JPS60104205A - 噴射体の形状測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ノズル等の間口部から噴射されだ液体、固体
又は、気体等から成る噴射体の形状測定方法およびその
測定装置に関する。

（従来技術〕 従来、噴射体の形状測定は、主に写真眼影により行なわ
れており、その噴射形状の良否判定は人間の目視によっ
て成されていた。ところが、内燃機関の燃料噴射装置か
ら噴射される燃料の噴霧形状は、内燃機関の性能に大き
く影響を与える。従って？、内燃機関の性能を評価する
には、燃料の噴霧形状を正確に評価する必要がある。に
もかかわらず、この燃料噴射体の形状測定を高精度に、
効率良く行なう方法、自動化した方法、及びその装置は
存在していない。このため、人間の目視により噴霧形状
を判定しているために、その形状評価に個人差を生じ、
測定が不正確であると共に、形状の評価に時間を要づる
という欠点がある。

（発明の目的） そこで本発明は、従来のこの様な欠点を改良するために
成されたものであり、噴射体の形状測定を、高速かつ高
精度で行なう方法及び、その測定を自動化した測定装置
を提供することを目的と覆る。

〔発明の構成〕

即ち、本発明は、間口部から噴射された噴射体の光学像
を、光電変換素子上に作成し、該光電変換素子上に作成
され１＝光学像を走査し、該光学像の輝度に対応した映
像信号を作成し、該映像信号を前記光電変換素子上の平
面座標に対応してサンプリングし、前記光学像の平面輝
度分布関数をめ、 前記光学像を切断づる切断線を定め、該切断線に垂直な
一定長の線素をとり、各線素について該線素上での平均
輝度を、前記平面輝度分布関数からめることにより、前
記切断線に沿って、前記光学像の一次元輝度分布関数を
め、 該−次元輝度分布関数によって、前記噴射体の形状を特
定づることを特徴とする噴射体の形状測定方法に関づる
。

ここで間口部とは、ノズル、Ａリフイス等の液体、固定
、気体を噴射させるものをいう。又、噴射体は粉体、霧
状液体、気体等のすべての噴射物体をいう。例えば、内
燃機関の燃ｆ３１噴射装置から噴射される燃料の噴霧体
、ガスバーナから噴射される火炎、塗装スプレー等であ
る。この噴射体の光学像を投影づる光電変換素子には、
ｌ１ｉｉ像管１例えば、イメージオルシコン、イメージ
アイソコン、ＳＥＣ管、ＳＩＴ管、ビジコン、ザチ］ン
、シリコンビジコン等、及び半導体光電変換素子、例え
ばフＡ１−ダイオードアレイ、ＣＯＤ、ＢＢＤアレイ等
が使用できる。光電変換素子上に作成された光学像を走
査する方法は各充電変換素子にＪ：つて異なる。Ｒ像管
では、電子ビームにより走査し、その光学像の輝度に対
応して変調された映像信号が連続波形として得られる。

又、マトリックス状に半導体光電変換素子を配列したア
レイ型の素子では、走査信号を各素子のゲート信号とし
、各画素の輝度に対応した映像信号が得られる。

第１図は、光電変換素子上に投影された光学像の形状を
示す図である。噴射体の光学映像１は水平、垂直走査す
ることにより映像信号として取出Ｊことができる。この
映像信号から、光電変換素子上において、微小間隔に区
分された７１−リツクス状の各画素ｆＨに、その画素に
お１ノる映像の輝度を、サンプリングして、該リーンブ
リングした平面Ｐ＋ｉＪ標を変数として、光学像の平面
輝度分イ］１関数をめる。この離散的なリンプリング外
標（Ｘ、、Ｙ）に応じてめられた平面輝度分布関数［＜
×、Ｙ）は、次の様にデータ処理される。

第２図は、その処理を示す説明図である。本発明は、第
１図、又は第２図に示？１様に光学像を切断でる切断線
［を定め、この切断線に沿った　次元輝度分イｌ関数を
め、その関数に基づいて形状を測定しようとするもので
ある。この切断線［に１ ・・・（１） ここでくｒ、θ）は（Ｘｏ、ｙｏ）を原点、噴射体の中
心軸ｐを始線とりる極座標を表わり。又、Ｒ（ｒ、θ）
は極座標（ｒ、θ）における光学像の輝度を、連続関数
として゛表わした平面輝度分イ１ｉ関数・である。ｒｌ
は動径方向の積分下限値であり、１・２は動径方向の積
分上限値である。（１）式から分るにうに９　くθ）は
、各θ、の埴に対し、積分区間Ｑｌ−Ｑ２にＪ：ｉ　ｔ
ノる光学像の平均輝度を表ねづ。従ってｇ　（θ）は、
方位角方向に取られた切断線（に治った平均的な一次元
輝度分布関数である。この様に、本発明方法は、切断線
鬼に垂直に、一定長の線素Ｗ（Ｑｌ−Ｑ２）をとり、そ
の区間で各線素ｆσに輝度を平均化し、切断線の方向に
沿った一次元輝度分布関数をめることを特徴とする。

