FAQ
よくあるご質問
REVEALERハイスピードカメラ(高速度カメラ)の選び方から導入後のサポートまで、よく寄せられるご質問をまとめました。
High-Speed Camera
ハイスピードカメラ
ハイスピードカメラは、通常のカメラをはるかに超えるフレームレート(当社製品では最大1,000,000fps)で超高速現象を撮影できるカメラです。1μs以下の極めて短い露光時間とグローバルシャッターにより、ブレのない、歪みのない画像で一瞬の動きを捉えられます。科学研究・産業・防衛用途に最適です。
非常に高いフレームレートで録画し、通常速度で再生することでスローモーション映像を実現します。「時間を引き伸ばす」この仕組みは、次の3つの要素が連携することで成り立ちます。
撮像(Capture): 高速グローバルシャッターと短い露光時間でブレを防ぎ、毎秒数千枚の鮮明な画像を撮影します。
保存(Store): 膨大な画像データは高速な内蔵RAMに一時保持され、大容量オンボードSSDへ保存されて確実に記録されます。
転送(Transfer): 10Gb Ethernetなどの高速インターフェースが、大容量の動画ファイルを解析用PCへ素早く転送します。
これが重要な理由
これらの要素の品質は、性能・信頼性・コストに直結します。当社はこの一連のプロセス全体を最適化し、過酷な研究開発・産業用途でも高精度なデータを提供します。
撮像(Capture): 高速グローバルシャッターと短い露光時間でブレを防ぎ、毎秒数千枚の鮮明な画像を撮影します。
保存(Store): 膨大な画像データは高速な内蔵RAMに一時保持され、大容量オンボードSSDへ保存されて確実に記録されます。
転送(Transfer): 10Gb Ethernetなどの高速インターフェースが、大容量の動画ファイルを解析用PCへ素早く転送します。
これが重要な理由
これらの要素の品質は、性能・信頼性・コストに直結します。当社はこの一連のプロセス全体を最適化し、過酷な研究開発・産業用途でも高精度なデータを提供します。
次の手順で行います。
STEP1: レンズキャップまたはCMOSダストカバーを装着します。
STEP2: カメラの電源を切り、暗視野補正と明視野補正を有効にするオプションのチェックを外します。
STEP3: 「Set Dark Field(暗視野設定)」をクリックし、「OK」をクリックします。
STEP4: 暗視野設定が成功した旨のメッセージが表示されたら、暗視野補正と明視野補正を有効にするオプションにチェックを入れます。
STEP5: 「Preview(プレビュー)」をクリックして暗視野設定を完了します。
STEP1: レンズキャップまたはCMOSダストカバーを装着します。
STEP2: カメラの電源を切り、暗視野補正と明視野補正を有効にするオプションのチェックを外します。
STEP3: 「Set Dark Field(暗視野設定)」をクリックし、「OK」をクリックします。
STEP4: 暗視野設定が成功した旨のメッセージが表示されたら、暗視野補正と明視野補正を有効にするオプションにチェックを入れます。
STEP5: 「Preview(プレビュー)」をクリックして暗視野設定を完了します。
当社の超高速カメラの出力は、YUV422形式・解像度1080P @50fpsで、3G SDI SMPTE292M規格に準拠しています。お使いのSDIモニターが1080P @50fpsおよびSMPTE292Mに対応しているかご確認ください。それでも表示されない場合は、別メーカーのSDIモニターへの交換をご検討ください。
形式ごとに対応方法が異なります。
BMP・JPG・TIF: 画像ビューアのエンコーダに問題がある可能性があります。「看图王(Kantuwang)」などの画像ビューアソフトウェアを導入してください。
AVI: 動画プレイヤーを変更するか、Windows用アップデートパッチ(windows.10.codec.pack.v2.1.8.setup.exe)をインストールしてから再生してください。
RHVD: 当社のモーション解析ソフトウェアで再生します。ソフトウェアをお持ちでない場合や、インストール後も再生できない場合は、セールスエンジニアにお問い合わせください。
MP4: 動画プレイヤーのエンコーダに問題がある可能性があります。PotPlayerなどの動画再生ソフトウェアを導入してください。
BMP・JPG・TIF: 画像ビューアのエンコーダに問題がある可能性があります。「看图王(Kantuwang)」などの画像ビューアソフトウェアを導入してください。
AVI: 動画プレイヤーを変更するか、Windows用アップデートパッチ(windows.10.codec.pack.v2.1.8.setup.exe)をインストールしてから再生してください。
RHVD: 当社のモーション解析ソフトウェアで再生します。ソフトウェアをお持ちでない場合や、インストール後も再生できない場合は、セールスエンジニアにお問い合わせください。
MP4: 動画プレイヤーのエンコーダに問題がある可能性があります。PotPlayerなどの動画再生ソフトウェアを導入してください。
