪廓制作部41來進行的。所制作的輪廓P在識別水平判定部42中就以下3項是否與理想化的輪廓的特征接近進行評價。圖4是識別水平判定部42中的輪廓P的評價說明圖。第I項是評價輪廓P的最大值a是否接近假象為該最大值a即使在試驗進行中進行變動也達不到的滿刻度時的、該最大值a相對于滿刻度的比例A。因為該實施方式中的滿刻度是指，由輪廓P將計算范圍E的橫向的各像素的灰度值(O 255)的積算值所畫的輪廓，所以I像素的灰度值的最大值255乘以計算范圍E的橫向的像素數(shù)得到的值即為滿刻度。另一方面，由于因計算范圍E的設(shè)定等滿刻度的數(shù)值為變動的，因而，如圖4所示，滿刻度顯示為100%。然而，圖4所示的輪廓P的峰值如果在進行試驗測量期間飽和的話，因為在輪廓P的負載軸方向的像素位置取最大值a (在此與滿刻度相同的值)的范圍變寬，所以標線位置計算的精度將會遭到破壞。為此，期望輪廓P的最大值a即使在試驗進行中變動也達不到滿刻度。另一方面，因試驗進行而伴隨試驗片10的伸展標線記號M也會移動，有時標線記號M部分的色濃度整體也將變得淡淺。即便在這種情況下，為了將標線位置計算的精度保持在一定以上，即使圖4所示的輪廓P的峰值位置變低，也期望與基線L有充分的差。因此，輪廓P的最大值a設(shè)想成即使在試驗進行中進行變動也達不到滿刻度時的、相對于滿刻度的比例A雖然是與滿刻度接近的值，但以與滿刻度不過于接近的值為佳。即，該比例A以例如70 90%為佳。此外，在該實施方式中，比例A設(shè)定為80%。該比例A因試驗片10的性質(zhì)或貼附在試驗片10上的標線封條的圖案不同等而變更。第2項是評價輪廓P的平均值b是否接近輪廓P的標線記號M的分布范圍變成用于對標線位置進行計算的負載軸方向的計算范圍的30 50%的范圍內(nèi)時的、相對于滿刻度的比例B。試驗一旦進行，因為伴隨試驗片10的伸展標線記號M也將移動，由于來自于照明裝置37的光的照射角度的變化等，圖4所示的輪廓的峰值形狀有時會變形。另外，在試驗片10上直接標有標線的情況下，伴隨試驗片10的伸展標線的形狀將產(chǎn)生變化，輪廓的峰值形狀有時也會變形成平緩形狀。并且，在這種輪廓的變形中，輪廓上的標線記號M的分布范圍有時會超過用于對標線位置進行計算的負載軸方向的計算范圍。于是，標線位置計算所需要的輪廓P的基線L的數(shù)值(輪廓的最小值)將無法準確地求得，標線位置計算的精度將會遭到破壞。如果輪廓P中的標線記號M的分布范圍收納于用來對標線位置進行計算的負載軸方向的計算范圍的30 50%的范圍內(nèi)的話，則即使標線記號M的輪廓P變形，也能夠準確地收集標線位置計算所需要的輪廓的基線的數(shù)值(輪廓的最小值)。經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)在用于對標線位置進行計算的負載軸方向的計算范圍的30 50%的范圍內(nèi)是否收納有標線記號M的分布范圍，可以通過評價輪廓P的平均值b (也是輪廓P整體色濃度的平均值)是否接近于滿刻度的比例B來判斷。在此，比例B以10 30%為佳。此夕卜，在該實施方式中，比例B設(shè)為20%。該比例A因試驗片10的性質(zhì)及貼附在試驗片10上的標線封條的圖案的不同(與標線記號M不同)等而變更。第3項是評價輪廓P的最小值c是否接近滿刻度0%。這是因為從標線位置計算的可靠性的觀點來看，作為該計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的輪廓的背景噪音盡可能地低為佳。上述3項的評價具體地由下式來進行并計算出識別水平S。[算式I]S=(1-1a~A|).(l_|b_B|).(1-1c-0.0|)
權(quán)利要求
1.一種材料試驗機，通過對附加了標線的試驗片賦予試驗力，且用攝像機對所述標線進行攝影，對試驗片的伸展進行測量，所述材料試驗機其特征在于，包括:輪廓制作單元，其根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來制作試驗進行之前的所述標線的輪廓；識別水平判定單元，其根據(jù)所述輪廓對攝像機的標線識別水平進行判定；顯示部，其對與所述識別水平判定單元的判定相應(yīng)的識別水平進行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料試驗機，其特征在于，所述識別水平判定單元根據(jù)識別水平判定為多個等級，所述識別水平在所述 顯示部被顯示為根據(jù)所述識別水平判定單元所判定的等級用不同顏色進行區(qū)分的條形圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料試驗機，其特征在于，所述識別水平判定單元根據(jù)所述輪廓是否接近適于所述試驗片的測量的理想化的輪廓的特征，來判定所述識別水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的材料試驗機，其特征在于，所述理想化的輪廓的特征是，所述輪廓的最大值是否接近設(shè)想為即使所述輪廓的最大值在試驗進行中變動也無法達到滿刻度時的、該最大值相對于滿刻度的比例A。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的材料試驗機，其特征在于，所述理想化的輪廓的特征是所述輪廓的平均值是否接近輪廓的標線的分布范圍成為用于對標線位置進行計算的負載軸方向的計算范圍的30 50%的范圍內(nèi)的、該平均值相對于滿刻度的比例B。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的材料試驗機，其特征在于，所述理想化的輪廓的特征是所述輪廓的最小值是否接近滿刻度的0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料試驗機，其特征在于，所述識別水平判定單元將所述輪廓的最大值設(shè)為a、將所述輪廓的平均值設(shè)為b、將所述輪廓的最小值設(shè)為c時，由下式計算出識別水平S，并對識別水平進行判定，式:S=(l— I a -A I ).(1-1 b - B I ).(1-1 c — 0.0 I)其中，a、b、c為0以上且I以下的值；A是假設(shè)即使所述輪廓的最大值在試驗進行當中進行變動也無法達到滿刻度的、相對于滿刻度的比例是輪廓中的標線的分布范圍成為用于對標線位置進行計算的負載軸方向的計算范圍的30 50%的范圍內(nèi)時的，所述輪廓的平均值相對于滿刻度的比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的材料試驗機，其特征在于，所述識別水平判定單元根據(jù)所述識別水平S的值將識別水平判定為多個等級，所述識別水平S在顯示部被顯示為根據(jù)所述識別水平判定單元所判定的等級用不同顏色進行區(qū)分的條形圖。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)z像機的標線識別水平在顯示部進行顯示的材料試驗機。由攝像機(28)攝影得到的圖像數(shù)據(jù)被送至控制部(33)。利用該圖像數(shù)據(jù)中的標線位置計算中使用的計算范圍的圖像數(shù)據(jù)，在輪廓制作部(41)中制作標線記號的輪廓。其后，利用所制作的輪廓，由識別水平判定部(42)對攝像機(28)是否準確地識別了標線進行判斷，并將與該判定結(jié)果對應(yīng)地用不同顏色進行區(qū)分的條形圖顯示于顯示部(35)。
文檔編號G01N3/06GK103080723SQ201080068958
公開日2013年5月1日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者辻博志, 福田武彥 申請人:株式會社島津制作所