より具体的には、映像信号を４Ｊンプリ、ングしてもと
めた離散的（２平面輝度分布関数ｆ（Ｘ、Ｙ）から、極
座標に変換されたＩ！！を数的な平面輝度分布関数Ｒ（
ｒ、θ）をめて、離散的な平面ｒａ度分布関数Ｒ（ｒ　
、θ）に関して（１）式の積分を行ないｌｌｌ＠的な一
次元輝度分布関数９　（θ）をめるものである。

この様にし・でめられたｌ１ｒｌｉ的な一次元輝度分布
関数９　（θ）を連続線で１〜レースすれば、第３図の
様になる。この様な一次元輝度分布関数９（θ）は、平
面輝度分布関数Ｒ（ｒ　、θ）を噴射体の光学＠１の切
断線ｔの方向に沿って切断した平均化されＩＣ断面形状
を示づ。この関数ｑ　（θ）の形状から噴射体の良否を
判定づることができる。

即ち、輝度に対し一定のしきい値１ｏをとり、そのしき
い値を越える範囲を噴射角θＷとしてめる。この角度θ
Ｗは、噴射角を表り。また、ぞのθＷの１／２を噴射の
中心軸Ｐの方向θＧどしてめることができる。さらには
、噴射形状の四部Ｓの面積をめ、この大きさにより形状
の良否を判定づ−ることができる。又、波形の重心を次
式に・・・（２） 又、波形総面積に対する噴射規定領域内に存在づる波形
の面積の比をめることもできる。これらの因子を噴射形
状の形状因子として抽出し、その形状因子に従って噴射
体の形状の良否を判定りることができる。

上述の説明では、切断線ｔをとる方向を方位角方向とし
たが、必ずしも方位角方向にとる必要はなく任意である
。例えば、第４図に示ツＪ：うに噴射の中心軸ｐに対し
て垂直に切断線ｔを取って、その方向に対する一次元輝
度分布関数をめても良い。噴射部１１１ｔに対する噴射
角度の比が小さい場合には前述した方位角方向に沿った
一次元輝度分布関数とほぼ等しい分布関数が得られる。

次に第２発明について述べる。

本第２発明は、上述の測定方法を自動化した測定装置で
ある。第５図は本発明装置の概念を示したブＵ−１ツタ
ダイアグラムである。噴射体の光学映像１は光電変換素
子５２上に投影される。映像信号用ツノ部５４は光電変
換素子に走査信号を送り、光電変換素子５２から各画素
の輝度に対応した映像信号を入力し、この映像信号をリ
ンプリング部５Ｇに出力りる。リンプリング部５Ｇは、
光電変換素子５２上にとられたマトリックス状の画素に
対応した１ｌｌＩ１敗的な平面座標に対応して、前記映
像信号を１ナンブリングする。そのサンプリングされた
輝度データは、デジタル信号に変換されて各画素の座標
に対応して、データ記憶部５８に記憶される。そのデー
タ記憶部５８に記憶された輝度データが離散的な平面輝
度分布関数に対応づる。演算部６０は、この離散的な平
面輝度分布関数を用いて、前述した方法に従って、−次
元輝度分布関数をめる。出力部６２（よ、−次元輝度分
イｌｉ関数を出力する。その結果、噴射体の形状を評価
づることができる。

本発明の装置は、この様な構成から成るＶＺ買である。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的に説明−リ−る。

第６図は、本発明装置の具体的な構成を示したブロック
ダイアグラムである。

一本実゛施例は内燃機関の噴霧形状の測定装置に関づる
ものである。本発明装置は、主に燃わ１哨射装置１０と
１．噴霧体１０５を照ＩＩ　する発光装置３と噴霧体１
０５の映像を捕えるテレビカメラ４と、このテレビカメ
ラから出力される映像信号を各画素毎の平面座標に対応
してサンプリングし、リンプリングした輝度データを記
憶づ”る画像入力記憶器５と、燃料噴射装置１０の噴射
時期を検出する噴射時期検出器２と、各種の制御信号を
発生する制御信号発生回路６と、主に演算及び集中制御
を行なうマイクロコンピュータ７と、演算結果を出力す
る出力器１３とから成る。

燃わ１噴射装置１０はノズル１０１を有し、ノズル１０
１から燃料が噴射され、噴霧体１０５が形成される。燃
料は、給油器１０６がら噴射ポンプ１０３によって高圧
噴射鋼管、１０２に圧送される。

噴射ポンプ１．０３はプーリ１０７を介してモータ１０
８により駆動される。、又、１０９は噴霧体１０５の映
像を明確に写し出づために遮光するためのスクリーンで
ある。

噴射時期検出器２は噴射ポンプ１０３の回転軸に直結さ
れたスリン］−を有づる円盤２０２と光電センサ２０１
とから成る。光電レンチ２０゛１はスリット２０２ａの
位置を検出し、このスリット２０２ａが検出された時に
ノズル１０１から燃料が噴射されるように構成され−Ｃ
いる。

