JP2023166741A - Visualization test device and visualization test method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光特性を有する潤滑油を用いる機械の挙動を観察するための可視化試験装置及び可視化試験方法に関する。 The present invention relates to a visualization test device and a visualization test method for observing the behavior of machines using lubricating oil having fluorescent properties.
基油、増ちょう剤及び蛍光物質を含む蛍光グリース組成物を転がり軸受に注入し、蛍光グリース組成物に含まれる蛍光物質の発光を観察することでグリース潤滑の挙動を把握する技術が開示されている(特許文献1)。 A technology has been disclosed for injecting a fluorescent grease composition containing a base oil, a thickener, and a fluorescent substance into a rolling bearing, and observing the luminescence of the fluorescent substance contained in the fluorescent grease composition to understand the behavior of grease lubrication. (Patent Document 1).
また、蛍光物質を含む油膜に短波長レーザを照射したときに誘起される蛍光強度から油膜厚さを求めるレーザ誘起蛍光法が開示されている(非特許文献1)。レーザ誘起蛍光法は、動的追従性に優れ、レーザビームの径に相当する高い空間分解能を有する。 Furthermore, a laser-induced fluorescence method is disclosed in which the thickness of an oil film is determined from the fluorescence intensity induced when an oil film containing a fluorescent substance is irradiated with a short wavelength laser (Non-Patent Document 1). The laser-induced fluorescence method has excellent dynamic followability and high spatial resolution equivalent to the diameter of the laser beam.
ところで、上記従来技術は、油やグリースに蛍光物質を混ぜて、光源から励起光を照射することによって蛍光物質を含む油やグリースにおける蛍光の発光強度から油膜の挙動や油膜の厚さを測定する。しかしながら、上記従来技術は、あくまで蛍光物質を含んだ油やグリースの挙動や厚さを測定するものであって、油やグリースを用いた機械(又は機械部品)の挙動を測定対象とするものではない。 By the way, in the above conventional technology, the behavior of the oil film and the thickness of the oil film are measured from the intensity of fluorescence in the oil or grease containing the fluorescent material by mixing a fluorescent material with oil or grease and irradiating it with excitation light from a light source. . However, the above-mentioned conventional technology is only intended to measure the behavior and thickness of oil or grease containing fluorescent substances, and is not intended to measure the behavior of machines (or machine parts) that use oil or grease. do not have.
また、従来技術で用いられている蛍光物質はクマリン6やピレリンであり、これらの最大発光波長はそれぞれ498nm及び480nmであって、油やグリースの発光波長に近いことから油やグリースと蛍光物質とを区別して測定することが困難である。 In addition, the fluorescent substances used in the conventional technology are coumarin 6 and pyrelin, and the maximum emission wavelengths of these are 498 nm and 480 nm, respectively, which are close to the emission wavelength of oil and grease, so oil and grease and fluorescent substances are different. It is difficult to distinguish and measure.
本発明の1つの態様は、機械又は機械要素の挙動を観察する可視化試験装置であって、撮像手段を備え、前記機械又は前記機械要素に用いられている潤滑剤の発光の波長領域と異なる波長領域において発光する蛍光物資を用いて、前記機械又は前記機械要素の測定対象物、又は、前記撮像手段と前記測定対象物との延長上に前記蛍光物質を付して観察を行うことを特徴とする可視化試験装置である。 One aspect of the present invention is a visualization test device for observing the behavior of a machine or a machine element, which includes an imaging means and has a wavelength different from a wavelength region of light emission of a lubricant used in the machine or the machine element. Observation is carried out using a fluorescent material that emits light in a region, and the fluorescent material is attached to an object to be measured of the machine or the mechanical element, or an extension of the imaging means and the object to be measured. This is a visualization test device.
ここで、前記蛍光物質の蛍光を励起する波長領域の光を照射する光源を備えることが好適である。 Here, it is preferable to include a light source that irradiates light in a wavelength range that excites fluorescence of the fluorescent substance.
また、前記蛍光物質の発光の波長領域の少なくとも一部の光を透過し、前記潤滑剤の発光の波長領域の少なくとも一部の光を減衰させる光学フィルタを備え、前記機械又は前記機械要素と、前記撮像手段と、の間に前記光学フィルタが配置されていることが好適である。 The machine or the mechanical element further includes an optical filter that transmits at least part of light in the wavelength range of light emission from the fluorescent substance and attenuates at least part of light in the wavelength range of light emission by the lubricant; Preferably, the optical filter is disposed between the imaging means and the imaging means.
