JP6594366B2 - 測定装置、測定方法及び測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、応力発光物質に荷重を加えた際の発光強度を測定する、測定装置、測定方法及び測定プログラムに関する。

近年、各種の製品や部品の設計においては、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）を用いる場合が多い。その設計過程においては、歪み（応力）に対する耐性等の検査などが含まれる。

対象の歪み（応力）を測定する手法としては、被測定物の歪み（応力）を算出する歪み（応力）測定システムを利用することが考えられる（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照）。特許文献１又は特許文献２に記載の歪み（応力）測定システムによれば、被測定物に応力発光物質を塗布し、当該塗布された応力発光物質に荷重を加えた際の発光強度に基づいて、被測定物において歪みが生じた領域を検出する。

特開２００６−２８４３９３号公報 特開２０１６−１８０６３７号公報

ここで、対象物１１０の表面に凹凸があると、当該対象物１１０に塗布される応力発光物質の厚みは、当該凹凸により均一とはならない。そのため、応力発光物質に荷重を加えた際において測定される発光強度には、当該塗布厚の違いによる発光強度の影響が重畳されてしまう。したがって、特許文献１又は特許文献２に記載の技術のように、塗布された応力発光物質に荷重を加えた際の発光強度に基づいて、被測定物に生じた歪みを測定したとしても、当該発光強度には塗布厚の違いによる影響が加味されており、正しい測定結果を得ることができない。そのため、特許文献１又は特許文献２に記載の技術では、被測定物に生じた歪みの定量評価を行うことが難しいという問題がある。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、塗布された応力発光物質に荷重を加えた際の発光強度から、対象物における当該応力発光物質の塗布厚の違いによる影響を低減又は除去することが可能な測定装置、測定方法及び測定プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る測定装置は、応力発光物質が塗布された対象物を撮像した撮像画像を取得する取得部と、取得部が取得した撮像画像から、応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第１の発光強度を測定する測定部と、測定部が測定した第１の発光強度と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、対象物における応力発光物質の塗布厚を推定する推定部と、推定部が推定した塗布厚を用いて、第１の発光強度から、応力発光物質の塗布厚を均一とした場合の発光強度に修正した発光強度を算出する算出部と、を含む。

本発明の一態様に係る測定装置において、測定部は、波長の短い光を照射されたことにより励起状態となった応力発光物質が、加熱されることにより基底状態に遷移する場合における発光強度を、第１の発光強度として測定することを特徴としてもよい。

本発明の一態様に係る測定装置において、取得部は、応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する間、露光状態を継続することにより撮像された撮像画像を取得することを特徴としてもよい。

本発明の一態様に係る測定装置において、取得部は、応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する間に逐次撮像された複数の撮像画像を取得し、測定部は、逐次撮像された複数の撮像画像の各々から算出される発光強度を積分することにより、第１の発光強度を測定することを特徴としてもよい。

本発明の一態様に係る測定装置において、推定部は、第１の発光強度と、対象物と同じ反射率を有する物質に対して均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が、励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、対象物における応力発光物質の塗布厚を推定することを特徴としてもよい。

本発明の一態様に係る測定装置において、推定部は、対象物の所定の領域ごとに、第１の発光強度と第２の発光強度との差異を算出し、算出した差異と均一の塗布厚の厚さとに基づいて、応力発光物質の塗布厚を推定することを特徴としてもよい。

本発明の一態様に係る測定方法は、応力発光物質が塗布された対象物を撮像した撮像画像を取得する取得ステップと、取得した撮像画像から、応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第１の発光強度を測定する測定ステップと、測定した第１の発光強度と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、対象物における応力発光物質の塗布厚を推定する推定ステップと、推定された塗布厚を用いて、第１の発光強度から、応力発光物質の塗布厚を均一とした場合の発光強度である第３の発光強度を算出する算出ステップと、を含む。

本発明の一態様に係る測定プログラムは、コンピュータに、応力発光物質が塗布された対象物を撮像した撮像画像を取得する取得機能と、取得した撮像画像から、応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第１の発光強度を測定する測定機能と、測定した第１の発光強度と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、対象物における応力発光物質の塗布厚を推定する推定機能と、推定した塗布厚を用いて、第１の発光強度から、応力発光物質の塗布厚を均一とした場合の発光強度である第３の発光強度を算出する算出機能と、を実現させる。

本発明の一態様に係る測定装置等は、塗布された応力発光物質に荷重を加えた際の発光強度から、対象物における当該応力発光物質の塗布厚の違いによる影響を低減又は除去することが可能である。