発−光装置３はストロボ３０１とスト０ボ３０１を駆動
するストロボ駆動回路３０２とから成る。

ストに】ボ駆動回路３０２は制御信号発生回路６からの
信号を受【ノてストロボを駆動ヅる。

テレビカメラ４は、踊像部４０１と、これを制御覆るコ
ントローラ部４０２とから成る。コントローラ部４０２
は撮像部４０１を水平走査及び垂直走査し−Ｃ１画像入
力記憶器５に映１ｑｚ信号を出力する。ここでテレビカ
メラ４のインターレース比は１：１であり、フレームブ
ランキング信号６０７ａが低レベルのときには、１．！
ｌｉ　像信号４０２ａを出力しない。フレームブランキ
ング信号が高レベルになると、垂直同期信号に同期して
走査を開始し、水平走査線２５６木で１フレーム構成し
、映像信号４０２ａを出ノｊする。

画像入力記憶器５は映像信号を各画素の平面座標に対応
してサンプリングし、その値をデジタル信号に変換づる
画１ｇ！ＡＤ変換器５０１、画像入力スター１−指令信
号６１１ａに同期し、その各平面座標に対応したアドレ
ス信号を出力するＡＮＤゲート５０２、サンプリングし
た輝度データを出力するＡＮＤゲート５０３、及びそれ
らの信号を入力し、輝度データを記憶する画像メモリ５
０４とから成る。画像ＡＤ変換器５０１は各画素毎にサ
ンプリングし、その結果をデジタル信号に変換し、アド
レス信号５０１ａと輝度データ信号５０１ｂを出力する
。アドレス信号５０１ａは、垂直同期信号５０１Ｃを始
点としくアドレスＯ）、１水平走査線を２５６ドツトに
分割したパルス信号を出力している。又、このアドレス
信号は、２５６パルス毎に水平同期信号に同期している
。Ｙ番目の水平走査線上の、水平同期信号から測ってＸ
番目ドツトの画素のアドレス１は次式で書ける。

ｌ　＝２５６　（Ｙ−１）　＋Ｘ　・・・（３）５０２
．５０３はＡＮＤゲートで、画像入カスタード指令信号
６１１ａが、高レベルのときのみアドレス信号５０１ａ
、、輝度データ信号５０１ｂを通過し、画像メモリ５０
４上の、アドス信号５０１によって更新されるアドレス
カウンタ（図示略）の内容によって特定されたアドレス
に、輝度データ信号５０１ｂを記憶する。画像メモリ５
０４は、マイクロコンピュータ７に接続されでおり、輝
度データはマイクロコンビコータに読み込まれる。

制御＋信号発生回路６は、各種の制御信号を発生ずるた
めの回路である。整形回路６０１は、噴射時期検出セン
サ２０１から出力される噴射時期信号２０１８をパルス
波形に成形づる。６０２はマイクロコンビコータからの
ｎ１測スタート信￥３７０１８を、噴射時期信号２０１
８に同期してラップづるラッチ回路、６０３はＡ’ＮＩ
）グー１−でＢ１よりスタート信号７０１ａが出ノ〕さ
れている期間にＡ３３ｊる噴射時期信号２０１ａ即ち、
削測時噴射時明信＠６０．３８を出力する。６０４は遅
延回路で、８ｊ測時噴射時期信号６０３ａを一定時間１
ｆだ番ノ遅延させたフレームブランキングスター１−信
号６０４ａを出力す゛る。６０５は立下がり検出回路で
、レットリセット回路６０７をセットする。６０６は、
ス］・ロボ発光指令信号６０８ａの立下がりを検出・し
て、セラトリセラ計回路６０７をリセットする。

６０７はフレームブランキング信号６０７ａ、６０７１
）を発生するセラトリレット回路、６０８は計測時噴射
時期信号６０３ａと、フレームブラン：１−ング信号６
０７ｂを入力し、ストロボ発光指令信号６０８ａを出力
するＡＮＤゲートである。６０９け画像入力記憶器５か
ら出力される垂直同期信Ｍ　５　Ｑ　ｉ　Ｃをクロック
信号とし、フレームブランキング信号をセット信号どし
てへカリ”るＤ型フリップ７０ツブ（以下ｒＦＦＪとい
う）回路である。６１０　ハ、Ｄ　−Ｆ　Ｆ回路６０９
１７）　Ｑ　Ｇ）’Ａ子出出ツノセット信号として入力
するＤ−ＦＦ回路である。

６１１　Ｌｔ　Ｄ　−Ｆ　Ｆ回路６０９．６１．（１）
出力がら画像スター１−信号６１１ａを発生ずるＡＮＤ
ゲー１−である。

要づるに制御回路６は計測スタート信号７０１ａをマイ
クロコンピュータ７から入力し、噴射時期信号２０１８
を噴射時期検出器２から入力し、垂直同期信号５０１０
を画像入力記憶器５から入力し、ストロボ発光指令信号
６０８ａ　、フレームブランキング信号６０７　ａ　、
画像入カスタード指令信号６１１ａを発生し、ストロボ
発光装＠３、テレビカメラ４、画像入力記憶器５を制御
１−る。

