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FlowExpert3DPTV

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FlowExpert2D3C
3次元PTVソフトウェア FlowExpert3DPTV
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
*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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可視化技術の見える化

特徴

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
液相の3DPTV

可視化から撮影まで

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。
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)
カメラ配置-横から見た場合
カメラ配置-上から見た場合
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。
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。
  • 製品イメージ
    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。
  • 製品イメージ
    カメラ1(正面)
  • 製品イメージ
    カメラ2(右側)
  • 製品イメージ
    カメラ3(左側)

3台のカメラで撮影した画像から、それぞれ2次元のベクトルを算出して最終的に3D空間へベクトルをプロットします。

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。
概要1
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。
概要2
相互相関係数のピーク位置を粒子位置とする。

キャリブレーション

キャリブレーションプレート

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

キャリブレーションプレート キャリブレーションプレート キャリブレーションプレート

*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。

ソフトウェア処理の流れ

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。

画像選択

画像選択
*画像はカメラ3 台で撮影をした場合

画像選択

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

画像選択

カメラキャリブレーション
機材
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)

粒子検出

粒子検出
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)

空間マッチング

空間マッチング
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)

ベクトル算出

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

円筒水槽における撹拌
3D ベクトル
シャボン玉を応用した上昇気流
平均流速のグラフ表示

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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