(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023071192
(43)【公開日】2023-05-23
(54)【発明の名称】ひずみ計測方法及びひずみ計測装置
(51)【国際特許分類】
G01B 11/16 20060101AFI20230516BHJP
【ＦＩ】
G01B11/16 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021183790
(22)【出願日】2021-11-11
(71)【出願人】
【識別番号】000233044
【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】井上 剛志
(72)【発明者】
【氏名】澤田 貴彦
(72)【発明者】
【氏名】田中 行平
(72)【発明者】
【氏名】小村 昭義
(72)【発明者】
【氏名】白濱 幸弘
(72)【発明者】
【氏名】米森 友昭
(72)【発明者】
【氏名】西川 友也
(72)【発明者】
【氏名】大貫 雅紀
(72)【発明者】
【氏名】大藤 琢矢
【テーマコード（参考）】
2F065
【Ｆターム（参考）】
2F065AA65
2F065BB05
2F065BB16
2F065DD03
2F065EE11
2F065FF04
2F065JJ03
2F065JJ26
2F065QQ25
2F065QQ31
2F065QQ41
2F065UU05
(57)【要約】
【課題】１つの撮影装置を用いて検出したひずみから、撮影装置と測定対象物との距離の変化によるひずみの誤差を補正する。
【解決手段】測定対象物のひずみを計測するひずみ計測方法は、測定対象物のひずみ特徴量を抽出し、測定対象物の第１画像と、測定対象物に力が付与された後の第２画像を取得し、第１、第２画像に対しデジタル画像相関法を適用してひずみを計算し、前記ひずみ特徴量と、計算されたひずみに基づいて、ひずみに含まれる誤差を除去する誤差補正式を取得し、前記第１、第２画像の取得時の撮影装置と測定対象物との相対位置の変化により発生する誤差を、前記誤差補正式を用いて計算されたひずみから除去し、誤差が除去されたひずみを出力する。
【選択図】図５
【解決手段】測定対象物のひずみを計測するひずみ計測方法は、測定対象物のひずみ特徴量を抽出し、測定対象物の第１画像と、測定対象物に力が付与された後の第２画像を取得し、第１、第２画像に対しデジタル画像相関法を適用してひずみを計算し、前記ひずみ特徴量と、計算されたひずみに基づいて、ひずみに含まれる誤差を除去する誤差補正式を取得し、前記第１、第２画像の取得時の撮影装置と測定対象物との相対位置の変化により発生する誤差を、前記誤差補正式を用いて計算されたひずみから除去し、誤差が除去されたひずみを出力する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象物のひずみを計測するひずみ計測方法であって、
前記測定対象物に力を付与することで得られる測定対象物のひずみ特徴量を予め抽出するひずみ特徴量抽出ステップと、
前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第１画像取得ステップと、
前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第２画像取得ステップと、
前記第１画像取得ステップ及び前記第２画像取得ステップにおいてそれぞれ取得された前記所定領域の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算ステップと、
前記ひずみ特徴量抽出ステップで抽出されたひずみ特徴量と、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみに基づいて、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみに含まれる誤差である誤差ひずみを除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得ステップと、
前記第１画像取得ステップにおける前記撮影装置と前記所定領域との相対位置と、前記第２画像取得ステップにおける前記撮影装置と前記所定領域との相対位置の変化により発生する誤差ひずみを、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみから、前記誤差補正式を用いて除去する誤差補正ステップと、
前記誤差補正ステップで前記誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力ステップを備えることを特徴とするひずみ計測方法。
前記測定対象物に力を付与することで得られる測定対象物のひずみ特徴量を予め抽出するひずみ特徴量抽出ステップと、
前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第１画像取得ステップと、
前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第２画像取得ステップと、
前記第１画像取得ステップ及び前記第２画像取得ステップにおいてそれぞれ取得された前記所定領域の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算ステップと、
前記ひずみ特徴量抽出ステップで抽出されたひずみ特徴量と、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみに基づいて、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみに含まれる誤差である誤差ひずみを除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得ステップと、
前記第１画像取得ステップにおける前記撮影装置と前記所定領域との相対位置と、前記第２画像取得ステップにおける前記撮影装置と前記所定領域との相対位置の変化により発生する誤差ひずみを、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみから、前記誤差補正式を用いて除去する誤差補正ステップと、
前記誤差補正ステップで前記誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力ステップを備えることを特徴とするひずみ計測方法。
【請求項2】
請求項１に記載のひずみ計測方法であって、
前記ひずみ特徴量抽出ステップは、前記測定対象物に付与する力の大きさに拘わらずひずみの大きさが変わらない前記所定領域における特定位置と、その特定位置におけるひずみの値を特徴量として予め抽出することを特徴とするひずみ計測方法。
前記ひずみ特徴量抽出ステップは、前記測定対象物に付与する力の大きさに拘わらずひずみの大きさが変わらない前記所定領域における特定位置と、その特定位置におけるひずみの値を特徴量として予め抽出することを特徴とするひずみ計測方法。
【請求項3】
請求項２に記載のひずみ計測方法であって、
前記特徴量としての前記所定領域における特定位置は複数であり、