マイクロコンピュータ７はｙ１測スタート信号７０１ａ
を発生し、制御信号発生回路６を起動さμるとともに画
像入力記憶器５に記憶された輝度データを読取り、該輝
度データに基づいてデータ処理をし、その結果、求めら
れた一次輝度分１５１１数を出力器１３に表示するもの
である。このうち７０１はＣＰＵ、７０２はメモリーで
ある。

次に本装置の作用について説明覆る。

第７図は本発明装置の作動を示ずタイミングチャートで
ある。［−夕１０８を回転さけるどプーリ１０７を介し
てポンプ１０３が回転し、ノズル１０１から燃料が噴射
され、噴霧体１０５が形成される。噴射ポンプ１０３の
回転と同期して円盤２０２が回転し、スリット２０２ａ
から発光さ４Ｉた光が、噴射時期検出センサ２０１を作
動させ、噴射時１！ＩＪ信＠２０１ａが発生りる。ンイ
クｌ」コンピュータ７はδ１測スタート信号７０１１′
１を出力づる。噴射時期信号２０１ａの立上がりに同期
して、ラッチ回路６０２は、セットされ、ＡＮＤゲート
６０３はｈ１測時噴射時期信号６０３ａを時刻ｔ３にお
いて発生する。遅延回路６０４は、この噴射時期信号６
０３ａを所定時間［［だけ遅延させ、フレームブランキ
ックスタート信＠　６０４　ａを出力する。立下がり検
出回路６０５は、該信号の立下がりを検出し、時刻［４
におい−Ｃルットリセッ１〜回路６０７をセラ１−状態
にする。その結果、セッｌ−リレット回路６０７のσ端
子は、フレームブランキング信号６０７ａを出力する。

この信号を／ 入力づるど、テレビカメラ４のコントローラ部４０２は
垂直同期信号に同期して走査を停止する。

この様にして噴霧体１０５の映像入力のための準備がな
される。ここで、フレームブランキング信号を発生ずる
時期［／Ｉは、−ｒ（１＜−ｒｏ−ｔｆ＜２×１−ｇを
満す遅延時間ｔ［が選択される。ここで、１−○は噴射
周期、Ｔ　ｇは垂直同期信号の周期である。次に、ノズ
ル１０１によって、噴霧体１０５が形成されると同時に
、次の噴射時期信号２０１ａが時刻ｔ５において発生す
る。づるとＡＮＤゲート６０３は計測時噴射時期信号６
０３ａを発生し、該（ａ　＠とフレームブランキング信
号６０７ｂを入力しているＡＮＤゲート６０８はストロ
ボ発光指令信号６０８ａを時刻ｔ５にお−いて出力する
。

このためストロボ駆動回路３０２は、ストロボ３０１を
発光させ噴霧体１０５を照射す゛る。噴θ・Ｊ　Ｉｉ’
ｊｌｖＪ信号２０１ａが時刻ｔ６において立下がると、
それに伴いｎ１測時噴射詩期信弓６０３　ａも立下がり
、同様にストロボ発光指令信号６０８ａも立下がる。ス
トロボ発光指令信号６０８ａの立トがりを立下がり検出
回路６０６は検出し、ヒラ１〜リレツ１−回路６０７を
りセットＪる。イの結果、７１ノ一ムブランキング信号
６０７ａは時刻ｔ６にｄ３いて立上がり、フレームブラ
ンキング状態が解除される。づると、テレビカメラ４の
コン１−ローラ部４０２は！ｒＦ直同期信号に同期して
テレビカメラの１＠像部４０１の走査を時刻ｔ９から開
始づる。Ｃすξ像信号４０２ａは、時刻１９において垂
直同ｉｌｌ信号の立上がりに同期し、それに続く１フレ
ームの映像信号として出力される。夛の部分は図中△で
示された部分である。即らへ部分はテレビカメラの１画
面に相当し、Ａ部は、２５６本の水平同期信号を含／υ
でいる。この映像信号４０２　ａのΔ部分の画像をデジ
タル量に変換して輝度データとして記憶するために、こ
の１フレームの時間を特定づる画像入カスタード指令信
号６１１ａを次の様にして出力する。Ｄ−ＦＦ回路６０
９はフレーム７ランキンク信号６０７ａを垂直同期信号
５０１０に同期してラッチし、そのＱ端子出力６’　０
９　ａは、時刻ｔ７で立下がり時刻ｔ９で立上がる波形
となる。又、ｏ−「ｒ回路６１０は、Ｑ出力６０９ａを
垂直同期信号に同期してラッチするため、〕喘干出力６
１０ａは、時刻ｔ８で立上がり、時刻ｔ１０で立下がる
波形となる。この結果、フレームブランクが解除された
後、次の垂直同期信号に同期して（時刻ｔ９）立上がり
、次の垂直同期信号で立下がる（時刻ｔｉｏ＞画像入カ
スタード指令信号６１１ａが、ＡＮＤゲー１−６１１か
ら出力される。画像ΔＤ変換器５０１は、フレームブラ
ンク期間を除いて、常時、映像信号４０２ａを垂直同期
信号及び水平同期信号を同期信号どし、かつ、水平同期
信号周期を２５６区分しで、ワンフレーム−の映像信号
を１）−シブリングし、デジタル信号に変換づる。即ち
４ノンブリングの夕、イミングを現わし、各画素の平面
８標に対応したアドレス信号５０１８及び輝度データ信
号５０１ｂを出力している。従って、画像入ツノスター
ト指令信号６１１ａがＡ　Ｎ　Ｄゲート５０２．５０３
に入力づると、画像メモリ５０４には、アドレス信号５
０１ａに対応したアドレスと、輝度データ信号５０１ｂ
が入ツノして、所定の７ドレスに輝度データが記憶され
る。マイクロコンピュータ７は画像人力スター１−指令
信＠６１１ａの立下がりを時刻【１０において検出し、
■測スタート信＠７０−１　ａを同時刻にａ３いて低レ
ベルにすることによって画像データの入力を終了する。