まず、カメラのメモリ状態を確認してください。「Preview」をクリックし、デバイスリストを右クリックしてカメラのプロパティを選択すると、メモリ状態を確認できます。満杯の場合は、メモリリストから動画を削除してから撮影してください。
メモリに空きがあるのに撮影できない場合は、パラメータ設定が次の撮影に必要なメモリ量を満たしていない可能性があります。「Save Length(保存長)」を確認し、パラメータを再設定してください。
それでも撮影できない場合は、認証の有効期限が切れていないかご確認ください。期限切れの場合は、再認証してご使用ください。
メモリに空きがあるのに撮影できない場合は、パラメータ設定が次の撮影に必要なメモリ量を満たしていない可能性があります。「Save Length(保存長)」を確認し、パラメータを再設定してください。
それでも撮影できない場合は、認証の有効期限が切れていないかご確認ください。期限切れの場合は、再認証してご使用ください。
対応するトリガ信号はモデルによって異なります。実際に対応する信号は、ソフトウェアのトリガモードに表示されます。
ハイレベル: 5V信号、しきい値3.3V
ローレベル: 0V信号、しきい値1.8V
立ち上がりエッジ: 0V→5V、立ち上がりしきい値3.3V
立ち下がりエッジ: 5V→0V、立ち下がりしきい値1.8V
短絡: BNC中心ピンとBNC外殻が接続された状態
開放: BNC中心ピンとBNC外殻が非接続の状態
ハイレベル: 5V信号、しきい値3.3V
ローレベル: 0V信号、しきい値1.8V
立ち上がりエッジ: 0V→5V、立ち上がりしきい値3.3V
立ち下がりエッジ: 5V→0V、立ち下がりしきい値1.8V
短絡: BNC中心ピンとBNC外殻が接続された状態
開放: BNC中心ピンとBNC外殻が非接続の状態
NEOシリーズに搭載されるBSI(裏面照射型)センサーは、配線層をフォトダイオードの背面に配置することで、各ピクセルに届く光を増やし、低照度感度と量子効率を大幅に向上させます。従来のFSI(表面照射型)CMOSセンサーと比べて、より短い露光時間で高いフレームレートを実現でき、厳しい照明条件下でも優れた画質が得られます。弾道計測、微小爆発、火花点火解析などの用途に不可欠です。
用途によって優先すべき項目が異なります。
PIVの場合: フレームレートと光感度を優先します。パルス間の粒子変位を分解できる十分なfpsが必要です。高感度BSIカメラ(NEOシリーズなど)は、低シーディング密度や高速流れに適しています。
DICの場合: 解像度とグローバルシャッターを優先します。高解像度(21MPカメラなど)はひずみ計測の空間精度を高めます。グローバルシャッターは全画素が同時に露光されるため、動きによる歪みを防ぎます。
当社の技術チームが、試験パラメータに基づいて詳細な比較と最適機種をご提案します。
PIVの場合: フレームレートと光感度を優先します。パルス間の粒子変位を分解できる十分なfpsが必要です。高感度BSIカメラ(NEOシリーズなど)は、低シーディング密度や高速流れに適しています。
DICの場合: 解像度とグローバルシャッターを優先します。高解像度(21MPカメラなど)はひずみ計測の空間精度を高めます。グローバルシャッターは全画素が同時に露光されるため、動きによる歪みを防ぎます。
当社の技術チームが、試験パラメータに基づいて詳細な比較と最適機種をご提案します。
可能です。フルスタックの研究開発体制を持つメーカーとして、センサー変更、専用光学インターフェース、過酷環境向けの冷却強化、メモリ/トリガ構成のカスタマイズ、特殊な実験セットアップ向けのファームウェア調整など、カスタマイズソリューションを提供しています。プロジェクトの要件について、当社エンジニアリングチームへご相談ください。
ハイスピードカメラの価格は、解像度、センサー感度(BSI)、オンボードメモリによって異なります。ご希望のフレームレートに基づく見積りについては、当社エンジニアにご相談ください。
フレームレートとセンサーテクノロジーによって価格は大きく異なります。エントリーレベルの産業用モデルは比較的リーズナブルな価格帯ですが、25,000fpsまでの超高速BSIシステムは科学研究向けのプレミアム製品です。競争力のある価格でご提供するため、ぜひ当社へ直接お問い合わせください。
用途に応じて選択してください。
RAW: 後処理の柔軟性を最大限にしたい場合に適します。未処理のセンサーデータが得られます。
YUV: カメラ内で処理済み(オートホワイトバランス、ノイズ除去、色補正)の表示用画像が必要な場合に適します。
H.264: 帯域が限られる環境(Wi-Fiなど)で、圧縮されたプレビューストリームとして最適です。
RAW: 後処理の柔軟性を最大限にしたい場合に適します。未処理のセンサーデータが得られます。
YUV: カメラ内で処理済み(オートホワイトバランス、ノイズ除去、色補正)の表示用画像が必要な場合に適します。