また、前記蛍光物質は、前記潤滑剤の発光の波長領域から30nm以上離れた波長領域の光を発光することが好適である。 Further, it is preferable that the fluorescent substance emits light in a wavelength range that is 30 nm or more away from the wavelength range of light emission of the lubricant.
本発明によれば、蛍光特性を有する潤滑油を用いる機械の挙動を明確に観察することができる。 According to the present invention, it is possible to clearly observe the behavior of a machine that uses lubricating oil with fluorescent properties.
<グリースの蛍光特性測定>
本発明の実施の形態における可視化試験装置及び可視化試験方法の事前検討として、金属平板にグリースを塗布し、グリースの発光特性の測定を行った。測定には、3CMOSカラーカメラ(JAI製、AP-3200T-USB、レンズ:オプトアート製、MP-05F-65)を用いて蛍光灯による光照射下において行った。3CMOSカラーカメラは、赤(R)、緑(G)、青(B)の分光特性の異なるイメージセンサを有する。図1は、3CMOSカラーカメラの赤(R)、緑(G)、青(B)の波長領域における分光特性を示す。なお、本実施の形態では、赤(R)の波長領域はおおよそ580nm以上680nm以下であり、緑(G)の波長領域は500nm以上570nm以下であり、青(B)の波長領域は400nm以上490nm以下とする。
<Measurement of fluorescence characteristics of grease>
As a preliminary study of the visualization test device and visualization test method in the embodiment of the present invention, grease was applied to a metal flat plate, and the luminescence characteristics of the grease were measured. The measurement was performed using a 3CMOS color camera (manufactured by JAI, AP-3200T-USB, lens: Optoart, MP-05F-65) under light irradiation with a fluorescent lamp. The 3CMOS color camera has image sensors with different spectral characteristics for red (R), green (G), and blue (B). FIG. 1 shows the spectral characteristics of a 3CMOS color camera in the red (R), green (G), and blue (B) wavelength regions. Note that in this embodiment, the wavelength range of red (R) is approximately 580 nm to 680 nm, the wavelength range of green (G) is approximately 500 nm to 570 nm, and the wavelength range of blue (B) is approximately 400 nm to 490 nm. The following shall apply.
図2はグリースの可視光の全波長領域の画像を示し、図3はグリースの緑(G)の波長領域の画像を示し、図4はグリースの赤(R)の波長領域の画像を示す。図5は、図2のラインA-Aに沿った緑(G)の波長領域の発光強度及び赤(G)の波長領域の発光強度を示す。グリースは蛍光特性を示し、赤(G)の波長領域に比べて緑(G)の波長領域にて蛍光の発光強度は4倍程度高かった。 FIG. 2 shows an image of the grease in the entire visible light wavelength region, FIG. 3 shows an image of the grease in the green (G) wavelength region, and FIG. 4 shows an image of the grease in the red (R) wavelength region. FIG. 5 shows the emission intensity in the green (G) wavelength region and the emission intensity in the red (G) wavelength region along the line AA in FIG. The grease exhibited fluorescent properties, and the fluorescence emission intensity was about four times higher in the green (G) wavelength region than in the red (G) wavelength region.
<可視化試験装置及び可視化試験方法>
本発明の実施の形態における可視化試験装置100は、図6の模式図に示すように、カメラ10、光源12及び光学フィルタ14を含んで構成される。可視化試験装置100は、可動部分を有する機械又は機械要素である測定対象物102の挙動を測定する可視化試験のために用いられる。本実施の形態では、測定対象物102をボールを含む機械要素とした例で説明するが、あくまで一例であり他の機械又は機械要素であっても同様に適用することができる。
<Visualization test device and visualization test method>
A visualization test apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a
カメラ10は、可視化試験で用いる蛍光物質の発光波長に感度を有する撮像部を備える。光源12は、測定対象物102に塗布される蛍光物質を励起して、蛍光を発光させるための光を照射するための手段である。蛍光物質として、例えば、GSIクレオス製、Mr.カラーC171蛍光レッドを用いた場合、光源12は、赤(R)の波長領域である580nm以上680nm以下の範囲より短い波長の光を照射できることが好適である。
The
光学フィルタ14は、測定対象物102に塗布される蛍光物質の発光の波長領域の少なくとも一部の光を透過し、グリースの発光の波長領域の少なくとも一部の光を減衰させる光学特性を有するフィルタである。蛍光物質として、例えば、GSIクレオス製、Mr.カラーC171蛍光レッドを用いた場合、光学フィルタ14は、赤(R)の波長領域である580nm以上680nm以下の光を透過することが好適である。また、潤滑剤として一般的なグリースを用いた場合、光学フィルタ14は、緑(G)の波長領域は500nm以上570nm以下の光を減衰させることが好適である。光学フィルタ14は、可視化試験装置100を使用する状態において、測定対象物102とカメラ10との間に配置される。
The
なお、光学フィルタ14は、必要に応じて設ければよい。例えば、カメラ10が備える撮像素子が、蛍光物質からの蛍光の発光とグリースからの蛍光の発光とを区別して撮像できる特性を有する場合、光学フィルタ14を設けずに、撮像された画像において蛍光物質からの蛍光とグリースからの蛍光とを分離すればよい。また、カメラ10によって撮像された画像に対してソフトウェアによってフィルタリングを行い、蛍光物質からの蛍光の波長領域とグリースからの蛍光の波長領域とを分離してもよい。
Note that the
測定対象物102は、測定台上に配置される。測定台は、測定対象物102を機械的に支持できる強度を備えることが好適である。また、測定台は、必要に応じて、測定時に測定対象物102の可動部分を動かすためのモータ等の駆動手段を備えるようにしてもよい。 The measurement object 102 is placed on a measurement table. It is preferable that the measurement stand has enough strength to mechanically support the measurement object 102. Further, the measurement table may be provided with a drive means such as a motor for moving the movable part of the measurement object 102 during measurement, if necessary.