この様にして画像入力記憶器５には、噴射体の光学像を
７１−リックス状に区分した各画素の平面座標でサンプ
リングした平面輝度分布関数Ｆ（Ｘ、Ｙ）が記録される
。輝麿デ〜りは、映像信号の輝度レベルをＯ〜１５の値
にデジタル化して記憶されている。

次に、マイクロコンピュータの制御を第８図に示すフロ
ーチャートに従って説明する。計ｎＩｌはステップ１０
０から実行を開始する。ステップ１００では各種のパラ
メータの初期セットを行なう。

ステップ１０２は開側スタート信号７０１　ａを出ツノ
する。ステップ１０４では画像入力が完了したかを判定
づる。即ち、画像入カスタード指令信号６１１ａを入力
し、この立下がりを検出することによって判定すること
ができる。

画像人力が完了したときはステップ１０５に移゛行し、
計測スタート信号７０１ａを低レベルにし、姦１測を完
了づる。ステップ１０６では整変数■、Ｊの１直をそれ
ぞれ１に設定する。ステップ１０Ｂでは、第２図に示し
た様に、・噴射形状を極座標に基づい゛ＵＨＩ測Ｊ−る
ために、極座標でのサンプリング座標（ｒ１θ）を次の
様に決定する。

γ＝γ１＋Δγ（＋−１）　・・・（４）θ−Ｏ８−△
θ　（ｊ−１＞　・・・　（５）ここでｒｌは、平均区
間を定める初期位置であり、△ｒは動径方向の微小増加
ｍ′Ｃ″ある。Ｏ８は方位角の上限値である。△θはθ
方向の微小変化分である。

この様にして（ｒ、θ）は正変数（ｉ、ｊ）をパラメー
タとして離散的な値として定義される。

次にステップ１１０に移り、−上記極座標（ｒ、θ）を
、それに対応覆る直角座標（Ｘ　、　Ｖ　）に変換ブる
。

Ｘ　＝Ｘ　Ｑ　＋　７０Ｏ３θ　・（６）ｙ＝ｙｏ−＋
−γｓ　ｉ　ｎθ　−（７）ここｒ（Ｘｏ、Ｖｏ）は噴
射の原点の座標を表わす。

次にステップ１１２に移り、その変換された直角座標を
整数化する。（Ｘ、Ｙ）は整数化された直角座標である
。即ち、（ＸＸＹ）は、上記座標（Ｘ　、　Ｖ　）が存
在する画素の座標を示し、画素のアドレスに関連づる。

次にステップ１１４に移り、整数化された直角座標によ
り、その直角座標によって特定された画素の輝度データ
が記憶されているアドレス１を次式により計算する。

１　＝２５６　（Ｙ−１）　十Ｘ　・・・〈８）次にス
テップ１１６に移り、画像メモリ５０４からデータを読
み取り、画素（Ｘ、Ｙ）にお【ノる。

輝度データＤ（１）を知ることができる。

次にステップ１１８で輝度データＤ（１）を１をパラメ
ータとしてｉが所定の値ｍに達するまで加ｎ覆る。ステ
ップ１２０は、上限ｍの判定、ステップ１２２はｉの更
新のためのステップである。

川は、動径方向の１ナンプリング点の数である。りなわ
ら、第２図でいえば０１点から０２点に：沿って、各リ
ンブリングされた点での輝度の和がＳ（ｊ　＞にめられ
たことになる。

次にステップ１２４に移り、ｊの値が所定の０よりも大
きいかを判定し、小さい場合には、ステップ１２６でｊ
の値を１づつ加粋し、ステッープ１０８に戻って、次の
△θだけ変位した方位角におりる、動径方向にリンブリ
ングした輝度データの加ｉ°をめる。