H.264: 帯域が限られる環境(Wi-Fiなど)で、圧縮されたプレビューストリームとして最適です。
実効スループットは、スイッチ、ケーブル品質、カメラファームウェア、PCのCPU、ソフトウェア、特にディスク書き込み速度など、多くの要因に左右されます。当社はネットワークスタックの改善を継続しており、ファームウェア・ソフトウェアのアップデートにより、利用可能な帯域は今後さらに向上する見込みです。
ファンクションジェネレータからのクリーンな信号を使用する場合は、デバウンスを非常に小さく(または0に)設定します。メカニカルスイッチの場合は、長めのデバウンス(例: 20ms)を設定します。トリガパルス幅がデバウンス時間より短いと、パルスが除去されてカメラがトリガされないため注意してください。
1回の録画中に自動的に切り替わるフレームレートを最大5つまで定義できる機能です。例えば、衝突の瞬間は超高速で撮影し、その後の経過は低フレームレートで撮影するといった設定が可能で、記録容量を節約しながら重要な瞬間を鮮明に残せます。
CMOSセンサーからFPGAへの各LVDSデータレーンのサンプリング位相を自動調整する機能です。電源投入後にピクセルノイズやスジ状の乱れが発生した場合に実行してください。データの整合性を確保できます。
最大露光時間はフレーム周期を超えることはできません。
露光時間(μs)≤ 1,000,000 / フレームレート(fps)
例えば、1,000fpsの場合、最大露光時間は1,000μsです。
露光時間(μs)≤ 1,000,000 / フレームレート(fps)
例えば、1,000fpsの場合、最大露光時間は1,000μsです。
レンズを手動で覆うことなく、カメラが暗視野校正(CSR)を実行できる点です。計測前の固定パターンノイズ除去に不可欠で、特に遠隔地や危険な場所での運用に有効です。
モデルに応じてE、EF、F、Cマウントに対応しており、RFマウントも追加予定です。カメラにアクセスしにくい場所に設置する場合向けに、ソフトウェアから操作できる電動レンズ制御(フォーカス/絞り)も提供しています。
当社は真の国産ハイスピードカメラソリューションを初めて提供しました。大容量オンボードFlashストレージ(最大20TB、無電源でもデータ保持)、電動レンズ制御、マルチクライアントソフトウェア、そして世界の競合に匹敵・超越する感度の裏面照射型(BSI)センサー(NEO25)などが独自の特長です。
sCMOS Camera
sCMOSカメラ
電源コネクタ、USB 3.1、CXP-12×2、トリガ入力用SMA×1、トリガ出力用SMA×3、水冷チューブ×2を備えています。
Cマウントで、アダプターリングによりFマウントにも変換できます。
USB 3.1とCXP-12×2を搭載しています。USB 3.1は接続が簡単で、USBケーブルをPCのUSB 3ポートに挿すだけです。CXPは高速データ転送が特長で、PC(通常デスクトップ)にCXPフレームグラバーカードを搭載し、CXPケーブルでカメラと接続します。
2つの方法があります。
1つ目: カメラソフトウェアが提供するSDKとデモコードを利用する方法。
2つ目: GenICamプロトコルによる二次開発。Gloria 4.2はUSB/CXP両モードでGenICam対応の.ctiファイルを提供しており、GenICam標準プロトコルに準拠した開発も可能です。
1つ目: カメラソフトウェアが提供するSDKとデモコードを利用する方法。
2つ目: GenICamプロトコルによる二次開発。Gloria 4.2はUSB/CXP両モードでGenICam対応の.ctiファイルを提供しており、GenICam標準プロトコルに準拠した開発も可能です。
現時点で公式対応は2機種で、出荷時にいずれかが同梱されます。Hikvision MV-GY1004IOLとActiveSilicon AS-FBD-4XCXP12-3PE8です。
可能です。メーカーとして、センサー構成の変更、特殊な冷却要件、カスタム機構インターフェース、特定のトリガスキーム向けファームウェア変更、カスタマイズされたソフトウェアSDKなど、幅広いカスタマイズに対応しています。カスタム構成の最小ロットは5台からで、開発プロセス全体をエンジニアリングサポートします。
全Revealer sCMOSカメラがCE(EU)、FCC(米国)、RoHSに適合しています。製造施設はISO 9001:2015認証を取得しており、一貫した品質管理を保証します。十分な注文数量があれば、特定市場向けの追加認証にも対応可能です。
EMCCDは単一光子計数に優れていますが、最新のsCMOSカメラは、より高い解像度(最大4K)、高速フレームレート(135fps以上)、広い視野、過剰ノイズファクターなし、優れたダイナミックレンジなどの利点があります。生細胞イメージング、超解像、ハイスループットのほとんどの用途で、sCMOSが総合的に優れた性能を発揮します。
対応しています。µManager、Micro-Manager、NIS Elements、ZEN、SlideBook、カスタムLabVIEW/MATLAB統合を含む主要イメージングソフトウェアと互換性のあるドライバー・SDKを提供しています。二次開発用の包括的なAPIドキュメントも用意しています。
