ひずみ測定装置およびひずみ測定方法
【課題】本発明は、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げ得るひずみ測定装置およびひずみ測定方法を提供する。
【解決手段】本発明では、複数のマークＭを備える試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの画像が、外力作用前画像および外力作用後画像として第１カメラ装置１１によって得られ、追跡マークＭｃとされる、前記複数のマークＭのうちの１つのマークＭの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における追跡マークＭｃの位置と、前記外力作用後画像における追跡マークＭｃの位置とに基づいて、試験体ＳＭの伸縮率が求められる。ここで、追跡マークＭｃが外力作用後画像での所定の端部領域内に位置する場合には、複数のマークＭのうちの前記追跡マークＭｃと異なって前記端部領域外に位置するマークＭを新たな追跡マークＭｃとするものである。
【解決手段】本発明では、複数のマークＭを備える試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの画像が、外力作用前画像および外力作用後画像として第１カメラ装置１１によって得られ、追跡マークＭｃとされる、前記複数のマークＭのうちの１つのマークＭの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における追跡マークＭｃの位置と、前記外力作用後画像における追跡マークＭｃの位置とに基づいて、試験体ＳＭの伸縮率が求められる。ここで、追跡マークＭｃが外力作用後画像での所定の端部領域内に位置する場合には、複数のマークＭのうちの前記追跡マークＭｃと異なって前記端部領域外に位置するマークＭを新たな追跡マークＭｃとするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象である材料（試験体、被検体）のひずみ（変形）を測定するひずみ測定装置およびひずみ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料は、種々の観点から評価されるが、その一つに、例えば、引張試験によるひずみ測定がある。このひずみ測定に関し、例えば、特許文献１や特許文献２に開示の技術がある。
【０００３】
この特許文献１に開示のビデオ式非接触伸び計は、２つの標線マークが付された試験片をカメラで撮像して得られる画像データから、各標線マークの刻々の移動量を求めて、その標線マーク間の試験片の伸びを計測するビデオ式非接触伸び計であって、カメラによって撮像される２つの標線マークの間隔がカメラ視野を越えない範囲において、常に、カメラ視野内に２つの標線マークが入るように、カメラの位置を制御する１つの駆動機構を設けたものである。
【０００４】
また、前記特許文献２に開示のビデオ式非接触伸び計は、試料表面に付された２箇所のマークをビデオカメラによって撮像して得られる映像信号から、各マークを識別してその各移動量を刻々と計測し、その各移動量の差から各マーク間の刻々の伸びを求める演算手段を備えた伸び計であって、視野の大きさが互いに異なる少なくとも２台のビデオカメラを備えるとともに、予め設定された基準に従い、各ビデオカメラからの各映像信号のうちの一つを選択して上記演算手段による演算に供する選択手段を備え、この選択手段は、試料の伸びの進行に伴って、視野の狭いビデオカメラの映像信号から順次に切り換えて上記演算手段に供給するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３７２１５号公報
【特許文献２】特開平１０−２２１０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１に開示のビデオ式非接触伸び計は、カメラ視野内に常に２つの標線マークが入るように、伸び方向に沿ってカメラの位置が制御されるものである。このため、この特許文献１に開示のビデオ式非接触伸び計は、標線マークの少なくとも一方がカメラの視野から外れてしまうと、試験片の伸びを計測することができず、測定範囲は、カメラの視野を越えることができない。したがって、この特許文献２に開示の技術によって測定範囲を広げるためには、視野の広いカメラを用いる必要が生じ、この結果、相対的に分解能が低下してしまう。
【０００７】
この点、前記特許文献２に開示のビデオ式非接触伸び計は、相対的に視野の狭いカメラと、相対的に視野の広いカメラとを、試験片の伸びの進行に伴って切り換えることによって、広い測定範囲に亘る計測を実現している。しかしながら、この特許文献２に開示のビデオ式非接触伸び計は、前記視野の狭いカメラから前記視野の広いカメラに切り換えられると、分解能がステップ状に低下してしまい、比較的広い測定範囲全体に亘って高精度に測定することができない。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができるひずみ測定装置およびひずみ測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるひずみ測定装置は、複数のマークを備える、測定対象の試験体を撮影する撮影部と、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前画像および外力作用後画像として前記撮影部によって取得する画像取得部と、追跡マークとされる、前記複数のマークのうちの１つのマークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置と、前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求める演算処理部とを備え、前記演算処理部は、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
そして、本発明の他の一態様にかかるひずみ測定方法は、複数のマークを備える、測定対象の試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前画像および外力作用後画像として撮影部によって取得する画像取得工程と、追跡マークとされる、前記複数のマークのうちの１つのマークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置と、前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求める演算処理工程とを備え、前記演算処理工程は、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
このような構成のひずみ測定装置およびひずみ測定方法では、複数のマークを備える試験体が撮影部によって撮影され、追跡マークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、試験体に外力を作用させる前後に取得された各画像における追跡マークの各位置とに基づいて試験体の伸縮率が求められる。そして、この試験体の伸縮率を求める際に、前記外力の作用に伴って追跡マークが撮影部の視野における端部領域内に位置すると、端部領域外に位置する別のマークが新たな追跡マークとされ、切換更新処理が行われる。したがって、このような構成のひずみ測定装置およびひずみ測定方法は、前記追跡マークを撮影部が撮影している限り試験体の伸縮率を測定することができるので、撮影部の視野、すなわち、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができる。
【００１２】
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記撮影部は、前記追跡マークを撮影する第１のカメラ装置と、前記所定の基準位置とするために前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるマークを基準マークとして撮影する第２のカメラ装置とを備え、前記画像取得部は、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、前記外力作用前画像および前記外力作用後画像として前記第１のカメラ装置によって取得するとともに、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前基準画像および外力作用後基準画像として前記第２のカメラ装置によって取得し、前記演算処理部は、前記基準距離となる前記追跡マークおよび前記基準マークの間の距離と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求めることを特徴とする。
【００１３】
このような構成では、複数のマークのうちの１つのマークを所定の基準位置として利用することができるひずみ測定装置が提供される。
【００１４】
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記撮影部は、前記追跡マーク、および、前記所定の基準位置とするために、前記追跡マークと異なるマークを基準マークとして撮影する１個のカメラ装置を備え、前記画像取得部は、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、前記外力作用前画像および前記外力作用後画像として前記カメラ装置によって取得し、前記演算処理部は、前記基準距離となる前記追跡マークおよび前記基準マークの間の距離と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求めることを特徴とする。
【００１５】
このような構成では、１個のカメラ装置で、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができるひずみ測定装置が提供される。
【００１６】
また、他の一態様では、これら上述のひずみ測定装置において、前記演算処理部は、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置に基づいて、前記追跡マークの移動量を追跡マーク移動量として求める第１の移動量演算処理部と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置に基づいて、前記基準マークの移動量を基準マーク移動量として求める第２の移動量演算処理部と、前記基準マーク移動量および追跡マーク移動量に基づいて、前記試験体に前記外力を作用させた前後における前記試験体の伸び量を求める伸び量演算処理部と、前記試験体に前記外力を作用させる前における前記基準マークと前記追跡マークとの間の距離および前記試験体の伸び量に基づいて、前記試験体の伸縮率を求める伸縮率演算処理部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成では、試験体の絶対的な伸び量を求めることなく、試験体の相対的な伸び量に基づいて前記試験体の伸縮率を求めることができるひずみ測定装置が提供される。
【００１８】
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記第１の移動量演算処理部は、前記外力作用前画像における前記追跡マークに対応するマークを前記外力作用後画像から探索し、この探索したマークを前記外力作用後画像における前記追跡マークとし、前記第２の移動量演算処理部は、前記外力作用前基準画像における前記基準マークに対応するマークを前記外力作用後基準画像から探索し、この探索したマークを前記外力作用後基準画像における前記基準マークとすることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、外力作用後基準画像における基準マークを、外力作用前基準画像における基準マークに対応するマークを外力作用後基準画像から探索することによって見つけるとともに、外力作用後画像における追跡マークを、外力作用前画像における追跡マークに対応するマークを外力作用後画像から探索することによって見つけることができる。
【００２０】
また、他の一態様では、これら上述のひずみ測定装置において、前記演算処理部は、さらに、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置するか否かを判定する判定処理部と、前記判定処理部の判定の結果、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記基準マークおよび追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理を行う切換処理部と、前記基準マークと前記新たな追跡マークとの間の距離を求める距離演算処理部とを備えることを特徴とする。
【００２１】
このような構成では、追跡マークが新たなマークに更新されたとしても、基準マークと新たな追跡マークとの間の距離を求めることによって、試験体の絶対的な伸び量を求めることなく、試験体の相対的な伸び量に基づいて前記試験体の伸縮率を求めることができるひずみ測定装置が提供される。
【００２２】
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記撮影部は、前記追跡マークを撮影する１個のカメラ装置を備え、前記基準距離を予め記憶する基準距離記憶部をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
このような構成では、１個のカメラ装置で、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができるひずみ測定装置が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかるひずみ測定装置およびひずみ測定方法は、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態におけるひずみ測定装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態におけるひずみ測定装置の動作を示すフローチャート（その１）である。
【図３】実施形態におけるひずみ測定装置の動作を示すフローチャート（その２）である。
【図４】実施形態のひずみ測定装置における、試験体の伸縮率を求める演算手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２７】
図１は、実施形態におけるひずみ測定装置の構成を示す図である。本実施形態のひずみ測定装置Ｓは、試験体ＳＭに生じたひずみを測定する装置であり、例えば、図１に示すように、複数、本実施形態では２個の第１および第２カメラ装置１１、１２と、画像演算処理部１３と、入力部１４と、出力部１５とを備えて構成される。
【００２８】
試験体（測定対象物、被検体、試験片）ＳＭは、測定対象であり、任意の材料であってよい。試験体ＳＭは、例えば、金属材料、プラスチック等の樹脂材料、生体材料（検体）、半導体材料、あるいは脆性破壊が生じない範囲でのセラミック材料等であってよい。
【００２９】
