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流体ハイスピードカメラ解析システム

2D/3D時系列PIV、シュリーレン、油膜計測

ナックイメージテクノロジーでは、ハイスピードカメラ(高速度カメラ)の撮影映像から、気体、液体、オイル等の流れ場を可視化し、空力、騒音、伝熱、回転体、熱対流、自然対流等の流体現象の定量解析をご提案しています。ハイスピード撮影した映像を利用することで、より高精度な解析が可能になります。

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  • 2D/3D 時系列PIVシステム

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    2次元PIVではライトシートに照射された面のトレーサ粒子挙動を1台のカメラで撮影し、平面内の2次元速度分布を計測します。ステレオ3次元では幅のあるライトシートと2台のカメラを使用しま す。2台のカメラは撮影角度の違いにより奥行き方向に視差が生じるため、この差を利用して3軸方向の速度成分を計算します。

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  • PIV解析ソフトウェアでの解析例
    PIV解析ソフトウェアでの解析例
    ・風洞試験の流れ解析
    ・燃焼場の流れ解析
    ・微小流路内の流れ解析(マイクロPIV)
    ・噴霧された微粒子の速度解析

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  • 2D/3D 時系列PIVシステムのシステム構成図
    2D/3D 時系列PIVシステムのシステム構成図
    流体解析システムでは、通常肉眼視できない透明な空気や水にトレーサーを混ぜ、流れ場を可視化し、その映像から、流れ方向や流速の定量化解析を行うことができます。シミュレーションデータと突き合わせ、計算精度の向上や実測値確認をすることが可能です。

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  • システム構成
    2次元PIVでは、ライトシートに照射された面のトレーサー粒子挙動を1台のカメラで撮影し、平面内の2次元速度分布を計測します。ステレオ3次元PIVでは、幅のあるライトシートと2台のカメラを使用します。
    2台のカメラは撮影角度の違いにより、奥行き方向に視差が生じるため、この差を利用して3軸方向の速度成分を計算します。

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  • 撮影部
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  • ハイスピードカメラ MEMRECAM HX-3
    ISO感度
    カラー / モノクロ
    2,000 / 10,000
    解像度 2,560×1,920pixel
    撮影速度 50~1,300,000fps
    記録時間 6.9秒以上
    (1,000fps、32GB、8bit時)
    フレームストラドリングΔt 125ns

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  • ハイスピードカメラ MEMRECAM HX-6
    流体
    ※画像はHX-3
    ISO感度
    カラー / モノクロ
    2,000 / 10,000
    解像度 2,560×1,920pixel
    撮影速度 50~650,000fps
    記録時間 6.9秒以上
    (1,000fps、32GB、8bit時)
    フレームストラドリングΔt 250ns

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  • 解析部
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  • Koncerto II(コンチェルトII)
    KoncertoIIは、PIV解析を行うソフトウェアです。解析結果は、速度ベクトル、平均速度ベクトル、標準偏差などさまざま形で得ることができます。各ベクトルと元画像重ね合わせ、スケール投入表示なども可能です。また、リアルタイム速度ベクトル表示により、条件出しが簡便に行えるようになりました。
    ・速度ベクトル
    ・平均速度ベクトル
    ・標準偏差
    ・定点速度変化表示
    ・X-Y成分それぞれの速度場ベクトル
    ・速度場等高表示
    ・ベクトルスムージング

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  • Koncerto II LITE(コンチェルトII ライト)
    KoncertoIIのアルゴリズムが限定された低価格バージョン
    (アップグレードも可能)

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  • 導入事例
    業種: 自動車メーカー / 自動車部品メーカー / 重工業メーカー / バイオ関係 など
    対象: 風洞試験 / 生物の羽回り計測 / 空調周りの計測 / 騒音関係 / 溶接シールドガス流れ など

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  • シュリーレン

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    空気の揺らぎなどの、肉眼では見えないような温度・圧力変化などによって起こる密度差の生じる現象を光の屈折を利用した光学系を使い可視化する手法です。

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  • シュリーレン撮影された画像
    シュリーレン撮影された画像
    ・噴霧現象の伝播計測
    ・衝撃波の可視化計測
    ・ガラス内の均質性計測
    ・水中超音波の可視化

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  • シュリーレン法とは
    シュリーレン法とは、肉眼では見ることのできない気体の微細な密度変化を特殊な光学系を利用して光の屈折により可視化する方法です。
    ハイスピードカメラ(高速度カメラ)の撮影では、内燃機関における燃焼前の気体のゆらぎや、音速を超える領域で発生する衝撃波、それに伴う航空機の機体が受ける抵抗などをシュリーレン法により可視化することがあります。光学系を組むことができれば、どのような現象でも密度変化を定性的に見ることができるため、非常に便利な可視化手法として多くの場面で用いられています。

