噴霧粒径・流速同時計測:シャドウグラフ(画像粒子計測法)

シャドウグラフ(画像粒子計測法)とは

シャドウグラフ(画像粒子計測法)

計測対象物のバックグラウンド照明、つまり背景方向から照明を照射し、影絵のように粒子画像を浮かび上がらせ、カメラで粒子の画像を取得します。影絵(シャドウグラフ)となった粒子の画像を基に専用のソフトウェアで粒子画像解析を行います。
粒界を分離し、しきい値を元に画像内の粒子の個数や平均直径、形状などを分析する手法で、粒子の個数、側長、面積、角度、ポリゴン、輝度、形状、円相当径、周囲長等を算出します。 また、噴霧状態にある粒子の流速や速度分布は専用のソフトウェアでPIV解析する事で取得できます。

用途に合わせて最適なレーザー・LED光源および高速・高解像度カメラの選定をいたします。

①時系列計測型シャドウグラフシステム(高輝度LED光源+高速度カメラ)

時系列計測型シャドウグラフシステム

高感度の高速度カメラと高輝度LEDを組み合わせて時系列的に現象を計測します。 数m/秒の現象の粒径、速度解析を行うことが可能です。※3

②高速現象対応型シャドウグラフシステム(ダブルパルス型LED+高解像度カメラ)

高速現象対応型シャドウグラフシステム

短い時間間隔でダブルパルス発光し、高解像度カメラを同期撮影させることにより、数10m/秒の高速現象の粒径・速度解析を行うことが可能です。※3


※3・記載の最大速度は参考値です。実際には画角等に依存します。

③蛍光マイクロ型シャドウグラフシステム(微小領域・高速現象)


レーザー誘起蛍光を使用することにより、スペックルノイズを抑え、特に微小領域かつ高速の現象を可視化・撮影・計測データの取得を目的に開発致しました。通常のシャドウグラフシステムに比べてより高速な現象をより精度よく計測することが可能です。

蛍光マイクロ型シャドウグラフシステム

キーポイント

  • 微小領域
  • 高速飛翔体
  • 高画質
  • 高精度

蛍光マイクロ型シャドウグラフのメリット:スペックルノイズの無いクリアな画像が撮影可能

事例

オイル内部に発生した気泡をシャドウグラフ撮影
粒径や形状解析のみならず、PIV解析することで流速や速度分布が計測可能. 時系列データの取得にも対応

オイル内に発生した気泡流動の可視化

微細領域・高速現象のフリーズ撮影:顕微鏡レンズを使用しないためワーキングディスタンスを広く取れる
資料提供:山形大学インクジェット研究センター

インクジェットから吐出されるインク

画像内の粒子の分散度を評価するために、一般的な手法として使われる「ボロノイ領域」に分割して領域計測を行える機能

二流体ノズル

(ブレークダウン後約30ナノ秒後)
水中での衝撃波速度:約2,000m/sec

レーザーブレークダウンにより発生させた水中のマイクロバブルとその周辺に伝播する衝撃波

蛍光マイクロ型シャドウグラフお勧めアプリケーション

 
  • インクジェット
  • エンジン用インジェクター
  • スプレー
  • 溶射、溶接等
  • 微小領域かつ高速現象

蛍光マイクロ型シャドウグラフシステム機材構成例

蛍光マイクロ型シャドウグラフシステム機材構成例

オリジナルソフトウェアを使用した画像解析

Dia.Image2020

粒子画像解析ソフトウェア「Dia.Image2020」

  • 粒子計測・統計データ算出
  • 粒子解析データ分析
  • 高画質
  • 自動処理マクロツール
KoncertoⅡ

PIV解析ソフトウェア「KoncertoⅡ」

  • ハードウェアの一括制御
  • ベクトルマップ算出

用途


  • 微粒子製品の異物検査
  • マイクロバブルの気泡径の連続解析
  • ウエハー配列の構造解析
  • 食品(フレーバー原料、小麦粉、固形パウダーなど)の検査
  • 塗料(顔料、スプレー)の検査
  • インクジェットノズルから射出されるインクの挙動、形状、速度
  • オイル内部の気泡の流動、流速分布の連続解析(オプション、PIV解析)
  • 配管のキャビテーションの流動検査
  • 金属粉末、カーボン粒子、活性炭、光触媒(酸化チタン)、セラミックスの検査
  • 電極材料の検査

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