試験体ＳＭに生じるひずみは、試験体ＳＭに所定の外力を作用させることによって与えられる。例えば、引張試験では、試験体ＳＭは、周知の引張試験機（不図示）における、試験体ＳＭを固定するためのチャック（つかみ具）によってクランプされ、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力が作用され、試験体ＳＭにひずみが与えられる。
【００３０】
そして、試験体ＳＭには、試験体ＳＭに生じたひずみを測定するために、任意の形状を持った複数のマーク（しるし、目印）Ｍが設けられる。第１および第２カメラ装置１１、１２を備えて構成される場合には、複数のマークＭは、その１個を基準マークＭｓとするとともに、残余のマークＭを追跡マークＭｃとするために、３個以上であることが好ましい。基準マークＭｓおよび追跡マークＭｃについては、後述する。本実施形態では、図１に示すように、５個の円形形状のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５（Ｍｎ；ｎ＝１、２、３、４、５）が試験体ＳＭの表面に設けられる。これらマークＭは、図１に示す例では、前記引張試験機によって試験体ＳＭが引っ張られる引張り方向に略沿って所定の距離だけ離間して配置されている。前記所定の距離は、等間隔であっても不等間隔であってもよい。なお、図１に示す例では、これらマークＭは、引張り方向に沿って一方端から他方端へマークＭ１、マークＭ２、マークＭ３、マークＭ４およびマークＭ５の順で配列されている。マークＭは、試験体ＳＭにおける伸び等のひずみに、ひずみ測定に充分な程度で追従することができるように試験体ＳＭの表面に設けられる。マークＭは、例えば、印刷によって、あるいはインク等を用いた手書きによって描かれる。
【００３１】
なお、本実施形態では、マークＭは、円形形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば多角形形状や不定形形状等の任意の形状であってよい。上記マークＭは、例えば、鋼板の金属素地やスプレー塗料を無作為に吹き付けたようなものであってもよい。また、これら複数のマークＭは、互いに同形であることが好ましい。
【００３２】
入力部１４は、画像演算処理部１３に接続され、ひずみ測定装置Ｓに測定開始指示等の各種コマンドや、例えば試験体ＳＭの属性データ等の各種データをひずみ測定装置Ｓに入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。出力部１５は、画像演算処理部１３に接続され、入力部１４から入力されたコマンドやデータおよびひずみ測定装置Ｓの測定結果（移動量、伸び量および伸縮率等）等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印字装置等である。
【００３３】
第１および第２カメラ装置１１、１２は、それぞれ、試験体ＳＭをモニタ（観察、監視）するために、試験体ＳＭを被写体として撮影する装置であり、例えば、撮影光学系と、撮像素子と、画像生成部とを備えて構成される。前記撮影光学系は、試験体ＳＭの光学像（光像）を前記撮像素子の受光面に結像するための光学系である。前記撮像素子は、前記撮影光学系によって受光面上に形成された試験体ＳＭの光学像を光電変換して前記光学像における光量に応じた信号（各画素単位で受光された信号の信号列）を生成し、この信号を前記画像生成部へ出力する回路であり、例えば、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサ等である。前記画像生成部は、前記撮像素子で得られた前記信号に、例えば黒レベル補正処理、画素補間処理、シェーディング補正処理等の周知の画像処理を施すことによってディジタルの画像信号を生成し、画像演算処理部１３へ出力する回路である。第１および第２カメラ装置１１、１２は、それぞれ、モノクロカメラであっても、カラーカメラであってもよく、また、静止画を生成するディジタルスチルカメラであっても、動画を生成するディジタルビデオカメラであってもよい。
【００３４】
そして、第１および第２カメラ装置１１、１２は、それぞれ、前記複数のマークＭが設けられた試験体ＳＭの部分であって互いに異なる各部分を撮影することができるように配置される。このように所定の距離だけ離間するように第１および第２カメラ装置１１、１２が配置されることによって、第１カメラ装置１１は、前記複数のマークＭのうちの或るマーク（追跡マーク）Ｍｃを含む所定範囲の領域部分を撮影することができ、第２カメラ装置１２は、前記複数のマークＭのうちの前記追跡マーク（前記或るマーク）Ｍｃと異なる他のマーク（基準マーク）Ｍｓ（≠Ｍｃ）を含む所定範囲の領域部分を撮影することができる。図１に示す例では、第１カメラ装置１１は、追跡マークＭｃとして、前記複数のマークＭのうちの一方端に位置するマークＭ１を含む略円形範囲の領域部分を撮影しており、第２カメラ装置１２は、基準マークＭｓとして、前記複数のマークＭのうちの他方端に位置するマークＭ５を含む略円形範囲の領域部分を撮影している。基準マークＭｓは、試験体ＳＭの伸び量を求める場合に、所定の基準位置を規定（定義）するために用いられるマークであり、追跡マークＭｃは、試験体ＳＭの伸び量を求める場合に、前記基準マーク（基準位置）Ｍｓからの距離ｌｓｃを求めるために用いられるマークである。そして、本実施形態では、追跡マークＭｃは、所定の条件を満たした場合に、他のマークに切り替えられる。
【００３５】
画像演算処理部１３は、第１および第２カメラ装置１１、１２で得られた画像信号に基づいて試験体ＳＭのひずみを求める回路であり、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路を備えたマイクロコンピュータ等によって構成される。そして、画像演算処理部１３は、本実施形態では、図１に示すように、機能的に、第１および第２画像取得制御部２１、２２と、第１および第２移動量演算処理部２３、２４と、伸び量演算処理部２５と、伸縮率演算処理部２６と、判定処理部２７と、切換処理部２８と、距離演算処理部２９とを備えて構成される。これら第１および第２画像取得制御部２１、２２、第１および第２移動量演算処理部２３、２４、伸び量演算処理部２５、伸縮率演算処理部２６、判定処理部２７、切換処理部２８および距離演算処理部２９は、例えば、第１および第２カメラ装置１１、１２で得られた画像信号に基づいて試験体ＳＭのひずみを演算するひずみ測定プログラムの実行によって前記マイクロコンピュータに機能的に構成される。
【００３６】
なお、このようなひずみ測定プログラムが前記マイクロコンピュータに格納されていない場合には、これを記録した例えばフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から例えばフレキシブルディスクドライブ装置やＣＤ−ＲＯＭドライブ装置等の外部記憶装置を介して前記マイクロコンピュータにインストールされるようにひずみ測定装置Ｓが構成されてもよく、また、このひずみ測定プログラムを管理するサーバコンピュータから通信網および通信インターフェース装置（ネットワークカード等）を介してひずみ測定プログラムがダウンロードされるように、ひずみ測定装置Ｓが構成されてもよい。
【００３７】
そして、第１および第２画像取得制御部２１、２２は、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの画像を、測定対象の試験体ＳＭを撮影する撮影部の一例としての第１および第２カメラ装置１１、１２によって取得するものである。より具体的には、第１画像取得制御部２１は、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの画像を外力作用前画像および外力作用後画像として第１カメラ装置１１によって取得し、これら外力作用前画像および外力作用後画像を第１移動量演算処理部２３へ出力するものである。第２画像取得制御部２２は、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの画像を外力作用前基準画像および外力作用後基準画像として第２カメラ装置１２によって第１画像取得制御部２１の画像取得動作と同期して取得し、これら外力作用前基準画像および外力作用後基準画像を第２移動量演算処理部２４へ出力するものである。したがって、第１および第２カメラ装置１１、１２は、これら外力作用前画像および外力作用前基準画像が互いに同期した画像となるように、すなわち、互いに同じタイミングで試験体ＳＭを撮影して前記互いに同じタイミングでのこれら各画像を生成するように制御されるとともに、外力作用後画像および外力作用後基準画像が互いに同期した画像となるように、すなわち、互いに同じタイミングで試験体ＳＭを撮影して前記互いに同じタイミングでのこれら各画像を生成するように制御される。
【００３８】
より具体的には、例えば、第１および第２画像取得制御部２１、２２は、測定開始コマンドを入力部１４から受け付けると、第１カメラ装置１１に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用前画像として第１カメラ装置１１から試験体ＳＭの画像信号を取得するとともに、同期して、第２カメラ装置１２に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用前基準画像として第２カメラ装置１２から試験体ＳＭの画像信号を取得し、続いて、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力を作用させた後に、第１カメラ装置１１に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用後画像として第１カメラ装置１１から試験体ＳＭの画像信号を取得するとともに、同期して、第２カメラ装置１２に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用後基準画像として第２カメラ装置１２から試験体ＳＭの画像信号を取得する。なお、第１および第２カメラ装置１１、１２がディジタルビデオカメラである場合には、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力を作用させる前に撮影された動画像のうちの適宜なフレームが外力作用前画像および外力作用前基準画像とされ、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力を作用させた後に撮影された動画像のうちの適宜なフレームが外力作用後画像および外力作用後基準画像とされればよい。
【００３９】
また例えば、第１および第２画像取得制御部２１、２２は、測定開始コマンドを入力部１４から受け付けると、第１カメラ装置１１に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用前画像として第１カメラ装置１１から試験体ＳＭの画像信号を取得するとともに、同期して、第２カメラ装置１２に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用前基準画像として第２カメラ装置１２から試験体ＳＭの画像信号を取得し、続いて、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力を作用させつつ、所定の時間間隔で第１カメラ装置１１に試験体ＳＭを撮影させ、第１カメラ装置１１から試験体ＳＭの画像信号を連続的に取得するとともに、同期して、前記時間間隔で第２カメラ装置１２に試験体ＳＭを撮影させ、第２カメラ装置１２から試験体ＳＭの画像信号を連続的に取得する。この場合において、或る時刻に撮影された試験体ＳＭの各画像は、前記或る時刻の１つ前のタイミングで撮影された試験体ＳＭの画像に対し、外力作用後画像および外力作用後基準画像となり、そして、前記或る時刻の１つ後のタイミングで撮影された試験体ＳＭの各画像に対し、外力作用前画像および外力作用前基準画像となる。なお、第１および第２カメラ装置１１、１２がディジタルビデオカメラである場合には、第１および第２カメラ装置１１、１２によって撮影された試験体ＳＭの動画像のうち、前記時間間隔でフレームを選択し、前記或る時刻に撮影された試験体ＳＭの画像とされればよい。
【００４０】
第１移動量演算処理部２３は、外力作用前画像における複数のマークＭのうちの追跡マークＭｃの位置および外力作用後画像における追跡マークＭｃの位置に基づいて、追跡マークＭｃの移動量を求め、この求めた追跡マークＭｃの移動量を伸び量演算処理部２５へ出力するものである。より具体的には、第１移動量演算処理部２３は、外力作用前画像における追跡マークＭｃ（本実施形態ではマークＭ１〜マークＭ４のいずれかのマーク、上記例ではマークＭ１）に対応するマーク（対応追跡マークＭＡｃ（この例ではマークＭ１））を外力作用後画像から、外力作用後画像における追跡マークＭｃとして探索処理によって探索し、外力作用前画像における追跡マークＭｃの位置（位置座標）およびこの探索した外力作用後画像における、追跡マークＭｃとしての対応追跡マークＭＡｃの位置（位置座標）から、追跡マークＭｃの移動量を求め、この求めた追跡マークＭｃの移動量を伸び量演算処理部２５へ出力する。この探索処理は、これら外力作用前画像と外力作用後画像との間における互いに対応する点を探索する周知の対応点探索法を用いて行われる。より具体的には、これら外力作用前画像および外力作用後画像のうちの一方が基準画像とされるとともに他方が参照画像とされ、基準画像における追跡マークＭｃに対応する参照画像のパターンが対応探索法によって探索される。すなわち、基準画像と参照画像との相関演算によって、基準画像における追跡マークＭｃに対応する参照画像のパターンが対応追跡マークＭＡｃとして探索される。
【００４１】
同様に、第２移動量演算処理部２４は、外力作用前基準画像における複数のマークＭのうちの追跡マークＭｃと異なる基準マークＭｓ（本実施形態ではマークＭ５）の位置および外力作用後基準画像における基準マークＭｓの位置とに基づいて、基準マークＭｓの移動量を求め、この求めた基準マークＭｓの移動量を伸び量演算処理部２５へ出力するものである。より具体的には、第２移動量演算処理部２４は、外力作用前基準画像における基準マークＭｓ（上記例ではマークＭ５）に対応するマーク（対応基準マークＭＡｓ（この例ではマークＭ５））を外力作用後基準画像から、外力作用後基準画像における基準マークＭｓとして探索処理によって探索し、外力作用前基準画像における基準マークＭｓの位置（位置座標）およびこの探索した外力作用後基準画像における、基準マークＭｓとしての対応基準マークＭＡｓの位置（位置座標）から、基準マークＭｓの移動量を求め、この求めた基準マークＭｓの移動量を伸び量演算処理部２５へ出力する。
【００４２】
伸び量演算処理部２５は、追跡マークＭｃの移動量および基準マークＭｓの移動量に基づいて、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの伸び量を求め、この求めた伸び量を伸縮率演算処理部２６へ出力するものである。伸縮率演算処理部２６は、試験体ＳＭの伸び量に基づいて、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの伸縮率を求め、この求めた伸縮率を出力部１５へ出力するものである。