入射したフォトンの95%を電子に変換できることを意味します。蛍光顕微鏡や冷原子研究など、信号強度が極めて弱い超低光アプリケーションで重要な性能です。
対応しています。LabVIEW、MATLAB、C++/Pythonを含む主要プラットフォーム向けの包括的なSDKとドライバーを提供し、実験ワークフローへのスムーズな統合を実現します。
サイエンティフィックカメラは、定量的な低光量検出のために設計されており、低ノイズ、直線性、フォトン-電子変換の絶対精度を重視します。一方、産業用カメラは速度とオンボード画像処理を優先することが多く、研究に必要な定量精度が犠牲になる場合があります。
冷却により暗電流(熱ノイズ)が大幅に低減するためです。暗電流が少ないほど長時間露光が可能になり、より微弱な信号を検出できます。Gloria 4.2は25℃環境で、空冷時-15℃、水冷時-25℃を達成します。
ハイスピード: 最大フレームレートで、動的なサンプルに適しています。
CMS(Correlated Multiple Sampling): 読み出しノイズが最小で、単分子蛍光などの極低光計測に最適です。
HDR(ハイダイナミックレンジ): 高ゲインと低ゲインの信号を同時に読み出し、明部と暗部のディテールを1ショットで保持します。
CMS(Correlated Multiple Sampling): 読み出しノイズが最小で、単分子蛍光などの極低光計測に最適です。
HDR(ハイダイナミックレンジ): 高ゲインと低ゲインの信号を同時に読み出し、明部と暗部のディテールを1ショットで保持します。
ビニングは、読み出し前に隣接ピクセルを1つの大きなスーパーピクセルに結合し、S/N比を向上させる代わりに解像度が下がります。ROIは、センサーの選択領域のみを読み出すことで、ピクセルサイズを変えずにフレームレートを向上させます。
露光時間を延ばす
ビニングを使用する(例: 2×2)
弱光条件下で高アナログゲインを適用する
センサーを最低温度まで冷却する
複数フレームを平均化する
可能であれば、量子効率の高い裏面照射型センサーに切り替える
ビニングを使用する(例: 2×2)
弱光条件下で高アナログゲインを適用する
センサーを最低温度まで冷却する
複数フレームを平均化する
可能であれば、量子効率の高い裏面照射型センサーに切り替える
アンプグロー(読み出し回路からの微弱な近赤外発光)が原因と考えられます。同一条件(露光時間、温度)で撮影したダークフレーム画像を、ソフトウェアの補正機能で差し引くことで除去できます。
空冷: 手軽で外部機器が不要です。
水冷: 空冷より約10℃深く冷却でき、ファンによる微細な振動も発生しません。安定性が重要となる高倍率顕微鏡に推奨されます。外部チラーが必要です。
水冷: 空冷より約10℃深く冷却でき、ファンによる微細な振動も発生しません。安定性が重要となる高倍率顕微鏡に推奨されます。外部チラーが必要です。
簡単接続のUSB 3.1、最大データスループットのCoaXPress-12(CXP-12)×2、トリガ入力×1・トリガ出力×3(SMAコネクタ)、水冷チューブ×2を備えます。レンズマウントはCマウント(アダプターでFマウント対応)です。
Windowsフォトビューアーは8bit画像しか表示できないためです。16bit画像を正しく表示するには、ImageJなどのサイエンティフィック画像ビューアーで開くか、プレビュー用に8bit版を書き出してください。
ライフサイエンス: 蛍光顕微鏡、超解像、生細胞イメージング
天文学: 補償光学、スペースデブリ追跡、太陽観測
物理科学: 量子光学、原子物理、分光
微弱な光信号の定量的・低ノイズ検出が必要なあらゆる用途に適しています。
天文学: 補償光学、スペースデブリ追跡、太陽観測
物理科学: 量子光学、原子物理、分光
微弱な光信号の定量的・低ノイズ検出が必要なあらゆる用途に適しています。
DIC Measurement System
DIC計測システム
DICの誤差は主にランダム誤差とシステム誤差に分けられます。ランダム誤差はカメラノイズに起因し、システム誤差はカメラドリフト、発熱、温度変化、振動に起因します。ランダム誤差は、空間的・時間的標準偏差で定量化します。空間的標準偏差は、各画像の注目量(QOI)の空間的標準偏差を計算し、静止画像すべての空間的標準偏差を時間領域で平均して求めます。時間的標準偏差は、各サブ領域のQOIの時間的標準偏差を計算し、関心領域(ROI)内の全サブ領域の時間的標準偏差を平均して求めます。
赤外線校正パネルを用いて可視光カメラと赤外線カメラを校正・位置合わせし、ひずみ場と温度場を同一座標系にすることで重ね合わせられます。
できません。レーザー投影は高輝度のパターンを生成できますが、レーザー固有のスペックル現象や、制御不能なランダム性・独自性などの特性により、DICのスペックルパターンを直接代替することは困難です。
2D-DICの適用場面: 平面試験片の試験、微小変形計測、特定視点からの観察。
