JP2002148270A - Method and instrument for measuring particle velocity - Google Patents
Method and instrument for measuring particle velocityInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ブラスト
処理における投射材の噴流のように、気体あるいは液体
から成る流体に固体粒子が混入した二相噴流中の固体粒
子の投射速度を測定する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the projection velocity of solid particles in a two-phase jet in which solid particles are mixed into a gas or liquid fluid, such as a jet of a blasting material in blasting. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】金属の接着前処理である下地荒らしや表
面処理や金属表面に付着しているサビ,バリ,スケール
などの除去、あるいは治具や金型表面に付着した塗装剤
などを除去する方法として、研磨砂あるいは鉄,銅,
鉛,アルミニウムなどの金属片など細粒状の投射材を圧
縮空気に混入して圧送し、処理材の表面に吹き付けて、
上記処理材表面を研磨するブラスト処理が知られてい
る。このようなブラスト処理を効率よく行うためには、
上記投射材の処理材に与える衝撃力(投射力)を適正に
制御する必要がある。上記投射力は、投射材の噴射速度
を測定することで推定することができるが、現状では、
投射材の噴射速度を精度よく測定することのできる装置
は実用化されていなかった。2. Description of the Related Art Roughness, burrs, scales, etc. adhering to a metal surface are removed as pre-adhesion treatments for metals, and rust, burrs, scales, etc. attached to a metal surface are removed, or a coating agent attached to a jig or a mold surface is removed. As a method, abrasive sand or iron, copper,
Fine-grained projectiles, such as metal pieces such as lead and aluminum, are mixed into compressed air and pumped, and sprayed onto the surface of the treated material.
A blast treatment for polishing the surface of the treatment material is known. In order to perform such blasting efficiently,
It is necessary to appropriately control the impact force (projection force) of the shot material applied to the processing material. The above-mentioned projecting force can be estimated by measuring the ejection speed of the shot material, but at present,
An apparatus that can accurately measure the ejection speed of the blast material has not been put to practical use.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来、空間を飛翔する
固体の速度を測定する方法としては、連続的にあるいは
所定の間隔をおいて、超音波あるいは電磁波を固体に照
射しその反射波の情報から上記固体の移動速度を検出す
るを測定する方法や、レーザードップラー効果を利用し
た方法があるが、これらの装置は非常に高価である上、
操作が複雑であり実用的ではなかった。すなわち、レー
ザードップラー測定法では、装置の操作が複雑でかつ装
置が専用機であるため、広い設置場所が必要である上、
レーザー,カメラ,レンズ等の高価な部品が一体化され
ているので扱いにくいという欠点がある。また、超音波
あるいは電磁波を用いた測定方法では、上記投射材の粒
径が0.1mm〜1.0mmと小さいだけでなく、速度
も10m/s〜100m/sと高速であるため、十分な
測定精度を得ることができなかった。また、上記噴流を
通常の順光撮影で撮影して、上記撮影された写真から固
体粒子の速度を算出する方法も考えられるが、上記投射
材の粒径サイズが小さいので、接写レンズを用いて拡大
して撮影しなければならないため、高度な技術を必要と
するだけでなく、非常に強い照明が必要となり、熱の発
生や使用電力の点からも実用的ではない。Conventionally, as a method of measuring the velocity of a solid flying in space, a solid or a solid body is irradiated with ultrasonic waves or electromagnetic waves continuously or at predetermined intervals, and information on the reflected waves is obtained. There is a method of detecting the moving speed of the solid from the above, and a method using the laser Doppler effect, but these devices are very expensive,
The operation was complicated and impractical. That is, in the laser Doppler measurement method, since the operation of the apparatus is complicated and the apparatus is a dedicated machine, a large installation place is required,
There is a disadvantage that it is difficult to handle because expensive parts such as a laser, a camera, and a lens are integrated. In the measurement method using an ultrasonic wave or an electromagnetic wave, not only the particle diameter of the shot material is as small as 0.1 mm to 1.0 mm but also the speed is as high as 10 m / s to 100 m / s. Measurement accuracy could not be obtained. Further, a method of calculating the velocity of solid particles from the photographed image by photographing the jet by normal light photographing is also conceivable.However, since the particle size of the projection material is small, a close-up lens is used. Since the photograph must be taken in an enlarged manner, it requires not only advanced technology but also extremely strong illumination, which is not practical in terms of heat generation and power consumption.
【0004】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、画像処理法を有効に活用して、ブラスト噴流中
の投射材のような、粒径の小さな粒子の速度を測定する
方法とその装置とを提供することを目的とする。[0004] The present invention has been made in view of the conventional problems, and a method for measuring the speed of particles having a small particle size, such as a blast material in a blast jet, by effectively utilizing an image processing method. And an apparatus thereof.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の粒子速度の測定方法は、流体に固体粒子が混入した噴
流の多重露光のシャドウ写真を撮影した後、上記シャド
ウ写真の中から、少なくとも2つの同一粒子と推定され
る粒子像を抽出して上記粒子の移動距離を測定し、上記
移動距離と撮影間隔とに基づいて、上記固体粒子の速度
を算出するようにしたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a particle velocity, wherein a multi-exposure shadow photograph of a jet in which solid particles are mixed into a fluid is taken, and then the jet photograph is selected from the shadow photographs. Extracting a particle image estimated to be at least two identical particles, measuring a moving distance of the particles, and calculating a velocity of the solid particles based on the moving distance and a photographing interval. And
【0006】請求項2に記載の粒子速度の測定方法は、
上記粒子像を画像処理装置に取込み、上記粒子像の画像
上での位置関係を演算して上記粒子の移動距離を測定す
るようにしたことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a particle velocity.