【００４３】
ここで、伸縮率εは、試験体ＳＭに設けられた追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における外力作用前での距離を基準長ＢＬｓｃとし、外力作用後におけるこれら追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間の距離を伸縮長ＥＬｓｃとすると、次式１によって与えられる。
ε＝（ＥＬｓｃ−ＢＬｓｃ）／ＢＬｓｃ ・・・（１）
ここで、外力作用前後における追跡マークＭｃの移動量を△ＤＬｃとし、外力作用前後における基準マークＭｓの移動量を△ＤＬｓとすると、次式２が成り立つ。
ＥＬｓｃ＝△ＤＬｃ＋ＢＬｓｃ＋△ＤＬｓ ・・・（２）
よって、式１は、式２によって次式３になる。
ε＝（△ＤＬｃ＋△ＤＬｓ）／ＢＬｓｃ ・・・（３）
本実施形態では、上述したように、第１移動量演算処理部２３によって前記移動量△ＤＬｃが求められ、第２移動量演算処理部２４によって前記移動量△ＤＬｓが求められ、伸び量演算処理部２５によって伸び量（△ＤＬｃ＋△ＤＬｓ）が求められ、そして、伸縮率演算処理部２６によって前記式３を用いて伸縮率εが求められる。
【００４４】
また、判定処理部２７は、追跡マークＭｃが外力作用後画像における所定の端部領域内に位置するか否かを判定し、追跡マークＭｃが外力作用後画像における前記端部領域内に位置する場合には、その旨を切換処理部２８へ出力するものである。前記所定の端部領域は、試験体ＳＭに外力を作用させた場合に追跡マークＭｃの移動方向側における、外力作用後画像（追跡マークＭｃを撮影する第１カメラ装置１１の視野）に適宜に設定され、例えば、外力作用後画像の１／２の領域や１／３の領域や１／５の領域や１／１０の領域等に設定される。このような端部領域ＥＲは、例えば、後述の図４に一点鎖線によって示す、第１カメラ装置１１の視野の一方端部における矩形領域である。
【００４５】
切換処理部２８は、判定処理部２７の判定の結果、追跡マークＭｃが外力作用後画像における前記端部領域内に位置する場合には、複数のマークＭｎのうちの現行の追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓ（上記例ではマークＭ１およびマークＭ５）と異なるとともに前記端部領域外に位置するマークＭ（例えばマークＭ２）を新たな追跡マークＭｃとする切換更新処理を行い、この新たな追跡マークＭｃ（この例ではマークＭ２）を距離演算処理部２９へ出力するものである。
【００４６】
距離演算処理部２９は、基準マークＭｓ（上述の例ではマークＭ５）とこの新たな追跡マークＭｃ（上述の例ではマークＭ２）との間の距離を求めるものである。
【００４７】
次に、本実施形態におけるひずみ測定装置の動作について説明する。図２および図３は、実施形態におけるひずみ測定装置の動作を示すフローチャートである。図４は、実施形態のひずみ測定装置における、試験体の伸縮率を求める演算手法を説明するための図である。
【００４８】
ひずみ測定の準備として、まず、試験体ＳＭに複数のマークＭ、本実施形態では上述したように図１に示す５個の円形形状のＭ１〜Ｍ５が試験体ＳＭの表面に設けられる。
【００４９】
なお、追跡マークＭｃとして用いられるマークＭ１ないしマークＭ４は、図１に示すように、本実施形態では基準マークＭｓとして用いられるマークＭ５と同様な円形形状であるが、図４では、識別可能とするために、便宜上、互いに異なる形状で図示されており、マークＭ１は、○で図示され、マークＭ２は、△で図示され、そして、マークＭ３は、◇で図示されている。そして、図４には、初期の時刻ｔ０、外力を作用させた場合の時刻ｔ１（＞ｔ０）およびさらに外力を作用させた場合の時刻ｔ２（＞ｔ１）でのマークＭ１ないしマークＭ３も図示されている。すなわち、マークＭ１は、時刻ｔ０では●で図示され、時刻ｔ１および時刻ｔ２では破線の○で図示され、外力の作用によるマークＭ１の遷移の様子が各時刻での図示○を“→”で結ぶことによって図示されている。同様に、マークＭ２は、時刻ｔ０では▲で図示され、時刻ｔ１および時刻ｔ２では破線の△で図示され、外力の作用によるマークＭ２の遷移の様子が各時刻での図示△を“→”で結ぶことによって図示されている。また同様に、マークＭ３は、時刻ｔ０では◆で図示され、時刻ｔ１および時刻ｔ２では破線の◇で図示され、外力の作用によるマークＭ３の遷移の様子が各時刻での図示◇を“→”で結ぶことによって図示されている。また、図４では、マークＭ４は、図示を省略されている。
【００５０】
そして、図２において、外力を試験体ＳＭに作用させる前における所望のマークＭの初期位置を求めるために、画像演算処理部１３によって、第１カメラ装置１１から外力作用前画像Ａ１が取得され、この取得された外力作用前画像Ａ１から追跡マークＭｃ（上記例ではマークＭ１）が見つけられ、追跡マークＭｃの位置が求められるとともに（ステップＳ１１−１）、第２カメラ装置１２から外力作用前基準画像Ａ２が取得され、この取得された外力作用前基準画像Ａ２から基準マークＭｓ（上記例ではマークＭ５）が見つけられ、基準マークＭｓの位置が求められる（ステップＳ１１−２）。
【００５１】
より具体的には、試験体ＳＭの外力作用前画像Ａ１および外力作用前基準画像Ａ２を、例えばマークＭの形状のパターン認識等の画像処理によって追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓをそれぞれ見つけ、これら見つけた追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓの各位置がそれぞれ求められる。外力作用前画像Ａ１に複数のマークＭを見つけた場合には、前記端部領域外に位置する適宜なマークＭが追跡マークＭｃとして選択される。追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓの各位置は、例えば、画像（撮像素子の受光面）における所定の位置（例えば四隅の点のうちの一つの点や光軸と交差する点等）を座標原点にｘｙ座標系が予め設定され、このｘｙ座標系のｘ座標値およびｙ座標値によって表される。なお、マークＭに対応する光学像が撮像素子の１つの画素によって受光され、マークＭに対応する画像が前記１つの画素による画像信号によって形成される場合には、マークＭの位置は、その画素の位置によって表され、マークＭに対応する光学像が撮像素子の複数の画素によって受光され、マークＭに対応する画像が前記複数の画素による画像信号によって形成される場合には、マークＭの位置は、マークＭの所定の代表点（例えば中心点、外接円の中心点および重心点等）によって代表され、その代表点に対応する画素の位置によって表される。なお、伸縮率εは、上述したように所定の比で表されるので、距離は、実寸法によって表されてもよいが、所定の長さを基準とした相対的な長さであってよい。例えば、前記距離は、前記撮像素子の画素の個数等によって表すことも可能である。
【００５２】
続いて、引張試験機によって試験体ＳＭに引張加重が外力として加えられ、試験体ＳＭに外力が作用される。
【００５３】
そして、外力を試験体ＳＭに作用させた後における追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓの移動先の各位置をそれぞれ求めるために、第１画像取得制御部２１によって第１カメラ装置１１から外力作用後画像Ｂ１が取得され、第１移動量演算処理部２３によって、この取得された外力作用後画像Ｂ１から追跡マークＭｃが見つけられ、追跡マークＭｃの位置が求められるとともに（ステップＳ１２−１）、第２画像取得制御部２２によって第２カメラ装置１２から外力作用前基準画像Ｂ２が取得され、第２移動量演算処理部２４によって、この取得された外力作用前基準画像Ｂ２から基準マークＭｓが見つけられ、基準マークＭｓの位置が求められる（ステップＳ１２−２）。この外力作用後画像Ｂ１および外力作用後基準画像Ｂ２のそれぞれから追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓを見つける処理では、上述したように、対応点探索法によって実行される。すなわち、本実施形態では、外力作用前画像Ａ１における追跡マークＭｃに対応する対応追跡マークＭＡｃは、外力作用後画像Ｂ１から、外力作用後画像Ｂ１における追跡マークＭｃとして対応点探索法によって探索され、外力作用前基準画像Ａ２における基準マークＭｓに対応する対応基準マークＭＡｓは、外力作用後基準画像Ｂ２から、外力作用後基準画像Ｂ２における基準マークＭｓとして対応点探索法によって探索される。
【００５４】
ここで、ステップＳ１２−１の後に、ステップＳ２０が実行され、そしてこの後にステップＳ１３−１が実行され、一方、ステップＳ１２−２の後に、ステップＳ１３−２が実行される。
【００５５】
このステップＳ１３−１では、第１移動量演算処理部２３によって、外力作用前画像Ａ１における追跡マークＭｃの位置と、外力作用後画像Ｂ１における、ステップＳ１２−１で探索された追跡マークＭｃ（対応追跡マークＭＡｃ）の位置とから、追跡マークＭｃの移動量が求められる。また、このステップＳ１３−２では、第２移動量演算処理部２４によって、外力作用前基準画像Ａ２における基準マークＭｓの位置と、外力作用後基準画像Ｂ２における、ステップＳ１２−２で探索された基準マークＭｓ（対応基準マークＭＡｓ）の位置とから、基準マークＭｓの移動量が求められる。
【００５６】
続いて、伸び量演算処理部２５によって、追跡マークＭｃの移動量△ＤＬｃと、基準マークＭｓの移動量△ＤＬｓとから、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの伸び量（△ＤＬｃ＋△ＤＬｓ）が求められる（ステップＳ１４）。
【００５７】
そして、伸縮率演算処理部２６によって、試験体ＳＭの伸び量（△ＤＬｃ＋△ＤＬｓ）に基づいて、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの伸縮率εが前記式３によって求められ、この求められた伸縮率εが出力部１５へ出力される（ステップＳ１５）。
【００５８】
ここで、追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における外力作用前での距離である基準長ＢＬｓｃは、一番最初の初期では、第１および第２カメラ装置１１、１２間の距離ＢＬ０、例えば第１カメラ装置１１の光軸と第２カメラ装置１２の光軸との間の距離ＢＬ０が予めひずみ測定装置Ｓに与えられ、この第１および第２カメラ装置１１、１２間の距離ＢＬ０と、ステップＳ１１−１で求められた追跡マークＭｃの初期位置と、ステップＳ１１−２で求められた基準マークＭｓの初期位置とに基づいて求められる距離で与えられ、後述の処理によって追跡マークＭｃが新たな追跡マークＭｃに切り換わった後では、後述する距離で与えられる。
【００５９】
そして、引き続き、試験体ＳＭのひずみを測定する場合には、ステップＳ１５の処理を実行した後に、本処理における外力作用後画像Ｂ１および外力作用後基準画像Ｂ２が次の処理において外力作用前画像Ａ１および外力作用前基準画像Ａ２として扱われ、処理がステップＳ１２−１およびステップＳ１２−２へ戻される。なお、この場合において、次の処理においても前記外力作用前画像Ａ１および外力作用前基準画像Ａ２をそのまま外力作用前画像および外力作用前基準画像として用い、外力作用後画像および外力作用後基準画像だけを新たに取り込んで外力作用後画像Ｃ１および外力作用後基準画像Ｃ２として更新してもよい。
【００６０】
一方、前記ステップＳ２０では、判定処理部２７によって、追跡マークＭｃが外力作用後画像における所定の端部領域（上記例では端部領域ＥＲ）内に位置するか否かが判定される。この判定の結果、追跡マークＭｃが外力作用後画像における端部領域ＥＲ内に位置する場合（ＹＥＳ）には、その旨が切換処理部２８へ出力され、ステップＳ２１が実行される。一方、前記判定の結果、追跡マークＭｃが外力作用後画像における端部領域内に位置しない場合（ＮＯ）には、上述のステップＳ１３−２が実行される。
【００６１】
図３において、ステップＳ２１では、切換処理部２８によって、まず、第１カメラ装置１１の視野内（外力作用後画像内）に、２個以上のマークＭ、すなわち、現行の追跡マークＭｃの他のマークＭが存在するか否かが判定される。この判定は、例えば、端部領域外の領域の画像に対し、マークＭの形状のパターン認識等の画像処理によってマークＭを探索する処理を行うことによって実行される。この判定の結果、第１カメラ装置１１の視野内に２個以上のマークＭが存在しない場合（ＮＯ）には、上述のステップＳ１３−２が実行される。一方、前記判定の結果、第１カメラ装置１１の視野内に２個以上のマークＭが存在する場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２２が実行される。
【００６２】
なお、以下のステップＳ２２ないしステップＳ２６の説明において、説明の便宜上、現行の追跡マークＭｃ（現在用いられている追跡マークＭｃ）は、Ｍｋと表記され、新たな追跡マークＭｃ（切り替え先の追跡マークＭｃ）は、Ｍｍと表記される。
【００６３】
このステップＳ２２では、距離演算処理部２９によって、追跡マークＭｃ（＝Ｍｋ）の移動量から追跡マークＭｃの伸縮率εｃ（＝εｋ）が求められる。より具体的には、距離演算処理部２９は、外力作用前画像Ａ１における追跡マークＭｋの位置、外力作用後画像Ｂ１における前記追跡マークＭｋに対応する対応追跡マークＭＡｋの位置とに基づいて移動量△ＤＬｋを求め、この求めた移動量△ＤＬｋと、外力作用前における基準マークＭｓおよび追跡マークＭｋ間の距離ＢＬｓｋとに基づいて伸縮率εｋ（＝△ＤＬｋ／ＢＬｓｋ）を求める。
【００６４】
続いて、距離演算処理部２９によって、ステップＳ２１で探索されたマークＭのうちの現行の追跡マークＭｋではない他のマークＭが新たな追跡マークＭｍ（この例ではマークＭ２）とされ、外力作用後における追跡マークＭｋ（この例ではマークＭ１）と新たな追跡マークＭｍ（この例ではマークＭ２）との間の距離ｌが、外力作用後画像Ｂ１における追跡マークＭｋの位置と外力作用後画像Ｂ１における新たな追跡マークＭｍの位置とに基づいて求められる（ステップＳ２３）。
【００６５】
続いて、距離演算処理部２９によって、外力作用前における追跡マークＭｋと新たな追跡マークＭｍとの間の距離ｌ０が、ステップＳ２２で求めた伸縮率εｋとステップＳ２３で求めた外力作用後における追跡マークＭｋと新たな追跡マークＭｍとの間の距離１とに基づいて、次式４によって求められる（ステップＳ２４）。
ｌ０＝ｌ−εｋ×ｌ ・・・（４）
続いて、距離演算処理部２９によって、外力作用前における基準マークＭｓと新たな追跡マークＭｍとの間の距離Ｌｓｍが、ステップＳ２４で求めた、外力作用前における追跡マークＭｋと新たな追跡マークＭｍとの間の距離ｌ０と、外力作用前における基準マークＭｓと追跡マークＭｋ（更新前（外力作用前）の追跡マークＭｃ、この例ではマークＭ１）との間の距離Ｌｓｋとに基づいて、次式５によって求められる（ステップＳ２５）。
Ｌｓｍ＝Ｌｓｋ−ｌ０＝Ｌｓｋ−（ｌ−εｋ×ｌ） ・・・（５）
