JPH0224321B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、試験片に生じる亀裂の長さを自動的
に計測できるようにした装置に関する。

一般に、試験片に繰返し荷重を加えることによ
り、試験片に亀裂を生じさせて材料試験を行なう
に際し、亀裂の長さや亀裂の進展速度を知ること
は試験片の材料としての性質を知るうえで重要な
ことである。

ところで、亀裂長を計測する手段として、試験
片をテレビカメラによつて映像信号に変換し、画
面の位置による明暗レベルの差異を補正すべくフ
イルムに上記映像信号を通し、同フイルタを通し
た映像信号を２値化し、水平走査方向に黒レベル
信号の有無を上記２値化信号から検出し、同検出
信号を垂直走査方向に計数することによつて亀裂
長を計測する手段が考えられる。

しかしながら、このような計測手段では次のよ
うな問題点がある。

すなわち、試験片を研摩しても残存するよごれ
やきずのため２値化像の雑音成分による亀裂長計
測誤差が生じ、さらに、画面の位置による明暗レ
ベルの差異を補正するフイルタで補正しきれない
２値化像の難音成分による亀裂長計測誤差が生じ
る。

また、亀裂が細いために、亀裂を映像の黒レベ
ルとして探知し難く、これにより亀裂を短く計測
してしまうという問題点がある。

本発明は、これらの問題点を一挙に解決しよう
とするもので、連続して自動的にしかも高い信頼
性を維持しながら亀裂長を正確に計測できるよう
にした亀裂長自動計測装置を提供することを目的
とする。

このため、本発明の亀裂長自動計測装置は、試
験片に生じる亀裂の長さを自動的に計測すべく、
上記亀裂の情報を含む映像信号を２値化する２値
化回路と、同２値化回路により２値化された上記
映像信号から亀裂信号を検出すべく、水平走査方
向に設定されたウインドウ内で上記２値化信号の
うち黒レベル信号の有無を各水平走査毎に検出す
る亀裂信号検出器と、同亀裂信号検出器からの信
号に基づき、垂直走査方向へ延びる計測許容帯域
の先端の前後から数本分における走査線につい
て、上記亀裂信号があらかじめ与えられた数値以
上検出された場合、上記計測許容帯域を伸長さ
せ、該数値未満の場合、同計測許容帯域を収縮さ
せることによつて亀裂先端部を探知し、該計測許
容帯域を記憶する追従比較型亀裂先端探知器と、
上記記憶値に基づいて亀裂長信号を出力する亀裂
長計測器とが設けられたことを特徴としている。

以下、図面により本発明の一実施例としての亀
裂長自動計測装置について説明すると、第１図は
その基本構成を示す全体構成図、第２図はその試
験片を示す模式図、第３図ａ，ｂおよび第４図は
いずれもその画面の状態を説明するための模式
図、第５図はそのブロツク図、第６〜１１図はそ
の各部の波形図、第１２図はそのマーカーを示す
模式図である。

第１，２図に示すごとく、テレビカメラ１
（ITV）から亀裂３の情報を含む原映像信号とし
て、予じめ形成されたノツチ２から延びてゆく亀
裂３を含んでいる試験片４の映像信号が画面５の
範囲で入力され、２値化回路Ａに供給されるとと
もに、スイツチＳ１を介して、加算回路Ｒの一入
力端に供給されている。

この２値化回路Ａは、前述の原映像信号を増幅
して出力するとともに、この増幅された映像信号
を画面５の位置による明暗レベルの差異を補正す
るフイルタ８で補正し、２値化映像信号として出
力する回路である。

すなわち、この２値化回路Ａでは、第５図に示
すごとく、原映像信号をバツフア６で増幅して出
力し、バツフア６で増幅された映像信号a_A〔第６
図ｂ参照〕をスイツチＳ１、コンパレータ７のプ
ラス入力端、フイルタ８の入力端にそれぞれ供給
するようになつている。

また、フイルタ８で補正された信号は、亀裂部
分以外の各点で、雑音成分の重畳された映像信号
レベルより小さくなるように、アツテネータ９で
減衰調節され、このアツテネータ９で調節された
信号a_B〔第６図ｃ参照〕はコンパレータ７のマイ
ナス入力端に供給されるようになつている。

さらに、コンパレータ７は、バツフア６で増幅
された出力信号a_Aと、アツテネータ９で減衰調節
された信号とを比較して２値化して、２値化回路
Ａの２値化信号a_C〔第６図ｄ参照〕として、亀裂
信号検出器Ｂ〔第１図参照〕の入力端およびスイ
ツチＳ１を介して、加算回路Ｒの一入力端に供給
されるようになつている。