前記誤差補正式取得ステップにおいては、前記ひずみ計算ステップで前記デジタル画像相関法により計算された前記測定対象物のひずみを、前記測定対象物の所定領域の位置に対するひずみの大きさを示すひずみ曲線として取得し、このひずみ曲線上における前記特徴量としての複数の特定位置に対するポイントを特定し、これら複数のポイントを接続する線と、前記特徴量としてのひずみの値からその近似式を導くことで前記誤差補正式を取得し、
前記誤差補正ステップは、前記誤差補正式を用い、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみから誤差ひずみを除去することを特徴とするひずみ計測方法。
前記特徴量としての前記所定領域における特定位置は複数であり、
前記誤差補正式取得ステップにおいては、前記ひずみ計算ステップで前記デジタル画像相関法により計算された前記測定対象物のひずみを、前記測定対象物の所定領域の位置に対するひずみの大きさを示すひずみ曲線として取得し、このひずみ曲線上における前記特徴量としての複数の特定位置に対するポイントを特定し、これら複数のポイントを接続する線と、前記特徴量としてのひずみの値からその近似式を導くことで前記誤差補正式を取得し、
前記誤差補正ステップは、前記誤差補正式を用い、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみから誤差ひずみを除去することを特徴とするひずみ計測方法。
【請求項4】
請求項３に記載のひずみ計測方法であって、
前記測定対象物はボルトであることを特徴とするひずみ計測方法。
前記測定対象物はボルトであることを特徴とするひずみ計測方法。
【請求項5】
実施例２
請求項１に記載のひずみ計測方法において、測定対象物のｘｙ平面における誤差ひずみに対し、ｘ軸方向における誤差ひずみと、ｙ軸方向における誤差ひずみを求めることで、ｘｙ平面における誤差ひずみを求め、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみからｘｙ平面における誤差ひずみを除去した二次元平面でのひずみを得ることを特徴とするひずみ計測方法。
請求項１に記載のひずみ計測方法において、測定対象物のｘｙ平面における誤差ひずみに対し、ｘ軸方向における誤差ひずみと、ｙ軸方向における誤差ひずみを求めることで、ｘｙ平面における誤差ひずみを求め、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみからｘｙ平面における誤差ひずみを除去した二次元平面でのひずみを得ることを特徴とするひずみ計測方法。
【請求項6】
測定対象物のひずみを計測するひずみ計測方法であって、
前記測定対象物に力を付与することで得られる構造物のひずみ特徴量を予め抽出するひずみ特徴量抽出ステップと、
前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第１画像取得ステップと、
前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第２画像取得ステップと、
前記第１画像取得ステップ及び前記第２画像取得ステップにおいてそれぞれ取得された前記所定領域の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算ステップと、を備え、
前記ひずみ特徴量抽出ステップでは、前記測定対象物に単位軸力を付与した際の前記測定対象物における前記所定領域の径方向ひずみと軸方向変位量をひずみ特徴量として少なくとも求めておき、
前記径方向ひずみと、前記撮影装置と前記測定対象物の所定領域との距離と前記軸方向変位量により求められる見かけひずみに基づいて、前記ひずみ計算ステップで計算されるひずみに含まれる誤差ひずみを除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得ステップと、
前記誤差補正式を用いて、計算されたひずみに含まれる誤差ひずみを除去する誤差補正ステップと、
前記誤差補正ステップで誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力ステップを更に備えることを特徴とするひずみ計測方法。
前記測定対象物に力を付与することで得られる構造物のひずみ特徴量を予め抽出するひずみ特徴量抽出ステップと、
前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第１画像取得ステップと、
前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第２画像取得ステップと、
前記第１画像取得ステップ及び前記第２画像取得ステップにおいてそれぞれ取得された前記所定領域の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算ステップと、を備え、
前記ひずみ特徴量抽出ステップでは、前記測定対象物に単位軸力を付与した際の前記測定対象物における前記所定領域の径方向ひずみと軸方向変位量をひずみ特徴量として少なくとも求めておき、
前記径方向ひずみと、前記撮影装置と前記測定対象物の所定領域との距離と前記軸方向変位量により求められる見かけひずみに基づいて、前記ひずみ計算ステップで計算されるひずみに含まれる誤差ひずみを除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得ステップと、
前記誤差補正式を用いて、計算されたひずみに含まれる誤差ひずみを除去する誤差補正ステップと、
前記誤差補正ステップで誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力ステップを更に備えることを特徴とするひずみ計測方法。
【請求項7】
請求項６に記載のひずみ計測方法であって、
前記ひずみ特徴量抽出ステップは、前記撮影装置と測定対象物の前記所定領域との距離をＬとし、前記測定対象物の前記所定領域の単位軸力あたりの軸方向変形量ΔＬとしたとき、軸方向変形量ΔＬにより発生する前記所定領域の見かけひずみεｅｚを、
εｅｚ＝Ｌ／（Ｌ＋ΔＬ）
として求め、単位軸力あたりのひずみとしての径方向ひずみεｒと、前記径方向ひずみεｒと単位軸力あたりの軸方向変形量により発生する前記見かけひずみεｅｚを足し合わせたひずみをひずみ特徴量として予め抽出し、
前記誤差補正式取得ステップは、単位軸力あたりの径方向ひずみεｒ（ｘ）と、前記径方向ひずみεｒ（ｘ）と単位軸力あたりの軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚ（ｘ）を足し合わせたひずみ（εｒ（ｘ）＋εｅｚ（ｘ））との比率Ｒｅ（ｘ）を、
Ｒｅ（ｘ）＝εｒ（ｘ）／（εｒ（ｘ）＋εｅｚ（ｘ））
とし、この式を誤差補正式として取得することを特徴とするひずみ計測方法。
前記ひずみ特徴量抽出ステップは、前記撮影装置と測定対象物の前記所定領域との距離をＬとし、前記測定対象物の前記所定領域の単位軸力あたりの軸方向変形量ΔＬとしたとき、軸方向変形量ΔＬにより発生する前記所定領域の見かけひずみεｅｚを、
εｅｚ＝Ｌ／（Ｌ＋ΔＬ）
として求め、単位軸力あたりのひずみとしての径方向ひずみεｒと、前記径方向ひずみεｒと単位軸力あたりの軸方向変形量により発生する前記見かけひずみεｅｚを足し合わせたひずみをひずみ特徴量として予め抽出し、
前記誤差補正式取得ステップは、単位軸力あたりの径方向ひずみεｒ（ｘ）と、前記径方向ひずみεｒ（ｘ）と単位軸力あたりの軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚ（ｘ）を足し合わせたひずみ（εｒ（ｘ）＋εｅｚ（ｘ））との比率Ｒｅ（ｘ）を、