このようなステップＳ２２ないしステップＳ２５の各処理を実行することによって、距離演算処理部２９は、基準マークＭｓとこの新たな追跡マークＭｍとの間の距離Ｌｓｍを求めるものである。
【００６６】
そして、切換処理部２８は、次式６および式７に示すように、追跡マークＭｃ（＝Ｍｋ）を新たな追跡マークＭｃ（＝Ｍｍ）に変更し、外力作用前における追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における距離である基準長ＢＬｓｃをステップＳ２５で求めたＬｓｍに置き換え（ステップＳ２６）、その後、処理がステップＳ１２−２に戻され、ステップＳ１２−２が実行される。
Ｍｃ ← Ｍｍ ・・・（６）
ＢＬｓｃ ← Ｌｓｍ ・・・（７）
以上の動作を図４を用いてより具体的に以下に説明する。図４では、引張試験開始後の最初の時刻ｔ０では、第１カメラ装置１１は、追跡マークＭｃとしてマークＭ１（；ｔ０の●）を撮影しており、図４に破線で示す右側の矩形の画像が得られ、そして、第２カメラ装置１２は、基準マークＭｓとしてマークＭ５（；●）を撮影しており、図４に破線で示す左側の矩形の画像が得られている。この時刻ｔ０では、第１カメラ装置１１によって得られる画像には、マークＭ１のみが撮影され、マークＭ２ないしマークＭ４は、撮影されていない。
【００６７】
したがって、この場合では、ステップＳ１１（Ｓ１１−１、Ｓ１１−２）およびステップＳ１２（Ｓ１２−１、Ｓ１２−２）の各処理が実行され、続いて、ステップＳ２０では、マークＭ１（追跡マークＭｃ）が端部領域ＥＲ内にないと判定されるので、ステップＳ１３（Ｓ１３−１、Ｓ１３−２）の各処理が実行され、続いて、ステップＳ１４およびステップＳ１５の各処理が実行される。ステップＳ１５では、マークＭ５の移動量△ＤＬ５と、マークＭ１の移動量△ＤＬ１と、外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ１間の距離Ｌ５１（基準長ＢＬ５１）とに基づいて、時刻ｔ０での伸縮率εｔ０（＝（△ＤＬ５＋△ＤＬ１）／ＢＬ５１）が求められる。ここで、外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ１間の距離Ｌ５１は、第１カメラ装置１１と第２カメラ装置１２との間の距離ＢＬ０と、ステップＳ１１で求めたマークＭ１の位置およびマークＭ５の位置とに基づいて求められる。
【００６８】
そして、引張試験が続けられて、次の時刻ｔ１（＞ｔ０）では、第１カメラ装置１１は、追跡マークＭｃとしてマークＭ１（；ｔ１の破線の○）を撮影しているともにマークＭ２（ｔ１の破線の△）も撮影しており、図４に破線で示す右側の矩形の画像が得られ、そして、第２カメラ装置１２は、基準マークＭｓとしてマークＭ５（；●）を撮影しており、図４に破線で示す左側の矩形の画像が得られている。この時刻ｔ１では、第１カメラ装置１１によって得られる画像には、マークＭ１およびマークＭ２が撮影され、マークＭ３およびマークＭ４は、撮影されていない。
【００６９】
したがって、この場合では、上述の処理におけるステップＳ１５に続いて、ステップＳ１２（Ｓ１２−１、Ｓ１２−２）の処理が実行され、続いて、ステップＳ２０では、マークＭ１（追跡マークＭｃ）が端部領域ＥＲ内にあると判定されるので、ステップＳ２１ないしステップＳ２６の各処理が実行される。
【００７０】
すなわち、ステップＳ２１では、外力作用後画像に２個のマークＭ１、Ｍ２が存在すると判定され、ステップＳ２２では、マークＭ１の移動量△ＤＬ１と外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ１間の距離Ｌ５１（＝ＢＬ５１）とに基づいて伸縮率ε１が求められ、ステップＳ２３では、マークＭ１ではないマークＭ２が新たな追跡マークＭｃとされ、外力作用後におけるマークＭ１と新たな追跡マークＭｃとしてのマークＭ２との間の距離ｌが、外力作用後画像におけるマークＭ１の位置と外力作用後画像における新たな追跡マークＭｓとしてのマークＭ２の位置とに基づいて求められ、ステップＳ２４では、前記伸縮率ε１と前記距離ｌとに基づいて、外力作用前におけるマークＭ１と新たな追跡マークＭｃとしてのマークＭ２との間の距離ｌ０（＝ｌ−ε１×ｌ）が求められ、ステップＳ２５では、前記距離ｌ０と、外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ１（更新前（外力作用前）の追跡マークＭｃ）間の距離Ｌ５１とに基づいて、外力作用前におけるマークＭ５と新たな追跡マークＭｃとしてのマークＭ２との間の距離Ｌ５２（＝Ｌ５１−ｌ０）が求められ、ステップＳ２６では、追跡マークＭｃがマークＭ１からマークＭ２へ変更され、外力作用前における基準マークＭｓと追跡マークＭｃとの間における距離である基準長ＢＬｃｓが、外力作用前におけるマークＭ５と新たな追跡マークＭｃとしてのマークＭ２との間における距離Ｌ５２で更新される。
【００７１】
そして、この間も引張試験が続けられており、次の時刻ｔ２（＞ｔ１）では、第１カメラ装置１１は、追跡マークＭｃとしてマークＭ２（；ｔ２の破線の△）を撮影しており、図４に破線で示す右側の矩形の画像が得られており、そして、第２カメラ装置１２は、基準マークＭｓとしてマークＭ５（；●）を撮影しており、図４に破線で示す左側の矩形の画像が得られている。この時刻ｔ２では、第１カメラ装置１１によって得られる画像には、マークＭ２のみが撮影され、マークＭ１、マークＭ３およびマークＭ４は、撮影されていない。
【００７２】
したがって、この場合では、ステップＳ１２（Ｓ１２−１、Ｓ１２−２）の処理が実行され、続いて、ステップＳ２０では、マークＭ２（追跡マークＭｃ）が端部領域ＥＲ内にないと判定されるので、ステップＳ１３（Ｓ１３−１、Ｓ１３−２）の各処理が実行され、続いて、ステップＳ１４およびステップＳ１５の各処理が実行される。ステップＳ１５では、マークＭ５の移動量△ＤＬ５と、マークＭ２の移動量△ＤＬ２と、外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ２間の距離Ｌ５２（基準長ＢＬ５２）とに基づいて、時刻ｔ２での伸縮率εｔ２（＝（△ＤＬ５＋△ＤＬ２）／ＢＬ５２）が求められる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態のひずみ測定装置Ｓは、試験体ＳＭに３個以上の複数のマークＭを備える試験体ＳＭが第１および第２カメラ装置１１、１２によって撮影され、試験体ＳＭに外力を作用させる前後に取得された各画像Ａ１、Ｂ１；Ａ２、Ｂ２における追跡マークＭｃの位置と基準マークＭｓの位置から試験体ＳＭの伸縮率εが求められる。そして、この試験体ＳＭの伸縮率εを求める際に、前記外力の作用に伴って追跡マークＭｃが第１カメラ装置１１の視野（第１カメラ装置１１によって撮影された画像）における端部領域ＥＲ内に位置すると、端部領域ＥＲ外に位置する別のマークＭが新たな追跡マークＭｃとされ、切換更新処理が行われる。したがって、このような構成のひずみ測定装置Ｓは、追跡マークＭｃを第１カメラ装置１１が撮影している限り試験体ＳＭの伸縮率εを測定することができるので、第１および第２カメラ装置１１、１２の視野、すなわち、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができる。
【００７４】
なお、図２および図３に示すステップＳ２０ないしステップＳ２６のマークを切り換える各処理は、上述の実施形態では、第１カメラ装置１１によって撮影された画像に対してのみ実行したが、第２カメラ装置１２によって撮影された画像に対しても実行してもよい。この場合では、図２に示すステップＳ１２−２とステップＳ１３−２との間に、ステップＳ２０と同様の処理が挿入され、その後、図３に示すステップＳ２１ないしステップＳ２６の各処理と同様の各処理が実行される。
【００７５】
また、上述の実施形態では、ひずみ測定装置Ｓは、複数のマークＭを備える試験体ＳＭを撮影する撮影部の一例として、複数、この例では第１および第２カメラ装置１１、１２を備えて構成されたが、追跡マークＭｃを撮影する１個の第１カメラ装置１１を備えて構成されてもよい。この場合には、追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における外力作用前での距離である基準長ＢＬｓｃに関し、一番最初の初期の基準長ＢＬｓｃとして、所定の基準位置と最初に第１カメラによって撮影されるべき追跡マークＭｃとの距離が例えばユーザ等によって例えばノギス等の測長器を用いて予め測定され、この予め測定された前記距離が測定開始前に予めひずみ測定装置Ｓに入力される。ひずみ測定装置Ｓの画像演算処理部１３は、追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における外力作用前での距離である基準長ＢＬｓｃに関し、一番最初の初期の基準長ＢＬｓｃとしての前記距離を記憶する基準距離記憶部（不図示）を機能的にさらに備えて構成される。このような構成では、１個の第１カメラ装置１１を備えて比較的簡易にひずみ測定装置Ｓが構成され、そして、このような構成によっても、ひずみ測定装置Ｓは、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができる。このような構成のひずみ測定装置Ｓは、試験体ＳＭの他端部が固定されるとともにその一方端に外力を作用させるような例えば単軸引っ張り試験等に好適に用いられ、試験体ＳＭの引っ張り中心（不動点）を除く箇所の追跡マークＭｃを観察することができるように配置される。
【００７６】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００７７】
Ｓ ひずみ測定装置
Ｍ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５） マーク
ＥＲ 端部領域
１１ 第１カメラ装置
１２ 第２カメラ装置
１３ 画像演算処理部
２１ 第１画像取得制御部
２２ 第２画像取得制御部
２３ 第１移動量演算処理部
２４ 第２移動量演算処理部
２５ 伸び量演算処理部
２６ 伸縮率演算処理部
２７ 判定処理部
２８ 切換処理部
２９ 距離演算処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象である材料（試験体、被検体）のひずみ（変形）を測定するひずみ測定装置およびひずみ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料は、種々の観点から評価されるが、その一つに、例えば、引張試験によるひずみ測定がある。このひずみ測定に関し、例えば、特許文献１や特許文献２に開示の技術がある。
【０００３】
この特許文献１に開示のビデオ式非接触伸び計は、２つの標線マークが付された試験片をカメラで撮像して得られる画像データから、各標線マークの刻々の移動量を求めて、その標線マーク間の試験片の伸びを計測するビデオ式非接触伸び計であって、カメラによって撮像される２つの標線マークの間隔がカメラ視野を越えない範囲において、常に、カメラ視野内に２つの標線マークが入るように、カメラの位置を制御する１つの駆動機構を設けたものである。
【０００４】
また、前記特許文献２に開示のビデオ式非接触伸び計は、試料表面に付された２箇所のマークをビデオカメラによって撮像して得られる映像信号から、各マークを識別してその各移動量を刻々と計測し、その各移動量の差から各マーク間の刻々の伸びを求める演算手段を備えた伸び計であって、視野の大きさが互いに異なる少なくとも２台のビデオカメラを備えるとともに、予め設定された基準に従い、各ビデオカメラからの各映像信号のうちの一つを選択して上記演算手段による演算に供する選択手段を備え、この選択手段は、試料の伸びの進行に伴って、視野の狭いビデオカメラの映像信号から順次に切り換えて上記演算手段に供給するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３７２１５号公報
【特許文献２】特開平１０−２２１０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１に開示のビデオ式非接触伸び計は、カメラ視野内に常に２つの標線マークが入るように、伸び方向に沿ってカメラの位置が制御されるものである。このため、この特許文献１に開示のビデオ式非接触伸び計は、標線マークの少なくとも一方がカメラの視野から外れてしまうと、試験片の伸びを計測することができず、測定範囲は、カメラの視野を越えることができない。したがって、この特許文献２に開示の技術によって測定範囲を広げるためには、視野の広いカメラを用いる必要が生じ、この結果、相対的に分解能が低下してしまう。
【０００７】
この点、前記特許文献２に開示のビデオ式非接触伸び計は、相対的に視野の狭いカメラと、相対的に視野の広いカメラとを、試験片の伸びの進行に伴って切り換えることによって、広い測定範囲に亘る計測を実現している。しかしながら、この特許文献２に開示のビデオ式非接触伸び計は、前記視野の狭いカメラから前記視野の広いカメラに切り換えられると、分解能がステップ状に低下してしまい、比較的広い測定範囲全体に亘って高精度に測定することができない。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができるひずみ測定装置およびひずみ測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるひずみ測定装置は、複数のマークを備える、測定対象の試験体を撮影する撮影部と、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前画像および外力作用後画像として前記撮影部によって取得する画像取得部と、追跡マークとされる、前記複数のマークのうちの１つのマークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置と、前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求める演算処理部とを備え、前記演算処理部は、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
そして、本発明の他の一態様にかかるひずみ測定方法は、複数のマークを備える、測定対象の試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前画像および外力作用後画像として撮影部によって取得する画像取得工程と、追跡マークとされる、前記複数のマークのうちの１つのマークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置と、前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求める演算処理工程とを備え、前記演算処理工程は、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
