JPH0769268B2 - ノズル噴霧検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はノズル噴霧検査装置に係り、特に燃料噴射ノズ
ル等の検査に用いられノズルの噴霧流の断層像を得て検
査するようにしたノズル噴霧検査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から知られているノズルの検査方法は、ノズルから
液体を噴射させた状態を見て液体の噴霧流れから噴霧角
度が適切か、あるいは噴霧コーンに破れが生じていない
か等の外観チェックに限定されていた。このため、噴霧
のパターンを観測しようとする試みがなされており、例
えば特開昭59−26037号公報に開示されているように噴
霧流に光を当て、これによって形成される光スクリーン
をイメージセンサによって撮像し、撮像した切断面の形
状を基準断面と比較してノズルの良否を検査するように
した方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記公報記載の方法では、いずれも噴霧の形
状観察による検査方法であり、噴霧流の断面における厳
密な濃度パターンを観測するものではない。例えば前記
公報に記載のものでも、単純に噴霧流の断面が正確な円
形等の基準形状に一致しているかどうかの検査にすぎ
ず、結局、噴霧流の濃度パターンを検査するものではな
い。このため、従来から空間的に均一の噴霧を実現する
高精度のノズルの製作に必要な検査装置が要請されてい
た。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、ノズル噴霧流の
濃度パターン断層像を出力することのできるノズル噴霧
検査装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、第一の本発明に係るノズル
噴霧検査装置は、ノズルを支持するノズル保持手段と、
前記ノズルから噴射された噴霧流に光ビームを照射する
光源と光ビームを対向する位置で受光してその減衰量を
検出する受光器とを有する発受光手段と、前記ノズル保
持手段を搭載して前記ノズル噴霧流を前記光ビームが横
断する方向に走査可能とした走査手段と、前記発受光手
段の出力信号を入力し前記走査手段による横断走査方向
に沿う減衰量を検出表示して走査方向の断層像を出力す
る演算出力手段とを備えた構成としたものである。

また第二の発明に係るノズル噴霧検査装置は、ノズルを
支持するとともに回転可能としたノズル保持手段と、前
記ノズルから噴射された噴霧流に光ビームを照射する光
源と光ビームを対向する位置で受光してその減衰量を検
出する受光器とを有する発受光手段と、前記ノズル保持
手段を搭載して前記ノズル噴霧流を前記光ビームが横断
する方向に走査可能とした走査手段と、前記発光手段の
出力信号を入力し前記走査手段による横断走査方向に沿
う減衰量を検出表示して走査方向き断層信号を検出する
とともに断層信号を前記ノズルの設定された回転角度単
位毎に取り込む断層面の濃度分布を算出して画像出力す
る演算出力手段とを備えた構成とした。

〔作用〕

上記第一の構成に係るノズル噴霧検査装置では、ノズル
保持手段に支持されたノズルを定位置にて下向きに噴射
できるように置き、走査手段により発受光手段の光ビー
ムの光路中を前記ノズルによる噴射流が横断するように
ノズルを走査移動することができる。この走査中に受光
器は噴射流によって散乱され減衰した光ビームを受信
し、演算出力手段が横断中の各位置での受信光の減衰量
を検出表示して走査方向の断層像を出力する。すなわ
ち、走査方向に沿う線上の各位置での光減衰値が検出さ
れ、これは噴射流の断層パターンを表示するものとな
る。したがって、この断層パターンを検出表示し、この
対称性や歪み等によってノズルの良否判定を行うことが
できるのである。

