試験・調査報告

試験・調査報告●解説コーナーステレオ画像相関法について1.はじめに溶接構造物の製造工程において生じる溶接変形は、製品の寸法精度や外観品質を低下させるため、しばしば問題となります。建設機械や造船業界をはじめ、ものづくりメーカにおいては、溶接変形の手直しによる負荷軽減が積年の課題となっており、さまざまな対策が取られています。具体的には、溶接入熱を小さくするほか、継手形状や溶接順序、溶接方法を変更するなどの対策が有効と知られており1)、変形量を計測しながら最適な施工法を探索することが必要となります。変形量を計測する手法としては、スケールや変位計を用いたアナログな測定法や、門型や多関節アームを用いた三次元座標測定が代表的なものになりますが、これらは局所的なデータに限定されてしまい、全体的な変形挙動や、時間的な変化をとらえることが困難です。そこで今回は、対象物の変形量を広範囲にわたって連続的に計測することが可能なステレオ画像相関法について紹介します。2.ステレオ画像相関法の特徴ステレオ画像相関法は、カメラを2台使用して対象物の3次元形状を計測する手法です。図1に示すように、対象物に対し塗料などでランダムパターンを付与し、離れた位置から2台のカメラで撮影します。得られた左右のステレオ画像を用いて、三角測量の原理に基づいて変形量を求めます。図2に示すように、溶接前の状態を基準(変形ゼロ)として、以降の撮影画像と比較し、ランダムパターンの移動量を解析することで溶接における3次元変形挙動を導出します。このとき、実験対象と同一の撮影配置でキャリブレーションボードを撮影し、カメラレンズに起因する像の歪み補正および画像上と実空間での変形量の対応付けを行うことで、補正処理を行います2)。代表的な計測手法との比較を表1に示しますが、ステレオ画像相関法は対象物全体の時間的な変化を計測可能なことが一つの強みです。対象物の変形量を広範囲にわたって連続的に取得することで、変形メカニズム右カメラ左カメラ試験体図1ステレオ画像相関法のシステム概要172024Winter図2ステレオ画像相関法の解析手順