測定システムの構成例を示す図である。 応力発光物質が塗布された対象物１１０の構成例と、該対象物１１０に荷重を加えた場合の発光強度との関係を示す図である。 対象物１１０に荷重を与えた場合における、対象物１１０の位置と発光強度との関係を示す図である。 測定装置の動作例を示すフローチャートである。 測定装置の他の動作例を示すフローチャートである。 （ａ）は、対象に荷重を加えていない場合の歪み（応力）発光状態の一例を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す対象の歪み（応力）分布をカラーコンターで出力する場合の一例を示す図である。（ｃ）は、対象に荷重を加えている場合の歪み（応力）発光状態の一例を示す図である。（ｄ）は、（ｃ）に示す対象の歪み（応力）分布をカラーコンターで出力する場合の一例を示す図である。 測定システムの構成例を示す他の図である。

以下、本発明の一実施態様に係る測定装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜実施の形態＞
＜構成＞
図１は、測定装置１００を含む測定システムの構成を示す図である。測定システムは、応力発光物質が励起状態から基底状態に戻る過程で、所定の確率で発光することに着目し、当該発光の発光強度を用いて、応力発光物質の塗布厚を推定する。そして、測定システムは、推定した塗布厚に基づいて、応力発生物質に荷重を加えた際の発光強度を、塗布厚が均一とした場合の発光強度に修正し、当該修正した発光強度に基づいて、対象物１１０に生じた歪みを定量的に算出する。

また、測定システムは、応力発生物質に荷重を加えた際の発光強度を、励起状態から基底状態までの当該応力発光物質の発光を積算したもので除算処理することによっても、対象物１１０に生じた歪みを定量的に算出することができる。応力発光物質は荷重に対して発光するが、その際の発光強度は、応力発光物質の塗布厚や透過率、反射率などによる発光量の違いを重畳している。そのため、応力発生物質に荷重を加えた際の発光強度を、当該発光量から励起状態から基底状態までの応力発光物質の発光を積算した発光量で除算した値を用いることで、対象物１１０に生じた歪みを定量的に算出することが可能となる。

図２は、応力発光物質が塗布された対象物１１０の構成例と、該対象物１１０に荷重を加えた場合の発光強度との関係を示す図である。図２（ａ）に示すように、対象物１１０の表面に凹凸があると、当該対象物１１０に塗布される応力発光物質の厚みは、当該凹凸により均一とはならない。また、応力発光物質が塗料であれば、当該塗料の濡れ性や液だまり等により、やはり均一な厚みで塗料を塗布できない場合が生じる。すなわち、対象物１１０に塗布された応力発光物質の塗布厚は、当該対象物１１０の塗布された領域によって異なる。ここで、対象物１１０に塗布された応力発光物質の塗布厚が厚いと、その分、荷重を加えた際に測定される発光強度が他の領域に比べて大きいことになる。その結果、応力発光物質に荷重を加えた際において測定される発光強度には、当該塗布厚の違いによる発光強度の影響が重畳されてしまう。また、応力発光物質の塗布厚の違いにより、応力発光物質の透過率や、対象物１１０の光の反射率なども異なることになり、それらの影響も、当該応力発光物質に荷重を加えた際の発光強度に重畳されてしまう。その結果、図２（ｂ）に示すように、対象物１１０に荷重が加えられた場合に測定される応力発光物質の発光強度は、応力発光物質の塗布厚の違いや、当該塗布厚に起因した応力発光物質の透過率や対象物１１０の反射率の違いによる発光強度の影響が加味されることになる。そのため、対象物１１０に生じた歪みの定量評価を行うことが難しくなるという問題が生じる。

そこで、測定システムは、対象物１１０に塗布された応力発光物質が、励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第１の発光強度）と、平坦試験片上に均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度と、に基づいて、対象物１１０における応力発光物質の塗布厚を推定する。そして、推定した塗布厚に基づいて、応力発生物質に荷重を加えた際の発光強度を、塗布厚が均一とした場合の発光強度に修正する。これにより、応力発光物質の塗布厚の違いによる影響を低減又は除去して修正した発光強度を算出することができ、対象物１１０に生じた歪みを定量的に算出することが可能となる。

また、測定システムは、応力発生物質に荷重を加えた際の発光強度を、励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第１の発光強度）を積算した発光量で除算処理することにより、応力発光物質の塗布厚の違いによる影響を低減又は除去した発光強度を算出することができ、対象物１１０に生じた歪みを定量的に算出することが可能となる。

また、測定システムは、応力発光物質を塗布された対象物１１０を撮像し、撮像して得られた画像（撮像画像）から測定された発光強度（輝度）に基づいて、対象物１１０にかかる歪み量（歪み（応力））を算出することもできる。さらに、測定システムは、測定装置１００が算出した歪み量に基づいて、カラーコンター化した画像を表示することもできる。このようなシステムに係る測定装置１００について詳細に説明する。