図7は、測定対象物102の部分拡大図を示す。図8は、図7のラインA-Aに沿った断面図を示す。本実施の形態では、測定対象物102であるボールを含む機械要素において隣り合うボール24の隙間を測定する例について示す。
FIG. 7 shows a partially enlarged view of the measurement target 102. FIG. 8 shows a cross-sectional view along line AA in FIG. In this embodiment, an example will be described in which a gap between
測定対象物102であるボールを含む機械要素は、シャフト20、外周輪22及びボール24から構成される。ボール24は、シャフト20と外周輪22との間に配置される。本実施の形態では、蛍光物質からの発光を撮像するために外周輪22は透明な部材、例えば石英等で構成される。
A mechanical element including a ball, which is the object to be measured 102, is composed of a
本実施の形態における可視化試験方法では、測定対象物102の測定対象箇所に用いる蛍光物質を用いて当該蛍光物質の発光を測定することによって測定対象物102の構成や挙動を可視化する。 In the visualization test method in this embodiment, the structure and behavior of the measurement object 102 are visualized by using a fluorescent substance used at a measurement target location of the measurement object 102 and measuring the luminescence of the fluorescent substance.
本発明では、グリースは、油(潤滑剤、冷却剤等)を含むものとする。グリースは、例えば、AZ製ウレアグリース(品番781)が挙げられる。 In the present invention, grease includes oil (lubricant, coolant, etc.). Examples of the grease include urea grease manufactured by AZ (product number 781).
蛍光物質は、グリースの発光の波長特性とは異なる発光特性を有する物質とする。蛍光物質は、グリースの発光の波長領域とは異なる波長領域で発光する物質とする。一般的なグリースは緑(G)の波長領域で発光するので、蛍光物質は赤(G)の波長領域で発光する特性を有する物質とすることが好適である。蛍光物質は、例えば、GSIクレオス製、Mr.カラーC171蛍光レッドとすることができる。 The fluorescent substance is a substance that has emission characteristics different from the wavelength characteristics of the emission of grease. The fluorescent substance is a substance that emits light in a wavelength range different from that of the grease. Since general grease emits light in the green (G) wavelength range, it is preferable that the fluorescent material is a substance that emits light in the red (G) wavelength range. The fluorescent material is, for example, manufactured by GSI Creos, Mr. The color can be C171 fluorescent red.
