JP2003269939A - Jet angle measurement device and jet angle measurement method - Google Patents

Jet angle measurement device and jet angle measurement method

Info

Publication number
JP2003269939A
JP2003269939A JP2002067689A JP2002067689A JP2003269939A JP 2003269939 A JP2003269939 A JP 2003269939A JP 2002067689 A JP2002067689 A JP 2002067689A JP 2002067689 A JP2002067689 A JP 2002067689A JP 2003269939 A JP2003269939 A JP 2003269939A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
jet
camera
coordinate system
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002067689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Egashira
良夫 江頭
Yuichi Sasano
祐一 佐々野
Takeo Hirasaki
丈尾 平崎
Kiyobumi Inaba
清文 稲葉
Hiroshi Yatabe
弘 谷田部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002067689A priority Critical patent/JP2003269939A/en
Publication of JP2003269939A publication Critical patent/JP2003269939A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the measurement accuracy. <P>SOLUTION: Respective two-dimensional coordinates of a plurality of images obtained by shooting the same shooting object are made to be a simultaneous equation, and a three-dimensional expression of a boundary line 33 of one shooting object is obtained. Since the mechanical origin is fixed and set at a nozzle 5, and the three- dimensional expression is described by the nozzle-fixed coordinate system fixed at the nozzle 5, the angle of a jet is resultantly measured with respect to the reference line or the reference surface of the nozzle. The nozzle-fixed coordinate system and an imaging plane coordinate system are standardized, the reference line of the nozzle 5 is strictly set as a marker line on the imaging plane coordinate system, and the multilateral shape of one jet 6 or the three-dimensional directions of a plurality of linear jets 6-1, 2 and 3 are described by the standardized coordinate system relatively to the nozzle 5, so that the three-dimensional expressions of the jet 6 or the linear jets 6-1, 2 and 3 with respect to the nozzle are made accurate. The shape of the jet can be measured without contacting it, the nozzle is not damaged, and a body like a measuring pin changing the hydrodynamic characteristics of the nozzle is not used, so that an actual jet can directly be measured and its real angle can be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、噴射角度計測装
置、及び、噴射角度計測方法に関し、特に、ノズルから
噴射される多様な形態の噴流とノズルの基準線との間の
噴射角度を計測する噴射角度計測装置、及び、噴射角度
計測方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a jetting angle measuring device and a jetting angle measuring method, and more particularly to measuring jetting angles between various types of jets jetted from a nozzle and a reference line of the nozzle. The present invention relates to an injection angle measuring device and an injection angle measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンのような内燃機関に
は、燃料のような流体を噴射する噴射ノズル又は噴霧ノ
ズルが用いられている。噴射ノズルの噴射方向は、熱的
エネルギーに対する機械エネルギーの変換効率に影響す
る。そのような噴射方向を測定することにより噴射ノズ
ルを設計し改良することが重要である。噴射方向は、ノ
ズル本体に開けられて形成されている穴の向きにより概
ね規定される。そのような穴の形状に合致しその穴から
突出する部分を持つピンをその穴に挿入してその突出部
分の方向を知ることにより、その噴射方向を知ることが
できる。挿入されたピンと穴との機械的合致は困難であ
り、それらの僅かの不一致は、ピンの突出部分の方向と
現実の噴射方向との一致性を大きく狂わせ、且つ、その
ピンが流体から物理的に影響を受けて、本来の噴流を計
測することができない。このような狂いが生じる恐れが
あるので、ピンを用いる測定技術はその信頼性が低い。
2. Description of the Related Art An injection nozzle or a spray nozzle for injecting a fluid such as fuel is used in an internal combustion engine such as a diesel engine. The injection direction of the injection nozzle affects the conversion efficiency of mechanical energy to thermal energy. It is important to design and improve jet nozzles by measuring such jet directions. The jetting direction is generally defined by the direction of the hole formed in the nozzle body. The injection direction can be known by inserting a pin having a portion matching the shape of such a hole and having a portion protruding from the hole and knowing the direction of the protruding portion. The mechanical alignment of the inserted pin with the hole is difficult, and their slight misalignment greatly disturbs the alignment between the direction of the protruding part of the pin and the actual jetting direction, and the pin is physically removed from the fluid. The original jet cannot be measured due to the influence of Due to the possibility of such an error, the measurement technique using pins is unreliable.

【0003】噴射流を光学的に直接に測定してより高精
度に噴射方向を測定する技術が、特開平10−1485
99号で知られている。噴射流を形成する物質として、
水、燃料、洗浄液のような液体が知られている。これら
の液体が透明的であれば、その液体を照射する光(例
示:白熱灯、水銀灯、レーザービーム)の散乱光強度が
低い。背景と散乱光を区別するために画像処理の技術が
用いられている。それらの液体が逆に不透明的でありそ
の散乱性が高い場合には、噴流の一方側から入射してそ
れの他方側から出射する光の量は透過距離についてエキ
スポーネンシャルに少なくなり、その他方側で散乱する
光の量が極端に少なくなる。液体が透明的であるか不透
明的であるかによらず、画像処理が役に立たなくなるこ
とが多い。
A technique for measuring the jet direction with high accuracy by directly measuring the jet flow is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-1485.
Known as No. 99. As a substance that forms a jet flow,
Liquids such as water, fuel and cleaning liquids are known. If these liquids are transparent, the scattered light intensity of the light irradiating the liquid (eg, incandescent lamp, mercury lamp, laser beam) is low. Image processing techniques are used to distinguish scattered light from background. On the contrary, when the liquids are opaque and their scattering property is high, the amount of light that enters from one side of the jet and exits from the other side becomes exponentially small with respect to the transmission distance. The amount of light scattered on one side is extremely small. Image processing is often useless regardless of whether the liquid is transparent or opaque.

【0004】ノズルに固定されている基準線に対する噴
流の角度の計測の精度の向上のためには、噴流の外形面
に対応する線分の高精度の抽出が要求される。線分の抽
出のためには、画像の2値化が適切である。線分の抽出
の精度は、2値化の精度に対応する。2値化の精度の向
上のためには、撮影対象物体とその背景の撮像光強度の
相対的差分が大きいことが要求される。このような計測
精度は、円錐面状噴流(中実噴流)、多線状噴流の噴射
角度の多面的計測、多次元的計測の同時化により実現さ
れる。
In order to improve the accuracy of measuring the angle of the jet with respect to the reference line fixed to the nozzle, it is necessary to extract the line segment with high accuracy corresponding to the outer surface of the jet. Binarization of an image is suitable for extracting a line segment. The accuracy of line segment extraction corresponds to the accuracy of binarization. In order to improve the accuracy of binarization, it is required that the relative difference between the imaging light intensities of the object to be imaged and the background thereof is large. Such measurement accuracy is realized by simultaneously performing multifaceted measurement and multidimensional measurement of the jet angle of the conical surface jet (solid jet) and the multi-line jet.

【0005】入射点の散乱光について画像処理技術を有
効に利用することができることが求められる。
It is required that the image processing technology can be effectively used for the scattered light at the incident point.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、中実
噴流と多線状噴流の噴射角度の計測の精度を向上させる
ことができる噴射角度計測装置、及び、噴射角度計測方
法を提供することにある。本発明の課題は、精度向上の
ために画像処理技術を有効に利用することができる噴射
角度計測装置、及び、噴射角度計測方法を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an injection angle measuring device and an injection angle measuring method capable of improving the accuracy of measuring the injection angles of a solid jet and a multi-line jet. Especially. An object of the present invention is to provide a jetting angle measuring device and a jetting angle measuring method that can effectively use an image processing technique for improving accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。
Means for solving the problem Means for solving the problem are expressed as follows. The technical matters appearing in the expression are accompanied by parentheses (), and numbers, symbols and the like are added. The numbers, symbols and the like are technical matters constituting at least one embodiment or a plurality of examples of the plurality of embodiments or a plurality of examples of the present invention, particularly, the embodiment or the example. It corresponds to the reference numbers, reference symbols, etc. attached to the technical matters expressed in the drawings corresponding to. Such reference numbers and reference symbols clarify correspondences and bridges between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence / bridge does not mean that the technical matters described in the claims are limited to the technical matters of the embodiment or the examples.