Ｒｅ（ｘ）＝εｒ（ｘ）／（εｒ（ｘ）＋εｅｚ（ｘ））
とし、この式を誤差補正式として取得することを特徴とするひずみ計測方法。
【請求項8】
請求項１に記載のひずみ計測方法と、請求項６に記載のひずみ計測方法の両方を用いて、ひずみ計算部で計算されたひずみに含まれる誤差を除去することを特徴とするひずみ計測方法。
【請求項9】
測定対象物のひずみを計測するひずみ計測装置であって、
前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得された第１画像と、前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域の第２画像の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算部と、
前記測定対象物に力を付与することで得られる測定対象物のひずみの特徴量を抽出するひずみ特徴量抽出部と、
前記第１画像の取得時における前記撮影装置と前記所定領域との相対位置と、前記第２画像の取得時における前記撮影装置と前記所定領域との相対位置の変化により発生するひずみの誤差である誤差ひずみを、前記ひずみ計算部で計算されたひずみから除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得部と、
前記誤差補正式を用いて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみから誤差ひずみを除去する誤差補正部と、
前記誤差補正部で誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力部を備えることを特徴とするひずみ計測装置。
前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得された第１画像と、前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域の第２画像の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算部と、
前記測定対象物に力を付与することで得られる測定対象物のひずみの特徴量を抽出するひずみ特徴量抽出部と、
前記第１画像の取得時における前記撮影装置と前記所定領域との相対位置と、前記第２画像の取得時における前記撮影装置と前記所定領域との相対位置の変化により発生するひずみの誤差である誤差ひずみを、前記ひずみ計算部で計算されたひずみから除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得部と、
前記誤差補正式を用いて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみから誤差ひずみを除去する誤差補正部と、
前記誤差補正部で誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力部を備えることを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項10】
請求項９に記載のひずみ計測装置であって、
前記ひずみ特徴量抽出部は、前記測定対象物に付与する力を変えてもひずみの大きさが変わらない前記所定領域における特定位置と、その特定位置におけるひずみの値を特徴量として抽出するものであり、
前記誤差補正式取得部は、前記ひずみ特徴量抽出部で抽出された特徴量と、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに基づいて、前記誤差ひずみを算出するための前記誤差補正式を取得することを特徴とするひずみ計測装置。
前記ひずみ特徴量抽出部は、前記測定対象物に付与する力を変えてもひずみの大きさが変わらない前記所定領域における特定位置と、その特定位置におけるひずみの値を特徴量として抽出するものであり、
前記誤差補正式取得部は、前記ひずみ特徴量抽出部で抽出された特徴量と、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに基づいて、前記誤差ひずみを算出するための前記誤差補正式を取得することを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項11】
請求項１０に記載のひずみ計測装置であって、
前記ひずみ特徴量抽出部は、前記特徴量としての前記所定領域における特定位置を複数抽出し、
前記誤差補正式取得部は、デジタル画像相関法により計算された測定対象物のひずみを、測定対象物の所定領域の位置に対するひずみの大きさを示すひずみ曲線として取得し、このひずみ曲線上における前記特徴量としての複数の特定位置に対するポイントを特定し、これら複数のポイントを接続する線と、前記特徴量としてのひずみの値からその近似式を導くことで前記誤差補正式を取得するものであり、
前記誤差補正部は、前記誤差補正式を用いて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみを補正することを特徴とするひずみ計測装置。
前記ひずみ特徴量抽出部は、前記特徴量としての前記所定領域における特定位置を複数抽出し、
前記誤差補正式取得部は、デジタル画像相関法により計算された測定対象物のひずみを、測定対象物の所定領域の位置に対するひずみの大きさを示すひずみ曲線として取得し、このひずみ曲線上における前記特徴量としての複数の特定位置に対するポイントを特定し、これら複数のポイントを接続する線と、前記特徴量としてのひずみの値からその近似式を導くことで前記誤差補正式を取得するものであり、
前記誤差補正部は、前記誤差補正式を用いて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみを補正することを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項12】
測定対象物のひずみを計測するひずみ計測装置であって、
前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得された第１画像と、前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域の第２画像の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算部と、
前記測定対象物に力を付与することで得られる前記測定対象物のひずみの特徴量を抽出するひずみ特徴量抽出部と、を備え、
前記ひずみ特徴量抽出部は、前記測定対象物に単位軸力を付与した際の前記測定対象物における前記所定領域の径方向ひずみと軸方向変位量をひずみ特徴量として少なくとも求めておくものであり、
前記径方向ひずみと、前記撮影装置と前記測定対象物の所定領域との距離と前記軸方向変位量により求められた見かけひずみに基づいて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに含まれる誤差を除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得部と、