従って、ステップ１２８では、Ｓ（ｊ＞の値は、離散的
なθ毎に、一定線素Ｗに沿って加算された輝度を示して
いる。よって５（ｊ）から切断線［方向に沿った一次元
輝度分布関数９　〈θ）が次式によりめられる。

ｇ　（θ）＝Ｓ（ｊ＞／（ｍ−１）　・・・（９）因子
（ｍ−１）は、輝度を平均するための因子である。

次にステップ１３０に移り、ｈ位角Ｏに対りる一次元輝
度分布関数９　（θ）のグラフを出ツノ器゛１３に猫か
Ｕる。この映像は第３図に示した様な映像となる。

以」−の様にしてめられた一次元輝度分Ｖｌｊ　１３’
Ｊ数ｇ　（θ）は、各θについて、動径方向にとＩうれ
た一区間での平均の明るさを表わし、ｇ　（θ）（よ１
７７位角方向にとられた平均の輝度分布特性を表わして
いる。その輝度は噴霧の量の大小あるいは噴霧の有無を
表わし、ｇ　（θ）の値は噴ｎ濃度を表わ１ことになる
。従ってｌｆｌ霜休の体子ｌｉ特性は一次元輝度分布関
数９　（θ）によって表現されてＩ３す、ｇ　（θ）の
特徴量を抽出することにより、噴霧体の濃度分布を評価
することができる。又、ｇ　（θ）を全体を１として正
規化すれば、全体の噴射角に対するその噴射角での噴霧
体の存在割合を直接求めることができる。正規化すれば
、ストロボの発光強度の変化により、噴霧体の明るさが
変化したり、テレビカメラの感度が変化したとしても、
これらの影響を除外することができる。又、一定のしき
い値を定めて、それよりも大きい輝度分布関数について
、正規化づることもできる。

次に、−次元輝度分布関数ｇ　（θ）から各種の形状因
子を抽出するプログラムについて説明する。

第９図は、その処理を示すフローチャートである。ステ
ップ２００で方位角θを最小値θｅに設定する。ステッ
プ２０２で、その時の輝度ｇ　（θ）が所定のしきい１
ａｌｏの輝度と比べて小さい場合にはステップ２０４で
θの値を八〇だけ更新する。

所定のしきい値１ｏよりも大きくなった時は、ステップ
２０６に移行し、その時のθの値をθａとして記録づ゛
る。この様にしであるしきい値を切る方位角θａがまる
。同様にしてθを最大のθＳにセラ１〜してステップ２
１４まで上述と同様の処理により、あるしきい値ｉｏを
通過する時の方位角θｂをめる。

次にステップ２１６で波形幅θＷをθｂ−θａの絶対値
としてめることができる。叉、波形中心θＣはステップ
２１８で、θａ　＋１　／　２・ＯＷどしてめることが
できる。

次に波形の最大値及びそのときのθ並びに四部の面積を
める処理がステップ２２０以下に示さ−Ｃいる。ステッ
プ２２０〜ステツプ２２８は、全波形における最大値を
めるためのステップである。即ち、Ｍａｘを初期値Ｏと
し、θをθＳからΔθづつ変化させながらｇ　（θ）を
１ノーヂし、ＩＶｌｉｌＸと比較し、大さい方を新たに
Ｍａｘに記憶づる。ステップ２２８でθの下限値θｅと
比較し、その値よりも小さくなった時にはステップ２３
０に移行づる。この時、Ｍａｘには最大輝度が、θｍに
は最大輝度を与える方位角が記憶されたことになる。

次に、ステップ２３０で凹部の面１ｆｉｓをめる。

先ず、ＳをＯに、極大輝度１をＯに設定し、θをθＳか
ら順に変化さ「て−１嘗ホと同様な手段により極大値を
める。ステップ２３２、ステップ２３４を順次行なうこ
とにより、１には極大値が記憶される。極大値が発見さ
れた時ステップ２３６に移行覆る。次にステップ２３６
で、その時のθが最大輝度を与える方位角θｍと比べて
大きい時にはステップ２３８に移行し、Ｓの値を１−ｇ
　（θ〉だＩＪ加綿ｔｌる。即ち、ステップ２３２．２
３６．２３８．２／Ｉ２．２３２のループを実行するこ
とにより、極大値１より小さな区間である凹部の面積を
加算することができる。ステップ２３２において、ザー
ヂした輝度ｇ　（θ）が第１の極大値よりも大きくなる
と、さらにステップ２３４を経て次の極大値がめられる
。同様にしてステップ２３６．２３８．２４２ににって
次の凹部の面積が加梓される。ステップ２３６で、その
極大値を与えるθが最大値を与えるθｍより小さくなっ
た場合には、ステップ２４０に移行づる。ステップ２４
０では下限値θｅにθを設定し、θの増加する方向を逆
向きにして、上述と同様な処理を行なう。