【0008】本発明による噴射角度計測装置は、ノズル
(5)を回転自在に支持する支持台と、ノズル(5)か
ら噴射される噴流(6)と背景(2)の組合せである撮
影対象物を撮影するカメラ(3)とを具えている。カメ
ラ(3)は、ノズル(5)に固定されるノズル固定座標
系の中で定義される撮像面座標系を持ち、撮像面座標系
の2次元座標に対応して光量を電気信号に変換する撮像
面(21)を備えている。噴流(6)と背景(2)とに
対応して撮像面(21)が出力する電気信号に基づいて
噴流(6)と背景(2)の境界線(33)を抽出する画
像処理器(25)と、境界線(33)の3次元表現をノ
ズル固定座標系で実行する計算器(31)とが更に追加
されている。3次元表現は、カメラ(3)と撮影対象物
との間の複数の相対的位置関係に対応する複数の電気信
号に基づく多元連立式が解かれて実行される。
The jetting angle measuring device according to the present invention comprises a support for rotatably supporting the nozzle (5), an object to be photographed which is a combination of the jet (6) jetted from the nozzle (5) and the background (2). And a camera (3) for photographing. The camera (3) has an imaging plane coordinate system defined in the nozzle fixed coordinate system fixed to the nozzle (5), and converts the light quantity into an electric signal corresponding to the two-dimensional coordinates of the imaging plane coordinate system. It has an imaging surface (21). An image processor (25) that extracts a boundary line (33) between the jet (6) and the background (2) based on an electric signal output from the imaging surface (21) corresponding to the jet (6) and the background (2). ) And a calculator (31) for executing a three-dimensional representation of the boundary line (33) in the nozzle fixed coordinate system. The three-dimensional representation is performed by solving a multi-dimensional simultaneous equation based on a plurality of electric signals corresponding to a plurality of relative positional relationships between the camera (3) and the object to be imaged.

【0009】同一撮影対象に対して撮影されて得られる
複数の画像のそれぞれの2次元座標が連立化されて、1
つの撮影対象の境界線(33)の3次元表現が得られ
る。機械的原点がノズル(5)に固定されて設定され、
その3次元表現はノズル(5)に固定されているノズル
固定座標系で記述されるので、噴流の角度がノズルの基
準線又は基準面に対して計測されたことになる。ノズル
固定座標系と撮像面座標系が共通座標化されて、ノズル
5の基準線が撮像面座標系上でマーカー線として厳密に
設定されていて、1つの噴流(6)の多面的形状、又
は、複数の線状噴流(6−1,2,3)の3次元方向が
ノズル(5)に対して相対的にその共通座標系で記述さ
れるから、噴流(6)又は線状噴流(6−1,2,3)
のノズルに対する3次元表現が高精度化される。
The two-dimensional coordinates of each of a plurality of images obtained by photographing the same subject are made simultaneous and
A three-dimensional representation of the boundary line (33) of one imaged object is obtained. The mechanical origin is fixed and set on the nozzle (5),
Since the three-dimensional representation is described in the nozzle fixed coordinate system fixed to the nozzle (5), the jet angle is measured with respect to the reference line or reference plane of the nozzle. The nozzle fixed coordinate system and the imaging plane coordinate system are made into common coordinates, the reference line of the nozzle 5 is strictly set as a marker line on the imaging plane coordinate system, and the multifaceted shape of one jet (6), or , The three-dimensional direction of the plurality of linear jets (6-1, 2, 3) is described in the common coordinate system relative to the nozzle (5), and thus the jet (6) or the linear jet (6 -1, 2, 3)
The three-dimensional representation for the nozzles of is improved in accuracy.

【0010】非接触で噴流の形状を計測することがで
き、ノズルを傷めることがなく、計測用ピンのようなノ
ズルの流体力学的特性を変更するような物体がないの
で、現実の噴流について直接的な計測が可能であり、真
の角度を計測することができる。
Since the shape of the jet can be measured in a non-contact manner, the nozzle is not damaged, and there is no object such as a measuring pin that changes the hydrodynamic characteristics of the nozzle. It is possible to measure the true angle and measure the true angle.

【0011】背景(2)の色と噴流(6)の色とは互い
に異なることは、境界線(33)の数学的精度を高くす
る点で重要である。カメラ(3)は3原色のカメラであ
り、背景(2)の色と噴流(6)の色とは3原色のうち
の2色から選択されることが好ましい。カメラ(3)は
赤外線カメラであることも好ましい。
It is important that the color of the background (2) and the color of the jet (6) are different from each other in order to improve the mathematical accuracy of the boundary line (33). The camera (3) is a three primary color camera, and the background (2) color and the jet (6) color are preferably selected from two of the three primary colors. It is also preferred that the camera (3) is an infrared camera.

【0012】ノズル(5)は回転自在でありノズル
(5)の回転軸心線(11)がノズル固定座標系に固定
されていることは、噴流(6)を共通の座標系で多面的
に撮影することを容易にする(回転軸心線の保持は機械
的に容易である。)。
The nozzle (5) is rotatable and the rotation axis (11) of the nozzle (5) is fixed to the nozzle fixed coordinate system, which means that the jet flow (6) is multifaceted in a common coordinate system. Makes it easy to take a picture (holding the axis of rotation is mechanically easy).

【0013】レーザービームを出射する光源が追加され
る。噴流(6)は複数の線状噴流(6)で形成され、1
つの線状噴流(6)の2位置にレーザービームが照射さ
れる。その照射は、スリット状の光線であることが好ま
しい。レーザービームの色と背景(2)の色とは互いに
異なることが好ましい。
A light source for emitting a laser beam is added. The jet (6) is composed of a plurality of linear jets (6)
A laser beam is applied to two positions of one linear jet (6). The irradiation is preferably a slit-shaped light beam. The color of the laser beam and the color of the background (2) are preferably different from each other.

【0014】ノズル(5)は機械的基準面(9)を有
し、噴流(6)の中心線(12)と機械的基準面(9)
との間の位置関係がノズル固定座標系で規定されてい
る。機械的基準面(9)は、円筒面が適正であり、中心
線(12)の設定が容易である。ノズル(5)の複数回
転位置の機械的基準面(9)の鉛直性又は一定方向性に
基づいて、撮像面(21)とノズルの中心線(11)を
共通座標で記述することができる。複数の線状噴流
(6)の中心線(12)のまわりの相対的角度αと、複
数の線状噴流(6−1,2,3)の機械的基準面(9)
に対して定義される仰角θとが多元連立座標点又は多元
連立1次方程式に基づいて計算器(31)により計算さ
れる。
The nozzle (5) has a mechanical reference plane (9), the center line (12) of the jet (6) and the mechanical reference plane (9).
The positional relationship between and is defined by the nozzle fixed coordinate system. The mechanical reference plane (9) is appropriately a cylindrical plane, and the center line (12) can be easily set. The imaging plane (21) and the center line (11) of the nozzle can be described in common coordinates based on the verticality or constant directionality of the mechanical reference plane (9) at multiple rotational positions of the nozzle (5). The relative angle α around the centerline (12) of the plurality of linear jets (6) and the mechanical reference plane (9) of the plurality of linear jets (6-1, 2, 3).
The elevation angle θ defined with respect to is calculated by a calculator (31) based on a multi-dimensional simultaneous coordinate point or a multi-dimensional simultaneous linear equation.

【0015】本発明による噴射角度計測方法は、下記複
数のステップのセット:機械的基準線(11)をノズル
(5)に工作機械により設定するステップと、支持台に
ノズル(5)を人為的に設定するステップと、支持台に
対して規定される撮像面座標系(21)を持つカメラ
(3)を人為的に配置するステップと、ノズル(5)か
ら噴出される噴流(6又は6−1,2,3)を多面的に
撮像座標系(21)に撮像して複数の画像をカメラ
(3)により作成するステップと、複数の画像をそれぞ
れに2値化して複数の2値化画像をコンピュータ(2
5)により作成するステップと、複数の2値化画像に現
れそれぞれに2次元座標で表現される複数の線分(3
3)に基づいて、機械的基準線(11)に対する噴流
(6又は6−1,2,3)の角度をコンピュータ(3
1)により計算するステップ、を構成している。カメラ
により背景を撮影するステップが追加される。背景
(2)の色と噴流(6)で散乱する光の色とは互いに異
なる。
The injection angle measuring method according to the present invention comprises the following set of steps: a step of setting a mechanical reference line (11) in the nozzle (5) by a machine tool, and an artificial nozzle (5) in the support base. Setting, a step of artificially arranging a camera (3) having an imaging plane coordinate system (21) defined with respect to the support, and a jet flow (6 or 6-) ejected from the nozzle (5). 1, 2, 3) are imaged in the imaging coordinate system (21) in a multifaceted manner to create a plurality of images by the camera (3), and a plurality of binarized images are obtained by binarizing the plurality of images respectively. Computer (2
5), and a plurality of line segments (3
3), the angle of the jet (6 or 6-1, 2, 3,) with respect to the mechanical reference line (11) is calculated by the computer (3
1) constitutes the step of calculating. An additional step of capturing the background by the camera is added. The color of the background (2) and the color of the light scattered by the jet (6) are different from each other.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図に対応して、本発明による噴射
角度計測装置の実施の形態は、カメラが背景スクリーン
ととも配置されている。その背景スクリーン1の背景面
2の全部又は一部は、図1に示されるように、カメラ3
の撮影可能領域4に入っている。撮影可能領域4に、ノ
ズル5が入っている。ノズル5は、噴射流6を噴出して
いる。噴射流6のうち規定される規定部分(擬似的円錐
面)7は、撮影可能領域4に入っている。規定部分7
は、ノズル5の点状噴射口である噴射点Pとこの点Pか
ら距離L(例示:65mm)だけ離れた規定平面8との
間の噴射流の部分として規定されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Corresponding to the figures, in an embodiment of an injection angle measuring device according to the present invention, a camera is arranged with a background screen. All or part of the background surface 2 of the background screen 1, as shown in FIG.
It is in the image-capable area 4 of. A nozzle 5 is included in the imageable area 4. The nozzle 5 ejects the jet flow 6. The defined portion (pseudo-conical surface) 7 of the jet flow 6 enters the imageable area 4. Regulation part 7
Is defined as the portion of the jet flow between the jet point P, which is the point-like jet port of the nozzle 5, and the prescribed plane 8 separated from this point P by a distance L (example: 65 mm).

