JPH0695065B2 - Crack Growth Tracking Device for Crack Testing Equipment - Google Patents
Crack Growth Tracking Device for Crack Testing EquipmentInfo
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- JPH0695065B2 JPH0695065B2 JP62048473A JP4847387A JPH0695065B2 JP H0695065 B2 JPH0695065 B2 JP H0695065B2 JP 62048473 A JP62048473 A JP 62048473A JP 4847387 A JP4847387 A JP 4847387A JP H0695065 B2 JPH0695065 B2 JP H0695065B2
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- crack
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- imaging
- image
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、引張り荷重(繰り返し荷重が加えられること
が多い)又は曲げ荷重を加えられた試験片に発生する亀
裂の進展状況を観測又は記録するための亀裂試験装置の
亀裂進展追跡装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is to observe or record the progress of cracks occurring in a test piece under tensile load (often subjected to repeated load) or bending load. The present invention relates to a crack progress tracking device for a crack testing device.
試験片に発生する亀裂の進展状況を観測又は記録するた
めに、近年では、亀裂発生箇所を撮像し、その撮像情報
を利用して観測又は記録することが行われている。つま
り、亀裂発生箇所を高解像に撮像するために、所定倍率
(例えば、100倍程度)で撮像する光学系を備えたビデ
オカメラ等を撮像手段として設け、その亀裂進展状況と
しての撮像情報を、例えば、設定時間を経過する毎にビ
デオテープ等に順次記録し、そして、その再生画像情報
を用いて、亀裂進展状況を観測するようにしていた。In recent years, in order to observe or record the progress of cracks that occur in a test piece, it has been performed in recent years to image a crack occurrence location and observe or record the information using the imaging information. In other words, in order to capture a crack at a high resolution with a high resolution, a video camera or the like equipped with an optical system that captures images at a predetermined magnification (for example, about 100 times) is provided as the image capturing means, and image capturing information as the crack progress status is provided. For example, each time a set time elapses, it is sequentially recorded on a video tape or the like, and the reproduced image information is used to observe the crack progress.
ところで、撮像手段は、一般に、試験片全体を撮像する
ことができないものであり、このために、従来では、亀
裂発生箇所を追跡すべく、撮像手段の撮像範囲を試験片
の亀裂発生箇所の先端に合わせるように移動させていた
(例えば特開昭56-35006号公報参照)。By the way, the image pickup means is generally not capable of picking up an image of the entire test piece. Therefore, in order to track the crack occurrence point, conventionally, the imaging range of the image pickup means is set to the tip of the crack occurrence point of the test piece. (See, for example, JP-A-56-35006).
しかしながら、この種の試験において、亀裂範囲は撮像
範囲のうちで試験片の表面部分に現れるだけとは限ら
ず、試験片の内部での亀裂が表面の亀裂に先行して進展
し、さらに亀裂が進行したときに内部の亀裂が撮像表面
側に現れてくる場合もある。つまり、試験片の表面に現
れる亀裂が連続せず、不連続な状態で現れることがあ
る。However, in this type of test, the crack range does not always appear on the surface portion of the test piece in the imaging range, and the crack inside the test piece progresses before the surface crack, and further cracks occur. When it progresses, an internal crack may appear on the imaging surface side. That is, the cracks appearing on the surface of the test piece may not be continuous but may appear in a discontinuous state.
このような場合には、亀裂の先端箇所を追跡して撮像し
ていても、連続の亀裂が途絶えた箇所が亀裂先端と判断
されてしまうため、事実上の正確な亀裂先端を捕らえる
ことができないという不都合があった。In such a case, even if the tip portion of the crack is traced and imaged, the portion where continuous cracks are interrupted is determined to be the crack tip, so it is not possible to accurately capture the exact crack tip. There was an inconvenience.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、試験片全体を撮像することができない撮像手
段を用いて亀裂の進展を追跡するに際して、その亀裂が
連続したものでない場合にも、事実上の亀裂先端を正確
に特定して追跡できるようにすることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to track the progress of a crack using an imaging unit that cannot image the entire test piece, and if the crack is not continuous. Also, it is to be able to accurately identify and track the actual crack tip.
本発明による亀裂試験装置の亀裂進展追跡装置の特徴構
成は、荷重を加えられた試験片の亀裂発生箇所を撮像す
る撮像手段と、前記試験片に対する前記撮像手段の撮像
位置を変更する位置変更手段と、前記撮像手段の撮像画
像情報に基づいて亀裂位置を検出する亀裂位置検出手段
と、前記撮像手段の撮像視野の特定点が前記試験片の亀
裂発生箇所の先端側位置となるように、前記亀裂位置検
出手段による検出情報に基づいて前記位置変更手段を作
動させる亀裂追跡制御手段とを備えた亀裂試験装置の亀
裂進展追跡装置において、前記亀裂位置検出手段は、撮
像視野のうちの亀裂進展方向に交差する方向での輝度分
布のヒストグラムを算出し、その最大値付近の撮像視野
内に亀裂進展方向に沿った走査領域を設定する手段と、
前記走査領域のうちの走査方向での一部分に相当する小
範囲を亀裂先端判定用の検出領域として予め設定する手
段とを備えているとともに、前記亀裂先端判定用の検出
領域内での全画素に対する亀裂存在部分と判定される画
素の割合を検出して、その割合が予め設定されている比
率以上であるときに、その検出領域内における不連続な
亀裂存在部分の画素間のつながりを補完して連続した亀
裂存在部分として出力する亀裂範囲補正手段を備えてい
る点にあり、その作用並びに効果は次の通りである。A characteristic configuration of a crack progress tracking device of a crack testing apparatus according to the present invention is an image pickup means for picking up an image of a crack occurrence point of a load-applied test piece, and a position changing means for changing an image pickup position of the image pickup means with respect to the test piece. A crack position detecting means for detecting a crack position based on the imaged image information of the imaging means, and a specific point of the imaging field of view of the imaging means is a tip side position of the crack occurrence location of the test piece, In a crack progress tracking device of a crack test apparatus including a crack tracking control unit that operates the position changing unit based on detection information by a crack position detecting unit, the crack position detecting unit is a crack developing direction in an imaging visual field. A means for calculating the histogram of the luminance distribution in the direction intersecting with, and setting the scanning region along the crack propagation direction within the imaging field of view near its maximum value,
With a means for presetting a small range corresponding to a part of the scanning area in the scanning direction as a detection area for crack tip determination, and for all pixels in the detection area for crack tip determination Detects the ratio of pixels that are determined to be cracks, and when the ratio is greater than or equal to a preset ratio, complements the connection between pixels of discontinuous cracks in the detection area. The present invention is provided with a crack range correcting means for outputting as a continuous crack existing portion, and its operation and effect are as follows.