このような構成のひずみ測定装置およびひずみ測定方法では、複数のマークを備える試験体が撮影部によって撮影され、追跡マークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、試験体に外力を作用させる前後に取得された各画像における追跡マークの各位置とに基づいて試験体の伸縮率が求められる。そして、この試験体の伸縮率を求める際に、前記外力の作用に伴って追跡マークが撮影部の視野における端部領域内に位置すると、端部領域外に位置する別のマークが新たな追跡マークとされ、切換更新処理が行われる。したがって、このような構成のひずみ測定装置およびひずみ測定方法は、前記追跡マークを撮影部が撮影している限り試験体の伸縮率を測定することができるので、撮影部の視野、すなわち、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができる。
【００１２】
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記撮影部は、前記追跡マークを撮影する第１のカメラ装置と、前記所定の基準位置とするために前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるマークを基準マークとして撮影する第２のカメラ装置とを備え、前記画像取得部は、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、前記外力作用前画像および前記外力作用後画像として前記第１のカメラ装置によって取得するとともに、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前基準画像および外力作用後基準画像として前記第２のカメラ装置によって取得し、前記演算処理部は、前記基準距離となる前記追跡マークおよび前記基準マークの間の距離と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求めることを特徴とする。
【００１３】
このような構成では、複数のマークのうちの１つのマークを所定の基準位置として利用することができるひずみ測定装置が提供される。
【００１４】
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記撮影部は、前記追跡マーク、および、前記所定の基準位置とするために、前記追跡マークと異なるマークを基準マークとして撮影する１個のカメラ装置を備え、前記画像取得部は、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、前記外力作用前画像および前記外力作用後画像として前記カメラ装置によって取得し、前記演算処理部は、前記基準距離となる前記追跡マークおよび前記基準マークの間の距離と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求めることを特徴とする。
【００１５】
このような構成では、１個のカメラ装置で、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができるひずみ測定装置が提供される。
【００１６】
また、他の一態様では、これら上述のひずみ測定装置において、前記演算処理部は、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置に基づいて、前記追跡マークの移動量を追跡マーク移動量として求める第１の移動量演算処理部と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置に基づいて、前記基準マークの移動量を基準マーク移動量として求める第２の移動量演算処理部と、前記基準マーク移動量および追跡マーク移動量に基づいて、前記試験体に前記外力を作用させた前後における前記試験体の伸び量を求める伸び量演算処理部と、前記試験体に前記外力を作用させる前における前記基準マークと前記追跡マークとの間の距離および前記試験体の伸び量に基づいて、前記試験体の伸縮率を求める伸縮率演算処理部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成では、試験体の絶対的な伸び量を求めることなく、試験体の相対的な伸び量に基づいて前記試験体の伸縮率を求めることができるひずみ測定装置が提供される。
【００１８】
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記第１の移動量演算処理部は、前記外力作用前画像における前記追跡マークに対応するマークを前記外力作用後画像から探索し、この探索したマークを前記外力作用後画像における前記追跡マークとし、前記第２の移動量演算処理部は、前記外力作用前基準画像における前記基準マークに対応するマークを前記外力作用後基準画像から探索し、この探索したマークを前記外力作用後基準画像における前記基準マークとすることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、外力作用後基準画像における基準マークを、外力作用前基準画像における基準マークに対応するマークを外力作用後基準画像から探索することによって見つけるとともに、外力作用後画像における追跡マークを、外力作用前画像における追跡マークに対応するマークを外力作用後画像から探索することによって見つけることができる。
【００２０】
また、他の一態様では、これら上述のひずみ測定装置において、前記演算処理部は、さらに、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置するか否かを判定する判定処理部と、前記判定処理部の判定の結果、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記基準マークおよび追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理を行う切換処理部と、前記基準マークと前記新たな追跡マークとの間の距離を求める距離演算処理部とを備えることを特徴とする。
【００２１】
このような構成では、追跡マークが新たなマークに更新されたとしても、基準マークと新たな追跡マークとの間の距離を求めることによって、試験体の絶対的な伸び量を求めることなく、試験体の相対的な伸び量に基づいて前記試験体の伸縮率を求めることができるひずみ測定装置が提供される。
【００２２】
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記撮影部は、前記追跡マークを撮影する１個のカメラ装置を備え、前記基準距離を予め記憶する基準距離記憶部をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
このような構成では、１個のカメラ装置で、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができるひずみ測定装置が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかるひずみ測定装置およびひずみ測定方法は、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態におけるひずみ測定装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態におけるひずみ測定装置の動作を示すフローチャート（その１）である。
【図３】実施形態におけるひずみ測定装置の動作を示すフローチャート（その２）である。
【図４】実施形態のひずみ測定装置における、試験体の伸縮率を求める演算手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２７】
図１は、実施形態におけるひずみ測定装置の構成を示す図である。本実施形態のひずみ測定装置Ｓは、試験体ＳＭに生じたひずみを測定する装置であり、例えば、図１に示すように、複数、本実施形態では２個の第１および第２カメラ装置１１、１２と、画像演算処理部１３と、入力部１４と、出力部１５とを備えて構成される。
【００２８】
試験体（測定対象物、被検体、試験片）ＳＭは、測定対象であり、任意の材料であってよい。試験体ＳＭは、例えば、金属材料、プラスチック等の樹脂材料、生体材料（検体）、半導体材料、あるいは脆性破壊が生じない範囲でのセラミック材料等であってよい。
【００２９】
試験体ＳＭに生じるひずみは、試験体ＳＭに所定の外力を作用させることによって与えられる。例えば、引張試験では、試験体ＳＭは、周知の引張試験機（不図示）における、試験体ＳＭを固定するためのチャック（つかみ具）によってクランプされ、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力が作用され、試験体ＳＭにひずみが与えられる。
【００３０】
そして、試験体ＳＭには、試験体ＳＭに生じたひずみを測定するために、任意の形状を持った複数のマーク（しるし、目印）Ｍが設けられる。第１および第２カメラ装置１１、１２を備えて構成される場合には、複数のマークＭは、その１個を基準マークＭｓとするとともに、残余のマークＭを追跡マークＭｃとするために、３個以上であることが好ましい。基準マークＭｓおよび追跡マークＭｃについては、後述する。本実施形態では、図１に示すように、５個の円形形状のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５（Ｍｎ；ｎ＝１、２、３、４、５）が試験体ＳＭの表面に設けられる。これらマークＭは、図１に示す例では、前記引張試験機によって試験体ＳＭが引っ張られる引張り方向に略沿って所定の距離だけ離間して配置されている。前記所定の距離は、等間隔であっても不等間隔であってもよい。なお、図１に示す例では、これらマークＭは、引張り方向に沿って一方端から他方端へマークＭ１、マークＭ２、マークＭ３、マークＭ４およびマークＭ５の順で配列されている。マークＭは、試験体ＳＭにおける伸び等のひずみに、ひずみ測定に充分な程度で追従することができるように試験体ＳＭの表面に設けられる。マークＭは、例えば、印刷によって、あるいはインク等を用いた手書きによって描かれる。
【００３１】
なお、本実施形態では、マークＭは、円形形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば多角形形状や不定形形状等の任意の形状であってよい。上記マークＭは、例えば、鋼板の金属素地やスプレー塗料を無作為に吹き付けたようなものであってもよい。また、これら複数のマークＭは、互いに同形であることが好ましい。
【００３２】
入力部１４は、画像演算処理部１３に接続され、ひずみ測定装置Ｓに測定開始指示等の各種コマンドや、例えば試験体ＳＭの属性データ等の各種データをひずみ測定装置Ｓに入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。出力部１５は、画像演算処理部１３に接続され、入力部１４から入力されたコマンドやデータおよびひずみ測定装置Ｓの測定結果（移動量、伸び量および伸縮率等）等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印字装置等である。
【００３３】
第１および第２カメラ装置１１、１２は、それぞれ、試験体ＳＭをモニタ（観察、監視）するために、試験体ＳＭを被写体として撮影する装置であり、例えば、撮影光学系と、撮像素子と、画像生成部とを備えて構成される。前記撮影光学系は、試験体ＳＭの光学像（光像）を前記撮像素子の受光面に結像するための光学系である。前記撮像素子は、前記撮影光学系によって受光面上に形成された試験体ＳＭの光学像を光電変換して前記光学像における光量に応じた信号（各画素単位で受光された信号の信号列）を生成し、この信号を前記画像生成部へ出力する回路であり、例えば、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサ等である。前記画像生成部は、前記撮像素子で得られた前記信号に、例えば黒レベル補正処理、画素補間処理、シェーディング補正処理等の周知の画像処理を施すことによってディジタルの画像信号を生成し、画像演算処理部１３へ出力する回路である。第１および第２カメラ装置１１、１２は、それぞれ、モノクロカメラであっても、カラーカメラであってもよく、また、静止画を生成するディジタルスチルカメラであっても、動画を生成するディジタルビデオカメラであってもよい。
【００３４】
そして、第１および第２カメラ装置１１、１２は、それぞれ、前記複数のマークＭが設けられた試験体ＳＭの部分であって互いに異なる各部分を撮影することができるように配置される。このように所定の距離だけ離間するように第１および第２カメラ装置１１、１２が配置されることによって、第１カメラ装置１１は、前記複数のマークＭのうちの或るマーク（追跡マーク）Ｍｃを含む所定範囲の領域部分を撮影することができ、第２カメラ装置１２は、前記複数のマークＭのうちの前記追跡マーク（前記或るマーク）Ｍｃと異なる他のマーク（基準マーク）Ｍｓ（≠Ｍｃ）を含む所定範囲の領域部分を撮影することができる。図１に示す例では、第１カメラ装置１１は、追跡マークＭｃとして、前記複数のマークＭのうちの一方端に位置するマークＭ１を含む略円形範囲の領域部分を撮影しており、第２カメラ装置１２は、基準マークＭｓとして、前記複数のマークＭのうちの他方端に位置するマークＭ５を含む略円形範囲の領域部分を撮影している。基準マークＭｓは、試験体ＳＭの伸び量を求める場合に、所定の基準位置を規定（定義）するために用いられるマークであり、追跡マークＭｃは、試験体ＳＭの伸び量を求める場合に、前記基準マーク（基準位置）Ｍｓからの距離ｌｓｃを求めるために用いられるマークである。そして、本実施形態では、追跡マークＭｃは、所定の条件を満たした場合に、他のマークに切り替えられる。
【００３５】
画像演算処理部１３は、第１および第２カメラ装置１１、１２で得られた画像信号に基づいて試験体ＳＭのひずみを求める回路であり、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路を備えたマイクロコンピュータ等によって構成される。そして、画像演算処理部１３は、本実施形態では、図１に示すように、機能的に、第１および第２画像取得制御部２１、２２と、第１および第２移動量演算処理部２３、２４と、伸び量演算処理部２５と、伸縮率演算処理部２６と、判定処理部２７と、切換処理部２８と、距離演算処理部２９とを備えて構成される。これら第１および第２画像取得制御部２１、２２、第１および第２移動量演算処理部２３、２４、伸び量演算処理部２５、伸縮率演算処理部２６、判定処理部２７、切換処理部２８および距離演算処理部２９は、例えば、第１および第２カメラ装置１１、１２で得られた画像信号に基づいて試験体ＳＭのひずみを演算するひずみ測定プログラムの実行によって前記マイクロコンピュータに機能的に構成される。
【００３６】
なお、このようなひずみ測定プログラムが前記マイクロコンピュータに格納されていない場合には、これを記録した例えばフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から例えばフレキシブルディスクドライブ装置やＣＤ−ＲＯＭドライブ装置等の外部記憶装置を介して前記マイクロコンピュータにインストールされるようにひずみ測定装置Ｓが構成されてもよく、また、このひずみ測定プログラムを管理するサーバコンピュータから通信網および通信インターフェース装置（ネットワークカード等）を介してひずみ測定プログラムがダウンロードされるように、ひずみ測定装置Ｓが構成されてもよい。