定量的指標: 変位計測精度、ひずみ計測精度、計測レンジ、分解能、S/N比。
定量的指標: 変位計測精度、ひずみ計測精度、計測レンジ、分解能、S/N比。
理論上、0.01ピクセルまで達します。
トレーサブルな精度と検証済みの性能
RDICソフトウェアのアルゴリズムと校正手順は、レーザー干渉計と標準参照物質に対して厳密にベンチマークされています。ひずみ計測は単に正確なだけでなく、計測学的にトレーサブルであり、査読付き研究やコンプライアンス試験に必要な信頼性を提供します。
統合ラボ向けのオープンアーキテクチャ
ユニバーサル試験機(UTM)とはアナログ/デジタルI/Oでシームレスに同期でき、産業用カメラの統合や、熱力学解析用の赤外線サーモグラフィーとの連携にも対応します。RDICソフトウェアAPIはカスタム自動化とデータ融合をサポートします。
直感的なRDICソフトウェア: セットアップからレポートまで
複雑な設定から明確な結果まで迅速に到達できます。自社開発のRDICソフトウェアは、校正・取得・解析を直感的なインターフェースでガイドします。自動スペックル解析、堅牢なひずみ計算、包括的なレポートツールを内蔵し、習得が容易で、迅速なインサイトを実現します。
RDICソフトウェアのアルゴリズムと校正手順は、レーザー干渉計と標準参照物質に対して厳密にベンチマークされています。ひずみ計測は単に正確なだけでなく、計測学的にトレーサブルであり、査読付き研究やコンプライアンス試験に必要な信頼性を提供します。
統合ラボ向けのオープンアーキテクチャ
ユニバーサル試験機(UTM)とはアナログ/デジタルI/Oでシームレスに同期でき、産業用カメラの統合や、熱力学解析用の赤外線サーモグラフィーとの連携にも対応します。RDICソフトウェアAPIはカスタム自動化とデータ融合をサポートします。
直感的なRDICソフトウェア: セットアップからレポートまで
複雑な設定から明確な結果まで迅速に到達できます。自社開発のRDICソフトウェアは、校正・取得・解析を直感的なインターフェースでガイドします。自動スペックル解析、堅牢なひずみ計算、包括的なレポートツールを内蔵し、習得が容易で、迅速なインサイトを実現します。
表面に施したスペックルパターンの変位を2台以上のカメラで追跡する非接触光学計測技術です。変形前後の画像を比較し、RDICソフトウェアがマイクロメートルレベルの精度で全視野3D変位とひずみを計算します。手順: 1) 高コントラストのスペックルパターンを適用、2) 複数アングルから同期撮影、3) カメラシステムの校正、4) 変形を通じたパターンサブセットの追跡、5) 変位場の計算とひずみテンソルの導出。
カメラ解像度、校正品質、スペックルパターン品質などに依存します。最適条件下:
変位精度: 通常0.01〜0.05ピクセル(適切な倍率でサブマイクロメートル)
ひずみ精度: ほとんどの用途で50〜100マイクロストレイン(με)
校正精度: 高精度校正ターゲット使用時<0.05%
当社システムはレーザー干渉計に対してベンチマークされ、計測のトレーサビリティを保証しています。
変位精度: 通常0.01〜0.05ピクセル(適切な倍率でサブマイクロメートル)
ひずみ精度: ほとんどの用途で50〜100マイクロストレイン(με)
校正精度: 高精度校正ターゲット使用時<0.05%
当社システムはレーザー干渉計に対してベンチマークされ、計測のトレーサビリティを保証しています。
RDICソフトウェアスイートの特徴:
リアルタイム処理: 試験中のライブひずみ可視化
高度なアルゴリズム: サブピクセル精度のロバストなサブセットマッチング
多形式エクスポート: FEAソフトウェア(Abaqus、ANSYS)統合用のCSV、HDF5、VTK
自動レポート: カスタマイズ可能なテンプレートで包括的な試験レポートを生成
APIアクセス: カスタム解析パイプライン用のPython/MATLABインターフェース
リアルタイム処理: 試験中のライブひずみ可視化
高度なアルゴリズム: サブピクセル精度のロバストなサブセットマッチング
多形式エクスポート: FEAソフトウェア(Abaqus、ANSYS)統合用のCSV、HDF5、VTK
自動レポート: カスタマイズ可能なテンプレートで包括的な試験レポートを生成
APIアクセス: カスタム解析パイプライン用のPython/MATLABインターフェース
2D-DICは、完全に平坦で面内移動のみの表面に適しています。しかし、試験片が曲がる・振動する・曲面形状を持つ大半の産業用途では、3Dデジタル画像相関法が不可欠です。ステレオビジョンにより面外運動による誤差を排除し、より信頼性の高いひずみデータが得られます。
変形前後に撮影したデジタル画像を比較することで、試験片表面の全視野3D変位とひずみを計測する非接触光学技術です。
画像上でスペックルが3〜5ピクセルを覆うサイズを目安にします。密度は約50%(各サブ領域で黒と白の面積がほぼ等しい状態)が推奨です。円形スペックルの場合は、かたまりを避けるため密度を25〜40%程度に保ちます。
