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3DPTVソフト Flow Expert3DPTV

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3DPTVソフト Flow Expert3DPTV
3DPTVソフト Flow Expert3DPTV
シンプルな操作と柔軟なハード対応を実現したボリューム空間の3次元3成分計測して速度ベクトルを算出
*3DPTV では粒子それぞれのX,Y,Z3 次元の速度を計測できます。
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3DPTVソフト Flow Expert3DPTV 特長

従来のレーザーシート2次元断面上の2成分測定や3成分測定ではなく、測定領域にボリュームをもたせて拡張することで空間情報を付け加えました。流体場の複雑な乱れの3次元構造を一度に把握することができる画期的な手法になります。
飛沫の飛散(くしゃみ)3次元PTV計測
くしゃみの際に飛ぶを飛沫を3次元測定しています。
飛沫の感染リスクを可視化動画として紹介いたします。
液相の3DPTV
3DPTVソフトウェア「Flow Expert3DPTV」の紹介動画です。
ソフトウェアの機能を動画で参考ください。

3DPTV 解析の手順

3DPTV解析までの手順【PTV、3次元測定、流れの可視化】
3DPTVの解析手順を動画で紹介いたします。
粒子を可視化
光源で測定対象となるエリアを照射して、粒子を可視化します。
3DPTV-粒子を可視化
カメラ配置
測定対象となるエリアを囲むようにカメラを配置します(カメラ3台で撮影をした場合)
3DPTV-カメラを配置(横)
3DPTV-カメラを配置(上)
キャリブレーション
校正板(キャリブレーションプレート)を手前・奥の2面で撮影します。
3DPTV-キャリブレーション
撮影
 

3DPTV計測事例(疑似粒子)

CGで疑似粒子をランダムに生成し、カメラ3台で回転する流れを計測しています。
  • 3DPTV-カメラの配置
    カメラ配置

    *カメラ配置はソフトウェア上で 確認ができます。
  • 3DPTV-カメラ正面
    カメラ1(正面)
  • 3DPTV-カメラ右側
    カメラ2(右側)
  • 3DPTV-カメラ左側
    カメラ3(左側)

PTVの概要

PTVでは個々の粒子を追跡して速度ベクトルを算出します。
PTV-粒子画像
FlowExpert3DPTVでは、粒子の移動先を求めるために「粒子マスク法」を使用します。粒子像のテンプレートを用意して濃淡画像(この場合の粒子像)における輝度値のピーク位置を求め、粒子の移動先を特定します。
PTV-相関
相互相関係数のピーク位置を粒子位置とする。

3DPTVのキャリブレーション

キャリブレーションプレート

PTV-キャリブレーションプレート 3DPTVを行うために等間隔にドットを刻印した専用のキャリブレーションプレートを使用します。
流れ場の3次元空間の位置情報をカメラに投影させることで、正確な粒子移動量を算出します。

キャリブレーション用治具

PTV-キャリブレーション用治具① PTV-キャリブレーション用治具② PTV-キャリブレーション用治具③

*3DPTVでは手前と奥の2断面でのキャリブレーションが必要になります。
キャリブレーションプレートを固定し、奥行き方向への稼動ができます。奥行き方向Z成分を管理してキャリブレーションプレート2断面の撮影ができます。堅牢な作りでズレのないトラバースが可能です。

3DPTVソフト「Flow Expert3DPTV」ベクトル算出までの流れ

1. 画像選択
対象画像とキャリブレーション用画像の読み込みをカメラごとに整理して確認します。

Flow Expert3DPTV-画像選択ボタン

Flow Expert3DPTV-画像選択
*画像はカメラ3 台で撮影をした場合

Flow Expert3DPTV-カメラ選択

計測の対象となる動画とキャリブレーション画像をカメラと関連付けます。

2. カメラキャリブレーション

Flow Expert3DPTV-キャリブレーションボタン

Flow Expert3DPTV-キャリブレーション画面
Flow Expert3DPTV-キャリブレーション機材配置
機材配置の確認画面
専用キャリブレーションプレートなら、原点とX,Y方向のマーカをクリックするだけでドット配置のすべてのマーカを自動検出します。完了するとカメラ配置のガイド表示によりキャリブレーションが成功したことが明瞭に判断できます。

3. 粒子検出(Find Particle)

Flow Expert3DPTV-粒子検出ボタン

Flow Expert3DPTV-粒子検出画面
キャリブレーションが終わると粒子検出のスイッチが有効になり、粒子の検出を行います。

4. 空間マッチング(Space Match)

Flow Expert3DPTV-空間マッチングボタン

Flow Expert3DPTV-空間マッチング画面
複数のカメラでとらえた粒子を各カメラの映像をもとに対応付けします。これにより粒子の各時刻での3次元位置を算出します。

5. ベクトル算出(Time Match)

Flow Expert3DPTV-タイムマッチボタン

Flow Expert3DPTV-ベクトル算出
数値化された3次元座標群を時間軸方法に接続して時刻間の移動量=流速を求めます(速度ベクトルを算出する)

6. 結果表示

Flow Expert3DPTV-3Dベクトル
3D ベクトル
Flow Expert3DPTV-平均流速グラフ
平均流速のグラフ表示

3DPTVソフト「Flow Expert3DPTV」仕様

計測対象空間 立体(3 次元)
検出ベクトル成分 3 次元(X,Y,Z)
計測手法 PTV
カメラ台数 2 台以上(3 台以上推奨)
キャリブレーション プレートを指定量移動
対応画像フォーマット AVI、WMV、JPG、BMP、TIFF、PNG 連番
出力形式 CSV データ、動画データ(AVI、WMV)、静止画データ(BMP、JPG)
出力数値 平均流速
対応OS Windows10(64 ビット)
メモリ 2GB 以上のRAM(推奨4GB 以上)
ストレージ 空き容量10GB 以上
モニタ SXGA 以上の解像度

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