すなわち、撮像手段の特定点が、試験片の亀裂発生箇所
の先端側位置となるように、その亀裂画像情報に基づい
て、試験片に対する撮像手段の撮像位置を自動的に変更
させることにより、自動的に亀裂発生箇所が撮像視野内
に位置するように制御するのであるが、このときの亀裂
発生箇所の先端側位置を特定するにあたり本発明では次
のようにしている。That is, the specific point of the image pickup means is automatically changed by automatically changing the image pickup position of the image pickup means with respect to the test piece based on the crack image information so that the specific point of the test piece is located at the tip side position of the crack occurrence point of the test piece. The crack generation location is controlled so as to be positioned within the imaging visual field, and the present invention is as follows in order to specify the tip side position of the crack generation location at this time.
つまり、亀裂位置検出手段が、撮像視野のうちの亀裂進
展方向に沿う方向での輝度分布のヒストグラムを算出
し、その最大値付近の撮像視野内に亀裂進展方向に沿っ
た走査領域を設定する手段と、前記走査領域のうちの走
査方向での一部分に相当する小範囲を亀裂先端判定用の
検出領域として予め設定する手段とを備えていて、撮像
視野内の走査領域を走査し、前記検出領域毎に、その検
出領域内での全画素に対する亀裂存在部分と判定される
画素の割合を検出する。That is, the crack position detecting means calculates a histogram of the luminance distribution in the direction along the crack progressing direction of the imaging visual field, and means for setting the scanning region along the crack developing direction within the imaging visual field near its maximum value. And a means for presetting a small range corresponding to a part of the scanning area in the scanning direction as a detection area for crack tip determination, and scanning the scanning area within the imaging visual field to detect the detection area. For each time, the ratio of the pixels determined as the crack existing portion to all the pixels in the detection area is detected.
そして、その割合が予め設定されている比率以上である
ときに、その検出領域内における不連続な亀裂存在部分
の画素間のつながりを補完して連続した亀裂存在部分と
して出力するようにしたので、発生亀裂が試験片の撮像
表面側で連続していない場合にも、最も進行した位置の
事実上の亀裂先端を検出できる可能性が高い。Then, when the ratio is equal to or higher than a preset ratio, the connection between the pixels of the discontinuous crack existing portion in the detection area is complemented and output as a continuous crack existing portion. Even when the generated cracks are not continuous on the imaging surface side of the test piece, it is highly possible to detect the virtual crack tip at the most advanced position.
従って、自動的に亀裂発生箇所が撮像視野内に位置する
ように制御して、亀裂の進展を自動的に追跡し、しか
も、見かけ上亀裂が連続していない場合における亀裂先
端の検出精度も高められるので、亀裂発生箇所の追跡を
精度良く行え、もって、亀裂進展の観測又は記録が便利
に行えるようになった。Therefore, the crack occurrence location is automatically controlled so as to be located within the imaging field of view, the progress of the crack is automatically tracked, and the crack tip detection accuracy is improved when the cracks are not apparently continuous. As a result, the location of cracks can be traced with high accuracy, and the progress of cracks can be conveniently observed or recorded.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図に示すように、試験装置(1)に、CTやCCT等(J
IS規格やASTM規格)の試験片(2)が、上下方向に向け
て所定の引張に荷重が加えられた状態で、ボルト等にて
取り付けられている。As shown in Fig. 1, the test equipment (1) is equipped with CT and CCT (J
A test piece (2) of IS standard or ASTM standard) is attached with a bolt or the like in a state in which a load is applied to a predetermined tension in the vertical direction.
但し、上述の引張り荷重による亀裂発生を促進するため
に、前記試験片(2)は、所定の荷重を設定周期で繰り
返し加えられることにより、加振される状態となるよう
にしてある。However, in order to promote the generation of cracks due to the above-mentioned tensile load, the test piece (2) is brought into a vibrating state by repeatedly applying a predetermined load at a set cycle.
そして、前記試験片(2)の亀裂発生箇所を撮像する撮
像手段としての固体撮像素子を用いたビデオカメラ
(3)が、前記試験片(2)に対する撮像位置を変更す
るための位置変更手段としての3軸パルスステージ
(4)に取り付けられている。もって、前記試験片
(2)に対する前記ビデオカメラ(3)の撮像位置を、
左右(X軸)、前後(Y軸)、及び、上下(Z軸)の3
方向に位置変更できるようにしてある。Then, the video camera (3) using the solid-state image pickup device as an image pickup means for picking up an image of the cracked portion of the test piece (2) serves as a position changing means for changing the image pickup position for the test piece (2). It is attached to the 3-axis pulse stage (4). Therefore, the imaging position of the video camera (3) with respect to the test piece (2) is
Left and right (X axis), front and back (Y axis), and up and down (Z axis)
The position can be changed in any direction.