試験片表面が完全に平坦で、試験中も平坦を保ち、カメラの光軸に正確に垂直な場合のみです。それ以外の場合は、一見平面に見える試験片でも、正確な結果のためにステレオDICを強く推奨します。
DICアルゴリズムはグレースケールの強度パターンで動作するためです。モノクロカメラはより高いコントラストと感度を提供し、相関精度を低下させるカラーフィルターアーティファクトも発生しません。
ローカルDICは高速で広く使用され、各サブセットで独立にひずみを計算しますが、結果がブロック状に見えることがあります。グローバルDICは連続性を保証するため、より滑らかなひずみ場が得られ、クラックや穴の周辺でも優れた性能を発揮しますが、計算時間は長くなります。
適切に管理された環境では、ひずみ精度は通常50〜数百マイクロストレイン(με)です。変位精度は0.01ピクセルに達します。
動作します。自然な表面テクスチャが十分なランダム性と高コントラストを提供すれば可能です。パターンが等方的で、面積の約50%をカバーし、大きな無特徴領域や鏡面反射を含まない、という同じ条件が適用されます。
ランダム誤差: カメラノイズ
システム誤差: カメラドリフト、センサー発熱、空気の揺らぎ、環境振動
スペックル品質不良: 退色、剥離、鏡面反射
カメラを事前に予熱し、安定した光源を使用し、ドラフト(空気の流れ)を避けてください。
システム誤差: カメラドリフト、センサー発熱、空気の揺らぎ、環境振動
スペックル品質不良: 退色、剥離、鏡面反射
カメラを事前に予熱し、安定した光源を使用し、ドラフト(空気の流れ)を避けてください。
スペックルにはつや消し塗料を使用し、必要に応じて光源とレンズにクロス偏光フィルターを設置します。この組み合わせで鏡面反射をほぼ完全に除去できます。
引張強度、降伏強度、ヤング率(E)、破断伸び、断面減少率、完全な応力-ひずみ曲線が得られます。さらにポアソン比と局所ひずみ場の進展も計測できます。
カメラ台数、解像度、フレームレート、レンズ、照明、校正機器、同期要件に依存します。システム全体の見積りは、DICソフトウェア、ワークステーション構成、試験環境、2D/3Dのどちらが必要かによっても変わります。
PIV Measurement System
PIV計測システム
液体流れ場: シリコーンオイルやポリエチレン粒子など、液体と密度・粒径が近いトレーサ粒子を選定します。
気体流れ場: スモークやエアロゾル粒子など、気体と密度・粒径が近いトレーサ粒子を選定します。
気体流れ場: スモークやエアロゾル粒子など、気体と密度・粒径が近いトレーサ粒子を選定します。
ppp = 粒子数[particles] / ピクセル数[pixels]
ソフトウェアのアシスタントツールボックスにある粒子濃度推定ツールで計算できます。
ソフトウェアのアシスタントツールボックスにある粒子濃度推定ツールで計算できます。
古典的相互相関法が最も汎用的です。汎化能力が高く、ロバスト性と精度に優れる古典的マルチチャネルアルゴリズムを推奨します。
マルチスケール法は高速性が利点で、デモンストレーションや迅速な結果が必要な場面に適しています。
アフィン法は主に複雑な流れ場に有効です。並進運動などの単純な流れ場では、古典的手法より効率的とは限りません。
マルチスケール法は高速性が利点で、デモンストレーションや迅速な結果が必要な場面に適しています。
アフィン法は主に複雑な流れ場に有効です。並進運動などの単純な流れ場では、古典的手法より効率的とは限りません。
均一照明: ディフューザープレートや拡散反射材を使用し、流れ場全体を均一に照明します。反射領域はつや消し塗料で処理できます。
高速流れ場: ナノ秒パルスレーザーなどの短パルスレーザーを使用し、露光時間を短縮して瞬間的な流れ場情報を取得します。
高速流れ場: ナノ秒パルスレーザーなどの短パルスレーザーを使用し、露光時間を短縮して瞬間的な流れ場情報を取得します。
ピンホール結像モデルは、解釈が容易で古典的、汎用性の高い方法です。校正ボードが視野全体をカバーしない場合でも、比較的良好なロバスト性を持ちます。
多項式モデルはピンホール結像モデルより高精度ですが、校正ボードの範囲外では過学習による精度低下の傾向があります。
多項式モデルはピンホール結像モデルより高精度ですが、校正ボードの範囲外では過学習による精度低下の傾向があります。
可能です。現代の流体力学研究ではマルチフィジックス診断が求められることが多く、Revealer PIVシステムはオープンアーキテクチャと柔軟なI/O機能により、包括的な計測システムの中核として機能するよう設計されています。
統合実績のある例:
圧力・力計測: 同期コントローラーがTTL信号を出力し、PIV画像撮影と同時に圧力トランスデューサーや力天秤をトリガすることで、流れ構造と空力荷重を直接関連付けることができます。
温度・スカラーイメージング: 熱電対、RTD、平面レーザー誘起蛍光法(PLIF)との組み合わせで、速度と温度/濃度場を同時計測できます。RFlowソフトウェアは外部アナログ/デジタルデータチャンネルの時間同期インポートに対応します。