即ち、第３図にＪ５りる、左半分の部分の四部面積をめ
る。ステップ２５４にお【プるＳの値は、波形の四部の
輝度面積の総和を示している。この様にして四部の面積
をめることができる。

この様にしてめた四部面積は、第１図図示の噴射体の割
れ部分Ｖの面積を示し、噴射体の形状判定及びノズルの
良否判定に使用できる。

又、他の形状因子として、噴霧の存在し−ではいｔｌな
い禁止領域の噴霧輝度を加算したものを抽出し、この値
の大きさによってノス゛ルの良否の判定をづるともでき
る。

次に第２実施例の装置について説明覆る。

第１０図はその装置の構成を示した構成図である。本実
施例は電磁噴射弁に関づるものである。

噴射装＠１０は、電磁噴射弁て゛構成され、マイクロコ
ンピュータ７０１からの噴射駆動信号１１０ａを受けて
、電磁弁１０１の噴射を制御する。テレビカメラ４、画
像入力記憶器５の構成については第１実施例と同様であ
る。本実施例においては、噴射装置１０は、電気信号で
ある噴射駆動信号１１０ａにＪ：り噴射タイミングを制
御できるため、フレームブランキング信号は不要となる
。又ストロボ発光信号６０８　ａ　、画像パノノスター
ト信＠６１１ａはマイクロコンピュータ７により、タイ
ミングをとって発生させているので、噴射時１’ＵＪ検
出器、制御１信号発生回路は不要どなる。

以下、その作動につい−Ｃ第１１図のタイミングヂｐ　
−１−１第１２図のフローチャートに基′づてい説明覆
る。削算機はステップ３００で、画像△Ｄ変換器５０１
から出力されている垂直同期信号５０１Ｃを入力し、そ
の立ち上りを検出づる。立上りを検出した時（ｔｌ）は
ステップ３０２に移行し、タイマーを起動し、カウンタ
ーが所定値下２以上になった時（ｔ２）に、ステップ３
０８に移行して噴射駆動信号１１０ａをハイレベルと覆
る。

この結果、ノズルから噴射されて噴射体１０５が形成さ
れる。次にステップ３１０で垂直同期信号の立ち下りを
検出した時（ｔ３）には、ステップ３１２に移行し、ス
トロボ発光時期６０８’ａをハイレベルとして、ストロ
ボ駆動回路３０２に出力づる。この結果スＩ−ロボ・を
発光し、光学像を撤像部４０１上に作る。次にステップ
３１４で垂直同期信＠５０１０の立ち上りを検出し、ス
テップ３１６で、画像式カスタード信号６１１ａを時刻
ｔ４でハイレベルにりる。この画像式カスター１−信号
はＡＮＤゲート５０２．５０３に出力されるので、画像
メモリー５０４には第１実施例と同様に各座標毎にサン
プリングされた輝度データが入力さ１する。次にステッ
プ３１８では、時刻ｔ４’ｒ。

噴射駆動信号１１０ａを低レベルとし、スｊツ１３２０
で、ストロボ発光信号６０８ａを低レベルとする。次に
ステップ３２２に移り、次の垂直同期信号の立ら下りを
検出した時（ｔ５）には、画像式カスタードｆｎ号を低
レベルにづる。この様にして１連のデータの入力が終了
し、ｈ１算機は、第１実施例と同様な演搾ルチン３２６
の実行を行なう。

ここで、噴射駆動信＠１１０ａの立上りを決定づる遅延
時間Ｔ２を適正に制御することにより、噴霧開始時刻に
対づる形状ｔ１測時刻の相対時刻を制御りることかでき
る。

第２実施例はこの様にマイクロコンピュータの制御信号
に基づいて噴射時期を制御し、ストロボ発光時期を制御
すると共にデータの入力を行うようにしたものである。

第１実施例及び第２実施例では、噴霧体をストロボで照
射して、噴霧後、ある一定時間経過した後の噴霧形状を
映像信号としてとらえ、輝度データとして入力するよう
にしている１プれども、電磁噴射弁１０１を開弁じ、連
続して噴射させ、連続して光線を＠剣し、その連続噴霧
体の画像データを入力づるようにしてもよい。噴霧粒子
は、噴射方向に向って動くため、映像信号から得られる
画像は、噴射方向に長い粒子の影を写し出すが、本発明
では、噴射方向に沿って輝度を積分し、輝度を平均化し
て切断線に沿った一次元輝度分布関数をめるので、粒子
の運動による影響を除去づ゛ることができる。