【００３７】
そして、第１および第２画像取得制御部２１、２２は、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの画像を、測定対象の試験体ＳＭを撮影する撮影部の一例としての第１および第２カメラ装置１１、１２によって取得するものである。より具体的には、第１画像取得制御部２１は、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの画像を外力作用前画像および外力作用後画像として第１カメラ装置１１によって取得し、これら外力作用前画像および外力作用後画像を第１移動量演算処理部２３へ出力するものである。第２画像取得制御部２２は、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの画像を外力作用前基準画像および外力作用後基準画像として第２カメラ装置１２によって第１画像取得制御部２１の画像取得動作と同期して取得し、これら外力作用前基準画像および外力作用後基準画像を第２移動量演算処理部２４へ出力するものである。したがって、第１および第２カメラ装置１１、１２は、これら外力作用前画像および外力作用前基準画像が互いに同期した画像となるように、すなわち、互いに同じタイミングで試験体ＳＭを撮影して前記互いに同じタイミングでのこれら各画像を生成するように制御されるとともに、外力作用後画像および外力作用後基準画像が互いに同期した画像となるように、すなわち、互いに同じタイミングで試験体ＳＭを撮影して前記互いに同じタイミングでのこれら各画像を生成するように制御される。
【００３８】
より具体的には、例えば、第１および第２画像取得制御部２１、２２は、測定開始コマンドを入力部１４から受け付けると、第１カメラ装置１１に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用前画像として第１カメラ装置１１から試験体ＳＭの画像信号を取得するとともに、同期して、第２カメラ装置１２に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用前基準画像として第２カメラ装置１２から試験体ＳＭの画像信号を取得し、続いて、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力を作用させた後に、第１カメラ装置１１に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用後画像として第１カメラ装置１１から試験体ＳＭの画像信号を取得するとともに、同期して、第２カメラ装置１２に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用後基準画像として第２カメラ装置１２から試験体ＳＭの画像信号を取得する。なお、第１および第２カメラ装置１１、１２がディジタルビデオカメラである場合には、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力を作用させる前に撮影された動画像のうちの適宜なフレームが外力作用前画像および外力作用前基準画像とされ、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力を作用させた後に撮影された動画像のうちの適宜なフレームが外力作用後画像および外力作用後基準画像とされればよい。
【００３９】
また例えば、第１および第２画像取得制御部２１、２２は、測定開始コマンドを入力部１４から受け付けると、第１カメラ装置１１に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用前画像として第１カメラ装置１１から試験体ＳＭの画像信号を取得するとともに、同期して、第２カメラ装置１２に試験体ＳＭを撮影させ、外力作用前基準画像として第２カメラ装置１２から試験体ＳＭの画像信号を取得し、続いて、前記引張試験機によって試験体ＳＭに外力を作用させつつ、所定の時間間隔で第１カメラ装置１１に試験体ＳＭを撮影させ、第１カメラ装置１１から試験体ＳＭの画像信号を連続的に取得するとともに、同期して、前記時間間隔で第２カメラ装置１２に試験体ＳＭを撮影させ、第２カメラ装置１２から試験体ＳＭの画像信号を連続的に取得する。この場合において、或る時刻に撮影された試験体ＳＭの各画像は、前記或る時刻の１つ前のタイミングで撮影された試験体ＳＭの画像に対し、外力作用後画像および外力作用後基準画像となり、そして、前記或る時刻の１つ後のタイミングで撮影された試験体ＳＭの各画像に対し、外力作用前画像および外力作用前基準画像となる。なお、第１および第２カメラ装置１１、１２がディジタルビデオカメラである場合には、第１および第２カメラ装置１１、１２によって撮影された試験体ＳＭの動画像のうち、前記時間間隔でフレームを選択し、前記或る時刻に撮影された試験体ＳＭの画像とされればよい。
【００４０】
第１移動量演算処理部２３は、外力作用前画像における複数のマークＭのうちの追跡マークＭｃの位置および外力作用後画像における追跡マークＭｃの位置に基づいて、追跡マークＭｃの移動量を求め、この求めた追跡マークＭｃの移動量を伸び量演算処理部２５へ出力するものである。より具体的には、第１移動量演算処理部２３は、外力作用前画像における追跡マークＭｃ（本実施形態ではマークＭ１〜マークＭ４のいずれかのマーク、上記例ではマークＭ１）に対応するマーク（対応追跡マークＭＡｃ（この例ではマークＭ１））を外力作用後画像から、外力作用後画像における追跡マークＭｃとして探索処理によって探索し、外力作用前画像における追跡マークＭｃの位置（位置座標）およびこの探索した外力作用後画像における、追跡マークＭｃとしての対応追跡マークＭＡｃの位置（位置座標）から、追跡マークＭｃの移動量を求め、この求めた追跡マークＭｃの移動量を伸び量演算処理部２５へ出力する。この探索処理は、これら外力作用前画像と外力作用後画像との間における互いに対応する点を探索する周知の対応点探索法を用いて行われる。より具体的には、これら外力作用前画像および外力作用後画像のうちの一方が基準画像とされるとともに他方が参照画像とされ、基準画像における追跡マークＭｃに対応する参照画像のパターンが対応探索法によって探索される。すなわち、基準画像と参照画像との相関演算によって、基準画像における追跡マークＭｃに対応する参照画像のパターンが対応追跡マークＭＡｃとして探索される。
【００４１】
同様に、第２移動量演算処理部２４は、外力作用前基準画像における複数のマークＭのうちの追跡マークＭｃと異なる基準マークＭｓ（本実施形態ではマークＭ５）の位置および外力作用後基準画像における基準マークＭｓの位置とに基づいて、基準マークＭｓの移動量を求め、この求めた基準マークＭｓの移動量を伸び量演算処理部２５へ出力するものである。より具体的には、第２移動量演算処理部２４は、外力作用前基準画像における基準マークＭｓ（上記例ではマークＭ５）に対応するマーク（対応基準マークＭＡｓ（この例ではマークＭ５））を外力作用後基準画像から、外力作用後基準画像における基準マークＭｓとして探索処理によって探索し、外力作用前基準画像における基準マークＭｓの位置（位置座標）およびこの探索した外力作用後基準画像における、基準マークＭｓとしての対応基準マークＭＡｓの位置（位置座標）から、基準マークＭｓの移動量を求め、この求めた基準マークＭｓの移動量を伸び量演算処理部２５へ出力する。
【００４２】
伸び量演算処理部２５は、追跡マークＭｃの移動量および基準マークＭｓの移動量に基づいて、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの伸び量を求め、この求めた伸び量を伸縮率演算処理部２６へ出力するものである。伸縮率演算処理部２６は、試験体ＳＭの伸び量に基づいて、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの伸縮率を求め、この求めた伸縮率を出力部１５へ出力するものである。
【００４３】
ここで、伸縮率εは、試験体ＳＭに設けられた追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における外力作用前での距離を基準長ＢＬｓｃとし、外力作用後におけるこれら追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間の距離を伸縮長ＥＬｓｃとすると、次式１によって与えられる。
ε＝（ＥＬｓｃ−ＢＬｓｃ）／ＢＬｓｃ ・・・（１）
ここで、外力作用前後における追跡マークＭｃの移動量を△ＤＬｃとし、外力作用前後における基準マークＭｓの移動量を△ＤＬｓとすると、次式２が成り立つ。
ＥＬｓｃ＝△ＤＬｃ＋ＢＬｓｃ＋△ＤＬｓ ・・・（２）
よって、式１は、式２によって次式３になる。
ε＝（△ＤＬｃ＋△ＤＬｓ）／ＢＬｓｃ ・・・（３）
本実施形態では、上述したように、第１移動量演算処理部２３によって前記移動量△ＤＬｃが求められ、第２移動量演算処理部２４によって前記移動量△ＤＬｓが求められ、伸び量演算処理部２５によって伸び量（△ＤＬｃ＋△ＤＬｓ）が求められ、そして、伸縮率演算処理部２６によって前記式３を用いて伸縮率εが求められる。
【００４４】
また、判定処理部２７は、追跡マークＭｃが外力作用後画像における所定の端部領域内に位置するか否かを判定し、追跡マークＭｃが外力作用後画像における前記端部領域内に位置する場合には、その旨を切換処理部２８へ出力するものである。前記所定の端部領域は、試験体ＳＭに外力を作用させた場合に追跡マークＭｃの移動方向側における、外力作用後画像（追跡マークＭｃを撮影する第１カメラ装置１１の視野）に適宜に設定され、例えば、外力作用後画像の１／２の領域や１／３の領域や１／５の領域や１／１０の領域等に設定される。このような端部領域ＥＲは、例えば、後述の図４に一点鎖線によって示す、第１カメラ装置１１の視野の一方端部における矩形領域である。
【００４５】
切換処理部２８は、判定処理部２７の判定の結果、追跡マークＭｃが外力作用後画像における前記端部領域内に位置する場合には、複数のマークＭｎのうちの現行の追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓ（上記例ではマークＭ１およびマークＭ５）と異なるとともに前記端部領域外に位置するマークＭ（例えばマークＭ２）を新たな追跡マークＭｃとする切換更新処理を行い、この新たな追跡マークＭｃ（この例ではマークＭ２）を距離演算処理部２９へ出力するものである。
【００４６】
距離演算処理部２９は、基準マークＭｓ（上述の例ではマークＭ５）とこの新たな追跡マークＭｃ（上述の例ではマークＭ２）との間の距離を求めるものである。
【００４７】
次に、本実施形態におけるひずみ測定装置の動作について説明する。図２および図３は、実施形態におけるひずみ測定装置の動作を示すフローチャートである。図４は、実施形態のひずみ測定装置における、試験体の伸縮率を求める演算手法を説明するための図である。
【００４８】
ひずみ測定の準備として、まず、試験体ＳＭに複数のマークＭ、本実施形態では上述したように図１に示す５個の円形形状のＭ１〜Ｍ５が試験体ＳＭの表面に設けられる。
【００４９】
なお、追跡マークＭｃとして用いられるマークＭ１ないしマークＭ４は、図１に示すように、本実施形態では基準マークＭｓとして用いられるマークＭ５と同様な円形形状であるが、図４では、識別可能とするために、便宜上、互いに異なる形状で図示されており、マークＭ１は、○で図示され、マークＭ２は、△で図示され、そして、マークＭ３は、◇で図示されている。そして、図４には、初期の時刻ｔ０、外力を作用させた場合の時刻ｔ１（＞ｔ０）およびさらに外力を作用させた場合の時刻ｔ２（＞ｔ１）でのマークＭ１ないしマークＭ３も図示されている。すなわち、マークＭ１は、時刻ｔ０では●で図示され、時刻ｔ１および時刻ｔ２では破線の○で図示され、外力の作用によるマークＭ１の遷移の様子が各時刻での図示○を“→”で結ぶことによって図示されている。同様に、マークＭ２は、時刻ｔ０では▲で図示され、時刻ｔ１および時刻ｔ２では破線の△で図示され、外力の作用によるマークＭ２の遷移の様子が各時刻での図示△を“→”で結ぶことによって図示されている。また同様に、マークＭ３は、時刻ｔ０では◆で図示され、時刻ｔ１および時刻ｔ２では破線の◇で図示され、外力の作用によるマークＭ３の遷移の様子が各時刻での図示◇を“→”で結ぶことによって図示されている。また、図４では、マークＭ４は、図示を省略されている。
【００５０】
そして、図２において、外力を試験体ＳＭに作用させる前における所望のマークＭの初期位置を求めるために、画像演算処理部１３によって、第１カメラ装置１１から外力作用前画像Ａ１が取得され、この取得された外力作用前画像Ａ１から追跡マークＭｃ（上記例ではマークＭ１）が見つけられ、追跡マークＭｃの位置が求められるとともに（ステップＳ１１−１）、第２カメラ装置１２から外力作用前基準画像Ａ２が取得され、この取得された外力作用前基準画像Ａ２から基準マークＭｓ（上記例ではマークＭ５）が見つけられ、基準マークＭｓの位置が求められる（ステップＳ１１−２）。
【００５１】
より具体的には、試験体ＳＭの外力作用前画像Ａ１および外力作用前基準画像Ａ２を、例えばマークＭの形状のパターン認識等の画像処理によって追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓをそれぞれ見つけ、これら見つけた追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓの各位置がそれぞれ求められる。外力作用前画像Ａ１に複数のマークＭを見つけた場合には、前記端部領域外に位置する適宜なマークＭが追跡マークＭｃとして選択される。追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓの各位置は、例えば、画像（撮像素子の受光面）における所定の位置（例えば四隅の点のうちの一つの点や光軸と交差する点等）を座標原点にｘｙ座標系が予め設定され、このｘｙ座標系のｘ座標値およびｙ座標値によって表される。なお、マークＭに対応する光学像が撮像素子の１つの画素によって受光され、マークＭに対応する画像が前記１つの画素による画像信号によって形成される場合には、マークＭの位置は、その画素の位置によって表され、マークＭに対応する光学像が撮像素子の複数の画素によって受光され、マークＭに対応する画像が前記複数の画素による画像信号によって形成される場合には、マークＭの位置は、マークＭの所定の代表点（例えば中心点、外接円の中心点および重心点等）によって代表され、その代表点に対応する画素の位置によって表される。なお、伸縮率εは、上述したように所定の比で表されるので、距離は、実寸法によって表されてもよいが、所定の長さを基準とした相対的な長さであってよい。例えば、前記距離は、前記撮像素子の画素の個数等によって表すことも可能である。
【００５２】
続いて、引張試験機によって試験体ＳＭに引張加重が外力として加えられ、試験体ＳＭに外力が作用される。