【0017】ノズル5には、機械的基準面(例示:円筒
面)9が精密に形成されている。点Pは、機械的基準面
9の中心線11の上にあるように、機械的基準面9と点
Pとの間の幾何学的関係が精密機械加工により与えられ
ている。その精密機械加工によれば、噴射流6の噴射方
向線12が中心線11に一致しているはずである。ノズ
ル5は、中心線11が鉛直線であるように図示されない
把持用治具により回転自在に支持されている。ノズル5
の回転軸心線は、機械加工により中心線11に一致して
いる。その回転は、エンコーダ付サーボモータにより行
われる。カメラ3の基準光軸線13は、水平に向いてい
ることが好ましい。支持台(図示されず)に固定される
円筒の内周面に機械的基準面9を一致させ、その円周面
で案内されるノズル5を回転させることにより、中心線
11の方向を容易に保持する(保存する)ことができ
る。
A mechanical reference plane (example: cylindrical surface) 9 is precisely formed on the nozzle 5. The point P is located on the center line 11 of the mechanical reference plane 9, and the geometrical relationship between the mechanical reference plane 9 and the point P is given by precision machining. According to the precision machining, the jet direction line 12 of the jet flow 6 should coincide with the center line 11. The nozzle 5 is rotatably supported by a gripping jig (not shown) such that the center line 11 is a vertical line. Nozzle 5
The axis line of the rotation axis of is coincident with the center line 11 by machining. The rotation is performed by a servomotor with an encoder. The reference optical axis 13 of the camera 3 is preferably oriented horizontally. By aligning the mechanical reference surface 9 with the inner peripheral surface of a cylinder fixed to a support (not shown) and rotating the nozzle 5 guided by the peripheral surface, the direction of the center line 11 can be easily adjusted. Can be retained (saved).

【0018】図2(a)は、2次元座標値対応光量値を
出力することができるカメラ3の撮像画面に形成された
ノズル5と噴射流6との映像を背景2上に多値濃淡出力
紙に出力したハードコピー、又は、多値濃淡電子的表示
画面14に出力した多値濃淡映像15を示している。図
2(b)は、多値濃淡映像15を2値濃淡化により画像
処理した2値濃淡映像16を示している。2値化は、2
次元座標値対応光量値が設定される閾値より小さい場合
には一定輝度で黒色化し、2次元座標値対応光量値が設
定される閾値より大きい場合には一定輝度で白色化する
ことである。又は、2値化は、2次元座標値対応光量値
が設定される閾値より小さい場合には一定の低輝度で暗
色化し、2次元座標値対応光量値が設定される閾値より
大きい場合には一定の高輝度で明色化することである。
2値化は、更には、図2(b)に対応する2値化であ
り、2次元座標値対応光量値が設定される値より小さい
場合には光量値を零化し、2次元座標値対応光量値が設
定される閾値より大きい場合にはその光量値を1化する
ことである。
FIG. 2A shows a multi-value grayscale output of an image of the nozzle 5 and the jet flow 6 formed on the image pickup screen of the camera 3 capable of outputting the light amount value corresponding to the two-dimensional coordinate value on the background 2. A hard copy output on paper or a multi-value grayscale image 15 output on a multi-value grayscale electronic display screen 14 is shown. FIG. 2B shows a binary grayscale image 16 obtained by performing image processing on the multivalue grayscale image 15 by binary graying. Binarization is 2
When the light quantity value corresponding to the two-dimensional coordinate value is smaller than the set threshold value, it is blackened with a constant brightness, and when the light quantity value corresponding to the two-dimensional coordinate value is larger than the set threshold value, it is whitened with a constant brightness. Alternatively, the binarization is dark when the light quantity value corresponding to the two-dimensional coordinate value is smaller than the set threshold value, and is dark when the light quantity value corresponding to the two-dimensional coordinate value is larger than the set threshold value. It is to brighten with high brightness.
The binarization is further binarization corresponding to FIG. 2B. When the light quantity value corresponding to the two-dimensional coordinate value is smaller than the set value, the light quantity value is zeroed and the two-dimensional coordinate value correspondence is performed. When the light amount value is larger than the set threshold value, the light amount value is set to 1.

【0019】2値化により得られる画像の境界線がより
鮮明であることが重要である。その鮮明さは、ノズル5
の機械的基準面9と噴射流6の規定部分7と背景2との
間の峻別さに等価である。その鮮明さを得るためには、
ノズル5又は機械的基準面9の色と背景スクリーン1の
背景面2の色とが異なり、且つ、噴射流6の規定部分7
の色と背景スクリーン1の背景面2の色とが異なること
が重要である。カメラ3の撮像面は、モノカラー対応型
又はマルチカラー対応型である。カメラ3の撮像面がモ
ノカラー対応型であれば、規定部分7の黒色に対して背
景面2の白色が対応し、又は、規定部分7の白色に対し
て背景面2の黒色が対応する。カメラ3の撮像面がマル
チカラー対応型特に3原色対応型であれば、規定部分7
の赤色に対して背景面2の緑色又は青色が対応し、規定
部分7の緑色に対して背景面2の赤色が対応する。
It is important that the boundary line of the image obtained by the binarization is sharper. The sharpness of the nozzle 5
Equivalent to the distinction between the mechanical reference plane 9 and the defined portion 7 of the jet 6 and the background 2. To get that clarity,
The color of the nozzle 5 or the mechanical reference surface 9 is different from the color of the background surface 2 of the background screen 1, and the defined portion 7 of the jet flow 6 is
It is important that the color of and the color of the background surface 2 of the background screen 1 be different. The imaging surface of the camera 3 is of a mono-color type or a multi-color type. If the image pickup surface of the camera 3 is a mono-color compatible type, the white color of the background surface 2 corresponds to the black color of the defined portion 7, or the black color of the background surface 2 corresponds to the white color of the defined portion 7. If the image pickup surface of the camera 3 is a multi-color type, especially a three-primary color type, the specified portion 7
The green or blue color of the background surface 2 corresponds to the red color, and the red color of the background surface 2 corresponds to the green color of the defined portion 7.

【0020】3原色対応波長に感度がそれぞれに高い光
電子変換面がCCDで形成されている撮像管がそのまま
に用いられる。2つの波長に対してそれぞれに感度が特
異的に優れた2波長型光電管が別途に開発されることは
有意義である。市販されているそのような2波長型光電
管の波長に対応して背景スクリーン1と噴射流6の色塗
りを行うことは有意義である。噴射流6の色塗りのため
には、染色剤を溶かした適正粘度の液体、粉体を混入し
た適正摩擦係数の気体が用いられ得る。背景面2の温度
差と噴射流6の温度差を積極的に与えることにより、赤
外線カメラが有効に用いられ得る。
The image pickup tube in which the photoelectron conversion surfaces each having high sensitivity to the wavelengths corresponding to the three primary colors is formed by CCD is used as it is. It is significant that a two-wavelength type phototube, which has specific sensitivity to two wavelengths, is separately developed. It is meaningful to color-paint the background screen 1 and the jet stream 6 corresponding to the wavelength of such a two-wavelength type phototube commercially available. For the color coating of the jet stream 6, a liquid having a proper viscosity in which a dyeing agent is dissolved, or a gas having a proper friction coefficient in which powder is mixed can be used. The infrared camera can be effectively used by positively providing the temperature difference between the background surface 2 and the jet flow 6.