前記誤差補正式を用いて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに含まれる誤差を除去する誤差補正部と、
前記誤差補正部で誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力部を更に備えることを特徴とするひずみ計測装置。
前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得された第１画像と、前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域の第２画像の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算部と、
前記測定対象物に力を付与することで得られる前記測定対象物のひずみの特徴量を抽出するひずみ特徴量抽出部と、を備え、
前記ひずみ特徴量抽出部は、前記測定対象物に単位軸力を付与した際の前記測定対象物における前記所定領域の径方向ひずみと軸方向変位量をひずみ特徴量として少なくとも求めておくものであり、
前記径方向ひずみと、前記撮影装置と前記測定対象物の所定領域との距離と前記軸方向変位量により求められた見かけひずみに基づいて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに含まれる誤差を除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得部と、
前記誤差補正式を用いて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに含まれる誤差を除去する誤差補正部と、
前記誤差補正部で誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力部を更に備えることを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項13】
請求項１２に記載のひずみ計測装置であって、
前記誤差補正式取得部は、前記撮影装置と前記測定対象物の所定領域との距離をＬとしたとき、前記軸方向変位量ΔＬにより発生する前記所定領域の見かけひずみεｅｚを、
εｅｚ＝Ｌ／（Ｌ＋ΔＬ）
として求め、前記測定対象物の所定位置からの距離をｘとしてとき、前記測定対象物に力を付与した際のひずみεｒ（ｘ）と、前記ひずみεｒ（ｘ）と前記測定対象物に力を付与した際の見かけひずみεｅｚ（ｘ）とを足し合わせたひずみとの比率Ｒｅ（ｘ）を、
Ｒｅ（ｘ）＝εｒ（ｘ）／（εｒ（ｘ）＋εｅｚ（ｘ））
とし、この比率Ｒｅ（ｘ）を誤差補正式として取得することを特徴とするひずみ計測装置。
前記誤差補正式取得部は、前記撮影装置と前記測定対象物の所定領域との距離をＬとしたとき、前記軸方向変位量ΔＬにより発生する前記所定領域の見かけひずみεｅｚを、
εｅｚ＝Ｌ／（Ｌ＋ΔＬ）
として求め、前記測定対象物の所定位置からの距離をｘとしてとき、前記測定対象物に力を付与した際のひずみεｒ（ｘ）と、前記ひずみεｒ（ｘ）と前記測定対象物に力を付与した際の見かけひずみεｅｚ（ｘ）とを足し合わせたひずみとの比率Ｒｅ（ｘ）を、
Ｒｅ（ｘ）＝εｒ（ｘ）／（εｒ（ｘ）＋εｅｚ（ｘ））
とし、この比率Ｒｅ（ｘ）を誤差補正式として取得することを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項14】
請求項１３に記載のひずみ計測装置であって、
前記測定対象物はボルトであり、前記距離ｘはボルトの中心位置からの径方向への距離、前記ひずみεｒ（ｘ）は径方向ひずみであることを特徴とするひずみ計測装置。
前記測定対象物はボルトであり、前記距離ｘはボルトの中心位置からの径方向への距離、前記ひずみεｒ（ｘ）は径方向ひずみであることを特徴とするひずみ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定対象物の表面のひずみを計測するひずみ計測方法及びひずみ計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、カメラやビデオカメラ等の撮影装置やひずみゲージを用いて、測定対象物の表面に発生するひずみを計測する方法が知られている。
【0003】
撮影装置を用いたひずみ計測方法として、例えば、測定対象物の変形前の画像と変形後の画像の輝度値分布から変形量、即ち、ひずみを算出可能なデジタル画像相関法による計測が知られている。
【0004】
しかし、デジタル画像相関法を用いてひずみを計測する場合、少なくとも２枚の撮影画像、即ち、測定対象物の変形前と変形後の撮影画像が必要である。しかし、測定対象物の変形前の撮影時と、変形後の撮影時では、撮影装置や測定対象物の位置が正確に一致せず、撮影装置や測定対象物が動いてしまうことがあり、計測されたひずみに誤差を含んでしまう課題がある。
【0005】
このような誤差を考慮してひずみ計測を行うために、従来、特開２０１２－１３２７８６号公報（特許文献１）や特開２０１３－１７０８２９号公報（特許文献２）に記載のものが提案されている。
【0006】
上記特許文献１のものでは、第１撮影装置で測定対象物の表面を撮影し、第２撮影装置で第１撮影装置と測定対象物の距離を測ることで、測定対象物の変形前後における第１撮影装置と測定対象物との相対距離の変化による誤差を補正することが提案されている。
【0007】
また、上記特許文献２のものでは、２つの撮影装置を用い、三角測量法により撮影装置と測定対象物との距離を測ることで、測定対象物の変形前後での撮影装置と測定対象物との距離の変化による誤差を補正することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１２－１３２７８６号公報
【特許文献2】特開２０１３－１７０８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、上記特許文献１及び特許文献２のものでは、測定対象物の変形前後における撮影装置と測定対象物との距離の変化による誤差を補正する必要がある。このため、２台の撮影装置を用いる必要があった。
【0010】
撮影装置を用いたひずみ計測としては、例えば、デジタルカメラや、撮影機能を有するスマートデバイスのような汎用的な１つの撮影装置を用いてひずみ計測ができれば、利便性の観点で望ましい。
【0011】
本発明の目的は、１つの撮影装置を用いて検出したひずみに対し、撮影装置と測定対象物との距離の変化によるひずみの誤差を補正できるひずみ検出方法及びひずみ検出装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するため、本発明は、測定対象物のひずみを計測するひずみ計測方法であって、前記測定対象物に力を付与することで得られる測定対象物のひずみ特徴量を予め抽出するひずみ特徴量抽出ステップと、前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第１画像取得ステップと、前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第２画像取得ステップと、前記第１画像取得ステップ及び前記第２画像取得ステップにおいてそれぞれ取得された前記所定領域の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算ステップと、前記ひずみ特徴量抽出ステップで抽出されたひずみ特徴量と、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみに基づいて、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみに含まれる誤差である誤差ひずみを除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得ステップと、前記第１画像取得ステップにおける前記撮影装置と前記所定領域との相対位置と、前記第２画像取得ステップにおける前記撮影装置と前記所定領域との相対位置の変化により発生する誤差ひずみを、前記ひずみ計算ステップで計算されたひずみから、前記誤差補正式を用いて除去する誤差補正ステップと、前記誤差補正ステップで前記誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力ステップを備えることを特徴とする。