【００５３】
そして、外力を試験体ＳＭに作用させた後における追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓの移動先の各位置をそれぞれ求めるために、第１画像取得制御部２１によって第１カメラ装置１１から外力作用後画像Ｂ１が取得され、第１移動量演算処理部２３によって、この取得された外力作用後画像Ｂ１から追跡マークＭｃが見つけられ、追跡マークＭｃの位置が求められるとともに（ステップＳ１２−１）、第２画像取得制御部２２によって第２カメラ装置１２から外力作用前基準画像Ｂ２が取得され、第２移動量演算処理部２４によって、この取得された外力作用前基準画像Ｂ２から基準マークＭｓが見つけられ、基準マークＭｓの位置が求められる（ステップＳ１２−２）。この外力作用後画像Ｂ１および外力作用後基準画像Ｂ２のそれぞれから追跡マークＭｃおよび基準マークＭｓを見つける処理では、上述したように、対応点探索法によって実行される。すなわち、本実施形態では、外力作用前画像Ａ１における追跡マークＭｃに対応する対応追跡マークＭＡｃは、外力作用後画像Ｂ１から、外力作用後画像Ｂ１における追跡マークＭｃとして対応点探索法によって探索され、外力作用前基準画像Ａ２における基準マークＭｓに対応する対応基準マークＭＡｓは、外力作用後基準画像Ｂ２から、外力作用後基準画像Ｂ２における基準マークＭｓとして対応点探索法によって探索される。
【００５４】
ここで、ステップＳ１２−１の後に、ステップＳ２０が実行され、そしてこの後にステップＳ１３−１が実行され、一方、ステップＳ１２−２の後に、ステップＳ１３−２が実行される。
【００５５】
このステップＳ１３−１では、第１移動量演算処理部２３によって、外力作用前画像Ａ１における追跡マークＭｃの位置と、外力作用後画像Ｂ１における、ステップＳ１２−１で探索された追跡マークＭｃ（対応追跡マークＭＡｃ）の位置とから、追跡マークＭｃの移動量が求められる。また、このステップＳ１３−２では、第２移動量演算処理部２４によって、外力作用前基準画像Ａ２における基準マークＭｓの位置と、外力作用後基準画像Ｂ２における、ステップＳ１２−２で探索された基準マークＭｓ（対応基準マークＭＡｓ）の位置とから、基準マークＭｓの移動量が求められる。
【００５６】
続いて、伸び量演算処理部２５によって、追跡マークＭｃの移動量△ＤＬｃと、基準マークＭｓの移動量△ＤＬｓとから、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの伸び量（△ＤＬｃ＋△ＤＬｓ）が求められる（ステップＳ１４）。
【００５７】
そして、伸縮率演算処理部２６によって、試験体ＳＭの伸び量（△ＤＬｃ＋△ＤＬｓ）に基づいて、試験体ＳＭに外力を作用させる前後における試験体ＳＭの伸縮率εが前記式３によって求められ、この求められた伸縮率εが出力部１５へ出力される（ステップＳ１５）。
【００５８】
ここで、追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における外力作用前での距離である基準長ＢＬｓｃは、一番最初の初期では、第１および第２カメラ装置１１、１２間の距離ＢＬ０、例えば第１カメラ装置１１の光軸と第２カメラ装置１２の光軸との間の距離ＢＬ０が予めひずみ測定装置Ｓに与えられ、この第１および第２カメラ装置１１、１２間の距離ＢＬ０と、ステップＳ１１−１で求められた追跡マークＭｃの初期位置と、ステップＳ１１−２で求められた基準マークＭｓの初期位置とに基づいて求められる距離で与えられ、後述の処理によって追跡マークＭｃが新たな追跡マークＭｃに切り換わった後では、後述する距離で与えられる。
【００５９】
そして、引き続き、試験体ＳＭのひずみを測定する場合には、ステップＳ１５の処理を実行した後に、本処理における外力作用後画像Ｂ１および外力作用後基準画像Ｂ２が次の処理において外力作用前画像Ａ１および外力作用前基準画像Ａ２として扱われ、処理がステップＳ１２−１およびステップＳ１２−２へ戻される。なお、この場合において、次の処理においても前記外力作用前画像Ａ１および外力作用前基準画像Ａ２をそのまま外力作用前画像および外力作用前基準画像として用い、外力作用後画像および外力作用後基準画像だけを新たに取り込んで外力作用後画像Ｃ１および外力作用後基準画像Ｃ２として更新してもよい。
【００６０】
一方、前記ステップＳ２０では、判定処理部２７によって、追跡マークＭｃが外力作用後画像における所定の端部領域（上記例では端部領域ＥＲ）内に位置するか否かが判定される。この判定の結果、追跡マークＭｃが外力作用後画像における端部領域ＥＲ内に位置する場合（ＹＥＳ）には、その旨が切換処理部２８へ出力され、ステップＳ２１が実行される。一方、前記判定の結果、追跡マークＭｃが外力作用後画像における端部領域内に位置しない場合（ＮＯ）には、上述のステップＳ１３−２が実行される。
【００６１】
図３において、ステップＳ２１では、切換処理部２８によって、まず、第１カメラ装置１１の視野内（外力作用後画像内）に、２個以上のマークＭ、すなわち、現行の追跡マークＭｃの他のマークＭが存在するか否かが判定される。この判定は、例えば、端部領域外の領域の画像に対し、マークＭの形状のパターン認識等の画像処理によってマークＭを探索する処理を行うことによって実行される。この判定の結果、第１カメラ装置１１の視野内に２個以上のマークＭが存在しない場合（ＮＯ）には、上述のステップＳ１３−２が実行される。一方、前記判定の結果、第１カメラ装置１１の視野内に２個以上のマークＭが存在する場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２２が実行される。
【００６２】
なお、以下のステップＳ２２ないしステップＳ２６の説明において、説明の便宜上、現行の追跡マークＭｃ（現在用いられている追跡マークＭｃ）は、Ｍｋと表記され、新たな追跡マークＭｃ（切り替え先の追跡マークＭｃ）は、Ｍｍと表記される。
【００６３】
このステップＳ２２では、距離演算処理部２９によって、追跡マークＭｃ（＝Ｍｋ）の移動量から追跡マークＭｃの伸縮率εｃ（＝εｋ）が求められる。より具体的には、距離演算処理部２９は、外力作用前画像Ａ１における追跡マークＭｋの位置、外力作用後画像Ｂ１における前記追跡マークＭｋに対応する対応追跡マークＭＡｋの位置とに基づいて移動量△ＤＬｋを求め、この求めた移動量△ＤＬｋと、外力作用前における基準マークＭｓおよび追跡マークＭｋ間の距離ＢＬｓｋとに基づいて伸縮率εｋ（＝△ＤＬｋ／ＢＬｓｋ）を求める。
【００６４】
続いて、距離演算処理部２９によって、ステップＳ２１で探索されたマークＭのうちの現行の追跡マークＭｋではない他のマークＭが新たな追跡マークＭｍ（この例ではマークＭ２）とされ、外力作用後における追跡マークＭｋ（この例ではマークＭ１）と新たな追跡マークＭｍ（この例ではマークＭ２）との間の距離ｌが、外力作用後画像Ｂ１における追跡マークＭｋの位置と外力作用後画像Ｂ１における新たな追跡マークＭｍの位置とに基づいて求められる（ステップＳ２３）。
【００６５】
続いて、距離演算処理部２９によって、外力作用前における追跡マークＭｋと新たな追跡マークＭｍとの間の距離ｌ０が、ステップＳ２２で求めた伸縮率εｋとステップＳ２３で求めた外力作用後における追跡マークＭｋと新たな追跡マークＭｍとの間の距離１とに基づいて、次式４によって求められる（ステップＳ２４）。
ｌ０＝ｌ−εｋ×ｌ ・・・（４）
続いて、距離演算処理部２９によって、外力作用前における基準マークＭｓと新たな追跡マークＭｍとの間の距離Ｌｓｍが、ステップＳ２４で求めた、外力作用前における追跡マークＭｋと新たな追跡マークＭｍとの間の距離ｌ０と、外力作用前における基準マークＭｓと追跡マークＭｋ（更新前（外力作用前）の追跡マークＭｃ、この例ではマークＭ１）との間の距離Ｌｓｋとに基づいて、次式５によって求められる（ステップＳ２５）。
Ｌｓｍ＝Ｌｓｋ−ｌ０＝Ｌｓｋ−（ｌ−εｋ×ｌ） ・・・（５）
このようなステップＳ２２ないしステップＳ２５の各処理を実行することによって、距離演算処理部２９は、基準マークＭｓとこの新たな追跡マークＭｍとの間の距離Ｌｓｍを求めるものである。
【００６６】
そして、切換処理部２８は、次式６および式７に示すように、追跡マークＭｃ（＝Ｍｋ）を新たな追跡マークＭｃ（＝Ｍｍ）に変更し、外力作用前における追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における距離である基準長ＢＬｓｃをステップＳ２５で求めたＬｓｍに置き換え（ステップＳ２６）、その後、処理がステップＳ１２−２に戻され、ステップＳ１２−２が実行される。
Ｍｃ ← Ｍｍ ・・・（６）
ＢＬｓｃ ← Ｌｓｍ ・・・（７）
以上の動作を図４を用いてより具体的に以下に説明する。図４では、引張試験開始後の最初の時刻ｔ０では、第１カメラ装置１１は、追跡マークＭｃとしてマークＭ１（；ｔ０の●）を撮影しており、図４に破線で示す右側の矩形の画像が得られ、そして、第２カメラ装置１２は、基準マークＭｓとしてマークＭ５（；●）を撮影しており、図４に破線で示す左側の矩形の画像が得られている。この時刻ｔ０では、第１カメラ装置１１によって得られる画像には、マークＭ１のみが撮影され、マークＭ２ないしマークＭ４は、撮影されていない。
【００６７】
したがって、この場合では、ステップＳ１１（Ｓ１１−１、Ｓ１１−２）およびステップＳ１２（Ｓ１２−１、Ｓ１２−２）の各処理が実行され、続いて、ステップＳ２０では、マークＭ１（追跡マークＭｃ）が端部領域ＥＲ内にないと判定されるので、ステップＳ１３（Ｓ１３−１、Ｓ１３−２）の各処理が実行され、続いて、ステップＳ１４およびステップＳ１５の各処理が実行される。ステップＳ１５では、マークＭ５の移動量△ＤＬ５と、マークＭ１の移動量△ＤＬ１と、外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ１間の距離Ｌ５１（基準長ＢＬ５１）とに基づいて、時刻ｔ０での伸縮率εｔ０（＝（△ＤＬ５＋△ＤＬ１）／ＢＬ５１）が求められる。ここで、外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ１間の距離Ｌ５１は、第１カメラ装置１１と第２カメラ装置１２との間の距離ＢＬ０と、ステップＳ１１で求めたマークＭ１の位置およびマークＭ５の位置とに基づいて求められる。
【００６８】
そして、引張試験が続けられて、次の時刻ｔ１（＞ｔ０）では、第１カメラ装置１１は、追跡マークＭｃとしてマークＭ１（；ｔ１の破線の○）を撮影しているともにマークＭ２（ｔ１の破線の△）も撮影しており、図４に破線で示す右側の矩形の画像が得られ、そして、第２カメラ装置１２は、基準マークＭｓとしてマークＭ５（；●）を撮影しており、図４に破線で示す左側の矩形の画像が得られている。この時刻ｔ１では、第１カメラ装置１１によって得られる画像には、マークＭ１およびマークＭ２が撮影され、マークＭ３およびマークＭ４は、撮影されていない。
【００６９】
したがって、この場合では、上述の処理におけるステップＳ１５に続いて、ステップＳ１２（Ｓ１２−１、Ｓ１２−２）の処理が実行され、続いて、ステップＳ２０では、マークＭ１（追跡マークＭｃ）が端部領域ＥＲ内にあると判定されるので、ステップＳ２１ないしステップＳ２６の各処理が実行される。
【００７０】
すなわち、ステップＳ２１では、外力作用後画像に２個のマークＭ１、Ｍ２が存在すると判定され、ステップＳ２２では、マークＭ１の移動量△ＤＬ１と外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ１間の距離Ｌ５１（＝ＢＬ５１）とに基づいて伸縮率ε１が求められ、ステップＳ２３では、マークＭ１ではないマークＭ２が新たな追跡マークＭｃとされ、外力作用後におけるマークＭ１と新たな追跡マークＭｃとしてのマークＭ２との間の距離ｌが、外力作用後画像におけるマークＭ１の位置と外力作用後画像における新たな追跡マークＭｓとしてのマークＭ２の位置とに基づいて求められ、ステップＳ２４では、前記伸縮率ε１と前記距離ｌとに基づいて、外力作用前におけるマークＭ１と新たな追跡マークＭｃとしてのマークＭ２との間の距離ｌ０（＝ｌ−ε１×ｌ）が求められ、ステップＳ２５では、前記距離ｌ０と、外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ１（更新前（外力作用前）の追跡マークＭｃ）間の距離Ｌ５１とに基づいて、外力作用前におけるマークＭ５と新たな追跡マークＭｃとしてのマークＭ２との間の距離Ｌ５２（＝Ｌ５１−ｌ０）が求められ、ステップＳ２６では、追跡マークＭｃがマークＭ１からマークＭ２へ変更され、外力作用前における基準マークＭｓと追跡マークＭｃとの間における距離である基準長ＢＬｃｓが、外力作用前におけるマークＭ５と新たな追跡マークＭｃとしてのマークＭ２との間における距離Ｌ５２で更新される。
【００７１】
そして、この間も引張試験が続けられており、次の時刻ｔ２（＞ｔ１）では、第１カメラ装置１１は、追跡マークＭｃとしてマークＭ２（；ｔ２の破線の△）を撮影しており、図４に破線で示す右側の矩形の画像が得られており、そして、第２カメラ装置１２は、基準マークＭｓとしてマークＭ５（；●）を撮影しており、図４に破線で示す左側の矩形の画像が得られている。この時刻ｔ２では、第１カメラ装置１１によって得られる画像には、マークＭ２のみが撮影され、マークＭ１、マークＭ３およびマークＭ４は、撮影されていない。
【００７２】
したがって、この場合では、ステップＳ１２（Ｓ１２−１、Ｓ１２−２）の処理が実行され、続いて、ステップＳ２０では、マークＭ２（追跡マークＭｃ）が端部領域ＥＲ内にないと判定されるので、ステップＳ１３（Ｓ１３−１、Ｓ１３−２）の各処理が実行され、続いて、ステップＳ１４およびステップＳ１５の各処理が実行される。ステップＳ１５では、マークＭ５の移動量△ＤＬ５と、マークＭ２の移動量△ＤＬ２と、外力作用前におけるマークＭ５およびマークＭ２間の距離Ｌ５２（基準長ＢＬ５２）とに基づいて、時刻ｔ２での伸縮率εｔ２（＝（△ＤＬ５＋△ＤＬ２）／ＢＬ５２）が求められる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態のひずみ測定装置Ｓは、試験体ＳＭに３個以上の複数のマークＭを備える試験体ＳＭが第１および第２カメラ装置１１、１２によって撮影され、試験体ＳＭに外力を作用させる前後に取得された各画像Ａ１、Ｂ１；Ａ２、Ｂ２における追跡マークＭｃの位置と基準マークＭｓの位置から試験体ＳＭの伸縮率εが求められる。そして、この試験体ＳＭの伸縮率εを求める際に、前記外力の作用に伴って追跡マークＭｃが第１カメラ装置１１の視野（第１カメラ装置１１によって撮影された画像）における端部領域ＥＲ内に位置すると、端部領域ＥＲ外に位置する別のマークＭが新たな追跡マークＭｃとされ、切換更新処理が行われる。したがって、このような構成のひずみ測定装置Ｓは、追跡マークＭｃを第１カメラ装置１１が撮影している限り試験体ＳＭの伸縮率εを測定することができるので、第１および第２カメラ装置１１、１２の視野、すなわち、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができる。
【００７４】