ボール24の隙間を測定する場合、図8に示すように、カメラ10と測定対象物102と延長上にあるシャフト20の溝の底部に蛍光物質Xを塗布してカメラ10による撮像を行う。塗布された蛍光物質Xからの蛍光がボール24によって遮断されることによって、隣り合うボール24の間からのみ蛍光物質Xからの蛍光が撮像される。
When measuring the gap between the
<比較例>
蛍光物質として、カメラ10と測定対象物102と延長上にあるシャフト20の溝の底部に一般的に用いられているクマリン6を塗布してカメラ10にて撮像を行った。クマリン6の蛍光の波長領域は475nm~550nmである。
<Comparative example>
As a fluorescent substance, commonly used coumarin 6 was applied to the bottom of the groove of the
<実施例>
蛍光物質として、カメラ10と測定対象物102と延長上にあるシャフト20の溝の底部に一般的に用いられているGSIクレオス製、Mr.カラーC171蛍光レッドを塗布してカメラ10にて撮像を行った。
<Example>
As a fluorescent substance, Mr. Color C171 fluorescent red was applied and an image was taken with the
図9は、比較例における可視光の全波長領域(白色光)の画像を示し、図10は緑(G)の波長領域の画像を示す。図9及び図10において、測定対象物102のボール24の推定形状を破線で示す。
FIG. 9 shows an image in the entire visible light wavelength range (white light) in the comparative example, and FIG. 10 shows an image in the green (G) wavelength range. In FIGS. 9 and 10, the estimated shape of the
図9に示すように、可視光の全波長領域(白色光)の画像ではグリース及びクマリン6からの発光が画像全体に拡がって撮像されており、画像のみからボール24の位置及び形状を推定することは困難であった。また、図10に示すように、緑(G)の波長領域の画像においても、グリース及びクマリン6からの発光が画像全体に拡がって撮像されており、クマリン6が塗布されたシャフト20の溝の底部を特定することはできず、画像のみからボール24の位置及び形状を推定することは困難であった。
As shown in FIG. 9, in the image of the entire visible light wavelength range (white light), the emission from the grease and coumarin 6 is captured spread over the entire image, and the position and shape of the
図11は、実施例における可視光の全波長領域の画像を示し、図12は赤(R)及び緑(G)の波長領域の画像を示し、図13は赤(R)の波長領域の画像を示す。図11及び図12において、測定対象物102のボール24の推定形状を破線で示す。
FIG. 11 shows an image of the entire visible light wavelength region in the example, FIG. 12 shows an image of the red (R) and green (G) wavelength region, and FIG. 13 shows an image of the red (R) wavelength region. shows. In FIGS. 11 and 12, the estimated shape of the
図11に示すように、可視光の全波長領域(白色光)の画像ではグリース及びGSIクレオス製、Mr.カラーC171蛍光レッドからの発光が画像全体に拡がって撮像されており、画像のみからボール24の位置及び形状を推定することは困難であった。
As shown in FIG. 11, images in the entire visible light wavelength range (white light) show Grease, GSI Creos, and Mr. The light emitted from the color C171 fluorescent red was captured spread over the entire image, and it was difficult to estimate the position and shape of the
一方、図12に示すように、赤(R)及び緑(G)の波長領域の画像では、グリースの蛍光は緑(G)の波長領域に撮像されたのに対して、図13に併せて示すように、GSIクレオス製、Mr.カラーC171蛍光レッドの蛍光は赤(R)の波長領域に撮像された。すなわち、シャフト20の溝の底部に塗布された蛍光物質のうち測定対象物102のボール24によって遮蔽されていない領域が赤(R)の波長領域の画像において他の領域と区別できる程度に明確に撮像された。これによって、赤(R)の波長領域の画像に蛍光が撮像されていない領域をボール24によって遮蔽された領域と特定することができ、ボール24の位置及び形状を明確に区別して観察することが可能となった。
On the other hand, as shown in FIG. 12, in the images in the red (R) and green (G) wavelength regions, the fluorescence of grease was captured in the green (G) wavelength region; As shown, manufactured by GSI Creos, Mr. The fluorescence of color C171 fluorescent red was imaged in the red (R) wavelength region. That is, the area of the fluorescent material applied to the bottom of the groove of the
なお、図14に示すように、測定対象物102において測定対象となるボール24に蛍光物質を塗布して観察を行ってもよい。蛍光物質は、上記実施例と同様に、例えばGSIクレオス製、Mr.カラーC171蛍光レッドを用いればよい。これによって、測定対象であるボール24自体からの蛍光を他の部分に塗布されたグリースの蛍光と区別して観察することができる。
Note that, as shown in FIG. 14, a
以上のように、本実施の形態によれば、機械又は機械要素に用いられているグリース等の潤滑剤の発光の波長領域と異なる波長領域において発光する蛍光物資を用いて、機械又は機械要素の測定対象物、又は、撮像手段と測定対象物と延長上に蛍光物質を付して観察を行うことによって、蛍光特性を有する潤滑油を用いる機械の挙動を明確に観察することができる。 As described above, according to the present embodiment, a fluorescent substance that emits light in a wavelength range different from that of a lubricant such as grease used in a machine or a machine element is used to improve the performance of a machine or a machine element. By performing observation by attaching a fluorescent substance to the object to be measured, or to an extension of the imaging means and the object to be measured, it is possible to clearly observe the behavior of a machine that uses lubricating oil having fluorescent properties.
