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Computer
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Processor
図5 - 1 輝度測定システム
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に結像する入力光学系， 画像を電気信号に変換する撮像デノくイスと信号増幅器からなる.
入力光学系として， 光源にはタングステンハロゲンランプを用い， 電源には定電圧装置を
使用した. タングステンハロゲンランプは高輝度であり， その出力の安定性を利用して輝 度測定などの標準ランプとして広く使われている(1 6) 照明は， 内部の損傷を含めた総合 的な損傷を評価するために対象物体の背後から照明する透過照明とした. 撮像デバイスに は， 固体イメージセンサのなかで最も一般的であるCCDイメージセンサを用いた. C C Dイメージセンサは， 光電変換によって入射する光の強度に比例した電荷を蓄積し， 外部
からこのポテンシャルの位置を順次移動させて信号電荷を読み出す(l 7) 本研究に用いた CCDは40万画素で， インターライン転送方式(1 8) のものである. 各画素ごとに画像 データを取り込み転送する. インターライン転送方式は受光部の横に転送部を設けたもの で， 電荷転送効率がよい. また， カメラは1/1000秒電子シャッター機能をもち， 動きの 速い被写体でも鮮明な画像が得ることができる.
画像解析にはパーソナルコンピュータをホストとする画像解析装置を使用した. この画 像解析装置は約25万画素の画像メモリをもち， 濃淡画像の輝度を256階調で制御でき，
ディジタルベースでの画像データ入出力により画質を劣化させずデータ転送が可能である.
本研究で用いた計測項目は主に濃度(輝度)計測と二値画像計測(相対輝度面積)である.
画像出力装置には， 表示を目的としたクイックルック表示装置として最も一般的に用い られているCRTモニタを， 薗像の記録保存を目的としたハードコピー装置としてフィル
ムレコーダを用いた.
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0.5 mm2
( a ) 切欠底付近の相対輝度
(b) 切欠底付近の輝度分布 図5-2 輝度測定の計測例
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1. 濃度(輝度)計測
濃度計測により， 画面上の画素ごとの輝度を測定し， ある指定領域内の平均輝度を測定 する(7) -(9) その手順は以下のとおりである.
輝度計測は試験前の切欠底付近の面積約0.5 mm 2 の領域内(図5-2(a)の四角 で囲った領域)の平均輝度を測定し， ある応力ごとに保存した画像の同一箇所の平均輝度 を測定し， それを試験前の平均輝度で割ったものを相対輝度とする. 荷重の増加に伴って 切欠底付近に損傷が生じ， そのためその部分を透過する輝度は低下する. したがって， 相 対輝度は切欠底付近の輝度低下の程度， すなわち損傷の程度を表すと考えられる.
2. 二値画像計測(相対輝度面積)
濃淡画像から2値画像を得るための処理を2値化といい， 本研究では一般に用いられて いるしきい値処理を行った. あるしきい値以下に低下した輝度の領域を二値化し， その面 積を測定する(10) -(1 3)
荷重の増加に伴って， 切欠底付近に損傷が生ずる. そのためその部分を透過する輝度が 低下する. したがって損傷領域は他の部分よりも暗くなり， しきい値処理により損傷部分 と他の部分を二値化することができる. この処理を行うことにより， 損傷領域の面積を測 定することができる.
輝度分布を出力する方法として濃度変換を用いた. 256階調の入力画像をある階調の範 囲ごとに階調変化させ， 出力画像で濃度(輝度)分布を出力する(図5-2(b)). あ る階調とは試験前の状態を100 としたときのそれぞれの画素の相対値である. 図には70
%未満の領域， 71 � 75 %， 76�80 %， 81 �85 %の領域を色分けして表示している.
図5-3 EL-GEMの切欠底付近の損傷の形態(破断荷重の約90 %)
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を図5-3および図5-4に示す. 図5-3はEL-GEMの引張破断荷重の約90 %で 除荷したものである. 上は透過光により切欠底付近を示したものであり， 下は矢印の方向 から観察したものである. 試験片表面および内部に発生した多数のき裂によって表面は白 い損傷域となり， 内部には多数の微小き裂が発生している. FRP切欠平板の切欠底には 一本のき裂が発生して破断に至るのではなく， ここに示すようなある領域をもった損傷域 が進展して破断に至る. 図5-4はGF/PCの場合で， 破断荷重の約90 %の切欠底付 近である. EL-GEMの場合と同様にこの場合も切欠底付近は試験片表面および内部に 発生した多数のき裂によって表面は白い損傷域となり， 内部には多数の微小き裂が発生し ている. しかしその損傷領域は破断直前(約90 %)においても切欠底近傍にあり， この 後急激に成長し破断に至る.
5-3-2 切欠底付近における輝度の変化
前述したように， FRP切欠平板の切欠底付近に生ずる損傷域は， 試験片表面および内 部の多数の微小き裂によるものである. これを評価するものとして本研究では， 前述した ように損傷部分を透過する光の輝度を測定した.
図5-5に， EL-GEMにおける切欠底の最大弾性応力と切欠底付近を透過する光の 輝度との関係を示す. 縦軸の相対輝度は切欠底付近(面積約0.5 mm 2内〉の平均輝度で，
試験前の状態をlとしたときの各応力における輝度の比である. (a)は引張試験の結果 であり， (b)は面内曲げ試験の結果である. どちらも切欠深さが一定の場合である. 切 欠底付近の相対輝度は応力とともに低下し， 破断直前に切欠底付近の相対輝度は約80 % まで低下している.
図5-6に， G F /P Cの引張試験で得られた最大弾性応力と切欠底付近を透過する光 の輝度との関係を示す. ( a)は切出し角度。=0。 の場合であり， (b)は切出し角 度。= 90。 の場合である. EL-GEMの場合と同様に， 応力の増加とともに切欠底付 近の相対輝度は低下している.
これらの観察結果より， この部分を透過する光の輝度が低下する理由は図5-3および 図5-4に示したように， 試験片表面および内部における微小なき裂等によるものと考え
られる. したがって輝度の低下度によって損傷の程度を表すことができると考えられる.
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