図１に示すように、測定装置１００は、取得部１０１と、測定部１０２と、推定部１０３と、算出部１０４と、出力部１０５と、記憶部１０６とを備える。

取得部１０１は、撮像部１２０が撮像した撮像画像１３０を取得する機能を有する通信インターフェースである。取得部１０１は、撮像部１２０が撮像した映像をそのまま受信することとしてもよいし、撮像部１２０が撮像した映像が撮像部１２０にネットワークを介して接続されたサーバ装置（図示せず）等に記憶保存されたものを取得することとしてもよい。取得部１０１は、撮像部１２０あるいは、外部のサーバ装置と、有線または無線のネットワークを介して接続されてよく、撮像画像１３０を取得できるのであれば、通信に使用する通信プロトコルはどのようなものであってもよい。なお、取得部１０１による撮像画像１３０の取得は、撮像部１２０が逐次撮像した画像を取得するものであってもよいし、撮像部１２０が撮影している映像から順番に各フレームを撮像画像として取得するものであってもよい。

歪み（応力）の測定対象となる対象物１１０は、応力発光物質を表面に付着させていればどのようなものあってもよい。

ここで、応力発光物質（塗料、材料）は、摩擦、衝撃、振動、圧縮、引っ張り、捻じりなど各種の荷重が加えられたことに応じて発光するものであり、歪み（応力）発光は印加された荷重（歪み（応力））に応じた強度で発光する現象のことをいう。

応力発光物質としては、例えば、ユーロピウムをドープし、構造制御したアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ_２０_４：Ｅｕ）、遷移金属や希土類をドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）やチタン酸バリウム・カルシウム（（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ_３：Ｐｒ）、アルミン酸カルシウムイットリウム（ＣａＹＡｌ_３Ｏ_７：Ｃｅ）などを用いることができるが、歪み（応力）に応じた強度で発光するものあれば、これらに限定されるものではない。

応力発光物質は、紫外線などの波長の短い光を照射することにより、励起状態に遷移する。ここで、応力発光物質は、励起状態から基底状態に戻る過程において、所定の確率で発光する性質を備える。そこで、応力発光物質を飽和励起になるまで、紫外線などの波長の短い光を照射し、その後、加熱することにより基底状態まで遷移させる。その際に、対象物１１０に塗布された応力発光物質は、所定の確率で発光することになる。

そこで、取得部１０１は、例えば、応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する間、露光状態を継続することにより撮像された撮像画像１３０を取得する。具体的には、取得部１０１は、対象物１１０に塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する間、カメラのシャッターを開いた状態にすることによって、当該応力発光物質の発光状態を撮像した撮像画像１３０を取得する。なお、取得部１０１は、例えば、応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する間、当該応力発光物質が塗布された対象物１１０を逐次撮像した複数の撮像画像１３０を取得してもよい。

また、取得部１０１は、対象物１１０に荷重を与えた場合において、応力発光物質が塗布された対象物１１０を逐次撮像した複数の撮像画像１３０を取得する。

測定部１０２は、取得部１０１が取得した撮像画像１３０から、対象物１１０に塗布された応力発光物質の発光強度を、測定（算出する）機能を有する。測定部１０２は、予め撮像部１２０が撮像する撮像画像１３０から得られる発光強度（輝度）と、実際の発光強度（輝度）との間の変換係数を保持し、撮像画像１３０を構成する各画素の発光強度（輝度）に対して、上述の変換係数を乗じることで、実際の発光強度（輝度）を算出する。測定部１０２は、算出した各画素の実際の発光強度（輝度）に基づいて、応力発光物質の発光強度を測定する。

測定部１０２は、例えば、取得部１０１が取得した撮像画像１３０に基づいて、対象物１１０に塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合における、当該応力発光物質の発光強度を測定（算出）する。また、測定部１０２は、例えば、取得部１０１が逐次撮像した複数の撮像画像１３０から、対象物１１０に塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合における、当該応力発光物質の発光強度（第１の発光強度）を測定（算出）してもよい。測定部１０２は、逐次撮像した複数の撮像画像１３０から応力発光物質の発光強度を算出する場合には、当該複数の撮像画像１３０の各々から算出される発光強度を積分することにより、当該応力発光物質の発光強度（第１の発光強度）を測定（算出）してもよい。測定部１０２は、例えば、記憶部１０６に予め記憶している算出プログラムを読み出して実行する、プロセッサにより実現することができる。

また、測定部１０２は、対象物１１０に荷重を与えた場合に逐次撮像された複数の撮像画像１３０から、当該対象物１１０に塗布された応力発光物質に荷重が与えられた際の発光強度を測定する。具体的には、測定部１０２は、予め撮像部１２０が撮像する複数の撮像画像１３０の各々から得られる発光強度（輝度）と、実際の発光強度（輝度）との間の変換係数を保持し、撮像画像１３０を構成する各画素の発光強度（輝度）に対して変換係数を乗じることで、実際の輝度値を算出することにより、荷重を与えた場合における応力発光物質の発光強度（輝度）を測定（算出）する。