音響: マイクロフォンアレイと統合した航空音響研究で、流れの不安定性と音の発生を関連付けます。
CFD: 当社システムの高忠実度PIVデータはCFD検証に最適です。標準形式(.csv、.vtk)でエクスポートし、シミュレーション結果と直接比較できます。
統合の実現方法:
ハードウェア同期: コントローラーの複数の入出力ポートで、外部機器のトリガやマスタークロックからの同期信号受信が可能です。
ソフトウェアのオープン性: RFlowはAPIと標準データプロトコルをサポートし、カスタムスクリプトやLabVIEW、NI DAQなどのサードパーティデータ収集プラットフォームとの統合が可能です。
エンジニアリングサポート: 当社のアプリケーションチームがマルチモーダル実験のセットアップ設計を豊富に経験しており、プロジェクトに合わせたシームレスな統合を支援します。
統合実績のある例:
圧力・力計測: 同期コントローラーがTTL信号を出力し、PIV画像撮影と同時に圧力トランスデューサーや力天秤をトリガすることで、流れ構造と空力荷重を直接関連付けることができます。
温度・スカラーイメージング: 熱電対、RTD、平面レーザー誘起蛍光法(PLIF)との組み合わせで、速度と温度/濃度場を同時計測できます。RFlowソフトウェアは外部アナログ/デジタルデータチャンネルの時間同期インポートに対応します。
音響: マイクロフォンアレイと統合した航空音響研究で、流れの不安定性と音の発生を関連付けます。
CFD: 当社システムの高忠実度PIVデータはCFD検証に最適です。標準形式(.csv、.vtk)でエクスポートし、シミュレーション結果と直接比較できます。
統合の実現方法:
ハードウェア同期: コントローラーの複数の入出力ポートで、外部機器のトリガやマスタークロックからの同期信号受信が可能です。
ソフトウェアのオープン性: RFlowはAPIと標準データプロトコルをサポートし、カスタムスクリプトやLabVIEW、NI DAQなどのサードパーティデータ収集プラットフォームとの統合が可能です。
エンジニアリングサポート: 当社のアプリケーションチームがマルチモーダル実験のセットアップ設計を豊富に経験しており、プロジェクトに合わせたシームレスな統合を支援します。
高品質なPIVデータの発表には、誤差要因の理解と最小化が不可欠です。PIVの主な不確かさ要因と対策は次の通りです。
トレーサ粒子ダイナミクス: 粒子が流れに忠実に追従しない(滑り速度、慣性、浮力)。
Revealerの対策: 流体と流れ状態に基づくトレーサ粒子選定とシーディング密度の専門コンサルティングを提供し、最適な追従性を確保します。
光学ひずみと校正誤差: カメラ間の位置ずれ、レンズひずみ、画像からワールド座標へのマッピング誤差。
Revealerの対策: 高精度にマッチングされた光学系と、RFlowソフトウェア内の高度な自己校正アルゴリズムを採用しています。ステレオ/トモPIVでは、位置ずれを自動補正するロバストなボリューム自己校正技術により、優れた3D再構築精度を実現します。
同期・タイミングジッター: レーザーパルスとカメラ露光の同期不完全による、粒子像のボケやバイアス。
Revealerの対策: サブマイクロ秒ジッターの高精度ハードウェア同期コントローラーを採用し、正確な「フレームストラドリング」粒子ペア撮影を実現します。これは正確な速度計算の基盤です。
処理アルゴリズムの限界: 検査ウィンドウサイズ、ピークロッキング効果、2D PIVの面外運動による誤差。
Revealerの対策: RFlowソフトウェアはサブピクセル補間を備えた最先端のマルチパスグリッド変形アルゴリズムを実装しています。ピークロッキングの検出・最小化ツールと、計測信頼性を統計的に評価する包括的な不確かさ定量化モジュールを提供します。
ハードウェア設計とソフトウェア処理の両面でこれらの誤差に対処することで、Revealer PIVシステムは重要な研究開発に信頼できるデータを提供します。
トレーサ粒子ダイナミクス: 粒子が流れに忠実に追従しない(滑り速度、慣性、浮力)。
Revealerの対策: 流体と流れ状態に基づくトレーサ粒子選定とシーディング密度の専門コンサルティングを提供し、最適な追従性を確保します。
光学ひずみと校正誤差: カメラ間の位置ずれ、レンズひずみ、画像からワールド座標へのマッピング誤差。
Revealerの対策: 高精度にマッチングされた光学系と、RFlowソフトウェア内の高度な自己校正アルゴリズムを採用しています。ステレオ/トモPIVでは、位置ずれを自動補正するロバストなボリューム自己校正技術により、優れた3D再構築精度を実現します。
同期・タイミングジッター: レーザーパルスとカメラ露光の同期不完全による、粒子像のボケやバイアス。
Revealerの対策: サブマイクロ秒ジッターの高精度ハードウェア同期コントローラーを採用し、正確な「フレームストラドリング」粒子ペア撮影を実現します。これは正確な速度計算の基盤です。
処理アルゴリズムの限界: 検査ウィンドウサイズ、ピークロッキング効果、2D PIVの面外運動による誤差。