第１図に示すごとく、亀裂信号検出器Ｂは、２
値化回路Ａで２値化された２値化信号a_Cを入力
し、亀裂がほぼ直線的に延びることを利用して亀
裂信号を検出すべく、水平走査方向に設定された
ウインドウ内でこの２値化信号a_Cのうち黒レベル
信号の有無を各水平走査毎に検出する回路であ
る。

第５図に示すごとく、この亀裂信号検出器Ｂ
は、水平ブランキング信号B_H〔第６図ａ参照〕を
基に、ウインドウパルスb_A〔第６図ｅ参照〕を生
成するとともに、このウインドウパルスb_Aを用
い、２値化信号a_Cから亀裂信号b_B〔第６図ｆ参照〕
を取り出し、亀裂信号の検出を行なうようになつ
ている。

この水平ブランキング信号B_Hが、遅延回路１
０に入力され、ウインドウパルスb_Aの立ち上がり
を形成すべく、調節され、この遅延回路１０の信
号として、出力されるようになつており、単安定
マルチバイブレータ１１に入力される。

さらに、この単安定マルチバイブレータ１１
は、遅延回路１０からの出力信号を基に、ウイン
ドウパルスb_Aを形成すべく、ウインドウパルス幅
を調節され、出力されるようになつており、この
単安定マルチバイブレータ１１の出力信号は、２
値化回路Ａの出力信号である２値化信号a_Cととも
に、アンド回路１２（AND回路）へ供給される
ようになつており、さらに亀裂長計測器Ｄを構成
するアンド回路２３へ供給されるようになつてい
る。

このアンド回路１２において、２値化信号a_Cと
ウインドウパルスb_Aとのアンドがとられ、亀裂信
号b_B〔第７図Ｃ参照〕のみが取り出されるように
なつており、この亀裂信号は亀裂信号検出器Ｂの
出力として、追従比較型亀裂先端探知器Ｃに入力
されるようになつている。

なお、このアンド回路１２では１本の走査線の
ウインドウ内に、２値化信号a_Cのパルスが２個以
上あつたときでも、単安定マルチバイブレータ１
３によつて、アンド回路１２の出力b_Bのパルスは
１個のみとなるようになつている。

第１図に示すごとく、追従比較型亀裂先端探知
器Ｃは、亀裂信号検出器Ｂで検出された亀裂信号
b_Bを入力し、亀裂の先端を検出すべく、垂直走査
方向へ延びる計測許容帯域の先端の前後から数本
分における走査線について、この亀裂信号b_Bがあ
らかじめ与えられた数値以上検出された場合、こ
の計測許容帯域を伸長させ、該数値未満の場合、
この計測許容帯域を収縮させる回路であり、さら
に、この伸長ないし収縮させた計測許容帯域を記
憶しておく回路である。

第５図に示すごとく、追従比較型亀裂先端探知
器Ｃは、亀裂信号b_Bを入力し、前フレームの亀裂
先端を仮に示す亀裂先端中間記憶値に基づいて、
１フレーム毎に亀裂先端を探知し、出力するよう
になつている。

このカウンタ１４は、１フレーム内での亀裂先
端の探知の有無によつて、その値を増減するよう
になつている。

このカウンタ１５は、フレームの開始時に、そ
のロード端子（LOAD）に入力された垂直ブラ
ンキング信号B_Vをロード信号として、カウンタ
１４の記憶値をロードするもので、そのクロツク
端子（CLOCK）に入力された水平ブランキング
信号B_Hをクロツク信号とし、カウンタ１４の記
憶値を初期値としてタイマーとして動作するよう
になつており、タイマー終了信号として、亀裂先
端探知開始信号c_A〔第８図ｂ参照〕を出力するよ
うになつており、この信号c_Aは単安定マルチバイ
ブレータ１６に供給されるとともに、追従比較型
亀裂先端探知器Ｃの出力として、スイツチＳ２を
介して、亀裂長計測器Ｄに供給されるようになつ
ている。

この単安定マルチバイブレータ１６は、亀裂先
端探知の許容帯域を定めるもので、ここでは走査
線の本数がＮ（整数）本分の間だけ亀裂先端探知
許容帯域パルスc_B〔第８図ｃ参照〕が出力される
ようになつており、このパルスc_Bはアンド回路１
７の一入力端に供給されるとともに、カウンタ１
８のロード端子にこのパルスc_Bの立ち上がりロー
ド信号として供給されるようになつている。