推定部１０３は、例えば、測定部１０２が測定（算出）した第１の発光強度と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第２の発光強度）と、を比較する。そして、推定部１０３は、比較の結果に基づいて、対象物１１０における応力発光物質の塗布厚を推定する。なお、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第２の発光強度）は、予め測定（算出）されていてもよい。また、発光強度は、応力発光物質が塗布される対象物１１０の光の反射率にも影響されるため、第２の発光強度を予め測定（算出）する場合、応力発光物質は、対象物１１０と同じ反射率を有する物質に均一の塗布厚で塗布することが望ましい。

推定部１０３は、例えば、対象物１１０の所定の領域ごとに、当該対象物１１０に塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第１の発光強度）と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第２の発光強度）との“差異”を算出する。その後、推定部１０３は、対象物１１０の所定の領域ごとに、均一の塗布厚の“厚さ”と、算出した発光強度の“差異”とに基づいて、当該所定の領域における応力発光物質の厚さを推定する。例えば、推定部１０３は、“発光強度の差異”と“応力発光物質の塗布厚”との関係性を予め測定（算出）しておき、均一の塗布厚の“厚さ”を基準として、検出された“差異”に基づいて、対象物１１０の所定の領域ごとに、応力発光物質の塗布厚を推定する。

例えば、推定部１０３は、均一の“塗布厚”を１００（数値はあくまでも例示である）とし、発光強度の差異が１０％あるごとに“塗布厚”が１０異なるとの関係性を予め測定（算出）しておく。そして、推定部１０３は、対象物１１０のある領域について、発光強度の差異が２０ある場合には、当該領域の塗布厚は、均一の塗布厚から２０異なると推定する。なお、当該領域の塗布厚が均一の塗布厚から薄いのか厚いのか（すなわち１２０であるのか、８０であるのか）について、推定部１０３は、当該領域における発光強度が、均一の塗布厚の発光強度よりも大きい場合には、当該領域の塗布厚が均一の塗布圧よりも厚い（すなわち１２０）であると推定する。逆に、推定部１０３が、当該領域における発光強度が均一の塗布厚の発光強度よりも小さい場合には、当該領域の塗布厚が均一の塗布圧よりも薄い（すなわち８０）であると推定する。

算出部１０４は、まず、推定部１０３が推定した塗布厚を用いて、測定部１０２が測定した“応力発光物質に荷重が与えられた際の発光強度”を修正する。具体的には、算出部１０４は、推定部１０３が推定した塗布厚を用いて、測定部１０２が測定した“応力発光物質に荷重が与えられた際の発光強度”に基づき、塗布厚が均一だった場合における発光強度を算出する。すなわち、算出部１０４は、塗布厚の違いが発光強度に与える影響を低減又は除去した発光強度を算出する。

算出部１０４は、例えば、塗布厚が厚いと推定された領域の発光強度を減少させる一方、塗布厚が薄いと推定された領域の発光強度を増加させることにより、塗布厚が均一だった場合における発光強度を算出する。算出部１０４は、例えば、塗布厚が最も厚い場合を基準として、他の領域の塗布厚が当該最も厚いと仮定した場合における、対象物１１０全体の発光強度を算出してもよい。また、算出部１０４は、例えば、塗布厚が最も薄い場合を基準として、他の領域の塗布厚が当該最も薄いと仮定した場合における、対象物１１０全体の発光強度を算出してもよい。あるいは、算出部１０４は、例えば、所定の厚さを基準として、塗布厚が当該基準の厚さであった場合における、対象物１１０全体の発光強度を算出してもよい。

また、算出部１０４は、例えば、応力発生物質に荷重を加えた際の発光強度を、励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第１の発光強度）を積算した発光量で除算処理した結果に基づいて、塗布厚が均一だった場合における発光強度を算出してもよい。

図３は、対象物１１０に荷重を与えた場合における、対象物１１０の位置と発光強度との関係を示す図である。図３（ａ）に示すように、測定部１０２が測定（算出）した発光強度には、応力発光物質の塗布厚の違いによる発光強度の影響が含まれている。そこで、応力発光物質の塗布厚の違いによって生じた発光強度の影響分を除算（除去）することにより、応力発光物質が均一に塗布されていた場合の発光強度を算出する。その結果、図３（ｂ）に示すように、塗布厚の違いを除去した発光強度を算出することができる。そして、算出部１０４は、塗布厚の影響を除去した発光強度、すなわち荷重を加えたことだけから算出された発光強度を用いて、対象物１１０に生じた歪みを算出することが可能になる。