【0021】カメラ3の撮像面には、図1に示されるよ
うに、平面投影図が形成される。規定部分7である形状
線は座標値化されているから、噴射方向線12である直
線は、CCDカメラのような撮像面に設定されている座
標系でその方程式が決定される。機械的基準面9も同様
にその同じ座標系で決定される。従って、規定部分7は
ノズル5に対して計算により決定される。円錐面状の座
標値に基づいて、点Pから噴射される噴射流6の立体角
と、点Pを通り規定部分7の中心線と機械的基準面9の
中心線である中心線11の角度が計算により求められ
る。ノズル5を中心線11のまわりに選定された角度で
歩進的に回転させることにより、噴射流6の中心線の対
称性の崩れを知ることができる。カメラ3と背景スクリ
ーン1を同体にノズル5のまわりに回転させることは可
能である。
A plane projection view is formed on the image pickup surface of the camera 3, as shown in FIG. Since the shape line that is the defining portion 7 is converted into coordinate values, the equation of the straight line that is the ejection direction line 12 is determined by the coordinate system set on the imaging surface such as a CCD camera. The mechanical reference plane 9 is likewise determined in that same coordinate system. Therefore, the defining portion 7 is calculated and determined for the nozzle 5. Based on the conical surface coordinate values, the solid angle of the jet flow 6 jetted from the point P and the angle between the center line of the defined portion 7 and the center line 11 which is the center line of the mechanical reference plane 9 passing through the point P. Is calculated. By rotating the nozzle 5 stepwise around the centerline 11 at a selected angle, it is possible to know the breaking of the symmetry of the centerline of the jet flow 6. It is possible to rotate the camera 3 and the background screen 1 together around the nozzle 5.

【0022】カメラ3の光軸13と機械的基準面9との
相対的位置関係は、既知である。カメラ3の撮像面に結
像するノズル5と規定部分7の実像は、俯瞰的投影図で
ある。カメラ3の光軸13と機械的基準面9との既知の
相対的位置関係に基づいて、その俯瞰的投影図から、ノ
ズル5と噴射流6の相対的位置関係を絶対的に計算によ
り求めることができる。噴射流6の形状のみが重要であ
り、噴射流6と機械的基準面9の相対的位置関係が重要
でない場合には、噴射流6の形状のみが計算される。
The relative positional relationship between the optical axis 13 of the camera 3 and the mechanical reference plane 9 is known. The real images of the nozzle 5 and the defining portion 7 formed on the image pickup surface of the camera 3 are overhead projection views. Based on a known relative positional relationship between the optical axis 13 of the camera 3 and the mechanical reference plane 9, the relative positional relationship between the nozzle 5 and the jet flow 6 is absolutely calculated from the overhead projection view. You can When only the shape of the jet flow 6 is important and the relative positional relationship between the jet flow 6 and the mechanical reference plane 9 is not important, only the shape of the jet flow 6 is calculated.

【0023】図3は、本発明による噴射角度計測装置の
実施の他の形態を示している。実施の本形態は、3点線
状噴射のノズルに対して適用されている。ノズル5は、
3点で噴射口を有し、噴射流体6は、3つの線状噴射流
6−1,2,3を形成する。図示されていないカメラ3
の光軸は、背景スクリーン1の背景面2に直交する1本
の線に一致している。3本の線状流線6−1,2,3と
ノズル5を撮影するカメラ3の視野角範囲には、背景面
2の一部が存在している。
FIG. 3 shows another embodiment of the injection angle measuring device according to the present invention. The present embodiment is applied to a three-point linear injection nozzle. Nozzle 5
The jet fluid 6 has the jet ports at three points, and the jet fluid 6 forms three linear jet streams 6-1, 2, 3. Camera 3 not shown
The optical axis of is aligned with one line orthogonal to the background surface 2 of the background screen 1. A part of the background surface 2 exists in the viewing angle range of the camera 3 for photographing the three linear streamlines 6-1, 2, 3 and the nozzle 5.

【0024】点Aにレーザービームの発射点42が設定
されている。発射点42から、面状ビーム又は線状ビー
ムが発射される。面状ビームは、2つの角度位置で選択
的に発射される。線状ビームは、2つの角度位置の2つ
の平面上で選択的に発射され、且つ、それぞれの平面上
で適正角度範囲で走査的に発射される。線状ビーム又は
面状ビームは、以下、レーザービーム41といわれる。
A laser beam emission point 42 is set at a point A. A plane beam or a linear beam is emitted from the emission point 42. The planar beam is selectively fired at two angular positions. The linear beam is selectively fired on the two planes at the two angular positions and scan-fired on the respective planes in the proper angular range. The linear beam or the plane beam is hereinafter referred to as a laser beam 41.

【0025】レーザービーム41は、同時的に上側3点
A,B,Cで交叉する。他のレーザービーム41は、同
時的に下側3点A’,B’,C’で交叉する。レーザー
ビーム41は、6点でそれぞれの点で広角度範囲に散乱
する。線状噴射流6−1,2,3の直径は、1mmφの
程度である。背景面2が緑色であり、レーザービーム4
1はHe−Neレーザーであり赤色である。又は、背景
面2が赤色であり、レーザービーム41はArレーザー
であり青色である。更に又は、背景面2が黒色であり、
レーザービーム41は3原色レーザーの混合である白色
レーザーである。背景面2に適正に温度が与えられ、レ
ーザービーム41は赤外線カメラの撮像面に対して感度
が高い赤外線レーザーである。レーザービーム41が線
状噴射流6−1,2,3で吸収される量は少なく、多値
濃淡電子的表示画面14から発射されて線状噴射流6−
3を透過するレーザービーム41が他の線状噴射流6−
1,2に照射される確率は零であり、又は、零に近い。
The laser beam 41 simultaneously intersects with the upper three points A, B and C. The other laser beams 41 simultaneously intersect at the lower three points A ′, B ′, C ′. The laser beam 41 is scattered at six points in a wide angle range at each point. The diameter of the linear jet flows 6-1, 2, 3 is about 1 mmφ. The background surface 2 is green and the laser beam 4
1 is a He-Ne laser, which is red. Alternatively, the background surface 2 is red and the laser beam 41 is an Ar laser and is blue. In addition, or the background surface 2 is black,
The laser beam 41 is a white laser which is a mixture of three primary color lasers. The background surface 2 is appropriately heated, and the laser beam 41 is an infrared laser having high sensitivity to the image pickup surface of the infrared camera. The amount of the laser beam 41 absorbed by the linear jet streams 6-1, 2 and 3 is small, and the laser beam 41 is emitted from the multi-value grayscale electronic display screen 14 and the linear jet stream 6-
The laser beam 41 that passes through the laser beam 3 passes through another linear jet flow 6-
The probability of irradiation of 1 and 2 is zero or close to zero.

【0026】レーザービーム41の照射を受けた線状噴
射流6−1,2,3は、6点A,B,C,A’,B’,
C’で散乱され、その散乱光がカメラ3の撮像面に実像
化する。ノズル5が回転させられ、他の6点A,B,
C,A’,B’,C’が撮影される。1組の6点の2次
元座標値と他の1組の6点の2次元座標値は、3つの直
線AA’,BB’,CC’の方程式を決定する。このよ
うな3直線は、ノズル5の機械的基準面9に対して記述
されていて、3直線と機械的基準面9の中心線との間の
それぞれの角度、3直線と機械的基準面9に直交する平
面10との間のそれぞれの角度を決定する。
The linear jet streams 6-1, 2, 3 which have been irradiated with the laser beam 41 have six points A, B, C, A ', B',
The scattered light is scattered by C ′, and the scattered light forms a real image on the imaging surface of the camera 3. The nozzle 5 is rotated and the other 6 points A, B,
C, A ', B', C'is photographed. One set of two-dimensional coordinate values of 6 points and another set of two-dimensional coordinate values of 6 points determine the equations of the three straight lines AA ′, BB ′, CC ′. Such three straight lines are described with respect to the mechanical reference plane 9 of the nozzle 5, the respective angles between the three straight lines and the center line of the mechanical reference plane 9, the three straight lines and the mechanical reference plane 9 Determine respective angles with the plane 10 orthogonal to the.