但し、図示を省略するが、前記試験片(2)の亀裂発生
箇所が、その周囲よりも明るく見えるように、所定の角
度から照明されるようにしてある。Although not shown, the test piece (2) is illuminated from a predetermined angle so that the cracked portion looks brighter than its surroundings.
前記ビデオカメラ(3)の撮像画像情報に基づいて亀裂
位置を検出する亀裂位置検出手段(100)、及び、前記
ビデオカメラ(3)の撮像視野の特定点としての視野中
心が前記試験片(2)の亀裂発生箇所の先端側位置とな
るように、前記亀裂位置検出手段(100)の検出情報に
基づいて、前記3軸パルスステージ(4)のコントロー
ラ(5)を制御する亀裂追跡制御手段(101)を構成す
ると共に、前記試験装置(1)の作動(引張り荷重や加
振の開始停止及びその値の指示等)を制御するマイクロ
コンピュータ利用の制御装置(6)が設けられている。A crack position detecting means (100) for detecting a crack position based on the imaged image information of the video camera (3), and a visual field center as a specific point of the imaging visual field of the video camera (3) is the test piece (2). ) Crack tracking control means for controlling the controller (5) of the three-axis pulse stage (4) based on the detection information of the crack position detection means (100) so as to be at the tip side position of the crack occurrence point of (). A control device (6) using a microcomputer, which constitutes 101) and controls the operation of the test device (1) (start and stop of tensile load and vibration, and instruction of its value, etc.) is provided.
但し、前記ビデオカメラ(3)には、ファイバスコープ
(3a)を取り付けてあり、前記試験片(2)の亀裂発生
箇所を、高温下や腐食雰囲気下においても、非接触状態
で、且つ、約100倍程度の倍率で拡大して撮像できるよ
うにしてある。つまり、前記ビデオカメラ(3)の解像
度が低解像度(512×512ドットに設定してある)のもの
を用いながらも、亀裂発生箇所の状態を、1〜2cm2の撮
像視野範囲において、高精度に観測できるようにしてあ
る。However, a fiberscope (3a) is attached to the video camera (3), and the cracked portion of the test piece (2) is kept in a non-contact state even under a high temperature or a corrosive atmosphere, and It is designed so that it can be magnified and imaged at a magnification of about 100 times. In other words, while using the video camera (3) having a low resolution (which is set to 512 × 512 dots), the state of the crack occurrence location is highly accurate in the imaging visual field range of 1 to 2 cm 2. It can be observed at.
尚、図中、(7)は前記ビデオカメラ(3)の撮像画像
情報を処理するためのマイクロコンピュータ利用のイメ
ージプロセッサーであって、前記制御装置(6)からの
指令に基づいて作動するように構成されている。又、
(8)は前記ビデオカメラ(3)の画像情報を表示する
システムモニタ、(9)は前記イメージプロセッサー
(7)や制御装置(6)にて処理される情報を表示する
ためのビデオモニタ、(10)は測定データ等を印刷する
ためのプリンタ、(11)は前記制御装置(6)による計
測データや計測条件等の各種の情報を表示するディスプ
レイ、(12)は計測条件等の各種設定情報を前記制御装
置(6)に入力したり指示するためのキーボード、(1
3)は計測条件や計測データ等の各種計測情報を記録す
るための記憶装置であって、例えば、フロッピィディス
ク装置等が用いられてる。In the figure, (7) is an image processor using a microcomputer for processing the imaged image information of the video camera (3), which operates according to a command from the control device (6). It is configured. or,
(8) is a system monitor for displaying image information of the video camera (3), (9) is a video monitor for displaying information processed by the image processor (7) and the control device (6), ( 10) is a printer for printing measurement data, (11) is a display for displaying various information such as measurement data and measurement conditions by the control device (6), and (12) is various setting information such as measurement conditions A keyboard for inputting and instructing the control device (6), (1
3) is a storage device for recording various measurement information such as measurement conditions and measurement data. For example, a floppy disk device or the like is used.
先ず、前記試験片(2)の亀裂進展試験における発生亀
裂の計測処理の概略について説明する。First, the outline of the measurement process of the generated cracks in the crack growth test of the test piece (2) will be described.
第2図に示すように、前記試験片(2)には、その上下
方向の略中間部の右端側に、V字状の切欠(2a)が形成
されている。そして、所定の強度の引張り荷重又は繰返
し荷重を加えることにより、左方向に向けて予備亀裂
(2b)(1mm〜2mm程度)を予め生じさせておく。As shown in FIG. 2, the test piece (2) has a V-shaped notch (2a) formed on the right end side of a substantially intermediate portion in the vertical direction. Then, a preliminary crack (2b) (about 1 mm to 2 mm) is generated in advance to the left by applying a tensile load or a repeated load having a predetermined strength.
そして、前記システムモニタ(8)に表示される画像を
見ながら、前記予備亀裂(2b)を生じた箇所が、撮像視
野(3b)の中心に位置するように、前記ビデオカメラ
(3)の位置を人為的に調節する。次に、予め入力され
た試験条件等に基づいて、前記制御装置(6)にて、前
記試験装置(1)を作動させながら、前記予備亀裂(2
b)の先端側位置(2c)が画面中心に位置するように、
設定時間経過する毎に、前記イメージプロセッサー
(7)が、前記制御装置(6)の指令に基づいて前記ビ
デオカメラ(3)による撮像画像情報を取り込み(第6
図(イ)参照)、前記制御装置(6)が、その処理され
た画像情報に基づいて亀裂発生箇所を検出すると共に、
前記3軸パルスステージ(4)のコントローラ(5)に
作動指令を出力して亀裂進展を自動的に追跡させ、そし
て、得られる画像情報に基づいて、発生した亀裂の長さ
や亀裂先端部の変位を自動的に測定するようにしてあ
る。Then, while observing the image displayed on the system monitor (8), the position of the video camera (3) is adjusted so that the position where the preliminary crack (2b) is formed is located at the center of the imaging visual field (3b). Artificially adjust. Next, based on the test conditions and the like inputted in advance, the control device (6) operates the test device (1) while the preliminary crack (2
Make sure the position (2c) on the tip side of b) is located at the center of the screen.