このアンド回路１７は、亀裂信号検出器Ｂから
の出力である亀裂信号b_Bおよび単安定マルチバイ
ブレータ１６からのパルスc_Bを入力し、この亀裂
信号b_Bとこのパルスc_Bとのアンドをとり、そのア
ンドをとつた信号c_C〔第８図ｄ参照〕を先端部亀
裂信号c_Cとして出力するようになつており、この
信号c_Cをカウンタ１８のクロツク端子にクロツク
信号として供給するようになつている。

このカウンタ１８は、初期値設定器１９からの
初期値〔ここではＭ〕を、単安定マルチバイブレ
ータ１６からのパルスc_Bの立ち上がり時にロード
するとともに、アンド回路１７からの先端部亀裂
信号c_Cをクロツク信号として入力するようになつ
ており、その初期値と先端部亀裂信号c_Cのパルス
の数を、パルスc_Bで定められた亀裂先端探知の許
容時間内で比較し、先端部亀裂信号c_Cのパルス数
があらかじめ与えられた数値である初期値以上検
出された場合、その計測許容帯域を伸長させるべ
く、カウンタ１４の端子（UP）へカウントの増
加信号c_D〔第８図ｅ参照〕を出力し、同じく減少
信号c_E〔第８図ｆ参照〕は出力せずにおく、先端
部亀裂信号c_C〔第８図ｇ参照〕のパルス数が初期
値未満の場合、その計測許容帯域を収縮させるべ
く、カウンタ１４の端子（DOWN）へカウント
の減少信号c_E′〔第８図ｊ参照〕を出力し、同じ
く増加信号c_D′〔第８図ｈ参照〕は出力しないよ
うになつている。

また、このカウンタ１８から、先端亀裂信号c_C
のパルス数とその初期値とを比較し増加信号を出
す場合を、そのパルス数があらかじめ与えられた
数値である初期値を超えた場合のみにしてもよ
い。

この追従比較型亀裂先端探知器Ｃの作用を図面
上で説明すると、第４図に示すごとく、亀裂の先
端部分Ｐをその計測帯域として、この部分Ｐに黒
レベルの２値化信号がＭ（Ｎより小さい整数）本
以上あれば、この部分Ｐを下方に１つ移動させ、
同様の計測を繰り返すものであり、その２値化信
号がＭ本未満のとき、この部分Ｐを上方に１つ移
動させ、同様の計測を繰り返すものである。

第１図に示すごとく、亀裂長計測器Ｄが設けら
れており、スイツチＳ２を介して、追従比較型亀
裂先端探知器Ｃからの亀裂先端探知開始信号c_Aを
入力し、この信号c_Aを記憶値として用いて、亀裂
長の計測を行なうようになつている。

第５図に示すごとく、亀裂長計測器Ｄは、追従
比較型亀裂先端探知器Ｃから亀裂先端探知開始信
号c_Aを入力し、遅延回路２０によつて、この信号
c_Aを亀裂先端信号d_B〔第９図ｃ参照〕として出力
するようになつている。

この遅延回路２０は、追従比較型亀裂先端探知
器Ｃにおいて、先端探知開始点と先端との間のず
れを補正するために、適切な値に定められてお
り、この亀裂先端信号d_Bは、フリツプフロツプ２
１のリセツト端子（RESET）に供給されるよう
になつている。

また、垂直ブランキング信号B_Vは、亀裂の開
始点をノツチ２の端点に補正すべく、遅延回路２
２を用いて調節され、亀裂基端信号d_A〔第９図ｂ
参照〕として、フリツプフロツプ２１のセツト端
子（SET）に供給されるようになつている。

このフリツプフロツプ２１は、亀裂基端信号d_A
を負論理のセツト信号とし、亀裂先端信号d_Bの負
論理のリセツト信号としており、このフリツプフ
ロツプ２１の出力は亀裂長信号d_C〔第９図ｄ参照〕
としてスイツチＳ２を介しアンド回路２３の一入
力端に供給されるようになつている。

このアンド回路２３は、フリツプフロツプ２１
の出力である亀裂長信号d_Cと、亀裂信号検出器Ｂ
からのウインドウパルスb_Aとのアンドをとり、そ
のアンドを行なつた亀裂長パルスd_D〔第９図ｅ参
照〕は、亀裂長計測器Ｄの出力として、亀裂長換
算器Ｅに入力されるようになつている。

第１図に示すごとく、亀裂長換算器Ｅは、亀裂
長計測器Ｄからの亀裂長パルスd_Dを基に、亀裂長
の換算を行なうべく、レンジの切換、平均化、サ
ンプリング化および単位換算を行なうようになつ
ており、この換算された亀裂長はデイジタル表示
装置およびプリンタＦに供給されるようになつて
いる。