続いて、対象物１１０の歪み量を算出する場合の処理を説明する。算出部１０４は、塗布厚の影響を除去した発光強度に基づいて、対象物１１０の歪み量を算出する機能を有する。ここで、応力発光物質における歪み（応力）による発光強度（輝度）は、背景光＋（歪み量×歪み速度）という形で表すことができる。より具体的には、以下の数式（１）で、時刻ｔにおける発光強度（輝度）Ｌ（ｔ）を表すことができる。

上記式（１）において、Ｌ（ｔ）は、塗布厚の影響を除去した発光強度（輝度）である。また、Ｌ_ｂｇは、基準となる基準発光強度（基準発光輝度）のことであり、歪み（応力）による発光を行っていない状態の対象物１１０の発光強度（輝度）であり、上述の背景光に相当する。ｋは、所定の係数である。ここでｋは、あらかじめ特定の厚みの応力発光物質を塗布した特定の反射率をもつ物質に対し、特定レベルの励起状態を与え、撮像装置において取得できた発光強度（輝度）と、その際の歪量を歪みゲージなどにて同時に計測することで決定することが出来る（任意点におけるキャリブレーション）が、これらに限定されるものではない。

また、上記式（１）においてεは、歪み量であり、∂ε／∂ｔは歪み速度である。歪み速度は、歪みの時間変化を意味する。算出部１０４は、上記式（１）を利用して歪み量εを算出する。算出部１０４は、撮像画像の所定範囲ごとに上述の式（１）を用いて、各所定範囲の歪み量を算出する。ここで所定範囲は、一例としては、一画素範囲とするが、これに限るものではない。複数画素を所定範囲としてもよく、その場合に、当該所定範囲の発光強度（輝度）は、各画素の発光強度（輝度）の平均値を用いてもよい。なお、各画素の発光強度や所定範囲の発光強度は、塗布厚の影響を除去した発光強度（輝度）である。

上記式（１）において、ｉ番目（時刻ｔ）のフレームについて、歪み量ε（ｉ）を算出する場合、上記式（１）は、ｉ−１番目（時刻ｔ−１）のフレームに対して算出した歪み量ε（ｉ−１）を用いて、以下の式（２）のように変形することができる。

式（２）を変形すると、以下の式（３）を導出できる。

式（３）において、Ｌ（ｉ）は塗布厚の影響を除去した発光強度（輝度）であり算出済みの値（すなわち、既知の値）であり、Ｌｂｇは予め測定した基準発光強度（基準発光輝度）である既知の値であり、ｋは予め定められた係数であるため既知の値である。また、ε（ｉ−１）もｉ−１番目のフレームに対して算出した歪み量であるため既知の値である。したがって、上記式（３）において、未知の値は、ε（ｉ）のみである。よって、算出部１０４は、上記式（３）に示す二次方程式を解くことでｉ番目のフレームに対する歪み量ε（ｉ）を算出することができる。

算出部１０４は、例えば、測定装置１００が備える記憶部１０６に予め記憶している歪み測定プログラムを読み出して実行するプロセッサにより実現することができる。歪み量の算出に関する更なる具体例については後述する。

出力部１０５は、算出部１０４が算出した歪み量に関する情報を出力する機能を有する通信インターフェースである。出力部１０５は、外部の表示装置１５０と、有線または無線のネットワークを介して接続されてよく、歪み発生領域に関する情報や、歪み量に関する情報を送信できるのであれば、通信に使用する通信プロトコルは問わないものとする。歪み量に関する情報とは、算出部１０４が算出した歪み量の値そのものであってもよいし、歪み量の値を加工した情報（例えば、カラーコンター化した画像）であってもよい。歪み量を加工した情報を出力する場合には、測定装置１００は、算出部１０４が算出した画素単位の歪み量に基づいて、カラーコンター化した画像を生成する画像生成部（図示せず）を備えることとしてもよい。画像生成部は、従来のＣＡＥと同様に歪み（応力）（歪み量）に基づいてカラーコンター化した画像を生成することができる。

出力部１０５が出力した歪み量に関する情報に基づいて、例えば、表示装置１５０において歪み（応力）分布を示すカラーコンター画像として表示することができる。表示装置１５０は、一般に知られるＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ等により実現することができる。なお、表示装置１５０としては、その他にも、例えば、携帯端末のモニターや、タブレット端末のモニターなどを用いることとしてもよい。

記憶部１０６は、測定装置１００が動作上必要とする各種データやプログラムを記憶する機能を有する記憶媒体である。記憶部１０６は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等により実現することができるが、この限りではない。記憶部１０６は、例えば、測定部１０２が撮像画像１３０から各画素の発光強度（輝度）を算出するための測定プログラム、算出部１０４が歪み量を算出するための歪み測定プログラム、算出部１０４が算出した歪み量などを記憶する。