Every time the set time elapses, the image processor (7) captures image information captured by the video camera (3) based on a command from the control device (6) (sixth).
(See FIG. 2A), the control device (6) detects a crack occurrence location based on the processed image information,
An operation command is output to the controller (5) of the three-axis pulse stage (4) to automatically track the crack growth, and the length of the generated crack and the displacement of the crack tip are based on the obtained image information. Is automatically measured.
つまり、第3図に示すように、試験を始める前に、前記
制御装置(6)に、前記試験片(2)の亀裂進展状況を
記録するための初期データファイル名を入力すると共
に、前記ディスプレイ(11)に表示される初期データの
内容に基づいて、前記キーボード(12)を用いて試験条
件等の各種試験データを入力する。そして、その入力内
容を確認した後、前述の如く、前記試験片(2)の予備
亀裂(2b)の先端位置(2c)が、前記ビデオカメラ
(3)の撮像視野の中心に位置するように、前記システ
ムモニタ(8)に表示される画像情報を参照しながら、
測定開始位置としてのホームポジションを人為的に設定
して、計測を開始することになる。That is, as shown in FIG. 3, before starting the test, an initial data file name for recording the crack development state of the test piece (2) is input to the control device (6) and the display is displayed. Based on the contents of the initial data displayed in (11), various test data such as test conditions are input using the keyboard (12). Then, after confirming the input contents, as described above, the tip position (2c) of the preliminary crack (2b) of the test piece (2) is positioned at the center of the visual field of the video camera (3). , Referring to the image information displayed on the system monitor (8),
The home position as the measurement start position is artificially set and the measurement is started.
そして、計測される中間データ(計測時間の経過、亀裂
先端側箇所の座標値、その長さ等)を表示しながら、例
えば、設定時間経過するまで、自動的に亀裂発生箇所の
先端側箇所が、前記ビデオカメラ(3)の撮像視野の中
心に位置するように、ビデオカメラ(3)の位置を自動
的に変更して追跡させながら、発生した亀裂の長さを自
動的に計測させるのである。Then, while displaying the measured intermediate data (elapsed measurement time, coordinate value of the crack tip side location, its length, etc.), for example, the tip side location of the crack occurrence location is automatically detected until the set time has elapsed. The position of the video camera (3) is automatically changed so that the video camera (3) is positioned at the center of the imaging field of view of the video camera (3), and the length of the crack generated is automatically measured. .
尚、計測した亀裂の長さ等の各種計測データは、前記デ
ィスプレイ(11)に経過時間情報等と共に表示されると
共に、前記記憶装置(13)に記録されることとなり、そ
して、必要に応じて前記プリンタ(10)にて出力される
こととなる。Incidentally, various measured data such as the length of the measured crack will be displayed on the display (11) together with the elapsed time information and will be recorded in the storage device (13), and if necessary. It will be output by the printer (10).
次に、第4図に示すフローチャートに基づいて、前記亀
裂長さを自動的に計測する処理について説明しながら、
亀裂位置検出手段(100)、及び、亀裂追跡制御手段(1
01)について詳述する。Next, based on the flowchart shown in FIG. 4, while explaining the process of automatically measuring the crack length,
Crack position detection means (100) and crack tracking control means (1
01) will be described in detail.
設定時間経過する毎に、前記試験装置(1)の加振のた
めの振動を、設定時間(約0.5秒に設定してある)の間
停止させると共に、その停止させている間に、前記ビデ
オカメラ(3)の焦点が前記試験片(2)の亀裂発生箇
所の先端側位置(2c)に合うように自動焦点調整の処理
を行った後、前記ビデオカメラ(3)の撮像画像情報を
取り込む。Every time the set time has elapsed, the vibration for exciting the test apparatus (1) is stopped for the set time (set to about 0.5 seconds), and the video is displayed while the vibration is stopped. After performing the process of automatic focus adjustment so that the focus of the camera (3) matches the position (2c) on the tip side of the crack occurrence portion of the test piece (2), the captured image information of the video camera (3) is taken in. .
撮像画像情報を取り込んだ後、前記試験装置(1)の加
振のための振動を再開させると共に、前記イメージプロ
セッサー(7)にて画像処理させることにより、コント
ラスト強調並びに画像の平滑化処理を行った後、画像上
の水平方向つまり前記X軸方向の1ライン毎にそのライ
ンの全画素の輝度レベルを加算して、1画面の上下方向
つまり前記Z軸方向における輝度分布のヒストグラムを
算出し、そして、その輝度分布が最大となる位置を、亀
裂発生箇所のZ軸における位置として推定する(第6図
(ロ)参照)。そして、Z軸上でこの輝度分布が最大と
なる位置付近を検出対象とするように、前記Z軸上の輝
度分布が最大となる位置付近で、かつ、撮像視野内のX
軸上の全範囲にわたって走査領域を設定する。さらに、
前記走査領域内に、走査領域のうちの走査方向での一部
分に相当する小範囲を亀裂先端判定用の検出領域として
予め設定する。After capturing the captured image information, the vibration for vibrating the test apparatus (1) is restarted, and the image processor (7) performs image processing to perform contrast enhancement and image smoothing processing. After that, the luminance levels of all pixels in the horizontal direction on the image, that is, for each line in the X-axis direction are added to calculate a histogram of the luminance distribution in the vertical direction of the screen, that is, the Z-axis direction, Then, the position where the brightness distribution is maximum is estimated as the position of the crack occurrence point on the Z axis (see FIG. 6B). Then, the X-axis near the position where the luminance distribution on the Z-axis is maximum and the X-axis in the imaging visual field are set so that the detection target is near the position where the luminance distribution is maximum on the Z-axis.