【0027】直線AA’と平面10との間の角度は、仰
角といわれ機械設計上で重要な設計値である。線状噴射
ノズル(針状ノズル)の型式として、複数の線状噴射流
の中心線11のまわりの相対的回転角度αと仰角θとが
用いられて、α−θで表現される。線状噴射流を1平面
上に3方向に噴射するノズルは”120−0”で表現さ
れ、線状噴射流を1平面上に4方向に噴射するノズル
は”90−0”で表現され、線状噴射流を1円錐面上に
3方向に仰角60度で噴射するノズルは”120−6
0”で表現され、線状噴射流を1円錐面上に4方向に仰
角60度で噴射するノズルは”90−60”で表現さ
れ、線状噴射流を1円錐面上に8方向に仰角60度で噴
射するノズルは”45−60”で表現される。θが0で
ある場合、設定されるカメラ3の複数の光軸の1つは、
中心線11に平行に設定される。3方向ノズルの線状噴
射流の既述の計測のためには、ノズル5と線状噴射流6
は3回転位置で撮影され、n方向ノズルの線状噴射流の
既述の計測のためには、ノズル5と線状噴射流6はn回
転位置で撮影されることが高精度計測の点で望ましい。
The angle between the straight line AA 'and the plane 10 is called an elevation angle and is an important design value in mechanical design. As a model of the linear injection nozzle (needle-shaped nozzle), the relative rotation angle α and the elevation angle θ around the center line 11 of the plurality of linear injection flows are used and expressed by α-θ. A nozzle that jets a linear jet in three directions on one plane is represented by "120-0", and a nozzle that jets a linear jet in four directions on one plane is represented by "90-0". A nozzle that injects a linear jet flow on one conical surface in three directions at an elevation angle of 60 degrees is "120-6.
A nozzle that is represented by 0 "and that ejects a linear jet flow in one direction on a conical surface in four directions at an elevation angle of 60 degrees is represented by" 90-60 ". A nozzle that ejects at 60 degrees is represented by “45-60.” When θ is 0, one of the plurality of optical axes of the camera 3 that is set is
It is set parallel to the center line 11. For the above-described measurement of the linear jet flow of the three-way nozzle, the nozzle 5 and the linear jet flow 6 are used.
Is imaged at three rotation positions, and for the above-described measurement of the linear jet flow of the n-direction nozzle, the nozzle 5 and the linear jet flow 6 are imaged at the n rotation position, which is a highly accurate measurement point. desirable.

【0028】n方向ノズルでは、ノズル5の回転角度
は、j・360/nが適正である。ここで、jは、1又
は1より大きい整数である。nが8であれば、jは1又
は3が適正であり、ノズル5は、45度又は135度の
回転角度で回転させられ、3回の撮影が行われる。噴射
流が理想的に設計通りであれば、このような回転で画像
は完全に一致するはずであるが、2回の回転により撮影
される3つの画像の微妙なズレの検出は、噴射流の理想
的設計からのズレの高精度な検出を可能にする。撮影
は、2台のカメラ又は3台のカメラでで同時的に行われ
ることが好ましい。
In the n-direction nozzle, the proper rotation angle of the nozzle 5 is j.360 / n. Here, j is 1 or an integer larger than 1. If n is 8, it is appropriate that j is 1 or 3, and the nozzle 5 is rotated at a rotation angle of 45 degrees or 135 degrees, and three times of photographing are performed. If the jet flow is ideally designed, the images should perfectly match with such rotation. However, the detection of the slight deviation between the three images captured by the two rotations is performed by detecting the jet flow. Enables highly accurate detection of deviations from the ideal design. The photographing is preferably performed simultaneously by two cameras or three cameras.

【0029】図4は、点Aを通り線状噴射流6−3から
十分に離れた角度方向の線の上の輝度(濃淡比較の輝度
である濃度)を画像処理(その線上の輝度のみを出力す
ること)により抽出した輝度パターンを示している。点
Aのみで輝度が特異的に大きくなっていて、点Aの存在
を明白に検出している。図5は、そのように検出された
点Aと点A’を通る線の上の輝度を画像処理により抽出
した輝度パターンを示している。点Aと点Bのみで輝度
が特異的に大きくなっていて、点Aと点Bの存在を明白
に検出し、直線AA’を明白に検出している。円錐体状
に噴出される中実の噴流に対してレーザービームを照射
した場合、レーザー強度の噴流中の減衰と噴流中の各点
の散乱とにより、円錐面形状を明白に検出することが困
難であった。中実な噴流の形状の撮影のためには、その
噴流の投影図としての撮影が背景との峻別のもとで行わ
れることが有効であることが判明した。中実な噴射流の
撮影は、室内通常電灯、水銀灯、LDの拡散ビーム、E
Lの拡散ビームの多方向照射が適正である。
FIG. 4 shows image processing of the luminance (density which is the luminance for comparison of light and shade) on the line in the angular direction which passes through the point A and is sufficiently separated from the linear jet flow 6-3. The output luminance pattern represents the extracted luminance pattern. The brightness is specifically increased only at the point A, and the presence of the point A is clearly detected. FIG. 5 shows a luminance pattern in which the luminance on the line passing through the points A and A ′ thus detected is extracted by image processing. The brightness is specifically increased only at the points A and B, the presence of the points A and B is clearly detected, and the straight line AA ′ is clearly detected. When a laser beam is applied to a solid jet ejected in the shape of a cone, it is difficult to detect the conical surface shape clearly due to the attenuation of the laser intensity in the jet and the scattering of each point in the jet. Met. It has been found that it is effective to take a picture of the jet as a projection view in order to take a picture of the shape of a solid jet under the distinction from the background. For shooting solid jets, indoor ordinary electric lights, mercury lamps, LD diffused beams, and E
Multi-directional irradiation of L diffused beams is appropriate.

【0030】機器の配置方法と計算方法:2次元座標値
付カメラ(2次元座標値付CCDカメラ)が固定され
る。ノズル5が、回転自在に固定される。ノズル5の回
転中心線11は、カメラ3に対して不動である。1つの
移動可能な撮影台に、カメラ3とノズル5とが同体的に
固定されることが好ましい。このような固定により、カ
メラ3とノズル5とは共通座標系に設定されたことにな
る。CCDカメラ3の撮像面に、座標系特に直交座標系
が固定的に設定される。その直交座標系に、基準線とし
てマーカー線が固定的に設定される。ノズル5に固定さ
れている基準線である中心線11がマーカー線として選
択され得る。カメラ3の側に設定されるマーカー線と、
ノズル5の側に設定されるマーカー線とは、数学的(幾
何学的)には、必要十分条件の関係にある。
Arrangement method and calculation method of equipment: A camera with a two-dimensional coordinate value (a CCD camera with a two-dimensional coordinate value) is fixed. The nozzle 5 is rotatably fixed. The rotation center line 11 of the nozzle 5 is immovable with respect to the camera 3. It is preferable that the camera 3 and the nozzle 5 be integrally fixed to one movable imaging table. By such fixing, the camera 3 and the nozzle 5 are set to the common coordinate system. A coordinate system, especially a rectangular coordinate system, is fixedly set on the image pickup surface of the CCD camera 3. A marker line is fixedly set as a reference line in the orthogonal coordinate system. The center line 11, which is the reference line fixed to the nozzle 5, can be selected as the marker line. A marker line set on the camera 3 side,
The marker line set on the nozzle 5 side has a mathematically (geometrically) necessary and sufficient relationship.

【0031】中実噴流の場合:円錐状面を形成する中実
噴流体の撮影画像の外郭線の全てにわたって濃淡画像処
理を実行する必要はない。簡単な濃淡チェックにより濃
淡差が存在するエリアが簡易に探索される。そのエリア
を含む処理エリアが採択される。処理エリアとして、1
辺が他の辺より十分に長い矩形エリアが、撮像画面上に
設定される。その処理エリア内で、複数の閾値の1つが
順番に選択され、その閾値について濃淡処理された2値
画像の境界線が多くの閾値に対して走査的に見出され
る。その閾値で、処理エリアの中の連続線が抽出され
る。その連続線は、2台のカメラ又はノズル5の異なる
複数の回転位置で検出される。その連続線上の多点位置
の2次元座標は、それぞれに多元連立の線形関係で表さ
れている。
In the case of a solid jet: It is not necessary to perform the grayscale image processing on all the outlines of the captured image of the solid jet fluid forming the conical surface. By a simple shade check, areas with shade differences can be easily searched. A processing area including that area is adopted. 1 as processing area
A rectangular area whose sides are sufficiently longer than the other sides is set on the imaging screen. In the processing area, one of the plurality of thresholds is selected in order, and the boundary line of the binary image subjected to the grayscale processing for the threshold is found in a scanning manner with respect to many thresholds. With the threshold, a continuous line in the processing area is extracted. The continuous line is detected at a plurality of different rotational positions of the two cameras or the nozzle 5. The two-dimensional coordinates of the multipoint positions on the continuous line are represented by a multi-dimensional simultaneous linear relationship.