なお、図２および図３に示すステップＳ２０ないしステップＳ２６のマークを切り換える各処理は、上述の実施形態では、第１カメラ装置１１によって撮影された画像に対してのみ実行したが、第２カメラ装置１２によって撮影された画像に対しても実行してもよい。この場合では、図２に示すステップＳ１２−２とステップＳ１３−２との間に、ステップＳ２０と同様の処理が挿入され、その後、図３に示すステップＳ２１ないしステップＳ２６の各処理と同様の各処理が実行される。
【００７５】
また、上述の実施形態では、ひずみ測定装置Ｓは、複数のマークＭを備える試験体ＳＭを撮影する撮影部の一例として、複数、この例では第１および第２カメラ装置１１、１２を備えて構成されたが、追跡マークＭｃを撮影する１個の第１カメラ装置１１を備えて構成されてもよい。この場合には、追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における外力作用前での距離である基準長ＢＬｓｃに関し、一番最初の初期の基準長ＢＬｓｃとして、所定の基準位置と最初に第１カメラによって撮影されるべき追跡マークＭｃとの距離が例えばユーザ等によって例えばノギス等の測長器を用いて予め測定され、この予め測定された前記距離が測定開始前に予めひずみ測定装置Ｓに入力される。ひずみ測定装置Ｓの画像演算処理部１３は、追跡マークＭｃと基準マークＭｓとの間における外力作用前での距離である基準長ＢＬｓｃに関し、一番最初の初期の基準長ＢＬｓｃとしての前記距離を記憶する基準距離記憶部（不図示）を機能的にさらに備えて構成される。このような構成では、１個の第１カメラ装置１１を備えて比較的簡易にひずみ測定装置Ｓが構成され、そして、このような構成によっても、ひずみ測定装置Ｓは、分解能を維持しつつ測定範囲をより広げることができる。このような構成のひずみ測定装置Ｓは、試験体ＳＭの他端部が固定されるとともにその一方端に外力を作用させるような例えば単軸引っ張り試験等に好適に用いられ、試験体ＳＭの引っ張り中心（不動点）を除く箇所の追跡マークＭｃを観察することができるように配置される。
【００７６】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００７７】
Ｓ ひずみ測定装置
Ｍ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５） マーク
ＥＲ 端部領域
１１ 第１カメラ装置
１２ 第２カメラ装置
１３ 画像演算処理部
２１ 第１画像取得制御部
２２ 第２画像取得制御部
２３ 第１移動量演算処理部
２４ 第２移動量演算処理部
２５ 伸び量演算処理部
２６ 伸縮率演算処理部
２７ 判定処理部
２８ 切換処理部
２９ 距離演算処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマークを備える、測定対象の試験体を撮影する撮影部と、
前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前画像および外力作用後画像として前記撮影部によって取得する画像取得部と、
追跡マークとされる、前記複数のマークのうちの１つのマークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置と、前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求める演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理を行うこと
を特徴とするひずみ測定装置。
【請求項２】
前記撮影部は、前記追跡マークを撮影する第１のカメラ装置と、前記所定の基準位置とするために前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるマークを基準マークとして撮影する第２のカメラ装置とを備え、
前記画像取得部は、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、前記外力作用前画像および前記外力作用後画像として前記第１のカメラ装置によって取得するとともに、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前基準画像および外力作用後基準画像として前記第２のカメラ装置によって取得し、
前記演算処理部は、前記基準距離となる前記追跡マークおよび前記基準マークの間の距離と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求めること
を特徴とする請求項１に記載のひずみ測定装置。
【請求項３】
前記撮影部は、前記追跡マークおよび、前記所定の基準位置とするために、前記追跡マークと異なるマークを基準マークとして撮影する１個のカメラ装置を備え、
前記画像取得部は、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、前記外力作用前画像および前記外力作用後画像として前記カメラ装置によって取得し、
前記演算処理部は、前記基準距離となる前記追跡マークおよび前記基準マークの間の距離と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求めること
を特徴とする請求項１に記載のひずみ測定装置。
【請求項４】
前記演算処理部は、
前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置に基づいて、前記追跡マークの移動量を追跡マーク移動量として求める第１の移動量演算処理部と、
前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置に基づいて、前記基準マークの移動量を基準マーク移動量として求める第２の移動量演算処理部と、
前記基準マーク移動量および追跡マーク移動量に基づいて、前記試験体に前記外力を作用させた前後における前記試験体の伸び量を求める伸び量演算処理部と、
前記試験体に前記外力を作用させる前における前記基準マークと前記追跡マークとの間の距離および前記試験体の伸び量に基づいて、前記試験体の伸縮率を求める伸縮率演算処理部とを備えること
を特徴とする請求項２または請求項３に記載のひずみ測定装置。
【請求項５】
前記第１の移動量演算処理部は、前記外力作用前画像における前記追跡マークに対応するマークを前記外力作用後画像から探索し、この探索したマークを前記外力作用後画像における前記追跡マークとし、
前記第２の移動量演算処理部は、前記外力作用前基準画像における前記基準マークに対応するマークを前記外力作用後基準画像から探索し、この探索したマークを前記外力作用後基準画像における前記基準マークとすること
を特徴とする請求項４に記載のひずみ測定装置。
【請求項６】
前記演算処理部は、さらに、
前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置するか否かを判定する判定処理部と、
前記判定処理部の判定の結果、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記基準マークおよび追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理を行う切換処理部と、
前記基準マークと前記新たな追跡マークとの間の距離を求める距離演算処理部とを備えること
を特徴とする請求項４または請求項５に記載のひずみ測定装置。
【請求項７】
前記撮影部は、前記追跡マークを撮影する１個のカメラ装置を備え、
前記基準距離を予め記憶する基準距離記憶部をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載のひずみ測定装置。
【請求項８】
複数のマークを備える、測定対象の試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前画像および外力作用後画像として撮影部によって取得する画像取得工程と、
追跡マークとされる、前記複数のマークのうちの１つのマークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置と、前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求める演算処理工程とを備え、
前記演算処理工程は、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理工程を含むこと
を特徴とするひずみ測定方法。
【請求項１】
複数のマークを備える、測定対象の試験体を撮影する撮影部と、
前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前画像および外力作用後画像として前記撮影部によって取得する画像取得部と、
追跡マークとされる、前記複数のマークのうちの１つのマークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置と、前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求める演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理を行うこと
を特徴とするひずみ測定装置。
【請求項２】
前記撮影部は、前記追跡マークを撮影する第１のカメラ装置と、前記所定の基準位置とするために前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるマークを基準マークとして撮影する第２のカメラ装置とを備え、
前記画像取得部は、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、前記外力作用前画像および前記外力作用後画像として前記第１のカメラ装置によって取得するとともに、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前基準画像および外力作用後基準画像として前記第２のカメラ装置によって取得し、
前記演算処理部は、前記基準距離となる前記追跡マークおよび前記基準マークの間の距離と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求めること
を特徴とする請求項１に記載のひずみ測定装置。
【請求項３】
前記撮影部は、前記追跡マークおよび、前記所定の基準位置とするために、前記追跡マークと異なるマークを基準マークとして撮影する１個のカメラ装置を備え、
前記画像取得部は、前記試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、前記外力作用前画像および前記外力作用後画像として前記カメラ装置によって取得し、
前記演算処理部は、前記基準距離となる前記追跡マークおよび前記基準マークの間の距離と、前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求めること
を特徴とする請求項１に記載のひずみ測定装置。
【請求項４】
前記演算処理部は、
前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置および前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置に基づいて、前記追跡マークの移動量を追跡マーク移動量として求める第１の移動量演算処理部と、
前記外力作用前基準画像における前記基準マークの位置および前記外力作用後基準画像における前記基準マークの位置に基づいて、前記基準マークの移動量を基準マーク移動量として求める第２の移動量演算処理部と、
前記基準マーク移動量および追跡マーク移動量に基づいて、前記試験体に前記外力を作用させた前後における前記試験体の伸び量を求める伸び量演算処理部と、
前記試験体に前記外力を作用させる前における前記基準マークと前記追跡マークとの間の距離および前記試験体の伸び量に基づいて、前記試験体の伸縮率を求める伸縮率演算処理部とを備えること
を特徴とする請求項２または請求項３に記載のひずみ測定装置。
【請求項５】
前記第１の移動量演算処理部は、前記外力作用前画像における前記追跡マークに対応するマークを前記外力作用後画像から探索し、この探索したマークを前記外力作用後画像における前記追跡マークとし、
前記第２の移動量演算処理部は、前記外力作用前基準画像における前記基準マークに対応するマークを前記外力作用後基準画像から探索し、この探索したマークを前記外力作用後基準画像における前記基準マークとすること
を特徴とする請求項４に記載のひずみ測定装置。
【請求項６】
前記演算処理部は、さらに、
前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置するか否かを判定する判定処理部と、
前記判定処理部の判定の結果、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記基準マークおよび追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理を行う切換処理部と、
前記基準マークと前記新たな追跡マークとの間の距離を求める距離演算処理部とを備えること
を特徴とする請求項４または請求項５に記載のひずみ測定装置。
【請求項７】
前記撮影部は、前記追跡マークを撮影する１個のカメラ装置を備え、
前記基準距離を予め記憶する基準距離記憶部をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載のひずみ測定装置。
【請求項８】
複数のマークを備える、測定対象の試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を、外力作用前画像および外力作用後画像として撮影部によって取得する画像取得工程と、
追跡マークとされる、前記複数のマークのうちの１つのマークの位置および所定の基準位置の間の基準距離と、前記外力作用前画像における前記追跡マークの位置と、前記外力作用後画像における前記追跡マークの位置とに基づいて、前記試験体の伸縮率を求める演算処理工程とを備え、
前記演算処理工程は、前記追跡マークが前記外力作用後画像における所定の端部領域内に位置する場合には、前記複数のマークのうちの前記追跡マークと異なるとともに前記端部領域外に位置するマークを新たな追跡マークとする切換更新処理工程を含むこと
を特徴とするひずみ測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１３７３９１（Ｐ２０１２−１３７３９１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９０１９５（Ｐ２０１０−２９０１９５）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００１３０２５９）株式会社コベルコ科研 (174)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００１３０２５９）株式会社コベルコ科研 (174)
【Ｆターム（参考）】
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