Set the scan area over the entire range on the axis. further,
Within the scanning area, a small range corresponding to a part of the scanning area in the scanning direction is preset as a detection area for crack tip determination.
次に、予め設定された輝度レベルの闘値に基づいて前記
画像情報を2値化すると共に(第6図(ハ)参照)、そ
の2値化画像情報に基づいて、後述する亀裂範囲補正手
段が発生亀裂の前記X軸方向における先端位置(2c)を
推定する。Next, the image information is binarized based on the threshold value of the brightness level set in advance (see FIG. 6C), and based on the binarized image information, the crack range correction means described later. Estimate the tip position (2c) of the generated crack in the X-axis direction.
もって、上述した処理が、前記亀裂位置検出手段(10
0)を構成すると共に、その亀裂位置検出手段(100)
が、前記撮像手段としてのビデオカメラ(3)の撮像画
像情報の明るさ分布に基づいて、前記試験片(2)の亀
裂発生箇所の先端側位置(2c)を検出するように構成さ
れていることになる。Therefore, the above-mentioned processing is performed by the crack position detecting means (10
0) and the crack position detecting means (100).
Is configured to detect the tip side position (2c) of the crack occurrence point of the test piece (2) based on the brightness distribution of the imaged image information of the video camera (3) as the image pickup means. It will be.
そして、前記推定されたX軸及びZ軸の値に基づいて、
その位置が前記ビデオカメラ(3)の視野中心に一致す
るまで、前記パルスステージ(4)を作動させる。もっ
て、撮像手段の撮像視野の特定点としての視野中心が前
記試験片(2)の亀裂発生箇所の先端側位置となるよう
に、前記亀裂位置検出手段(100)による検出情報に基
づいて位置変更手段を作動させる亀裂追跡制御手段(10
1)が構成されている。Then, based on the estimated X-axis and Z-axis values,
The pulse stage (4) is activated until its position coincides with the center of the visual field of the video camera (3). Accordingly, the position is changed based on the detection information by the crack position detection means (100) so that the visual field center as a specific point of the imaging visual field of the imaging means is located at the tip side position of the crack occurrence location of the test piece (2). Crack tracking control means (10)
1) is configured.
その後は、前記推定されたX軸及びZ軸の値と、前回の
測定時点におけるX軸及びZ軸の値との差に基づいて、
亀裂先端の時間経過に伴う変位を算出し、その変位に基
づいて、測定開始時点からの亀裂長さ等を算出しなが
ら、亀裂進展状況を順次記録することとなる。After that, based on the difference between the estimated X-axis and Z-axis values and the X-axis and Z-axis values at the time of the previous measurement,
Displacement of the crack tip over time is calculated, and the crack progress state is sequentially recorded while calculating the crack length and the like from the measurement start point based on the displacement.
前記コントラスト強調について説明を加えれば、第7図
に示すように、全画像情報の輝度レベルの分布のヒスト
グラムを、同一輝度レベルとなる量子化画素の固数の分
布として算出し、最低輝度レベルと最大輝度レベルとの
間を、演算可能な最大値と最低値との間で伸長させる処
理を行うことにより、コントラスト強調するようにして
ある。To explain the contrast enhancement, as shown in FIG. 7, a histogram of the distribution of the brightness levels of all image information is calculated as a distribution of a fixed number of quantized pixels having the same brightness level, and the calculated brightness is the lowest brightness level. The contrast is emphasized by performing processing for extending the maximum brightness level between the maximum and minimum values that can be calculated.
前記画像の平滑化処理について説明を加えれば、前記亀
裂が画面上横方向つまり前記X軸方向に向けて進展する
ように設定してあることから、いわゆる空間フィルタを
用いて隣接画素間の輝度レベルの変化を強調するように
してある。The smoothing process of the image will be described. Since the crack is set so as to propagate in the horizontal direction on the screen, that is, in the X-axis direction, a so-called spatial filter is used to set the brightness level between adjacent pixels. I try to emphasize the change of.
つまり、第8図に示すように、注目画素(e)に対して
上下左右及び斜めに隣接する8画素を用いて、前記注目
画素(e)の輝度レベルの値を、下記式に基づいて演算
すると共に、その演算された値に置き換えることによ
り、画面全体を平滑化するのである。That is, as shown in FIG. 8, the luminance level value of the pixel of interest (e) is calculated based on the following equation using eight pixels vertically, horizontally, and diagonally adjacent to the pixel of interest (e). The entire screen is smoothed by replacing the calculated value with the calculated value.
前記2値化画像情報に基づいて、発生亀裂の前記X軸方
向における先端位置を推定する亀裂範囲補正手段での処
理について説明を加えれば次の通りである。 The processing by the crack range correcting means for estimating the tip position of the generated crack in the X-axis direction based on the binarized image information will be described below.
前記Z軸の位置を推定した1ライン分の画素とその画素
に対して上下に隣接した各1ライン分の画素との2ライ
ン分を前記走査領域として設定し、この走査領域の画像
情報を検出対象とし、かつ、上下に3ドットで画面横方
向(X軸方向)40ドットの3×40ドット分の小範囲を亀
裂先端判定用の検出領域として設定して、この検出領域
内における画素を検出する。Two lines, that is, one line of pixels for which the position of the Z axis is estimated and pixels of one line vertically adjacent to the pixel are set as the scanning region, and image information of this scanning region is detected. The target area is set as a detection area for crack tip determination, which is a small area of 3 dots in the horizontal direction (X-axis direction) of 40 dots with 3 dots vertically, and the pixels in this detection area are detected. To do.