＜動作＞
図４は、測定装置１００の動作例を示すフローチャートである。図４は、算出部１０４は、塗布厚の違いが発光強度に与える影響を低減又は除去した発光強度を算出する場合の動作例を示すフローチャートである。

（ステップＳ１０１）
ステップＳ１０１において、測定装置１００の取得部１０１は、例えば、対象物１１０に塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合における、当該応力発光物質の発光状態を撮像した撮像画像１３０を取得する。取得部１０１は、取得した撮像画像１３０を測定部１０２に伝達し、ステップＳ１０２に移行する。

（ステップＳ１０２）
ステップＳ１０２において、測定部１０２は、取得部１０１が取得した撮像画像１３０に基づいて、対象物１１０に塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合における、当該応力発光物質の発光強度を測定（算出）する。測定部１０２は、測定した応力発光物質の発光強度を推定部１０３に伝達し、ステップＳ１０３に移行する。

（ステップＳ１０３）
ステップＳ１０３において、推定部１０３は、例えば、測定部１０２が測定（算出）した第１の発光強度と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、対象物１１０における応力発光物質の塗布厚を推定する。

（ステップＳ１０４）
ステップＳ１０４において、算出部１０４は、塗布厚の違いが発光強度に与える影響を低減又は除去して修正した発光強度を算出する。これにより、測定装置１００は、対象物１１０において、塗布厚の影響を除去した発光強度、すなわち荷重を加えたことだけから算出された発光強度を測定（算出）することができる。

図５は、測定装置１００の他の動作例を示すフローチャートである。図５は、測定装置１００が、塗布厚の影響を除去した発光強度に基づいて、歪み量を算出する場合の動作例を示すフローチャートである。

（ステップＳ２０１）
ステップＳ２０１において、測定装置１００の取得部１０１は、応力発光物質を塗布した対象物１１０に荷重が加えられていない状態を撮像した基準画像（映像の０番目（最初）のフレームでもよい）を取得する。取得部１０１は、取得した基準画像を測定部１０２に伝達し、ステップＳ２０２に移行する。

（ステップＳ２０２）
ステップＳ２０２において、測定部１０２は、取得部１０１が伝達された基準画像を構成する各画素（所定範囲）について、基準となる基準発光強度（基準輝度）Ｌ_ｂｇを測定し、ステップＳ２０３に移行する。

（ステップＳ２０３）
ステップＳ２０３において、取得部１０１は、撮像部１２０から、応力発光物質を塗布した対象物１１０に荷重を加えていく状態（過程）を撮像した映像を取得し、ステップＳ２０４に移行する。

（ステップＳ２０４）
ステップＳ２０４において、測定装置１００は、処理に係るフレームの番号ｉを１に初期化して、ステップＳ２０５に移行する。

（ステップＳ２０５）
ステップＳ２０５において、測定部１０２は、伝達された映像からｉ番目のフレームを取得し、ステップＳ２０６に移行する。

（ステップＳ２０６）
ステップＳ２０６において、算出部１０４は、測定部１０２が測定したｉ番目のフレームの対象物１１０の各所定範囲（各画素）の発光強度Ｌｉに基づいて、塗布厚の違いが発光強度に与える影響を低減又は除去した発光強度を算出し、ステップＳ２０７に移行する。

（ステップＳ２０７）
ステップＳ２０７において、算出部１０４は、ｉ−１番目のフレームに対して算出した歪み量ε（ｉ−１）を記憶部１０６が記憶しているか否かを判定する。記憶している場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ２０８に移行し、記憶していない場合には（ＮＯ）、ステップＳ２１０に移行する。

（ステップＳ２０８）
ステップＳ２０８において、算出部１０４は、塗布厚の違いが発光強度に与える影響を低減又は除去した発光強度に基づいて、ｉ番目のフレームの各画素の歪み量ε（ｉ）を、上述の式（１）、（３）を利用して、算出する。その後に、ステップＳ２０９に移行する。

（ステップＳ２０９）
ステップＳ２０９において、測定装置１００は、歪み量算出処理の終了入力を受けているか否かを判定し、受けている場合には（ＹＥＳ）、処理を終了する。受けていない場合には（ＮＯ）、ステップＳ２１０に移行する。