【0032】多元連立線形関係に基づいて(1つの2点
間を多面的に表現する複数の2次元表現に基づいて)、
多点間特に2点間の3次元方向が計算により求められ
る。複数の処理エリアの選択により、疑似円錐面の中心
線が求められる。マーカー線の3次元方向は、撮像面に
現れる直線では規定され得ない。2方向から撮影した2
つの画像の線と1つのマーカー線とを比較することによ
り、マーカー線の3次元方向が確定される。マーカー線
は、ノズル5に設定することが可能である。ノズル5の
中心線11が厳密に機械的に決定され、且つ、カメラ3
の撮像面と光軸の光学系の機械的相対的位置関係が厳密
に設定されていれば、ノズル5の中心線11とカメラ3
の光学系との幾何学的条件が厳密に決定され得る。従っ
て、マーカー線は、カメラ3とノズル5を位置づける共
通座標系で定義される。
On the basis of a multi-dimensional simultaneous linear relationship (based on a plurality of two-dimensional expressions for expressing one point in a multi-faceted manner),
The three-dimensional direction between multiple points, especially between two points, is calculated. The center line of the pseudo-conical surface is obtained by selecting a plurality of processing areas. The three-dimensional direction of the marker line cannot be defined by the straight line appearing on the imaging surface. 2 taken from 2 directions
By comparing one image line with one marker line, the three-dimensional orientation of the marker line is established. The marker line can be set on the nozzle 5. The centerline 11 of the nozzle 5 is strictly mechanically determined and the camera 3
If the mechanical relative positional relationship between the imaging surface of the optical axis and the optical system of the optical axis is strictly set, the center line 11 of the nozzle 5 and the camera 3
The geometrical conditions with the optical system can be strictly determined. Therefore, the marker line is defined in a common coordinate system that positions the camera 3 and the nozzle 5.

【0033】ノズル5の基準面上の回転角度は、ノズル
5を支持し且つノズル5を回転させる回転角制御モータ
(例示:サーボモータ)に付属する回転角検出器(例
示:エンコーダ、ポテンショメータ)により検出され、
ノズル5は既知角度位置で回転的に固定される(その回
転位置が保持される)。数学的に十分である複数回転位
置の数より大きい数の回転角度位置でマーカー線と噴射
方向線12のズレを検出することにより、ノズル5の中
心線11の設定角度誤差とカメラ3の光学系の設定誤差
を検出することができるので、その誤差を解消する補正
が可能である。
The rotation angle of the nozzle 5 on the reference plane is determined by a rotation angle detector (example: encoder, potentiometer) attached to a rotation angle control motor (example: servo motor) that supports the nozzle 5 and rotates the nozzle 5. Detected,
The nozzle 5 is rotationally fixed at a known angular position (its rotational position is retained). By detecting the deviation between the marker line and the jetting direction line 12 at a rotational angle position that is larger than the number of rotational positions that is mathematically sufficient, the setting angle error of the center line 11 of the nozzle 5 and the optical system of the camera 3 are detected. Since it is possible to detect the setting error of, it is possible to correct the error.

【0034】線状噴流の場合:基本的には、中実噴流の
場合に同じである。仰角が零である場合には、中心線1
1にカメラ3の光軸を一致させることが好ましい。複数
線状噴流の1本のみを計測する場合には、光軸を中心線
11から平行に移動させることが好ましい。仰角が零で
ない場合、中心線11を通り中心線11に直交する方向
線にカメラ3の光軸を一致させることが好ましい。線状
噴流の仰角が最大になるノズル5の回転角度位置を探索
する。線状噴流の仰角が最大になるノズル5の回転角度
位置の仰角が真の仰角である。円周方向の角度αの計測
は、光軸が鉛直線に向くように設定される。
In case of linear jet: Basically, it is the same as in the case of solid jet. Center line 1 if elevation is zero
It is preferable to match the optical axis of the camera 3 with 1. When measuring only one of the plurality of linear jets, it is preferable to move the optical axis parallel to the center line 11. When the elevation angle is not zero, it is preferable to align the optical axis of the camera 3 with the direction line passing through the center line 11 and orthogonal to the center line 11. The rotational angle position of the nozzle 5 that maximizes the elevation angle of the linear jet is searched for. The elevation angle at the rotation angle position of the nozzle 5 where the elevation angle of the linear jet flow is maximum is the true elevation angle. The measurement of the angle α in the circumferential direction is set so that the optical axis faces the vertical line.

【0035】図6は、本発明による噴射角度計測装置の
実施の形態の光学系と計算系を示している。光学系は、
CCDカメラ3とスクリーン1とから構成されている。
カメラ3には、CCD画像形成面(撮像面座標系)21
が形成されている。レンズ22の光軸は、既述の光軸1
3に一致している。CCD画像形成面21と基準光軸線
13との間の角度は、直角に設定されている。基準光軸
線13と中心線11の間の相対的位置関係は、機械的に
設定されている。ノズル5は、サーボモータ23により
回転させられる。基準光軸線13と中心線11を含む空
間には、共通座標系が設定されている。CCD画像形成
面21に規定されている直交座標系x−yは、その共通
座標系で規定されている。
FIG. 6 shows an optical system and a calculation system of an embodiment of the injection angle measuring device according to the present invention. The optical system is
It is composed of a CCD camera 3 and a screen 1.
The camera 3 has a CCD image forming surface (image pickup surface coordinate system) 21
Are formed. The optical axis of the lens 22 is the optical axis 1 described above.
It matches 3. The angle between the CCD image forming surface 21 and the reference optical axis 13 is set to a right angle. The relative positional relationship between the reference optical axis line 13 and the center line 11 is mechanically set. The nozzle 5 is rotated by the servo motor 23. A common coordinate system is set in the space including the reference optical axis line 13 and the center line 11. The Cartesian coordinate system xy defined on the CCD image forming surface 21 is defined by the common coordinate system.

【0036】カメラ3のCCD画像形成面21に結像す
るノズル5と規定部分7の実像の光強度は、電圧信号2
4に変換されてカメラ3から出力され、画像処理器25
に入力される。電圧信号Fは、座標x,yの関数であ
り、F(x,y)で表される。 ステップ1:電圧信号F(x,y)は、複数段階の濃淡
処理が画像処理器25で実行される。その時の撮影の最
大電圧は、Eである。このEが、n段階に分けられる。
n段階の電圧信号0〜E/n、E/n〜2E/n、・・
・、(n−1)E/n〜Eについて、濃淡化が実行され
る。その濃淡化は、n段階に色分けされて多段濃淡化画
像26がディスプレイ27に表示される。計測者は、デ
ィスプレイ27の画像をみて、更に、規定部分7の形状
を目でみて、その形状に近い濃度領域jE/n〜(j+
1)E/nを知ることができる。画像処理器25は、複
数の濃度領域のうちの隣り合う濃度領域の(n−1)個
の濃度差を算出し、最大濃度差を示す2つの濃度領域k
E/n〜(k+1)E/nを発見する。このような発見
は、人為的に、又は、電子的に実行される。
The light intensity of the real image of the nozzle 5 and the defined portion 7 formed on the CCD image forming surface 21 of the camera 3 is the voltage signal 2
4 and output from the camera 3 to the image processor 25.
Entered in. The voltage signal F is a function of the coordinates x and y and is represented by F (x, y). Step 1: The voltage signal F (x, y) is subjected to a plurality of steps of gradation processing by the image processor 25. The maximum voltage for shooting at that time is E. This E is divided into n stages.
n-stage voltage signals 0 to E / n, E / n to 2E / n, ...
.., (n-1) E / n to E are shaded. The gradation is color-coded in n steps, and the multi-step gradation image 26 is displayed on the display 27. The measurer looks at the image on the display 27 and further looks at the shape of the defined portion 7, and the density region jE / n to (j +) close to the shape.
1) E / n can be known. The image processor 25 calculates (n-1) density differences between adjacent density areas of the plurality of density areas, and two density areas k indicating the maximum density difference are displayed.
Discover E / n to (k + 1) E / n. Such discoveries can be performed artificially or electronically.

【0037】ステップ2:濃度kE/nと濃度(k+
1)E/nのうちのいずれか、又は、それらのうちの大
きい値が閾値Ekとして選択される。濃度領域kE/n
と濃度領域(k+1)E/nの部分であり、濃度領域k
E/nと濃度領域(k+1)E/nの境界領域の部分で
ある部分領域28がその画像から切り取られる。
Step 2: Density kE / n and density (k +
1) Any one of E / n or a large value thereof is selected as the threshold value Ek. Concentration area kE / n
And the density region (k + 1) E / n, and the density region k
A partial area 28, which is a boundary area between E / n and the density area (k + 1) E / n, is cut out from the image.