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  • シュリーレン法での撮影例
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  • システム構成
    シュリーレン光学系では、点光源、平行光を作るための凹面鏡や凸レンズ、カメラが必要です。ミラーやレンズのそれぞれの焦点位置には、カメラと点光源が置かれます。カメラの前にはナイフエッジと呼ばれる光を遮るものが入り、その具合によって密度差のコントラストを強調させることができます。点光源にはビーム指向性が高く、かつ出力も高いレーザーが使用されることがあります。また、マイクロ秒オーダーの超高速度撮影においては、光源に高出力のフラッシュが使用されることがあり、一発の発光の中で複数枚の撮影を行ないます。

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  • 撮影部
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  • ハイスピードカメラ MEMRECAM HX-3
    ISO感度
    カラー / モノクロ
    2,000 / 10,000
    解像度 2,560×1,920pixel
    撮影速度 50~1,300,000fps
    記録時間 6.9秒以上
    (1,000fps、32GB、8bit時)

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  • ハイスピードカメラ MEMRECAM GX-3
    ISO感度
    カラー / モノクロ
    5,000 / 20,000
    解像度 1,280×1,024pixel
    撮影速度 50~198,000fps
    記録時間 3.2秒以上
    (1,000fps、4GB、8bit時)

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  • システム構成
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  • シュリーレン法光学系の配置例
    燃焼、噴霧、高速噴流、高速飛翔体、衝撃波等において気体の密度変化をシュリーレン法により可視化します。

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  • シュリーレン凹面鏡による二面対向法
    観測面積φ10cm以上に使用、凹面鏡を用いZ型配置する標準システム

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  • シュリーレンレンズによる二面対向法
    流体
    観測面積φ3.5cm以上φ5cmくらいに使用、レンズを用い直線配置する標準システム

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  • エアゾールのシュリーレン撮影
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  • ライターのカラーシュリーレン撮影
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  • エアガンのシュリーレン撮影
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  • 導入事例
    業種: 自動車メーカー / 航空機メーカー / 材料メーカー など
    対象: 噴霧現象の伝播計測 / 衝撃波の可視化計測 / 硝子内の均質性計測 / 水中超音波の可視化計測 など

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  • 油膜計測システム

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    励起させた蛍光剤の輝度を膜厚換算し、油膜厚さを計測するシステムです。ピストン内部の油膜、燃料付着など膜厚量を定量化するのに最適なシステムです。

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  • 油膜計測ヒストグラム表示
    油膜計測ヒストグラム表示
    ・ピストン摺動面の燃料膜厚計測
    ・ピストンリングまわりの油膜計測
    ・燃焼室内の壁面に付着する燃料計測


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  • 近年エンジン系部品などの開発に伴い、燃料やオイルの膜厚を画像から解析できないかというニーズが多くなっています。ナックイメージテクノロジーでは、ハイスピードカメラ(高速度カメラ)で撮影した映像の画像解析による膜厚の定量解析をご提案しています。

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  • システム構成
    計測したい対象物に蛍光剤を混ぜ、蛍光剤が励起する光源を照射することで計測を行います。
    励起させた蛍光剤の輝度を膜厚換算し、油膜厚さを計測することができます。ピストン内部の油膜、燃料付着など膜厚量を定量化するのに最適なシステムです。

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  • 撮影部
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  • ハイスピードカメラ MEMRECAM HX-3
    ISO感度
    カラー / モノクロ
    2,000 / 10,000
    解像度 2,560×1,920pixel
    撮影速度 50~1,300,000fps
    記録時間 6.9秒以上
    (1,000fps、32GB、8bit時)
    フレームストラドリングΔt 125ns

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  • ハイスピードカメラ MEMRECAM HX-6
    流体
    ※画像はHX-3
    ISO感度
    カラー / モノクロ
    2,000 / 10,000
    解像度 2,560×1,920pixel
    撮影速度 50~650,000fps
    記録時間 6.9秒以上
    (1,000fps、32GB、8bit時)
    フレームストラドリングΔt 250ns

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  • 解析部
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  • 膜厚量解析ソフトウェア
    励起させた蛍光剤の輝度を膜厚換算し、油膜厚さを計測するソフトウェアです。任意に選択したエリア内の輝度をヒストグラム表示、ラインプロファイル表示、輝度分布表示することができます。

    膜厚計測範囲 100μm~
    データ入力 MEMRECAMシリーズの撮影データ
    データ出力 ヒストグラム表示、ラインプロファイル表示、輝度分布表示
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  • 導入事例
    業種: 自動車メーカー / 自動車部品メーカー など
    対象: エンジン回りの各種部品における油膜計測(ピストン、ピストンリング、吸気ポート、クラッチ板、オイルシール など)

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流体計測システム(2D/3D)

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