前）ホした実施例では、内燃機関のノズルインジクター
、気化器について説明してきたりれども、その他、散水
１幾、エアゾールスプレー等の液体噴霧及び固体の噴霧
形状、例えば粉体などの噴射分布、火炎敢射器の火炎分
布にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上、要づるに本発明は、噴射体の光学像を電気信号に
変換し、各画素の平面座標に対応して１ノ゛ンプリシグ
し、平面輝度分布関数に対応したｊ゛−；りを集積し、
このデータを基にしで、ある一定方向に沿った一次元の
輝度分布関数をめることによって噴口・１体の形状を測
定する方法及びその測定方法を自動化した測定装置であ
る。その−次兄輝度分布関数をめるにあたって、切断線
に垂直な方向に沿って一定区間、輝度分布の平均をめて
いる。従って、本発明は、噴射体の二次元光学像から一
次元光学像に変換しているために、噴６＝Ｉ形状の特定
が一意的に行なえるので、形状測定を正確にかつ、容易
に高速に行なうことができる。又、一定の区間において
輝度分布を平均しているために噴霧体の様な粒子状のも
のについても、噴霧体のマクロ的形状の測定を精度良く
行なうことができる。又、−次元輝度分布関数を用いて
いるので各種の形状因子の抽出が容易に行なわれ、噴霧
体の形状の良否を正確、かつ高速に判定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図は、本発明の噴射体の
形状を測定する方法を説明するための説明図であり、こ
のうち第１図は噴射体の形状を示した形状図、第２図は
第１図に示された平面輝度分イ］５関数から一次元輝度
分布関数をめるための方法を説明する説明図、第３図は
この様にしてめられた一次元輝度分布関数で゛ある。第
４図は一次元輝度分布関数をめる他の方法の説明図であ
る。第５図は本発明装置の概念を示したブロック！ ダイアグラムである。＠６図は本発明装置の具体的な実
施例装置にかかる測定装置の構成を示したブロックダイ
アグラムである。第７図は、同実施例装置の作動を説明
するタイミングチレートである。第８図は、同実施例で
使用されたコンピュータの処理を示すフローチャート、
第９図は、−次元輝度分布関数から各種の形状因子を抽
出するための処理を示すフローチャートである。第１０
図は、第２実施例にかかる測定装置の構成図である。 第１１図は、その測定装置の作動を説明づるタイミング
チャート、第１２図は同実施例装置に使用されたコンピ
ュータの処理を承りフローヂｔ−−１−である。 １０・・・燃料噴射装置　１０５・・・噴射体３・・・
発光装置　４・・・ブレビカメラ５０．１・・・画像Ａ
Ｄ変換器 ５０４・・・画像メモリ ７０１・・・ＣＰ　Ｕ ６・・・制御信号発生回路 特許出願人　日本電装株式会社 代理人　弁理士　大川　宏 同　弁理士　藤谷　修 同　弁理士　丸山明夫 □　Ｘ 第４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）開口部から噴射された噴射体の光学像を、光電変
   −換素子上に作成し、 該光電変換素子上に作成された光学像を走査し、該光学
   像の輝度に対応した映組信号を作成し、該映像信号を前
   記光電変換素子上の平面座標に対応してザンブリングし
   、前記光学像の平面ｆｉ度分布関数をめ、 前記光学像を切断Ｊる切断線を定め、該切断線に垂直な
   一定長の線素をとり、各線素について該線素上での平均
   輝度を、前記平面輝度分布関数がらめることにより、前
   記切断線に−沿って、前記光学像の一次元輝度分布関数
   をめ、 該−次元輝度分布関数ににって、前記噴射体の形状を特
   定することを特徴とする噴射体の形状測定方法。
2. （２）前記切断線は、前記光学像の噴射中心を原点とダ
   る極座標において、方位角方向に沿ってとられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の噴射体の形
   状測定り法。
3. （３）前記切断線は、前記光学像の噴射の中心軸に対し
   、垂直方向に沿って１．とられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の噴射体の形状測定方法。
4. （４）前記−次元輝度分布関数による前記噴射体の形状
   の特定方法は、前記−次元輝度分布関数から、該関数の
   波形の波形幅、波形中心線の位置、波形重心、波形総面
   積、波形の凹部面積、又は波形総面積に対する規定領域
   内の波形面積の比、のうち１又は２以上の形状因子を抽
   出して、該形状因子に基づいて、噴射体の形状を特定す
   るものぐあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載〜の噴射体の形状測定方法。
5. （５）前記−次元輝度分布関数は、正規化されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の噴射体の形
   状測定方法。
6. （６）開口部から噴射された噴射体の光学像を写ず光電
   変換素子と、 該光電変換素子上に結像した光学像を走査し、該光学像
   の輝度に対応した映像信号を出ツノする映像信号出力部
   と、 前記映像信号を入力し、前記光電変換素子上の平面座標
   に対応して、前記映像信号をサンプリングして、ディジ
   タル信号として出力するり一ンブリング部と、 前記サンプリング部の出力するディジタル信月形式の輝
   度データを、サンプリングした前記平面座標に対応し−
   〔記憶づるデータ記憶部ど、前記光学像上にとられた切
   ［！７ｉＩ！ｉｌに垂直な一定長の線素において、該線
   素上での平均輝度を前記輝度データからめ、前記切断線
   に沿ヴた前記光学像の一次元輝度分布関数をめる演算部
   と、該−次元輝度分布関数を出力する出力部と、から成
   る噴射体の形状測定装置。