【0013】
本発明の他の特徴は、測定対象物のひずみを計測するひずみ計測方法であって、前記測定対象物に力を付与することで得られる構造物のひずみ特徴量を予め抽出するひずみ特徴量抽出ステップと、前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第１画像取得ステップと、前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する第２画像取得ステップと、前記第１画像取得ステップ及び前記第２画像取得ステップにおいてそれぞれ取得された前記所定領域の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算ステップと、を備え、前記ひずみ特徴量抽出ステップでは、前記測定対象物に単位軸力を付与した際の前記測定対象物における前記所定領域の径方向ひずみと軸方向変位量をひずみ特徴量として少なくとも求めておき、前記径方向ひずみと、前記撮影装置と前記測定対象物の所定領域との距離と前記軸方向変位量により求められる見かけひずみに基づいて、前記ひずみ計算ステップで計算されるひずみに含まれる誤差ひずみを除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得ステップと、前記誤差補正式を用いて、計算されたひずみに含まれる誤差ひずみを除去する誤差補正ステップと、前記誤差補正ステップで誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力ステップを更に備えることを特徴とする。
【0014】
本発明の更に他の特徴は、測定対象物のひずみを計測するひずみ計測装置であって、前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部で取得された第１画像と、前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域の第２画像の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算部と、前記測定対象物に力を付与することで得られる測定対象物のひずみの特徴量を抽出するひずみ特徴量抽出部と、前記第１画像の取得時における前記撮影装置と前記所定領域との相対位置と、前記第２画像の取得時における前記撮影装置と前記所定領域との相対位置の変化により発生するひずみの誤差である誤差ひずみを、前記ひずみ計算部で計算されたひずみから除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得部と、前記誤差補正式を用いて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみから誤差ひずみを除去する誤差補正部と、前記誤差補正部で誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力部を備えることを特徴とする。
【0015】
本発明の更に他の特徴は、測定対象物のひずみを計測するひずみ計測装置であって、前記測定対象物の所定領域を撮影装置で撮影して前記所定領域の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部で取得された第１画像と、前記測定対象物に力が付与された後の前記所定領域の第２画像の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算するひずみ計算部と、前記測定対象物に力を付与することで得られる前記測定対象物のひずみの特徴量を抽出するひずみ特徴量抽出部と、を備え、前記ひずみ特徴量抽出部は、前記測定対象物に単位軸力を付与した際の前記測定対象物における前記所定領域の径方向ひずみと軸方向変位量をひずみ特徴量として少なくとも求めておくものであり、前記径方向ひずみと、前記撮影装置と前記測定対象物の所定領域との距離と前記軸方向変位量により求められた見かけひずみに基づいて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに含まれる誤差を除去するための誤差補正式を取得する誤差補正式取得部と、前記誤差補正式を用いて、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに含まれる誤差を除去する誤差補正部と、前記誤差補正部で誤差が除去されたひずみを出力するひずみ出力部を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、１つの撮影装置を用いて検出したひずみに対し、撮影装置と測定対象物との距離の変化によるひずみの誤差を補正できるひずみ検出方法及びひずみ検出装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施例１を説明する図で、ひずみ計測装置の例を説明するブロック図。
【図3C】矩形板を水平移動することによる矩形板の１つの断面における誤差ひずみの変化を説明する線図。
【図5】本発明のひずみ計測方法の一例を説明するフローチャート。
【図7】本発明の実施例３を説明する図で、ボルトに軸力が負荷された時のボルト頂面における軸方向変位を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明のひずみ計測方法及びひずみ計測装置の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一部分或いは相当する部分を示している。
【実施例0019】
本発明の実施例１を図１～図５を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例１におけるひずみ計測装置を示すブロック図である。この図１において、１は測定対象物（構造物）、２はひずみ計測装置（ひずみ計測部）で、測定対象物１のひずみを計測するものである。前記ひずみ計測装置２は、測定対象物１におけるひずみを計測すべき所定領域の画像を撮影装置で撮影する画像取得部３、この画像取得部３で取得した画像に基づいて前記測定対象物のひずみを検出するひずみ計算部４、ひずみ計算部４で検出されたひずみに含まれる誤差を補正する誤差補正部５、この誤差補正部５で誤差が除去された測定対象物のひずみを出力するひずみ出力部６を備えている。