第５図に示すごとく、亀裂長換算器Ｅは、垂直
ブランキング信号B_V〔第１０図ａ参照〕を分周回
路２４に入力することによつて、カウンタ２５の
クリア端子（CLEAR）にクリア信号e_A〔第１０
図ｂ参照〕および時間換算器２６のロード端子に
ロード信号e_B〔第１０図ｃ参照〕を出力するよう
になつている。

このカウンタ２５は、分周回路２４からのクリ
ア信号e_Aをプリセツト信号として、亀裂長計測器
Ｄからの亀裂長パルスd_D〔第１０図ｄ参照〕をカ
ウントして出力する回路であり、亀裂長の平均化
を行なうために、ここで数100フレーム分の亀裂
長を積算するようにしてあり、この積算されたカ
ウント数は時間換算器２６へ出力されるようにな
つている。

この時間換算器２６は、カウンタ２５で積算さ
れたカウント数を、分周回路２４からのロード信
号e_Bの入力時に、ロードするようなつており、さ
らに、入力されたカウント数を対応する時間に換
算すべく、このカウント数をクロツク発生器２７
からの一定クロツクパルスを基に変換するように
構成されており、この変換されたパルス幅e_C〔第
１０図ｅ参照〕は、亀裂長換算器２８へ供給する
ようになつている。

この亀裂長換算器２８は、時間換算器２６で変
換されたパルスを入力して、その幅e_Cをクロツク
発生器２９からの可変クロツクでカウントするこ
とによつて、亀裂長の平均化、サンプリング化、
単位換算ならびにレンジの切換を行なうもので、
まず、プリセツトを初期値設定器３０からの入力
で行ない、このプリセツトの後に時間換算器２６
からのパルス幅e_Cを対応する亀裂長の平均値もし
くはサンプリング値に、単位換算を考慮して変換
し、この変換された亀裂長をデイジタル表示装置
およびプリンタＦに供給するようにしてなつてい
る。もちろん、単位はμm，mm，cm等でもよく、
レンジも自動的に切換えるようにできる。

これらの結果、プリセツトを第２図に示すごと
く、長さL₁に設定することによつて、亀裂長Ｌ
を出力亀裂長L₂に変換することも容易に行なう
ことができる。

第１図に示されるように、デジタル表示装置お
よびプリンターＦは、亀裂長換算器Ｅからの換算
された亀裂長をデジタル表示装置をプリンターに
入力し、亀裂長を表示、記録し出力する回路であ
る。

第５図示されるように、本実施例ではデジタル
表示装置とプリンタに共通な表示変換器３１を設
けて、構成上簡便にしてある。

この表示変換器３１は、亀裂長換算器Ｅからの
換算された亀裂長を入力して、各表示装置の入出
力の規格に合致した入力形式に亀裂長を変換する
もので、LED（発光タイオード）で表示するデジ
タル表示器３２と、記録用紙にプリント出力する
プリンタ３３とに、各入出力形式に合致した形式
で亀裂長を出力する。

ところで、本実施例の装置には、以上に示され
た機能の他に、CRT（ブラウン管）３７上に、亀
裂長の計測許容帯域を示すマーカー３５〔第４図
参照〕ならびに、計測許容帯域の延長上に設けら
れる一定長のキヤリプレートマーカー３６〔第１
２図参照〕をスイツチＳ２を選択することによつ
て、映像信号a_Aあるいは２値化像a_Cに重ねて表示
することができるようになつており、これらにつ
いては以下に説明する。

第１図に示されるように、キヤリプレート回路
Ｇが設けられており、第５図に示されるように、
亀裂基端信号d_Aを基に、一定長を示すキヤリプレ
ートマーカー信号d_C′が作られる。

この信号d_C′は、可変にそのパルス長が調節さ
れ、亀裂長信号d_Cと同一のパルスにも調節しうる
波長信号となつて、スイツチＳ２を介して、アン
ド回路２３およびアンド回路３４に供給されるよ
うになつている。

このアンド回路３４に供給されたキヤリブレー
トマーカー信号d_C′〔第１１図ｂ参照〕は、ウイ
ンドウパルスb_Aとのアンドをとられ、マーカーパ
ルスｒ１〔第１１図ｃ参照〕となつて加算回路Ｒ
に供給されるようになつており、スイツチＳ１で
選択された映像信号a_A〔第１１図ｄ参照〕ないし
２値化像a_Cとこのマーカーパルスｒ１とを加算す
ることによつて出力映像信号ｒ２〔第１１図ｅ参
照〕が作られ、CRT３７へ供給されるようにな
つている。