そして、画面上右側から左側方向つまり亀裂の進展方向
に向けて、前記X軸方向に沿って1画素毎に前記の検出
領域を移動させる。本発明では、この1画素毎の検出領
域の移動を、前記設定された走査領域内における検出領
域の走査と定義する。この検出領域の走査を行いなが
ら、その検出領域内における2値化の明るい部分のドッ
ト数が予め設定してある比率(50%に設定してある)以
上あるか否かに基づいて、前記検出領域内の内部に位置
する画素間のつながりを補完する。Then, the detection area is moved pixel by pixel along the X-axis direction from the right side of the screen toward the left side, that is, in the crack propagation direction. In the present invention, the movement of the detection area for each pixel is defined as the scanning of the detection area within the set scanning area. While scanning the detection area, the detection is performed based on whether or not the number of dots in the binarized bright portion in the detection area is equal to or more than a preset ratio (set to 50%). The connection between pixels located inside the region is complemented.
つまり、検出領域内における3×40ドットの50%である
60ドット以上を2値化の明るい部分が占める場合、この
検出領域の全体を亀裂存在範囲として推定することによ
り、不連続な発生亀裂部分(第6図(ハ)参照)を、X
軸方向に向けて連続した線状の2値化画素(第6図
(ニ)参照)に変換するのである。That is, 50% of the 3 × 40 dots in the detection area.
When more than 60 dots are occupied by a binarized bright area, the entire crack detection area is estimated as the crack existence range, and the discontinuous crack area (see Fig. 6 (c))
It is converted into a continuous linear binarized pixel (see FIG. 6D) in the axial direction.
但し、上述のX軸方向に向けて連続した線状の2値化画
像に変換する処理において、推定したZ軸方向における
1ライン分のみについて処理を行うと、発生した亀裂が
Z軸方向に蛇行しているような場合には、中間部分で画
像情報が途切れる虞れがあることから、実際には、前記
推定したZ軸方向における1ライン分の画素に対して上
下に数ライン分を隣接する画像情報に対しても、上述の
連続した線状の2値化画像に変換する処理を施すように
してある。However, in the process of converting into a linear binary image that is continuous in the X-axis direction described above, if only one line in the estimated Z-axis direction is processed, the generated crack meanders in the Z-axis direction. In such a case, the image information may be interrupted at an intermediate portion, so in reality, several lines are vertically adjacent to the estimated one line pixel in the Z-axis direction. The image information is also subjected to the process of converting it into the continuous linear binarized image described above.
そして、その連続した線状の2値化画像の左端部分を、
発生亀裂の先端側位置として、求めるのである。Then, the left end portion of the continuous linear binarized image is
It is obtained as the position on the tip side of the generated crack.
次に、前記自動焦点調整の処理について説明する。Next, the process of the automatic focus adjustment will be described.
第5図に示すように、前記試験装置(1)の加振を停止
する毎に、前記ビデオカメラ(3)の前記試験片(2)
に対する遠近方向つまり前記Y軸方向の位置を、設定距
離毎に前後方向に10回移動させながら、その設定距離の
移動毎に撮像画像情報を取り込んで、画面中心近傍の設
定範囲(全画面の約半分となる256×256ドットの範囲に
設定してある)における隣接画素間の輝度変化の微分値
を、いわゆるラプラスフィルタ等を用いて求め、第9図
に示すように、その隣接画素毎の輝度変化の微分値の分
布を、微分値つまりコントラストの濃度の大きさと同一
濃度の値をとる個数のヒストグラムとして求める。As shown in FIG. 5, every time the vibration of the test apparatus (1) is stopped, the test piece (2) of the video camera (3) is stopped.
While moving the position in the perspective direction, that is, the position in the Y-axis direction, 10 times in the front-back direction for each set distance, the captured image information is captured for each set distance movement, and the set range near the center of the screen (about the entire screen The differential value of the luminance change between adjacent pixels in the range of 256 × 256 dots, which is half, is obtained using a so-called Laplace filter or the like, and as shown in FIG. The distribution of the differential value of the change is obtained as a histogram of the number of differential values, that is, the value of the same density as the density of the contrast.
但し、このヒストグラムを求める処理において、画面中
心近傍の設定範囲のみの画像情報を用いるのは、画像中
心付近において焦点位置を調整すればよいものであるこ
と、及び、画像処理を高速化するためには、処理画像情
報が少ないほうがよいこと等に基づくものである。However, in the process of obtaining this histogram, the use of the image information only in the setting range near the center of the screen is to adjust the focus position near the center of the image, and in order to speed up the image processing. Is based on the fact that the processed image information should be small.
そして、コントラストの変化が最も大きくなる位置の濃
度の値を、コントラストの度合を示すパラメータ(k)
として、このパラメータ(k)の値と最大輝度変化とな
る濃度最大値との間で囲まれる面積(A)の値から算出
する。Then, the value of the density at the position where the change in contrast is the largest is set as the parameter (k) indicating the degree of contrast.
Is calculated from the value of the area (A) surrounded by the value of this parameter (k) and the maximum density value that causes the maximum brightness change.
つまり、前記面積(A)の値を、先ず、予め設定された
所定値に設定して、その面積における前記パラメータ
(k)の値を前記ヒストグラムから求め、そして、前記
面積(A)を順次増減しながら前記パラメータ(k)の
値が最も大きく変化する点を検索することにより、前記
パラメータ(k)の値を算出する。That is, the value of the area (A) is first set to a predetermined value set in advance, the value of the parameter (k) in the area is obtained from the histogram, and the area (A) is sequentially increased or decreased. However, the value of the parameter (k) is calculated by searching for the point at which the value of the parameter (k) changes the most.