[本願発明の構成]
構成1:
機械又は機械要素の挙動を観察する可視化試験装置であって、
撮像手段を備え、
前記機械又は前記機械要素に用いられている潤滑剤の発光の波長領域と異なる波長領域において発光する蛍光物資を用いて、前記機械又は前記機械要素の測定対象物、又は、前記撮像手段と前記測定対象物と延長上に前記蛍光物質を付して観察を行うことを特徴とする可視化試験装置。
構成2:
構成1に記載の可視化試験装置であって、
前記蛍光物質の蛍光を励起する波長領域の光を照射する光源を備えることを特徴とする可視化試験装置。
構成3:
構成1又は2に記載の可視化試験装置であって、
前記蛍光物質の発光の波長領域の少なくとも一部の光を透過し、前記潤滑剤の発光の波長領域の少なくとも一部の光を減衰させる光学フィルタを備え、
前記機械又は前記機械要素と、前記撮像手段と、の間に前記光学フィルタが配置されていることを特徴とする可視化試験装置。
構成4:
構成1~4のいずれか1つに記載の可視化試験装置であって、
前記蛍光物質は、前記潤滑剤の発光の波長領域から30nm以上離れた波長領域の光を発光することを特徴とする可視化試験装置。
[Configuration of the claimed invention]
Configuration 1:
A visualization test device for observing the behavior of a machine or a machine element,
Equipped with an imaging means,
Using a fluorescent substance that emits light in a wavelength range different from that of the lubricant used in the machine or the machine element, the measurement target of the machine or the machine element, or the imaging means and the measurement A visualization test device characterized in that observation is performed by attaching the fluorescent substance to an object and its extension.
Configuration 2:
The visualization test device according to
A visualization test device comprising a light source that irradiates light in a wavelength range that excites fluorescence of the fluorescent substance.
Configuration 3:
The visualization test device according to
an optical filter that transmits at least part of the light in the wavelength range of the emission of the fluorescent substance and attenuates at least part of the light in the wavelength range of the emission of the lubricant;
A visualization testing device characterized in that the optical filter is arranged between the machine or the mechanical element and the imaging means.
Configuration 4:
The visualization test device according to any one of
The visualization test device is characterized in that the fluorescent substance emits light in a wavelength range that is 30 nm or more away from the wavelength range of light emission of the lubricant.
10 カメラ、12 光源、14 光学フィルタ、16 測定台、20 シャフト、22 外周輪、24 ボール、100 可視化試験装置、102 測定対象物。
Claims (4)
撮像手段を備え、
前記機械又は前記機械要素に用いられている潤滑剤の発光の波長領域と異なる波長領域において発光する蛍光物資を用いて、前記機械又は前記機械要素の測定対象物、又は、前記撮像手段と前記測定対象物との延長上に前記蛍光物質を付して観察を行うことを特徴とする可視化試験装置。 A visualization test device for observing the behavior of a machine or a machine element,
Equipped with an imaging means,
Using a fluorescent substance that emits light in a wavelength range different from that of the lubricant used in the machine or the machine element, the measurement target of the machine or the machine element, or the imaging means and the measurement A visualization test device characterized in that observation is performed by attaching the fluorescent substance to an extension of the object.
前記蛍光物質の蛍光を励起する波長領域の光を照射する光源を備えることを特徴とする可視化試験装置。 The visualization test device according to claim 1,
A visualization test device comprising a light source that irradiates light in a wavelength range that excites fluorescence of the fluorescent substance.
前記蛍光物質の発光の波長領域の少なくとも一部の光を透過し、前記潤滑剤の発光の波長領域の少なくとも一部の光を減衰させる光学フィルタを備え、
前記機械又は前記機械要素と、前記撮像手段と、の間に前記光学フィルタが配置されていることを特徴とする可視化試験装置。 The visualization test device according to claim 1 or 2,
an optical filter that transmits at least part of the light in the wavelength range of the emission of the fluorescent substance and attenuates at least part of the light in the wavelength range of the emission of the lubricant;
A visualization testing device characterized in that the optical filter is arranged between the machine or the mechanical element and the imaging means.
前記蛍光物質は、前記潤滑剤の発光の波長領域から30nm以上離れた波長領域の光を発光することを特徴とする可視化試験装置。
The visualization test device according to claim 1,
The visualization test device is characterized in that the fluorescent substance emits light in a wavelength range that is 30 nm or more away from the wavelength range of light emission of the lubricant.
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2022
- 2022-05-10 JP JP2022077475A patent/JP2023166741A/en active Pending
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