一方、第二の発明に係るノズル噴霧検査装置によれば、
前記断層パターンがノズルの回転角度毎に検出される。
この各角度毎の断層パターンのデータは演算出力手段に
入力され、二次元平面に画像を再構成することができ
る。これは通常用いられるコンピュータアルゴリズムに
よればよく、噴射流の濃度に依存した二次元空間分布の
画像を視覚表示させることができる。したがって、ノズ
ルの噴射流の断面内部の濃度分布を検出できるので、ノ
ズルの性能検査の精度を向上させることができる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係るノズル噴霧検査装置の具体的実施
例に付いて図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図は実施例に係るノズル噴霧検査装置の斜視図であ
る。ノズル噴霧検査装置10は検査対象となっているノズ
ル12を支持するノズル保持手段14を具備している。実施
例に用いたノズル12は軸対称噴霧用渦巻き噴射弁を使用
しており、これには水タンク16からポンプ18により10kg
/cm²まで加圧した水を供給し、ノズル12から噴射させる
ようにしている。このノズル12による噴射パターンはノ
ズル中心に濃度の薄い部分のあるホローコーンタイプと
なっている。このようなノズル12を保持するノズル保持
手段14は台座20の上面に四脚で支持される天板22を有
し、この天板22の中心部に回転ステージ24を取り付け、
この回転ステージ24に前記ノズル12を装着して上下に貫
通させ、ノズル12は台座20に向けられた下向き噴射をな
すように取り付けられている。そして回転ステージ24に
よりノズル12は水平回転が可能となっており、かつ一定
の回転角度位置で位置保持されるようになっている。ノ
ズル12からの噴霧流を受けるために台座20上には噴霧吸
引用容器26が置かれる。

一方、上記ノズル保持手段14の台座20は走査手段として
のスライダベッド28に装着載置されており、スライダベ
ッド28に設けたスクリューロッド30の作動によりスライ
ダベッド28に沿って前後方向に往復直線移動可能とされ
ている。したがって、ノズル12はノズル保持手段14とと
もに、上記走査手段により定速度で水平直線移動が可能
となっている。

上記のようなノズル12の移動線を挟んで発受光手段が設
置されており、移動線の一方の側部に光源であるレーザ
発光器32を、他方の側部にフォトダイオードからなる受
光器34をそれぞれ固定配置するとともに、レーザ光路が
ノズル12から噴射される噴霧流を横断できるような高さ
に設定されている。また、前記レーザ発光器32はHe−Cd
レーザ（RGB白色レーザ;25mW）を用い、1mmφのビーム
径として出射させるものとしている。受光器34はPINシ
リコンフォトダイオードによって形成されており、レー
ザ発光器32から出射して噴霧流を透過し、散乱によって
減衰したレーザ光を受光検出する。

上記の受光器34は検出信号を演算出力手段を構成するコ
ンピュータ36に出力するようにしている。受光データは
アナログ信号であるため、A/D変換ボード38を介して二
値化信号としてコンピュータ36に入力させるようにして
いる。コンピュータ36は受光データを一定の時間間隔で
切り出し、あるいは走査手段によるノズル12の移動ピッ
チ毎に切り出してメモリに格納し、走査線に沿ったレー
ザ出力減衰曲線を出力させるようにしている。この出力
例を第２図に示す。また、実施例では、噴霧流の途中断
面における濃度についてスライス断面を得るようにして
いる。このため、受光データの収集にはＴ＆Ｒ（Transr
ate ＆ Rotation）方式を用いている。すなわち、デー
タはレーザ発光器32と受光器34とを固定し、ノズル保持
手段14をレーザ軸に直角に走行させ、更に一定のノズル
12角度（θ）をパラメタとした投影データとして得るよ
うにしている。この場合の投影データとは、上記の如く
レーザビームをある方向から被写体に照射したときに透
過してきたデータ列をいい、これを角度を変えて得られ
た多くの投影データをもとにして画像を再構成させるも
のである。したがって、角度の異なる複数枚のデータ列
がコンピュータ36に入力され、前処理画像構成を行って
断層像を出力表示させるようにしている。断層像はコン
ピュータ断層像（CT）の再生アルゴリズムに基づいてCR
Tに画像出力するものとし、周知の手法を用いて処理す
るようにすればよい。