図１は、本発明の実施例１におけるひずみ計測装置を示すブロック図である。この図１において、１は測定対象物（構造物）、２はひずみ計測装置（ひずみ計測部）で、測定対象物１のひずみを計測するものである。前記ひずみ計測装置２は、測定対象物１におけるひずみを計測すべき所定領域の画像を撮影装置で撮影する画像取得部３、この画像取得部３で取得した画像に基づいて前記測定対象物のひずみを検出するひずみ計算部４、ひずみ計算部４で検出されたひずみに含まれる誤差を補正する誤差補正部５、この誤差補正部５で誤差が除去された測定対象物のひずみを出力するひずみ出力部６を備えている。
【0020】
前記画像取得部３では、測定対象物１の変形前後での画像を取得する。即ち、測定対象物１が変形する前の所定領域の第１画像と、前記測定対象物１に力が付与されて変形した後の前記所定領域の第２画像を取得する。この画像を取得するための撮影装置として本実施例では、デジタルカメラや撮影機能を有するスマートデバイスなども使用可能である。
【0021】
前記画像取得部３において取得した変形前後の画像、即ち、変形前の第１画像と変形後の第２画像を用いて、ひずみ計算部４においてひずみを計算する。即ち、ひずみ計算部４では、画像取得部３で取得された第１画像と第２画像の複数の画像に対し、デジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算する。
【0022】
また、前記ひずみ計測装置２は、測定対象物１に力を付与することにより発生するひずみの特徴量を抽出するひずみ特徴量抽出部７と、前記ひずみ計算部で計算されたひずみに対し、前記第１画像と前記第２画像の取得時における前記撮影装置と前記所定領域との相対位置の変化により発生するひずみの誤差（誤差ひずみ）を補正する誤差補正式を取得する誤差補正式取得部８を備えている。
【0023】
前記誤差補正式取得部８では、前記ひずみ特徴量抽出部７で予め抽出されたひずみ特徴量と、前記ひずみ計算部４で計算されたひずみに基づいて、前記計算されたひずみに含まれる誤差ひずみを除去するための前記誤差補正式が取得される。
【0024】
前記ひずみ計算部４において計算されたひずみには、測定対象物１の変形前後の撮影時に、撮影装置と測定対象物１との相対位置の変化による誤差が含まれる。そこで、ひずみ計算部４において計算されたひずみに対し、誤差補正部５において、前記誤差補正式を用いて計算されたひずみの誤差ひずみが減算される。
誤差補正部５において誤差ひずみが除去されたひずみが、ひずみ出力部６から出力される。
誤差補正部５において誤差ひずみが除去されたひずみが、ひずみ出力部６から出力される。
【0025】
図２Ａ～図２Ｃを用いて、図１におけるひずみ特徴量抽出部７の具体例を説明する。図２Ａは図１におけるひずみ特徴量抽出部の具体例を説明するボルトの断面図、図２Ｂは図２Ａに示すボルトの頂面を示す図、図２Ｃは図２Ｂに示すボルトの１つの断面における径方向ひずみを示す線図である。ここでは具体例として、測定対象物１をボルト１０とした時のひずみ特徴量を説明する。
【0026】
図２Ａのように、被締結体１２に対して、ボルト１０とナット１１により締め付けボルト１０に軸力Ｆを負荷すると、図２Ｂのボルト１０の頂面の一つの断面１０ａにおける径方向ひずみとしては、図２Ｃに示すような傾向が得られる。図２Ａにおいて、横軸はボルト頂面の前記断面１０ａにおけるボルト頂面の中心位置０からの距離、即ち＋ｘ方向と－ｘ方向の距離を示している。縦軸はボルト中心位置からの距離に対する径方向ひずみの大きさを示している。
【0027】
また、図２Ｃに示す３本の曲線は、図２Ａに示す軸力Ｆがボルト１０に負荷された場合の前記断面１０ａのボルト中心位置０からの距離に対する径方向ひずみの変化を示している。即ち、軸力Ｆとしてｆ１、ｆ２、ｆ３の異なる力（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）が負荷された場合の径方向ひずみの変化を示している。
【0028】
図２Ｃに示すように、負荷される軸力Ｆが大きいほど径方向ひずみは大きくなるが、ボルト中心位置０からの距離ｘ１及び－ｘ１における径方向ひずみは、軸力Ｆの大きさに拘わらず径方向ひずみが一定値ε０となることが知られている。
【0029】
本実施例では、図１に示すひずみ特徴量抽出部７において、径方向ひずみが一定値ε０となるボルト中心位置からの距離ｘ１及び－ｘ１と、前記一定値ε０を、ひずみ特徴量として抽出する。
【0030】
なお、図２Ａ～図２Ｃでは、測定対象物１をボルト１０とした例で説明しているが、測定対象物１の特定位置でのひずみが負荷に拘わらず一定値となる構造物であれば本発明を同様に適用可能である。例えば、風車ブレードのように、一端を固定された状態で曲げ負荷が付与される構造物や、橋梁のように、吊下げられた状態で曲げ負荷が付与される構造物にも本発明は同様に適用可能である。
また、測定対象物（構造物）１のひずみ特徴量の抽出については、材料力学の公式に基づく計算や数値計算等の手段を用いることにより可能である。
また、測定対象物（構造物）１のひずみ特徴量の抽出については、材料力学の公式に基づく計算や数値計算等の手段を用いることにより可能である。
【0031】
次に、測定対象物１のひずみを検出するために、１つの撮影装置を用いて、測定対象物１の変形前後における複数の画像を取得する際、撮影装置と測定対象物との距離の変化によるひずみの誤差、即ち誤差ひずみを算出するための誤差補正式の取得について、図３Ａ～図３Ｄを用いて説明する。図３Ａは図１における誤差補正式取得部８の具体例を説明する図で矩形板を撮影した画像を示す図、図３Ｂは図３Ａに示す矩形板を水平移動させた後に撮影した画像を示す図、図３Ｃは矩形板を水平移動することによる矩形板の１つの断面における誤差ひずみの変化を説明する線図、図３Ｄは図３Ｃに示す誤差ひずみを示す各曲線を正規化した誤差ひずみの曲線を示す線図である。
【0032】
図３Ａのように、測定対象物１を矩形板１４として撮影した画像１３ａと、図３Ｂのように、矩形板１４を図３Ａの状態から距離Ｄだけ水平移動した後に撮影した画像１３ｂとを用い、デジタル画像相関法により、矩形板１４の一つの断面１４ａにおけるひずみを計算すると、図３Ｃに示すようなひずみ曲線が得られる。
【0033】
図３Ｃにおいて、横軸は前記断面１４ａにおける一端側から他端側までの距離、即ち前記断面１４ａにおける位置を示している。また、縦軸はひずみの大きさを示している。また、図３Ｃに示す３本の曲線は、図３Ｂに示すように、矩形板１４が距離Ｄだけ移動することによる前記断面１４ａの各位置におけるひずみの変化を示している。即ち、距離Ｄとしてｄ１、ｄ２、ｄ３の異なる距離（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）だけ前記矩形板１４を移動させた場合のひずみの変化を示している。
【0034】
このひずみは、矩形板１４の水平移動（移動距離Ｄ）と撮影装置のレンズの歪曲収差に伴う誤差ひずみであり、移動距離Ｄにより誤差ひずみの大きさは変化し、移動距離Ｄが大きくなるほど誤差ひずみも大きくなっている。
【0035】
【0036】
このように正規化した誤差ひずみの曲線に近似する直線または曲線の近似線１５を当てはめる。図３Ｄに示す例では近似線１５として近似直線を当てはめているが、近似曲線を当てはめた方が好ましい場合もある。当てはめた近似線１５に基づいて誤差補正式を取得する。
【0037】