一方、アンド回路２３に供給されたキヤリプレ
ートマーカー信号d_C′は、各可変部を基準値に調
節設定するためのもので、あらかじめCRT上に
映された試験片のある部分の長さを他の手段で測
つておいて、キヤリプレートマーカー信号d_C′を
そのCRT上でその位置に設定して、上述のごと
く換算および変換し、出力した亀裂長と他の手段
での長さとを比較し、クロツクの調節等を行なう
ものに用いられる。

この結果、誤つた計測が少なくなるという利点
が生じる。

さらに、後述するCRT画面上のマーカーと映
像とを比較することが行なわれ、亀裂長基端部の
調節も行なわれる。

そのように調節されたマーカーは、CRT３７
の画面上の縦方向の任意の長さを測定する手段と
して用いることもでき、例えば、キヤリブレート
マーカーＧの可変部および亀裂長計測器Ｄの亀裂
長基端部の可変部を、CRT３７画面上を目視し
ながら手動で調節することによつて、画面上の縦
方向の長さを測定することもできるという利点を
有す。

以上詳述したように、本発明の亀裂長自動計測
装置によれば、亀裂３を含んだ映像信号を入力
し、この映像信号に含まれる雑音に対して有効で
ある雑音除去のための計測許容帯域を設けて、そ
の帯域内の亀裂長を計測し、その際、亀裂先端部
を追従比較し検知することによつて、亀裂長を正
確に自動的に計測、且つ、記録でき、しかも連続
して行なうことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例としての亀裂長自動計測
装置を示すもので、第１図はその基本構成を示す
全体構成図、第２図はその試験片を示す模式図、
第３図ａ，ｂおよび第４図はいずれもその画面の
状態を説明するための模式図、第５図はそのブロ
ツク図、第６〜１１図はその各部の波形図、第１
２図はそのマーカーを示す模式図である。 １……テレビカメラ、２……ノツチ、３……亀
裂、４……試験片、５……画面、６……バツフ
ア、７……コンパレータ、８……フイルタ、９…
…アツテネータ、１０……遅延回路、１１……単
安定マルチバイブレータ、１２……アンド回路、
１３……単安定マルチバイブレータ、１４，１５
……カウンタ、１６……単安定マルチバイブレー
タ、１７……アンド回路、１８……カウンタ、１
９……初期値設定器、２０……遅延回路、２１…
…フリツプフロツプ、２２……遅延回路、２３…
…アンド回路、２４……分周回路、２５……カウ
ンタ、２６……時間換算器、２７……クロツク発
生器、２８……亀裂長換算器、２９……クロツク
発生器、３０……初期値設定器、３１……表示変
換器、３２……デジタル表示器、３３……プリン
タ、３４……アンド回路、３５……マーカー、３
６……キヤリプレート回路、３７……CRT、Ａ
……２値化回路、Ｂ……亀裂信号検出器、Ｃ……
追従比較型亀裂先端探知器、Ｄ……亀裂長計測
器、Ｅ……亀裂長換算器、Ｆ……デジタル表示装
置およびプリンタ、Ｇ……キヤリプレートマーカ
ー、Ｌ……亀裂長、L₁……長さ、L₂……出力亀
裂長、Ｐ……亀裂の先端部分、Ｒ……加算回路、
Ｓ１，Ｓ２……スイツチ、B_H……水平ブランキ
ング信号、B_V……垂直ブランキング信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試験片に生じる亀裂の長さを自動的に計測す
   べく、上記亀裂の情報を含む映像信号を２値化す
   る２値化回路と、同２値化回路により２値化され
   た上記映像信号から亀裂信号を検出すべく、水平
   走査方向に設定されたウインドウ内で上記２値化
   信号のうち黒レベル信号の有無を各水平走査毎に
   検出する亀裂信号検出器と、同亀裂信号検出器か
   らの信号に基づき、垂直走査方向へ延びる計測許
   容帯域の先端の前後から数本分における走査線に
   ついて、上記亀裂信号があらかじめ与えられた数
   値以上検出された場合、上記計測許容帯域を伸長
   させ、該数値未満の場合、同計測許容帯域を収縮
   させることによつて亀裂先端部を探知し、該計測
   許容帯域を記憶する追従比較型亀裂先端探知器
   と、上記記憶値に基づいて亀裂長信号を出力する
   亀裂長計測器とが設けられたことを特徴とする、
   亀裂長自動計測装置。 ２ 上記亀裂長計測器に、同亀裂長計測器からの
   信号を受けて上記亀裂の長さを表示する表示装置
   が接続された特許請求の範囲第１項に記載の亀裂
   長自動計測装置。