【0038】ステップ3:画像処理器25は、閾値Ek
に基づいて、画像を2値化濃淡処理を実行する。2値化
濃淡処理に基づく2値化濃淡信号29は、座標x,yの
2元2値関数又は多元2値関数である。2値化濃淡信号
29は、3次元線分割出し計算器31と、ディスプレイ
27に入力する。ディスプレイ27は、図7に示される
ように、2値化濃淡信号29をディスプレイ27の画面
に設定されている視覚座標系32に映像化する。図7
は、2つの濃度領域の境界である線分33を示してい
る。
Step 3: The image processor 25 uses the threshold value Ek.
The image is binarized based on the above. The binarized grayscale signal 29 based on the binarized grayscale processing is a binary binary function or a multiple binary binary function of the coordinates x and y. The binarized grayscale signal 29 is input to the three-dimensional line segmentation calculator 31 and the display 27. The display 27 visualizes the binarized grayscale signal 29 in the visual coordinate system 32 set on the screen of the display 27, as shown in FIG. 7. Figure 7
Indicates a line segment 33 that is a boundary between two density regions.

【0039】ステップ4:線分33は、座標x,yの関
数である。カメラ3が複数化され、又は、カメラ3がサ
ーボモータ23により回転させられるノズル5と規定部
分7を複数の角度位置から撮影することにより、複数の
画像から切り取られた複数の線分33のそれぞれの多元
1次の2次元情報を持つ2次元表現関数に基づいて、3
次元線分割出し計算器31は、線分33の3次元表現を
実行する。
Step 4: Line segment 33 is a function of coordinates x, y. Each of a plurality of line segments 33 cut out from a plurality of images by photographing the nozzle 5 and the defining portion 7 rotated by the servo motor 23 by the camera 3 from a plurality of angular positions. Based on the two-dimensional expression function having the multidimensional first-order two-dimensional information of
The three-dimensional line segmentation calculator 31 executes a three-dimensional representation of the line segment 33.

【0040】ステップ5:中心線11は、マーカー線と
してCCD画像形成面21に設定されている。又は、3
次元線分割出し計算器31は、ノズル5の機械的基準面
9をその都度に撮影してその撮影像から計算により求め
ることにより、中心線11の3次元表現を実行する。部
分領域28は、規定部分7の周囲の複数箇所(適正には
3箇所)で切り取られる。3次元線分割出し計算器31
は、このような複数の線分33の複数の3次元表現に基
づいて、噴射方向線12の3次元表現を実行する。 ステップ6:3次元線分割出し計算器31は、中心線1
1と噴射方向線12の角度βである最終計算結果34を
計算して求める。最終計算結果34は、ディスプレイ3
5に表示される。線状噴流については、最終計算結果で
ある既述のα−θが3次元線分割出し計算器31から出
力されディスプレイ35に表示される。
Step 5: The center line 11 is set on the CCD image forming surface 21 as a marker line. Or 3
The three-dimensional line segmentation calculator 31 executes a three-dimensional representation of the center line 11 by photographing the mechanical reference plane 9 of the nozzle 5 each time and calculating the photographed image. The partial region 28 is cut out at a plurality of places (appropriately three places) around the defined portion 7. Three-dimensional line segmentation calculator 31
Executes the three-dimensional representation of the injection direction line 12 based on the plurality of three-dimensional representations of the plurality of line segments 33. Step 6: The three-dimensional line segmentation calculator 31 uses the center line 1
The final calculation result 34, which is the angle β between 1 and the injection direction line 12, is calculated and obtained. The final calculation result 34 is displayed on the display 3
It is displayed in 5. Regarding the linear jet flow, the above-mentioned α-θ which is the final calculation result is output from the three-dimensional line segmenting calculator 31 and displayed on the display 35.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明による噴射角度計測装置、及び、
噴射角度計測方法は、無接触で噴流の形状を計測するこ
とができ、ノズルを傷めることがなく、計測用ピンのよ
うなノズルの流体力学的特性を変更するような物体がな
いので、現実の噴流について直接的な計測が可能であ
り、真の角度を計測することができる。共通座標系の設
定は、計測精度を向上向上させる。撮像のために用いら
れる光線は、噴流に物理的影響を実質的に与えない。
The injection angle measuring device according to the present invention, and
The jet angle measurement method can measure the shape of the jet flow without contact, does not damage the nozzle, and does not have an object that changes the hydrodynamic characteristics of the nozzle, such as a measurement pin, so Direct measurement of the jet flow is possible and true angle can be measured. The setting of the common coordinate system improves and improves the measurement accuracy. The rays used for imaging have virtually no physical effect on the jet.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明による噴射角度計測装置の実施
の形態を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of an injection angle measuring device according to the present invention.

【図2】図2(a),(b)は、2つの画像をそれぞれ
に示す画面である。
FIG. 2A and FIG. 2B are screens showing two images respectively.

【図3】図3は、本発明による噴射角度計測装置の実施
の他の形態を示す正面図である。
FIG. 3 is a front view showing another embodiment of the injection angle measuring device according to the present invention.

【図4】図4は、処理画像を示す画面である。FIG. 4 is a screen showing a processed image.

【図5】図5は、他の処理画像を示す画面である。FIG. 5 is a screen showing another processed image.

【図6】図6は、本発明による噴射角度計測装置の実施
の形態の計算回路を示す回路ブロック図である。
FIG. 6 is a circuit block diagram showing a calculation circuit of an embodiment of an injection angle measuring device according to the present invention.

【図7】図7は、更に他の処理画像を示す画面である。FIG. 7 is a screen showing still another processed image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…背景 3…カメラ 5…ノズル 6…噴流 6−1,2,3…線状噴流 9…機械的基準面 11…回転軸心線(中心線,機械的基準線) 12…中心線 21…撮像面(撮像面座標系) 25…コンピュータ 31…コンピュータ 33…境界線(線分) 2 ... background 3 ... camera 5 ... Nozzle 6 ... Jet stream 6-1, 2, 3 ... Linear jet 9 ... Mechanical reference plane 11 ... Rotation axis center line (center line, mechanical reference line) 12 ... Center line 21 ... Imaging surface (imaging surface coordinate system) 25 ... Computer 31 ... Computer 33 ... Boundary line (line segment)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平崎 丈尾 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 稲葉 清文 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 谷田部 弘 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目8番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA32 FF04 FF42 GG04 GG23 HH04 HH12 JJ03 JJ09 JJ26 QQ03 QQ04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takeo Hirasaki             2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture             Takasago Works, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Kiyofumi Inaba             2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture             Takasago Works, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Yatabe             2-8-19 Niihama, Arai-cho, Takasago-shi, Hyogo             Takaryo Engineering Co., Ltd. F term (reference) 2F065 AA32 FF04 FF42 GG04 GG23                       HH04 HH12 JJ03 JJ09 JJ26                       QQ03 QQ04