本実施例では、近似線１５として近似直線を当てはめているので、誤差補正式は、例えば、次の（数１）が考えられる。この（数１）は一例であり、これには限定されず、例えば、近似線１５が近似曲線である場合には二次方程式等を当てはめても良い。
【0038】
εｅ＝Ａｘ＋Ｂ …（数１）
ここで、εｅは誤差ひずみ、ｘは特定位置（この例ではボルトの中心）からの距離、Ａ，Ｂは係数である。
ここで、εｅは誤差ひずみ、ｘは特定位置（この例ではボルトの中心）からの距離、Ａ，Ｂは係数である。
【0039】
【0040】
図４は、図１に示す誤差補正式取得部８での誤差補正式の係数の求め方と、誤差補正部５において、係数の求められた誤差補正式（数１）を用い、ひずみ計算部４で計算された誤差を含むひずみ曲線１６から、誤差を除去したひずみ曲線１７を得るための具体例を説明する線図である。
【0041】
図１のひずみ計算部４では、測定対象物の変形前後の複数の画像から、デジタル画像相関法を用いてひずみ曲線１６が計算されて求められる。しかし、この計算されたひずみ曲線には誤差ひずみが含まれている。そこで、ひずみ特徴量抽出部７で取得された特徴量、即ち、ボルト中心位置からの距離ｘ１及び－ｘ１と、その位置における径方向ひずみε０を、図４に示すように、誤差を含むひずみ曲線１６の線図に当てはめる。
【0042】
次に、誤差を含むひずみ曲線１６における距離ｘ１におけるひずみε１のポイントと、距離－ｘ１におけるひずみε２のポイントを直線１５ａで接続する。この直線１５ａは（数１）に対応するもので、この直線１５ａの傾きが（数１）の係数Ａとなる。また、この直線１５ａ上におけるボルト中心位置での値（径方向ひずみに対応する値）と特徴量としての前記径方向ひずみε０との差分Ｂが（数１）の係数Ｂとなる。
【0043】
誤差補正部５では、前記係数Ａ，Ｂの値を与えた誤差補正式（数１）を用いて、ボルト中心位置０からの各位置での誤差ひずみεｅの値を求めて、前記誤差を含むひずみ曲線１６から誤差分を減算したひずみ曲線１７を得る。この誤差分を減算したひずみ曲線１７が図１に示すひずみ出力部６から出力される。
【0044】
本実施例によれば、測定対象物の変形前後における撮影装置と測定対象物との水平方向における位置関係の変化と、レンズの歪曲収差に伴う誤差ひずみを除去した高い精度のひずみ計測が可能となる。
【0045】
【0046】
まず、ステップＳ１では、前記測定対象物１に力を付与することで得られる測定対象物１のひずみ特徴量を予め抽出する（ひずみ特徴量抽出ステップ）。即ち、図２Ｃで説明したように、測定対象物に付与する力の大きさに拘わらずひずみの大きさが変わらない、ひずみが一定値ε０となるところのε０の値と、ひずみが一定値ε０となる前記所定領域における位置（所定領域における特定位置、例えばボルトの中心からの距離）ｘ１及び－ｘ１を抽出する。
【0047】
ステップＳ２では、測定対象物１の所定領域を、デジタルカメラ等の撮影装置で撮影し、所定領域の第１画像を取得する（第１画像取得ステップ）。
【0048】
ステップＳ３では、前記測定対象物１に力が付与された後の前記所定領域を撮影装置で撮影して所定領域の第２画像を取得する（第２画像取得ステップ）。
【0049】
ステップＳ４では、前記第１画像取得ステップＳ２及び前記第２画像取得ステップＳ３でそれぞれ取得された前記所定領域の複数の画像に対しデジタル画像相関法を適用し、前記所定領域におけるひずみを計算する（ひずみ計算ステップ）。
【0050】
ステップＳ５では、前記ひずみ特徴量抽出ステップＳ１で抽出されたひずみ特徴量と、前記ひずみ計算ステップＳ４で計算されたひずみに基づいて、前記ひずみの誤差を算出するための誤差補正式を取得する（誤差補正式取得ステップ）。即ち、図３Ａ～図３Ｃ及び図４で説明したものと同様の手法を用いて、例えば（数１）に示すような誤差補正式と誤差補正式の係数を取得する。
【0051】
ステップＳ６では、ひずみ計算ステップＳ４で計算して算出されたひずみに対して、前記第１画像取得ステップＳ２における撮影装置と所定領域との相対位置と、前記第２画像取得ステップＳ３における撮影装置と所定領域との相対位置の変化により発生するひずみの誤差を、前記誤差補正式取得ステップＳ５で取得された誤差補正式により補正する（誤差補正ステップ）。
【0052】
ステップＳ７では、前記誤差補正ステップＳ６において、ひずみ計算ステップＳ４で計算されたひずみから誤差が除去されたひずみを出力する（ひずみ出力ステップ）。
【0053】
なお、本実施例では、前記ひずみ特徴量抽出ステップＳ１における前記特徴量としての前記所定領域における特定位置は複数（この例ではｘ１と－ｘ１）であり、前記誤差補正式取得ステップＳ５においては、前記ひずみ計算ステップＳ４で前記デジタル画像相関法を用いて計算された測定対象物１のひずみを、測定対象物１の所定領域の各位置に対するひずみの大きさを示すひずみ曲線として取得し、このひずみ曲線上における前記特徴量としての複数の前記所定領域における特定位置に対するポイントを特定する。次に、これら複数のポイントを接続する線からその近似式を導くことで、前記誤差補正式を取得する。前記誤差補正ステップＳ６では、この誤差補正式を用い、計算されたひずみの誤差を補正するようにしている。
【0054】
以上説明したように、本発明の実施例１によれば、撮影装置を用いたひずみ計測として、測定対象物の変形前後での撮影装置と測定対象物との距離の変化による誤差を考慮した高い精度でのひずみを１つの撮影装置を用いて簡便に測定することができるという効果が得られる。
【実施例0055】
本発明の実施例２を、図１を参照しつつ図６を用いて説明する。図６は図２Ｂに相当する図であり、図１における特徴量抽出部７の実施例１とは異なる例を説明する図である。本実施例２におけるひずみ計測装置としての全体構成は図１と同様であり、またひずみ計測方法としての流れも図５で説明したものと同様である。したがって、実施例１と同様の部分についての説明は省略し、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【0056】
測定対象物１をボルト１０とした時、実施例１と同様に、軸力Ｆに依らず径方向ひずみが一定値ε０となるボルト１０の中心位置からの距離ｘ１を予め求め、本実施例２においても、図１のひずみ特徴量抽出部７において、ボルト１０の中心位置から径方向への距離ｘ１における径方向ひずみε０を特徴量として抽出しておく。
【0057】
本実施例２において実施例１と異なるところは、図１の誤差補正式取得部８において、測定対象物１のｘｙ平面（平面座標）における水平移動や回転移動、及びレンズの歪曲収差に伴う誤差ひずみに対して、例えば、次の（数２）のように、平面座標に対する誤差補正式として取得する。
【0058】
εｅ＝Ｇｘ＋Ｈｙ＋Ｉ …（数２）
ここで、εｅは誤差ひずみ、ｘ，ｙは特定位置（この例ではボルトの中心）からのｘ方向とｙ方向の距離、Ｇ，Ｈ，Ｉは係数である。
ここで、εｅは誤差ひずみ、ｘ，ｙは特定位置（この例ではボルトの中心）からのｘ方向とｙ方向の距離、Ｇ，Ｈ，Ｉは係数である。
【0059】
本実施例２では、実施例１で説明したものと同様の手法を用いて、ｘ平面における上記（数２）の係数Ｇと、ｙ平面における（数２）の係数Ｈを求める。また、ｘ、ｙ平面での係数Ｉを求める。
【0060】