（ステップＳ２１０）
ステップＳ２１０において、測定装置１００は、ｉに１加算して、ステップＳ２０５に戻る。

＜歪み量算出の具体例＞
ここから、一具体例を用いて、歪み量の算出の具体例を示す。

まず、対象物１１０に対して荷重が加えられていない状態で（図６（ａ）に示す状態）、対象物１１０の発光強度（輝度）を測定する。この時の発光強度（輝度）を「０」とする。これにより、基準発光強度（基準輝度）Ｌ_ｂｇを０として無視することができる。実際には、算出部１０４が算出した塗布厚の違いが発光強度に与える影響を低減又は除去した発光強度を、Ｌ_ｂｇとして、以降の荷重を加えたときの発光強度（輝度）から、Ｌ_ｂｇを減算する値を用いる。このときのカラーコンターとしては、例えば、図６（ｂ）に示すように一様な歪み（応力）分布を示すカラーコンターが出力されることとなる。

次に、図６（ｃ）に示すように、対象物１１０に対して荷重を加えていった場合に、その歪み（応力）に応じて、応力発光物質が発光する。このとき、荷重を加えはじめてから、１／６０秒の歪み（応力）発光強度（輝度）が「１」であったとする。１／６０秒の時点では、前回の歪み量ε（ｉ−１）は、時刻「０」における歪み量であるため、「０」となる。すると、上記式（２）に当てはめると、以下の関係式（４）を得ることができる。

ここで、説明を簡単にするために、係数ｋを１／６０であるとする。すると、Ｌ（１／６０）＝１なので、ε（１／６０）^２＝１という関係式を得ることができることから、この関係式の正の解を１／６０の時点での歪み量ε（１／６０）として算出することができる。即ち、この例で言えば、ε（１／６０）＝１を得ることができる。

次に、２／６０秒のときの算出部１０４が算出した発光強度が「２０」であるとする。すると、以下の関係式（５）を得ることができる。

Ｌ（２／６０）の時点での発光強度が２０であることから、ε（２／６０）＝−４又は５を得る。これらの値の内の正の値を解として、算出部１０４は、２／６０秒の時点の歪み量ε（２／６０）として「５」を算出することができる。

次に、３／６０秒の時に、算出部１０４が算出した発光強度が５０であったとする。すると、この場合も、同様にして、以下の式（６）を解くことで、歪み量ε（３／６０）を得ることができる。

上記式（６）を解くことで、算出部１０４は、ε（３／６０）＝１０を算出する。したがって、本具体例のように、ｋを時間差、基準発光強度Ｌｂｇを０、算出部１０４が算出した発光強度をａとすると、算出部１０４は、下記式（７）に示す二次式を解き、正の解を歪み量ε（ｉ）として算出することができる。

その結果、例えば、図６（ｄ）に示すように、算出した歪み量に基づいてカラーコンター化した画像を出力することができる。

＜まとめ＞
測定装置１００は、対象物１１０に塗布された応力発光物質が、励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第１の発光強度）と、平坦試験片上に均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度（第２の発光強度）と、に基づいて、対象物１１０における応力発光物質の塗布厚を推定する。そして、推定した塗布厚に基づいて、応力発生物質に荷重を加えた際の発光強度を、塗布厚が均一とした場合の発光強度に修正する。これにより、応力発光物質の塗布厚の違いによる影響を低減又は除去した発光強度を算出することができ、対象物１１０に生じた歪みを定量的に算出することが可能となる。

また、測定装置１００は、算出した歪み量に基づいてカラーコンター化した歪み（応力）分布の画像を生成することができる。これにより、ＣＡＥによる歪み（応力）分布のカラーコンター画像と、測定装置１００が算出した歪み量に基づくカラーコンター画像とを比較することで、ＣＡＥによる歪み（応力）分布の検証を行うことができる。また、ＣＡＥを用いた歪み（応力）分布ではユーザが気づくことができない箇所に荷重が加わっていることを、測定装置１００が算出した歪み量に基づくカラーコンター画像をユーザが確認することで、認識することができる。

＜補足＞
上記実施の形態に係る測定装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他の手法により実現されてもよいことは言うまでもない。以下、各種変形例について説明する。

（１）上記実施の形態においては、撮像部１２０は、測定装置１００外の装置としているが、測定装置１００は、撮像部１２０も備えることとしてもよい。

（２）上記実施の形態においては、表示装置１５０は、測定装置１００外の装置としているが、測定装置１００は、表示装置１５０を備えることとしてもよい。

（３）上記実施の形態において、測定装置１００が歪み量そのものを出力する場合には、これを受ける表示装置１５０あるいは表示装置１５０に接続された演算装置は、受け取った歪み量に基づいて対象物１１０のカラーコンター化した画像を生成する機能を有するとよい。

（４）上記実施の形態においては、一具体例として、１／６０秒毎に歪み量を算出する例を示したが、これはその限りではないことはいうまでもない。例えば、１／２０秒毎であってもよいし、１／９０秒毎であってもよい。

（５）上記実施の形態においては、測定部１０２は、撮像画像１３０から各画素の発光強度（輝度）を測定することとしたが、この手法に代えて、発光強度（輝度）センサを用いて測定することとしてもよい。