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ノズルを回転自在に支持する支持台と、 前記ノズルから噴射される噴流と背景の組合せである撮
影対象物を撮影するカメラとを具え、 前記カメラは、前記ノズルに固定されるノズル固定座標
系の中で定義される撮像面座標系を持ち、前記撮像面座
標系の2次元座標に対応して光量を電気信号に変換する
撮像面を備え、 前記噴流と前記背景とに対応して前記撮像面が出力する
前記電気信号に基づいて前記噴流と前記背景の境界線を
抽出する画像処理器と、 前記境界線の3次元表現を前記ノズル固定座標系で実行
する計算器とを更に具え、 前記3次元表現は、前記カメラと前記撮影対象物との間
の複数の相対的位置関係に対応する複数の前記電気信号
に基づく多元連立式が解かれて実行される噴射角度計測
装置。
1. A support base for rotatably supporting a nozzle, and a camera for photographing an object to be photographed, which is a combination of a jet flow ejected from the nozzle and a background, the camera being fixed to the nozzle. An image pickup surface coordinate system defined in the nozzle fixed coordinate system is provided, and an image pickup surface for converting a light quantity into an electric signal corresponding to the two-dimensional coordinates of the image pickup surface coordinate system is provided, which corresponds to the jet flow and the background. And an image processor that extracts a boundary line between the jet flow and the background based on the electric signal output from the imaging surface, and a calculator that executes a three-dimensional representation of the boundary line in the nozzle fixed coordinate system. Further, the three-dimensional representation is an injection angle measuring device that is executed by solving a multi-dimensional simultaneous equation based on a plurality of the electrical signals corresponding to a plurality of relative positional relationships between the camera and the object to be imaged. .
【請求項2】前記背景の色と前記噴流の色とは互いに異
なる請求項1の噴射角度計測装置。
2. The jet angle measuring device according to claim 1, wherein the background color and the jet color are different from each other.
【請求項3】前記カメラは3原色のカメラであり、前記
背景の色と前記噴流の色とは前記3原色のうちの2色か
ら選択される請求項2の噴射角度計測装置。
3. The jet angle measuring device according to claim 2, wherein the camera is a three-primary color camera, and the background color and the jet color are selected from two of the three primary colors.
【請求項4】前記カメラは赤外線カメラである請求項1
の噴射角度計測装置。
4. The camera is an infrared camera.
Injection angle measuring device.
【請求項5】前記ノズルは回転自在であり前記ノズルの
回転軸心線が前記ノズル固定座標系に固定されている請
求項1〜4から選択される1請求項の噴射角度計測装
置。
5. The injection angle measuring device according to claim 1, wherein the nozzle is rotatable and the rotation axis of the nozzle is fixed to the nozzle fixed coordinate system.
【請求項6】レーザービームを出射する光源を更に具
え、 前記噴流は複数の線状噴流で形成され、 前記線状噴流の2位置に前記レーザービームが照射され
る請求項1の噴射角度計測装置。
6. The jet angle measuring device according to claim 1, further comprising a light source for emitting a laser beam, wherein the jet stream is formed by a plurality of linear jet streams, and the laser beam is irradiated to two positions of the linear jet stream. .
【請求項7】前記レーザービームの色と前記背景の色と
は互いに異なる請求項6の噴射角度計測装置。
7. The jet angle measuring device according to claim 6, wherein the color of the laser beam and the color of the background are different from each other.
【請求項8】前記ノズルは機械的基準面を有し、前記噴
流の中心線と前記機械的基準面との間の位置関係が前記
ノズル固定座標系で規定されている請求項1〜7から選
択される1請求項の噴射角度計測装置。
8. The nozzle according to claim 1, wherein the nozzle has a mechanical reference plane, and the positional relationship between the center line of the jet flow and the mechanical reference plane is defined by the nozzle fixed coordinate system. The injection angle measuring device according to claim 1, which is selected.
【請求項9】前記複数の線状噴流の前記中心線のまわり
の相対的角度αと、前記複数の線状噴流の前記機械的基
準面に対して定義される仰角θとが前記多元連立式に基
づいて前記計算器により計算される請求項8の噴射角度
計測装置。
9. A multi-dimensional simultaneous equation in which a relative angle α of the plurality of linear jets around the center line and an elevation angle θ defined with respect to the mechanical reference plane of the plurality of linear jets are used. The injection angle measuring device according to claim 8, which is calculated by the calculator based on
【請求項10】下記複数のステップのセット:機械的基
準線をノズルに工作機械により設定するステップと、 支持台に前記ノズルを人為的に設定するステップと、 前記支持台に対して規定される撮像面座標系を持つカメ
ラを人為的に配置するステップと、 前記ノズルから噴出される噴流を多面的に前記撮像座標
系に撮像して複数の画像を前記カメラにより作成するス
テップと、 前記複数の画像をそれぞれに2値化して複数の2値化画
像をコンピュータにより作成するステップと、 前記複数の2値化画像に現れそれぞれに2次元座標で表
現される複数の線分に基づいて、前記機械的基準線に対
する前記噴流の角度をコンピュータにより計算するステ
ップとを具える噴射角度計測方法。
10. A set of the following steps: a step of setting a mechanical reference line on a nozzle by a machine tool; a step of artificially setting the nozzle on a support base; Artificially arranging a camera having an imaging plane coordinate system; creating a plurality of images by the camera by imaging the jet ejected from the nozzle in a multifaceted manner on the imaging coordinate system; Binarizing each image to create a plurality of binarized images by a computer; and the machine based on a plurality of line segments appearing in the plurality of binarized images and represented by two-dimensional coordinates. Calculating an angle of the jet with respect to a dynamic reference line by a computer.
【請求項11】前記カメラにより背景を撮影するステッ
プを更に具え、 前記背景の色と前記噴流で散乱する光の色とは互いに異
なる噴射角度計測方法。
11. A jetting angle measuring method further comprising the step of photographing a background with the camera, wherein the color of the background and the color of light scattered by the jet flow are different from each other.
JP2002067689A 2002-03-12 2002-03-12 Jet angle measurement device and jet angle measurement method Withdrawn JP2003269939A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002067689A JP2003269939A (en) 2002-03-12 2002-03-12 Jet angle measurement device and jet angle measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002067689A JP2003269939A (en) 2002-03-12 2002-03-12 Jet angle measurement device and jet angle measurement method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003269939A true JP2003269939A (en) 2003-09-25

Family

ID=29198983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002067689A Withdrawn JP2003269939A (en) 2002-03-12 2002-03-12 Jet angle measurement device and jet angle measurement method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003269939A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101437105B1 (en) 2013-09-27 2014-09-05 한양대학교 산학협력단 Test method for spray cone-angle of injector
CN105403568A (en) * 2015-12-07 2016-03-16 中国南方航空工业(集团)有限公司 Nozzle detecting system and method
KR102177960B1 (en) 2019-05-07 2020-11-12 국방과학연구소 System for testing actuation performance of thrust vector control based on image information, method thereof, and computer readable storage having the same
WO2020262214A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 株式会社クボタ Bending angle calculation method and calculation apparatus
CN115790456A (en) * 2023-02-08 2023-03-14 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 Device and method for measuring atomization cone angle of icing cloud and mist simulation nozzle
JP7477783B2 (en) 2022-03-25 2024-05-02 ダイキン工業株式会社 IMAGE PROCESSING SYSTEM, IMAGE PROCESSING METHOD, AND PROGRAM

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101437105B1 (en) 2013-09-27 2014-09-05 한양대학교 산학협력단 Test method for spray cone-angle of injector
CN105403568A (en) * 2015-12-07 2016-03-16 中国南方航空工业(集团)有限公司 Nozzle detecting system and method
CN105403568B (en) * 2015-12-07 2018-09-28 中国南方航空工业(集团)有限公司 Nozzle detecting system and method
KR102177960B1 (en) 2019-05-07 2020-11-12 국방과학연구소 System for testing actuation performance of thrust vector control based on image information, method thereof, and computer readable storage having the same
WO2020262214A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 株式会社クボタ Bending angle calculation method and calculation apparatus
JP2021004847A (en) * 2019-06-27 2021-01-14 株式会社クボタ Bending angle calculation method and device
JP7264747B2 (en) 2019-06-27 2023-04-25 株式会社クボタ Bending angle calculation method and calculation device
EP3992577A4 (en) * 2019-06-27 2023-07-19 Kubota Corporation Bending angle calculation method and calculation apparatus
JP7432037B2 (en) 2019-06-27 2024-02-15 株式会社クボタ Calculation method and device for bending angle
JP7477783B2 (en) 2022-03-25 2024-05-02 ダイキン工業株式会社 IMAGE PROCESSING SYSTEM, IMAGE PROCESSING METHOD, AND PROGRAM
CN115790456A (en) * 2023-02-08 2023-03-14 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 Device and method for measuring atomization cone angle of icing cloud and mist simulation nozzle
CN115790456B (en) * 2023-02-08 2023-04-18 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 Device and method for measuring atomization cone angle of icing cloud and mist simulation nozzle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7456842B2 (en) Color edge based system and method for determination of 3D surface topology
US8948491B2 (en) Method and apparatus for detecting surface unevenness of object under inspection
EP1359534B1 (en) Method and system for imaging an object or pattern
WO2007015059A1 (en) Method and system for three-dimensional data capture
BR112018011036B1 (en) DEVICE FOR ANALYSIS OF TIRES, STATION, AND, METHOD FOR ANALYZING TIRES
EP3382645A2 (en) Method for generation of a 3d model based on structure from motion and photometric stereo of 2d sparse images
CN105372259A (en) Measuring device, circuit board testing apparatus and control method therefor
JP2019002788A (en) Metal processing surface inspection method, and metal processing surface inspection device
Feng et al. A pattern and calibration method for single-pattern structured light system
US7039228B1 (en) System and method for three-dimensional surface inspection
JP2003269939A (en) Jet angle measurement device and jet angle measurement method
JPH061173B2 (en) Curved property inspection device
CN107271445A (en) A kind of defect inspection method and device
US10416060B1 (en) Apparatus and method for three-dimensional dynamic image analysis for particle volume determination
JP2003329612A (en) Test method of object to be tested
JP2004077290A (en) Apparatus and method for measuring three-dimensional shape
JP3984683B2 (en) Laser processing apparatus and method for measuring position of workpiece
Lai et al. Volumetric three-component velocimetry: a new tool for 3d flow measurement
CN114543706A (en) Differential light line-cutting and profile-scanning technique based on incoherent light source multi-angle projection
JP7306620B2 (en) Surface defect inspection device and surface defect inspection method
Zhang et al. Computer vision techniques for improving structured light vision systems
DE112015004196T5 (en) GATE CARRIER COORDINATE GAUGE WITH A 2D CAMERA AND METHOD FOR OBTAINING 3D DISPLAYS
JPH0794971B2 (en) Cross-section shape detection method
JPS6355445A (en) Appearance inspection system
Heinemann et al. Single image camera calibration in close range photogrammetry for solder joint analysis

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050607