そして、前記パラメータ(k)の値を算出する処理を10
回繰り返した後、それら10個のパラメータ(k)の値
を、第10図に示すように、2次曲線として近似して、そ
の値が極大となる極大値(PK1)を求めると共に、前記1
0個のパラメータ(k)の最大値(PK2)を求める。Then, the process of calculating the value of the parameter (k) is performed 10
After repeating 10 times, the values of these 10 parameters (k) are approximated as a quadratic curve as shown in FIG. 10 to obtain the maximum value (PK1) at which the value becomes maximum, and
The maximum value (PK2) of 0 parameters (k) is calculated.
次に、前記極大値(PK1)と最大値(PK2)との差が略合
焦とみなせる80μ以上あるか否かを判別し、80μ以下で
ある場合は、前記ビデオカメラ(3)の焦点位置を前記
最大値(PK2)に決定する。一方、80μを越える場合
は、前記最大値(PK2)が撮像処理の誤動作にて誤って
いたものと判断して、前記ビデオカメラ(3)の焦点位
置を前記極大値(PK1)に決定する。Next, it is judged whether or not the difference between the maximum value (PK1) and the maximum value (PK2) is 80 μ or more which can be regarded as a substantially in-focus state. If it is 80 μ or less, the focus position of the video camera (3) is determined. To the maximum value (PK2). On the other hand, when it exceeds 80μ, it is determined that the maximum value (PK2) is wrong due to a malfunction of the image pickup processing, and the focus position of the video camera (3) is determined to the maximum value (PK1).
そして、前記ビデオカメラ(3)の前記試験片(2)に
対する前後方向つまり前記Y軸方向の位置が前記決定さ
れた位置(PK1又はPK2)となるように、前記パルスステ
ージ(4)を作動させることにより、前記ビデオカメラ
(3)の焦点位置が、前記試験片(2)の亀裂発生箇所
に一致するように制御するのである。Then, the pulse stage (4) is operated so that the front-back direction of the video camera (3) with respect to the test piece (2), that is, the position in the Y-axis direction becomes the determined position (PK1 or PK2). By doing so, the focus position of the video camera (3) is controlled so as to coincide with the crack occurrence location of the test piece (2).
上記実施例では、発生した亀裂の長さをも求めるように
した場合を例示したが、本発明は、単に発生する亀裂の
進展状況を観測するために、亀裂進展を自動的に追跡さ
せるために用いることもできるものであって、得られる
測定値等の各種データは、試験条件等に基づいて、各種
変更設定できる。In the above embodiment, the case where the length of the generated crack is also obtained is illustrated, but the present invention is merely for observing the progress status of the crack that occurs, in order to automatically track the crack progress. It can also be used, and various data such as obtained measurement values can be changed and set based on test conditions and the like.
又、上記実施例では、試験片の亀裂が画面上左右方向に
進展するようにした場合を例示したが、上下方向でもよ
く、亀裂進展方向は各種変更できる。Further, in the above-described embodiment, the case where the crack of the test piece propagates in the left-right direction on the screen is illustrated, but it may be in the up-down direction, and the crack propagation direction can be variously changed.
又、上記実施例では、試験片に亀裂を生じさせるため
に、引張り荷重を繰り返し加えることにより加振するよ
うにした場合を例示したが、単に引張り荷重を加えた
り、曲げ荷重を加えるようにしてもよい。Further, in the above examples, in order to cause cracks in the test piece, an example of applying vibration by repeatedly applying a tensile load was illustrated, but simply by applying a tensile load or by applying a bending load. Good.
又、上記実施例では、亀裂位置検出手段(100)を、ビ
デオカメラ(3)の撮像画像情報の明るさが最も明るい
箇所を、亀裂発生箇所として検出させるように構成した
場合を例示したが、例えば、前記試験片(2)に対向す
る方向から照明することにより、亀裂発生箇所がその周
囲よりも暗くなるようにしてもよく、亀裂発生箇所を撮
像画像情報の明るさに基づいて検出するための具体構成
は、各種変更できる。Further, in the above-described embodiment, the case where the crack position detecting means (100) is configured to detect the location where the brightness of the captured image information of the video camera (3) is the brightest as the location where the crack is generated has been exemplified. For example, by illuminating from the direction opposite to the test piece (2), the crack occurrence location may be darker than its surroundings, and the crack occurrence location is detected based on the brightness of the captured image information. The specific configuration of can be changed in various ways.
又、上記実施例では、前記ビデオカメラ(3)の焦点位
置を自動調整するに、ビデオカメラ(3)自体を試験片
(2)に対して前後方向に移動させるようにした場合を
例示したが、前記ビデオカメラ(3)の光学系の焦点位
置を調節するようにしてもよく、自動焦点調整の具合構
成は、各種変更できる。Further, in the above embodiment, the case where the video camera (3) itself is moved in the front-back direction with respect to the test piece (2) in order to automatically adjust the focus position of the video camera (3) has been illustrated. The focus position of the optical system of the video camera (3) may be adjusted, and the configuration of automatic focus adjustment can be variously changed.
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
成に限定されるものではない。It should be noted that reference numerals are added to the claims for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configurations of the accompanying drawings by the entry.
