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デジタルシュリーレン(BOS法)
シュリーレンとは
シュリーレンとは、光学的な可視化手法の一つで、19世紀に開発された手法です。大気中に透明な気体を噴出させても、気体そのものは直接人間の目で見ることはできません。しかし、噴出した気体と空気の密度が異なる場合には、その部分を通過する光が屈折し、明るさに明暗の差が生じます。
>シュリーレンとは
デジタルシュリーレン(BOS法)とは
デジタルシュリーレンとは、空間中に生じる密度勾配を光学的に可視化する手法の1種で、いわゆるBOS法(Background Oriented Schlieren)の1つです。
従来のシュリーレン法に比べて光学要素も非常に少なく、簡単にシュリーレン画像を取得する事が出来ます。通常の異物検査システムとは違い、可視化出来ない物体、現象などを可視化し、画像化する事が可能です。
システムの特徴
- 自社開発の統合型ソフトウェア
デジタルシュリーレン解析ソフトウェア【Koncerto-DSS】より計測から解析までを同一ソフト上で完了
※本ソフトウェアに対応した専用カメラの場合に限る - 多彩な解析アルゴリズムを搭載、高精度BOS解析の実現(東京農工大学 田川教授との共同開発)
アルゴリズムは当社の独自開発で、リファレンス画像からの差分法、また時系列変化における密度差を捉えるシーケンス法を選択頂けます。また、オプションとして、東京農工大学田川教授と共同開発した高精度BOS解析アルゴリズムにより、微小な密度差を高精度に観察、可視化を実現いたします。 - 観察対象、ニーズに合わせた最適解をご提案
大型スケールでのBOS計測から、mmスケールオーダーの可視化まで、幅広くご提案致します。
当社の開発製品のため、ご希望・ご予算に合わせて柔軟にシステム構築をご提案いたします。また、可視化方 法のサポート、システムの共同開発などにも別途ご相談にて承ります。 - 柔軟なシステム設計
当社のデジタルシュリーレン(BOS法)は、非常に柔軟にシステム設計が可能です。
たとえば、既に可視化用でカメラをお持ちの場合、ソフトウェアと背景を追加頂くだけでBOSシステムを構築可能です。コンポーネントは高解像カメラ、高速度カメラ、各種光源、背景(ディスプレイ・パネル)と、ご希望に応じてシステム設計が可能です。
特徴
- カメラ、背景、解析ソフトウェアのみ、レーザー等を使用しないシンプルな装置構成
- リアルタイム解析、画像表示が可能。現象をその場で確認できます
- 設置はわずか数分で完了、オプションの背景パターン自動生成ソフトウェアを使用することで、計測までの 準備も非常に簡単に
- 光軸ズレが起きても、ボタン一つですぐに再キャリブレーションが可能
- 既存のカメラでもシステム構築可能
- 高速度カメラにも対応し、高時間分解計測が可能
- 広範囲、大エリアの計測が可能
- 東京農工大学 田川教授との共同研究による高精度BOSアルゴリズムを選択可(オプション)
計測の流れ
- ① 被写体に対してカメラを設置し、その反対側に専用の背景を設置します。
- ② 現象が起きる前の素の状態(密度勾配が無い状態)にてベース画像を取得します。
- ③ 現象が発生したら任意の周波数にて画像を必要枚数取得します。
- ④ データを撮り終えたら、ベース画像との差分を解析ソフトウエアにて解析し、シュリーレン画像を算出します。
システム構成
- 各種カメラ(高解像度カメラ、高解像度高速度カメラ)
- 専用背景
- 専用解析ソフトウエア
- 専用背景作成ソフトウエア
- コントロールPC
メリット・デメリット
デジタルシュリーレンシステム
- システムの設置・構築場所はフレキシブルに対応可能
- カメラ・専用の背景ユニット(光源込み)とシンプルなシステム構成
- 広範囲エリアでの測定が可能(メートル級も対応可能)
- シュリーレン画像を取得するには画像取得後、解析が必要
光学式シュリーレンシステム
- 狭いエリアの観測では高精度(一般的に数cm~大きくても10・20cm程度)
- 光軸調整が煩雑・設置に時間がかかる・調整は技術を要する
- システムを設置する環境に制限がある(研究室・ラボなど屋内環境のみ)
- 撮影できた画像はシュリーレン画像
アプリケーション
- 熱対流、燃焼中の気流流れ
- 透明なガス(水素など)の可視化
- リーク
- 圧力、衝撃波の可視化
- 室内気流、広範囲の気流可視化(トレーサーフリー)
- 放熱状況の観察(バッテリー、構造体などの伝熱)
- 透明なフィルムの異物検査や、品質管理のモニタリング
具体例
- 液体混入、攪拌工程
- 冷却、加熱現象
- ガスリークテスト
- 熱対流の検証
- 人間の呼気などの可視化
- その他 各種異物検査・試験用途
計測動画
計測例:ホットプレート
ホットプレートから温められた空気が 上昇する様子を可視化しています。
可視化サイズ(720x420㎜)
計測例:ホットプレート 流れ解析
左のデータを流れ解析したベクトル図です。
計測例:炭酸ガス
炭酸飲料の開封時に漏れだす炭酸ガス を可視化しています。
計測例:吐息
人間の吐息が観察できます。 可視化サイズ(800x800㎜)
システム構成一覧 - デジタルシュリーレン(BOS法)システム 各コンポーネント 構成例
デジタルシュリーレン(BOS法)システムのキーコンポーネントはやはりカメラになります。
観察する現象の動き、速度に合わせて高速度カメラ、高解像型と用途に応じて構成いたします。
また、当社はカメラ及びレンズの焦点距離、ご希望の観察範囲、視野に合わせて、最適な背景パターンをご提供いたします。
高速度カメラ 参考モデル
低価格、高感度の汎用タイプです。小型でハンドリングも容易で、様々なアプリケーションに適用可能です。
高解像度カメラ 参考モデル
各種PIV専用高解像度カメラをサポートしています。
計測用 背景(Back ground)、パターン
各種ディスプレイによる背景パターンの表示が可能です。※別途、オプションの背景自動生成ソフトウェアが必要となります。
高速流れの可視化、高速度カメラをご使用の場合、パターンを印字・印刷したパネルをご提案致します。
ご希望の画角、視野に合わせて最適なパターンを作成申し上げます