西華デジタルイメージ > 計測機器 > 材料特性評価 > 非接触歪み・変位計測 デジタル画像相関法:DICシステム

非接触歪み・変位計測 デジタル画像相関法:DICシステム

非接触歪み・変位計測 デジタル画像相関法:DICシステムとは

デジタル画像相関法

 デジタル画像相関法(DIC)とは、計測対象の表面にスペックルパターンと呼ばれるランダムな模様を塗装などで与え、変形前後の画像を解析演算することで歪み・変位を計測し、ひずみを可視化する手法で、Digital Image Correlationの略をとってDICとも呼ばれます。ひずみゲージとは異なり、画像解析による歪み・変位を解析するので、非接触で面や立体方向の歪みを可視化できます。
 西華デジタルイメージではDICソフトウエアであるsDICの開発体制を整えており、お客様のニーズに合わせた形でのシステム提案を得意としております。
 デジタル画像相関法は、計測対象表面にスペックルパターン( Speckle Pattern )と呼ばれるランダムな模様を塗布し、サンプルの変形前後の画像を比較解析する事により、どの程度変形したかを解析します。変形量だけでなく、変形した方向も検出可能です。サブピクセル補完を行う事で、10~100分の1ピクセルの変位分解 能を持つ高精度な測定手法で、近年注目されている技術です。sDICシステムを使用する事により、非接触、非破壊で物体の歪みや変形を定量化する事が可能です。また、ハイスピードカメラを用いることで、高速の現象や振動の解析も可能です。

カメラ1台を用い2次元( xy )解析をする『sDIC 2D』 と、カメラ2台を用い奥行方向を含めた3次元( xyz )解 析をする『sDIC 3D』があります。また、既に画像取込み環境をお持ちの方向けの単体ソフ トウェアの他、カメラ/レンズ/固定冶具/照明/解析PC 等を含めたシステムもご用意しております。

弊社が長らくPIV等レーザー計測で培ってきた機器との同時計測や、弊社取り扱いのレーザー振動計やSEM像(ナノインデンターによる機械特性)等、他機器との同時計測など、お客様のニーズに合わせたかたちでのご提案を行います。



新着情報

デジタル画像とは

デジタル画像とは

 

デジタル画像は、ピクセル(または画素)の集合で構成されています。また、ピクセルそれぞれの輝度値(明るさの情報)は量子化されており飛び飛びの値をとります。このようなデジタル画像は、多くの場合、イメージセンサーを用いて、被写体を撮影する事によって作られます。被写体の輝度値はイメージセンサーのピクセルごとにサンプリングされ、その後A/Dコンバーターで量子化されます。この過程でピクセル間や量子化された輝度値と輝度値の間の情報は失われます。図は、この様子を被写体のある一ラインの情報が、サンプリングおよび量子化でどのように変化するかを模式的に表したものです。被写体の情報は、アナログの表示のある線のようになめらかですが、サンプリングおよび量子化を経て飛び飛びの値をとるようになり、一部の情報が失われます。サンプリングの細かさは、ピクセル数で決定され、量子化の細かさは、ビット深度により決定されます。デジタル画像の取得では起きるため、撮影の際は、パラメーターを十分に検討する決定する必要があります。

スペックルパターンとは

スペックルパターンとは

図のような、ランダムな模様をスペックルパターンと呼びます。デジタル画像相関法では、被写体表面のスペックルパターンを構築することで、被写体の変形や歪みを高い分解能で計測することができます。スペックルパターンを構築するためには、塗装や微小物質の噴霧などの、様々な方法があります。

サブセットとは

サブセットとは

 