図面は本発明に係る亀裂試験装置の亀裂進展追跡装置の
実施例を示し、第1図は装置構成を示すブロック図、第
2図は試験片と撮像視野との関係を示す試験片の平面
図、第3図は亀裂長さの自動計測処理の概略を示すフロ
ーチャート、第4図は亀裂追跡における制御作動を示す
フローチャート、第5図は自動焦点調整における制御作
動を示すフローチャート、第6図(イ),(ロ),
(ハ),(ニ)は画像処理の説明図、第7図はコントロ
ラスト強調処理の説明図、第8図は画像の平滑化の説明
図、第9図はコントラスト変化のヒストグラムの説明
図、第10図はコントラスト変化のパラメータの説明図で
ある。 (2)……試験片、(3)……撮像手段、(4)……位
置変更手段、(100)……亀裂位置検出手段、(101)…
…亀裂追跡制御手段。The drawings show an embodiment of the crack progress tracking device of the crack testing device according to the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing the device configuration, and FIG. 2 is a plan view of the test piece showing the relationship between the test piece and the imaging visual field. , FIG. 3 is a flow chart showing an outline of the crack length automatic measurement processing, FIG. 4 is a flow chart showing a control operation in crack tracking, FIG. 5 is a flow chart showing a control operation in automatic focus adjustment, and FIG. ), (B),
(C) and (D) are explanatory diagrams of image processing, FIG. 7 is an explanatory diagram of control enhancement processing, FIG. 8 is an explanatory diagram of image smoothing, and FIG. 9 is an explanatory diagram of a histogram of contrast change, FIG. 10 is an explanatory diagram of parameters of contrast change. (2) ... Test piece, (3) ... Imaging means, (4) ... Position changing means, (100) ... Crack position detecting means, (101) ...
… Crack tracking control means.
Claims (2)
箇所を撮像する撮像手段(3)と、前記試験片(2)に
対する前記撮像手段(3)の撮像位置を変更する位置変
更手段(4)と、前記撮像手段(3)の撮像画像情報に
基づいて亀裂位置を検出する亀裂位置検出手段(100)
と、前記撮像手段(3)の撮像視野の特定点が前記試験
片(2)の亀裂発生箇所の先端側位置となるように、前
記亀裂位置検出手段(100)による検出情報に基づいて
前記位置変更手段(4)を作動させる亀裂追跡制御手段
(101)とを備えた亀裂試験装置の亀裂進展追跡装置に
おいて、 前記亀裂位置検出手段(100)は、撮像視野のうち亀裂
進展方向に交差する方向での輝度分布のヒストグラムを
算出し、その最大値付近の撮像視野内に亀裂進展方向に
沿った走査領域を設定する手段と、前記走査領域のうち
の走査方向での一部分に相当する小範囲を亀裂先端判定
用の検出領域として予め設定する手段とを備えていると
ともに、 前記亀裂先端判定用の検出領域内での全画素に対する亀
裂存在部分と判定される画素の割合を検出して、その割
合が予め設定されている比率以上であるときに、その検
出領域内における不連続な亀裂存在部分の画素間のつな
がりを補完して連続した亀裂存在部分として出力する亀
裂範囲補正手段を備えていることを特徴とする亀裂試験
装置の亀裂進展追跡装置。1. An image pickup means (3) for picking up an image of a crack generation portion of a test piece (2) to which a load is applied, and a position change for changing an image pickup position of the image pickup means (3) with respect to the test piece (2). A crack position detecting means (100) for detecting a crack position based on the imaged image information of the means (4) and the imaging means (3).
And the position based on the detection information by the crack position detection means (100) so that the specific point of the imaging field of the imaging means (3) becomes the position on the tip side of the crack occurrence location of the test piece (2). In a crack progress tracking device of a crack testing device, which comprises a crack tracking control means (101) for operating a changing means (4), the crack position detecting means (100) is a direction intersecting a crack developing direction in an imaging visual field. The histogram of the luminance distribution at, the means for setting a scanning region along the crack progress direction in the imaging field of view near the maximum value, and a small range corresponding to a part of the scanning region in the scanning direction. With a unit that is preset as a detection region for crack tip determination, the ratio of the pixels that are determined to be the crack existing portion with respect to all the pixels in the detection region for crack tip determination is detected, and the ratio thereof But Therefore, when the ratio is equal to or higher than the set ratio, it is equipped with a crack range correction means that complements the connection between pixels of the discontinuous crack existing portion in the detection area and outputs it as a continuous crack existing portion. The crack progress tracking device of the characteristic crack testing device.
像手段(3)の撮像画像情報の明るさ分布に基づいて、
前記試験片(2)の亀裂発生箇所の先端側位置を検出す
るように構成されている特許請求の範囲第1項に記載の
亀裂進展追跡装置。2. The crack position detecting means (100), based on a brightness distribution of imaged image information of the image pickup means (3),
The crack progress tracking device according to claim 1, wherein the crack progress tracking device is configured to detect the position of the tip side of the crack occurrence point of the test piece (2).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048473A JPH0695065B2 (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Crack Growth Tracking Device for Crack Testing Equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048473A JPH0695065B2 (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Crack Growth Tracking Device for Crack Testing Equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63214642A JPS63214642A (en) | 1988-09-07 |
| JPH0695065B2 true JPH0695065B2 (en) | 1994-11-24 |
Family
ID=12804351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62048473A Expired - Lifetime JPH0695065B2 (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Crack Growth Tracking Device for Crack Testing Equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695065B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04151537A (en) * | 1990-08-27 | 1992-05-25 | Toyoda Gosei Co Ltd | Apparatus and method for testing fatigue |
| JP5001741B2 (en) * | 2007-07-27 | 2012-08-15 | 住友電気工業株式会社 | Sample stage and sample analysis method |
| JP7336750B2 (en) * | 2018-10-12 | 2023-09-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Prediction device and prediction method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2934038C2 (en) * | 1979-08-23 | 1982-02-25 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln | Crack propagation measuring device |
| JPS57192840A (en) * | 1981-05-22 | 1982-11-27 | Akashi Seisakusho Co Ltd | Display method for crack type image |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62048473A patent/JPH0695065B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63214642A (en) | 1988-09-07 |
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