（６）上記実施の形態においては、測定装置が歪み量を算出する手法として、測定装置１００を構成する各機能部として機能するプロセッサが歪み測定プログラム等を実行することにより、歪み量を算出することとしているが、これは装置に集積回路（ＩＣ（Integrated Circuit）チップ、ＬＳＩ（Large Scale Integration））等に形成された論理回路（ハードウェア）や専用回路によって実現してもよい。また、これらの回路は、１または複数の集積回路により実現されてよく、上記実施の形態に示した複数の機能部の機能を１つの集積回路により実現されることとしてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＶＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどと呼称されることもある。すなわち、図７に示すように、測定装置１００を構成する各機能部は、物理的な回路により実現されてもよい。図７に示すように、測定装置１００は、取得回路１０１ａと、測定回路１０２ａと、推定回路１０３ａと、算出回路１０４ａと、出力回路１０５ａと、記憶回路１０６ａとを備え、各回路は、上述の同名の各機能部と同様の機能を有する。

また、上記歪み測定プログラムは、プロセッサが読み取り可能な記録媒体に記録されていてよく、記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記歪み測定プログラムは、当該歪み測定プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記プロセッサに供給されてもよい。本発明は、上記歪み測定プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

なお、上記歪み測定プログラムは、例えば、ActionScript、JavaScript（登録商標）などのスクリプト言語、Objective-C、Java（登録商標）などのオブジェクト指向プログラミング言語、HTML5などのマークアップ言語などを用いて実装できる。

（７）上記実施の形態及び各補足に示した構成は、適宜組み合わせることとしてもよい。

１００ 測定装置
１０１ 取得部
１０２ 測定部
１０３ 推定部
１０４ 算出部
１０５ 出力部
１０６ 記憶部
１１０ 対象物
１２０ 撮像部
１３０ 撮像画像
１５０ 表示装置

Claims (8)

1. 応力発光物質が塗布された対象物を撮像した撮像画像を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した撮像画像から、前記応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第１の発光強度を測定する測定部と、
   前記測定部が測定した前記第１の発光強度と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、前記対象物における前記応力発光物質の塗布厚を推定する推定部と、
   前記推定部が推定した塗布厚を用いて、前記第１の発光強度から、前記応力発光物質の塗布厚を均一とした場合の発光強度に修正した発光強度を算出する算出部と、
   を含む測定装置。
2. 前記測定部は、波長の短い光を照射されたことにより励起状態となった前記応力発光物質が、加熱されることにより基底状態に遷移する場合における発光強度を、前記第１の発光強度として測定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記取得部は、前記応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する間、露光状態を継続することにより撮像された撮像画像を取得する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 前記取得部は、前記応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する間に逐次撮像された複数の撮像画像を取得し、
   前記測定部は、前記逐次撮像された複数の撮像画像の各々から算出される発光強度を積分することにより、前記第１の発光強度を測定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の測定装置。
5. 前記推定部は、前記第１の発光強度と、前記対象物と同じ反射率を有する物質に対して均一の塗布厚で塗布された前記応力発光物質が、励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、前記対象物における前記応力発光物質の塗布厚を推定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の測定装置。
6. 前記推定部は、前記対象物の所定の領域ごとに、前記第１の発光強度と前記第２の発光強度との差異を算出し、算出した差異と前記均一の塗布厚の厚さとに基づいて、前記応力発光物質の塗布厚を推定する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の測定装置。
7. 応力発光物質が塗布された対象物を撮像した撮像画像を取得する取得ステップと、
   取得した前記撮像画像から、前記応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第１の発光強度を測定する測定ステップと、
   測定した前記第１の発光強度と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、前記対象物における前記応力発光物質の塗布厚を推定する推定ステップと、
   推定された前記塗布厚を用いて、前記第１の発光強度から、前記応力発光物質の塗布厚を均一とした場合の発光強度に修正した発光強度を算出する算出ステップと、
   を含む測定方法。
8. コンピュータに、
   応力発光物質が塗布された対象物を撮像した撮像画像を取得する取得機能と、
   取得した前記撮像画像から、前記応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第１の発光強度を測定する測定機能と、
   測定した前記第１の発光強度と、均一の塗布厚で塗布された応力発光物質が励起状態から基底状態に遷移する場合の発光強度である第２の発光強度とを比較し、比較の結果に基づいて、前記対象物における前記応力発光物質の塗布厚を推定する推定機能と、
   推定した前記塗布厚を用いて、前記第１の発光強度から、前記応力発光物質の塗布厚を均一とした場合の発光強度に修正した発光強度を算出する算出機能と、
   を実現させる歪み測定プログラム。