デジタル画像相関法では、図の赤枠のように、サブセットと呼ばれる微小領域に被写体を分割します。それぞれのサブセットが計測点となります。サブセットの変位量を計測することで、変形や歪みを算出します。歪み・変位の検出にはステップ幅と呼ばれるサブセットの間隔を設定し、メッシュを切ります。その各サブ セットの移動量と方向を検出する事により、 計測対象の変位・歪み分布が得られます。歪みの算出には、ゲージ長と呼ばれる測定長さをステップ幅の個数で指定します。

sDICの特徴

sDICの特徴
  • 座標、変位、速度、歪み、形状、変形を測定可能
  • ベクトル図·コンター図表示
  • 対応画像フォーマット:TIFF画像 他
  • 使いやすく、直感的なインターフェース
  • プロセスツリー構造
  • 豊富なポスト処理機能(FFT解析、POD解析等)
  • 各種高速度カメラ、高解像度カメラに対応
  • 日本語、英語 対応
  • オフライン解析、オンライン解析
  • 3D解析対応(オプション)

紹介動画

sDICによる業種別変位・歪みアプリケーション

You can see by side scrolling.

sDICによる業種別変位・歪みアプリケーション 自動車自動車 sDICによる業種別変位・歪みアプリケーション 素材・材料
素材・材料
sDICによる業種別変位・歪みアプリケーション 建築土木
建築土木
sDICによる業種別変位・歪みアプリケーション 電気・機械
電気・機械
sDICによる業種別変位・歪みアプリケーション 試験機関、分析会社
試験機関、分析会社

走行中の車体、内装

稼動時のエンジン、モーターのずれ、ケースの歪み

稼動時のトランスミッションの振動、ハウジングのズレ、歪み

ラジエター加圧時のふくらみ、温度変形

使用時のブレーキパッドの変形

クレーン荷重時のアームの歪み

タイヤの素材・荷重時の変形

水素タンク素材(CFRP)の曲げ、引っ張り試験 

引張り、圧縮、曲げ、熱等各種試験

金属各種やはんだ、炭素素材

フィルムやプラスチックなど樹脂素材

炭素素材(CFRP)

複合素材

 

車両通行時の橋のたわみ

風による手すり、風切り板の振動

配管の振動、変形

防振ゴムの物性評価

 

エアコン筐体の振動、コンプレッサーの歪み

カメラ落下時の破壊試験時の変形

ウェーハの温度変化、破壊試験解析

電子回路基盤の温度変化、加圧時の試験解析

コンデンサの温度変化

引張、圧縮、曲げ、振動、温度変化

高速試験

繰り返し試験、疲労試験

顕微鏡、電子顕微鏡下の微小試験

 

sDICによる変位・歪み測定事例

システム構成例

システム一覧

標準システム仕様

横スクロールでご覧いただけます。

  2D 3D(ステレオ)
 システム構成
 カメラ 1台 2台
 照明 2灯 3灯
 ソフトウエア sDIC(2D) sDIC(3D)
 キャリブレーション
 ターゲット
×
 三脚 3セット 4セット
 カメラマウント
 コントロールPC 1式 1式
 カメラ
 フォーマット 2/3インチ 
 解像度  2,448×2,048ピクセル
 ダイナミックレンジ  12bitモノクロ
 最大フレームレート  23fps
 シャッター  グローバル
 接続インターフェース  イーサネット(1000BASE-T)
 対応レンズ  C-Mount/F-Mount
 照明
 方式 LED
 色温度  2700-6500°K
 最大照度  55,100lx(6500°K)
 ビームアングル  13°
 コントロール用PC
 OS windows 10PRO For Workstation
 プロセッサー  Intel Xeonプロセッサー(4コア)
 メモリ  32GB DDR-4 SDRAM
 ストレージ 512GB M.2スロットSSD  2TBハードディスクドライブ
 モニタ 24インチワイドモニター 
 ソフトウエア仕様
 画像フォーマット tiff
 画像補正 〇(ガウシアンフィルター) 
 マスク・ROI  〇
 表示  2D  3D
 計測項目 形状、変形、各種歪み 
 演算精度  1/100ピクセル以下 1/100 ピクセル以下(面内方向)
1/50ピクセル以下(面外方向)

関連製品のご紹介