図１の誤差補正部５では、前記係数Ｇ，Ｈ，Ｉの値を与えた誤差補正式（数２）を用いて、ボルト中心位置０からの各位置での誤差ひずみεｅの値を求め、図１のひずみ計算部４で計算された誤差を含むひずみ曲線から、誤差分を減算したひずみ曲線を得る。この誤差分を除去したひずみ曲線が図１に示すひずみ出力部６から出力される。
【0061】
【実施例0062】
本発明の実施例３を、図７及び図８を用いて説明する。図７はボルトに軸力が負荷された時のボルト頂面における軸方向変位を説明する図、図８は図７に示すボルトに発生するひずみと誤差の関係を説明する線図である。本実施例３におけるひずみ計測装置としての全体構成は図１と同様であり、またひずみ計測方法としての流れも図５で説明したものと同様である。したがって、実施例１と同様の部分についての説明は省略し、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【0063】
図７は測定対象物をボルト１０としており、このボルト１０に軸力Ｆが負荷されると、ボルト頂面１０ｂには軸方向の変位が発生する。この変位によっても誤差が発生する。本実施例３は、ボルト１０に軸力Ｆが負荷された時のボルト頂面１０ｂにおける軸方向変形量ΔＬにより発生する誤差を、図１のひずみ計算部４で計算されたひずみから除去するものである。
【0064】
図７において、軸力Ｆを負荷する前のボルト１０の頂面１０ｂと撮影装置２０との距離をＬ、ボルト１０に軸力Ｆが負荷された時のボルト頂面１０ｂにおける軸方向変形量ΔＬとすると、距離Ｌに対して、軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚは、次の（数３）となる。
【0065】
εｅｚ＝Ｌ／（Ｌ＋ΔＬ） …（数３）
図８において、１８は単位軸力あたりの径方向ひずみεｒの曲線（ひずみ曲線）、１９は、前記径方向ひずみεｒと軸方向変形量により発生する上記(数３)で示す見かけひずみεｅｚを足しあわせたひずみ（εｒ＋εｅｚ）の曲線（ひずみ曲線）である。また、図７における軸力Ｆに対するボルト頭部の径方向ひずみεｒ及び軸方向変形量ΔＬは概ね線形関係になることがわかっており、図８の単位軸力あたりの径方向ひずみεｒと、この径方向ひずみεｒと軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚを足しあわせたひずみ（εｒ＋εｅｚ）との比は、軸力Ｆの大きさに拘わらず概ね同値となる。
図８において、１８は単位軸力あたりの径方向ひずみεｒの曲線（ひずみ曲線）、１９は、前記径方向ひずみεｒと軸方向変形量により発生する上記(数３)で示す見かけひずみεｅｚを足しあわせたひずみ（εｒ＋εｅｚ）の曲線（ひずみ曲線）である。また、図７における軸力Ｆに対するボルト頭部の径方向ひずみεｒ及び軸方向変形量ΔＬは概ね線形関係になることがわかっており、図８の単位軸力あたりの径方向ひずみεｒと、この径方向ひずみεｒと軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚを足しあわせたひずみ（εｒ＋εｅｚ）との比は、軸力Ｆの大きさに拘わらず概ね同値となる。
【0066】
そこで、図１に示すひずみ特徴量抽出部７では、単位軸力あたりの径方向ひずみεｒと、この径方向ひずみεｒと単位軸力あたりの軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚを足し合わせたひずみ（εｒ＋εｅｚ）をひずみ特徴量として抽出する。
なお、前記ひずみ特徴量抽出部７では、少なくとも前記径方向ひずみεｒと、前記軸方向変位量ΔＬ或いは前記見かけひずみεｅｚをひずみ特徴量として抽出しておき、必要に応じて前記径方向ひずみεｒと前記軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚを足し合わせた前記ひずみ（εｒ＋εｅｚ）を、前記ひずみ特徴量抽出部７や次に説明する誤差補正式取得部８等において取得するようにしても良い。
なお、前記ひずみ特徴量抽出部７では、少なくとも前記径方向ひずみεｒと、前記軸方向変位量ΔＬ或いは前記見かけひずみεｅｚをひずみ特徴量として抽出しておき、必要に応じて前記径方向ひずみεｒと前記軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚを足し合わせた前記ひずみ（εｒ＋εｅｚ）を、前記ひずみ特徴量抽出部７や次に説明する誤差補正式取得部８等において取得するようにしても良い。
【0067】
図１に示す誤差補正式取得部８では、単位軸力あたりの径方向ひずみεｒ（ｘ）と、この径方向ひずみεｒ（ｘ）と単位軸力あたりの軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみεｅｚ（ｘ）を足し合わせたひずみ（εｒ（ｘ）＋εｅｚ（ｘ））との比率Ｒｅ（ｘ）を、次の(数４)に示す誤差補正式として取得する。
【0068】
Ｒｅ（ｘ）＝εｒ（ｘ）／（εｒ（ｘ）＋εｅｚ（ｘ）） …（数４）
ここで、εｒ（ｘ）はボルト中心位置から径方向への距離ｘにおける単位軸力あたりの径方向ひずみ、εｅｚ（ｘ）はボルト中心位置からの距離ｘにおける単位軸力あたりのボルト頂面の軸方向変形量ΔＬに伴う見かけひずみである。
ここで、εｒ（ｘ）はボルト中心位置から径方向への距離ｘにおける単位軸力あたりの径方向ひずみ、εｅｚ（ｘ）はボルト中心位置からの距離ｘにおける単位軸力あたりのボルト頂面の軸方向変形量ΔＬに伴う見かけひずみである。
【0069】
誤差補正部５では、ひずみ計算部４で計算された軸方向変形量ΔＬに伴う見かけひずみεｅｚによる誤差を含むひずみに対して、前記比率Ｒｅを積算（乗算）することで、誤差が除去されたひずみやひずみ曲線を取得することができる。この誤差分が除去したひずみやひずみ曲線が、図１に示すひずみ出力部６から出力される。
【0070】
本実施例２によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、測定対象物に軸力Ｆが負荷された際の軸方向変形量ΔＬにより発生する見かけひずみも除去されたひずみやひずみ曲線を得ることができる。
【0071】
なお、本実施例３の説明においても、測定対象物１がボルトである場合について説明したが、ボルトには限られず、測定対象物に付与される負荷の大きさに対して、測定対象物に発生するひずみ及び測定対象物の撮影方向への変形量が概ね線形関係となる構造物、或いは負荷の大きさに拘わらず、測定対象物に発生するひずみと測定対象物の撮影方向への変形に伴う見かけひずみとの比率が概ね一定となる構造物であれば適用可能である。
【0072】
以上、本発明の実施例１～３について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では測定対象物をボルトとした例について説明したが、ボルトには限られず、前述したように、一端を固定された状態で曲げ負荷が付与される構造物や、吊下げられた状態で曲げ負荷が付与される構造物等にも同様に適用可能である。また、実施例１に記載のひずみ計測方法と、実施例３に記載のひずみ計測方法の両方を用いて、ひずみ計算部で計算されたひずみに含まれる誤差を除去するようにすることもできる。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成やステップを備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成やステップを備えるものに限定されるものではない。