このように構成されたノズル噴霧検査装置10の作用は次
のように行われる。まず、ノズル保持手段14にノズル12
を取り付けて噴射させ、同時にレーザ発光器32からレー
ザ光を受光器34に向けて照射する。この状態で、スライ
ダベッド28に沿って前記ノズル保持手段14を移動させ、
レーザ光が相対的にノズル12の噴霧流を断面走査するよ
うにする。噴霧流を透過したレーザ光は散乱減衰されて
受光器34に入力するが、これは走査中に走査線上の各位
置での受光器34からの受光レベルが一定時間間隔あるい
は単位距離毎にコンピュータ36に取り込まれる。コンピ
ュータ36では受光器34により検知された値を時間軸ある
いは距離軸上との関係で演算処理し、画像処理すること
により、第２図に示すようなレーザ出力減衰曲線をCRT
に出力表示するのである。このレーザ出力減衰曲線は、
噴霧流の走査線に沿う濃度パターンを示すこととなり、
これが左右対称性や歪みの度合いを検討することにより
ノズル12の良否を判定することができる。このようなレ
ーザ出力減衰曲線を異なる角度毎に出力して比較するこ
とによりノズル全体の噴霧性能を把握することができ
る。

一方、一方向の走査だけでなく、ノズル12を水平回転さ
せることによりある角度単位毎に投影データをコンピュ
ータ36に入力し、最終的にノズルを一回転させたデータ
を入力してある角度ごとのデータを抽出させる。そし
て、この複数枚のデータ列の組み合わせにより噴霧流断
面の断層像再生を行ってCRTに出力表示させる。この出
力例を第３図に示す。このような処理により、レーザ光
が通過する噴霧流断面の濃度分布の二次元空間分布の像
として視覚表示させることができるのである。この場
合、使用するレーザ光は白色であるので、これを分光し
て三原色の断層像を出力させるようにすることもでき
る。

このように本実施例によれば、噴霧流のある断面におけ
る濃度パターンを表示させ、またノズル12を回転させて
得られた濃度パターンの組み合わせから二次元濃度分布
を出力表示させることができるので、噴霧流の外観形態
だけでなく、噴霧流の内部の噴霧状態をも検出すること
によって、非常に正確で精度の高い検査を行うことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ノズルから噴射
された噴霧流の断面における濃度パターンや分布を的確
に検出して視覚表示させて観測することができる。この
結果、この検査により高精度の噴霧を実現するノズルを
設計製作することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係るノズル噴霧検査装置の外観斜視
図、第２図はレーザ出力減衰曲線を示すグラフ図、第３
図は噴霧流の二次元濃度分布を示す出力図である。 10……ノズル噴霧検査装置、12……ノズル、14……ノズ
ル保持手段、24……回転ステージ、32……レーザ発光
器、34……受光器、36……コンピュータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルを支持するノズル保持手段と、前記
   ノズルから噴射された噴霧流に光ビームを照射する光源
   と光ビームを対向する位置で受光してその減衰量を検出
   する受光器とを有する発受光手段と、前記ノズル保持手
   段を搭載して前記ノズル噴霧流を前記光ビームが横断す
   る方向に走査可能とした走査手段と、前記発受光手段の
   出力信号を入力し前記走査手段による横断走査方向に沿
   う減衰量を検出表示して走査方向の断層像を出力する演
   算出力手段とを備えたことを特徴とするノズル噴霧検査
   装置。
2. 【請求項２】ノズルを支持するとともに回転可能とした
   ノズル保持手段と、前記ノズルから噴射された噴霧流に
   光ビームを照射する光源と光ビームを対向する位置で受
   光してその減衰量を検出する受光器とを有する発受光手
   段と、前記ノズル保持手段を搭載して前記ノズル噴霧流
   を前記光ビームが横断する方向に走査可能とした走査手
   段と、前記発受光手段の出力信号を入力し前記走査手段
   による横断走査方向に沿う減衰量を検出表示して走査方
   向の断層信号を検出するとともにこの断層信号を前記ノ
   ズルの設定された回転角度単位毎に取り込み断層面の濃
   度分布を算出して画像出力する演算出力手段とを備えた
   ことを特徴とするノズル噴霧検査装置。