Revealerの対策: RFlowソフトウェアはサブピクセル補間を備えた最先端のマルチパスグリッド変形アルゴリズムを実装しています。ピークロッキングの検出・最小化ツールと、計測信頼性を統計的に評価する包括的な不確かさ定量化モジュールを提供します。
ハードウェア設計とソフトウェア処理の両面でこれらの誤差に対処することで、Revealer PIVシステムは重要な研究開発に信頼できるデータを提供します。
すべてのRevealer PIVシステムの購入に含まれます。
現地での設置と校正(通常2〜3日)
包括的トレーニング: ハードウェア、ソフトウェア、ベストプラクティスをカバーする3日間の実践トレーニング
初年度プレミアムサポート: 無制限のメール・電話サポート
ソフトウェアアップデート: 保証期間中は無料
アプリケーションコンサルティング: 実験設計とセットアップ最適化の支援
現地での設置と校正(通常2〜3日)
包括的トレーニング: ハードウェア、ソフトウェア、ベストプラクティスをカバーする3日間の実践トレーニング
初年度プレミアムサポート: 無制限のメール・電話サポート
ソフトウェアアップデート: 保証期間中は無料
アプリケーションコンサルティング: 実験設計とセットアップ最適化の支援
完全なPIVシステムは通常4つの統合モジュールで構成されます: 高エネルギーの照明光源(デュアルパルスレーザー)、専用ハイスピードカメラ(sCMOSまたはCCD)、高精度シンクロナイザー(PTU)、高度なベクトル処理ソフトウェア。当社のシステムは、乱流解析で最大の時間分解能を確保するため、サブマイクロ秒同期に最適化されています。
どちらも光学流速計測技術ですが、PIVシステムは検査ウィンドウ内の粒子群の相互相関に基づいて速度ベクトルを計算します。一方PTVは個々の粒子を追跡します。高密度シード流れでは、集団運動のデータが複雑な速度場をより正確に表現するため、多くの研究者が当社のPIVシステムを選びます。
「視野(FOV)」と流速に依存します。100mm未満の小さなFOVの液体流れでは、50〜100mJのレーザーで通常十分です。しかし、大規模風洞実験や高速気体流れでは、トレーサ粒子がハイスピードセンサーで捉えられる十分な光を反射できるよう、200mJ以上のNd:YAGレーザーを備えたPIVシステムを推奨します。
流体に微小なトレーサ粒子を混入し、薄いレーザーシートで照明し、極めて短い時間間隔で2枚の画像を撮影することで流体の速度場を計測する手法です。画像間の粒子群の変位から瞬時の速度ベクトルが得られます。
粒子は流れに忠実に追従する必要があります。液体では流体に近い密度の粒子(中空ガラス球、銀コーティング球など)を使用します。気体ではスモーク、オイルミスト、微小液滴を使用します。粒子像の直径は2〜4ピクセルが適切です。
経験則として、検査ウィンドウあたり10〜15粒子が最適です。少なすぎるとスプリアスベクトルが発生し、多すぎると相関ピークが劣化します。録画前にソフトウェアの粒子密度推定ツールで確認してください。
「フレーム間時間」とも呼ばれ、粒子変位を捉える2つのレーザーパルス(またはカメラフレーム)間の遅延です。粒子がフレーム間で約5〜8ピクセル移動するよう設定する必要があります。短すぎると変位にノイズが乗り、長すぎると粒子が検査ウィンドウ外に出てしまいます。
古典的相互相関(マルチパス): 最もロバストで広く適用可能です。
マルチスケール(ピラミッド): 高速で、クイックプレビューに適しますが、大きな強度変化に敏感です。
アフィン/ワープウィンドウ: 強い変形を伴う複雑な流れに最適ですが、低速です。
マルチスケール(ピラミッド): 高速で、クイックプレビューに適しますが、大きな強度変化に敏感です。
アフィン/ワープウィンドウ: 強い変形を伴う複雑な流れに最適ですが、低速です。
レーザーシートと校正プレート位置のわずかな位置ずれを補正することです。残留誤差を除去し、2D-3Cおよび3D-3C計測の精度を大幅に向上させます。
シート光学系を備えたパルスレーザーを使用します。レーザーシートはできるだけ薄く(計測領域で通常1〜2mm)、光が均一になるようにします。環境光が強い環境では暗室で作業するか、レーザー波長に合わせた狭帯域フィルターをカメラに装着します。
速度ベクトルは通常0.1ピクセル変位以内の精度です。絶対精度は視野とフレーム間時間に依存しますが、実用実験では最大速度の1〜2%未満の相対誤差を達成することが多いです。
使用できます。フレーム間時間を十分短くし、画像間の粒子運動がほぼ直線的であれば、非常にカオス的な流れでも確実に計測できます。極めて短いクロスフレーム間隔(NEO25では250nsまで)を持つハイスピードカメラが、このようなケース向けに設計されています。
温度勾配は密度変化を引き起こし、レーザーシートと粒子像を屈折させ、見かけの変位(光学ひずみ)を生じます。多項式校正モデル(例: 332)を使用してこれらのひずみを補正してください。また、熱平衡状態で実験を行うことを推奨します。