The method is characterized in that the particle image is taken into an image processing apparatus, and the positional relationship of the particle image on the image is calculated to measure the moving distance of the particle.
【0007】請求項3に記載の粒子速度測定装置は、噴
射手段から噴出される、流体に固体粒子が混入した噴流
に光を照射する手段と、上記噴流の多重露光のシャドウ
写真を撮影する撮影手段とを備えるとともに、上記撮影
手段により撮影されたシャドウ写真の中から、少なくと
も2つの同一粒子と推定される粒子像を含む画像を取り
込んで画像処理する手段と、上記粒子の画像から上記粒
子の移動距離を算出する手段と、上記算出された移動距
離と撮影間隔とに基づいて、上記固体粒子の速度を算出
する手段とを備えた画像処理装置を備え、上記撮影され
た多重露光のシャドウ写真を取り込んで画像処理し、上
記固体粒子の速度を算出するようにしたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a particle velocity measuring device for irradiating light to a jet, which is ejected from an injection means and containing solid particles mixed in a fluid, and photographing a multi-exposure shadow photograph of the jet. Means for performing image processing by capturing an image including a particle image estimated to be at least two identical particles from a shadow photograph taken by the photographing means; and Means for calculating a moving distance, and an image processing apparatus comprising means for calculating the speed of the solid particles based on the calculated moving distance and photographing interval, wherein the photographed multi-exposure shadow photograph is provided. And image processing to calculate the velocity of the solid particles.
【0008】請求項4に記載の粒子速度測定装置は、上
記画像処理する手段に取り込まれた同一粒子と推定され
る粒子の画像をマーキングして指定する手段を備えると
ともに、上記マーキングされた粒子像のそれぞれの位置
データを演算する手段と、上記演算された各粒子像の位
置データから、上記粒子の噴流の軸方向成分及び直交成
分の移動距離と、回転角度とを算出する手段とを備えた
画像処理装置を備え、、上記算出された軸方向成分及び
直交成分の移動距離と回転角度と、上記撮影間隔とか
ら、上記特定粒子の速度の軸方向成分及び直交成分と回
転速度とを算出するようにしたものである。A particle velocity measuring apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes a means for marking and specifying an image of a particle assumed to be the same particle taken into the means for image processing, and the image of the marked particle. Means for calculating the respective position data of, and means for calculating the moving distance of the axial component and the orthogonal component of the jet flow of the particles and the rotation angle from the calculated position data of each particle image. An image processing device, and calculates the axial component and the orthogonal component of the speed of the specific particle and the rotational speed from the moving distance and the rotation angle of the calculated axial component and the orthogonal component, and the photographing interval. It is like that.
【0009】請求項5に記載の粒子速度測定装置は、透
明ケースを設け、この透明ケースに上記噴射手段を固定
するとともに、上記ストロボとカメラとを、上記透明ケ
ースの外側に配設し、噴射された固体粒子がストロボや
カメラに飛散するのを防ぐようにしたものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the particle velocity measuring apparatus, a transparent case is provided, the jetting means is fixed to the transparent case, and the strobe and the camera are arranged outside the transparent case. This prevents the solid particles from scattering on the strobe or camera.
【0010】請求項6に記載の粒子速度測定装置は、実
際のブラスト処理と同様に、噴流の下方に、噴流を衝突
させるための処理材を配設するとともに、固体粒子の散
乱方向に、上記噴流の方向に対して傾斜した邪魔板を設
けて、固体粒子の跳ね返りを防止し、落下する固体粒子
のみを撮影できるようにしたものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the same manner as in the actual blasting process, a processing material for causing the jet to collide with the jet is disposed below the jet, and in the scattering direction of the solid particles, A baffle plate that is inclined with respect to the direction of the jet is provided to prevent the solid particles from bouncing off, so that only the falling solid particles can be photographed.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図1は本実施の形態に係わ
る粒子速度測定装置10の構成を示す図で、11は圧縮
空気とともに圧送された研磨砂などの投射材Pを噴射す
る噴射ノズル、12は上記噴射ノズルからの噴流Jに光
を照射するストロボ、13は上記ストロボの照射に連動
して上記噴流Jの多重露光写真を撮影する、高解像度C
CD撮像素子を搭載したデジタルカメラ、14は上記デ
ジタルカメラ13の露出時間や遅延時間、多重露出の回
数などを設定するとともに、ストロボ12の照射のタイ
ミングとデジタルカメラ13の撮影のタイミングとを制
御するコントローラ、20は上記デジタルカメラ13の
出力である、撮影された多重露光のシャドウ写真の画像
データを取り込んで画像処理し、上記噴流中の固体粒子
の速度を算出する画像処理装置である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a configuration of a particle velocity measuring apparatus 10 according to the present embodiment, in which reference numeral 11 denotes an injection nozzle for injecting a blasting material P such as abrasive sand which is fed together with compressed air, and reference numeral 12 denotes a jet from the injection nozzle. A strobe for irradiating light to J, a high-resolution C for taking a multiple exposure photograph of the jet J in conjunction with the irradiation of the strobe
A digital camera 14 equipped with a CD image pickup device sets the exposure time and delay time of the digital camera 13, the number of times of multiple exposure, and the like, and controls the timing of irradiation of the strobe 12 and the timing of shooting of the digital camera 13. The controller 20 is an image processing apparatus that captures image data of a captured multiple-exposure shadow photograph, which is the output of the digital camera 13, performs image processing, and calculates the velocity of the solid particles in the jet.
【0012】図2は画像処理装置20の構成を示すブロ
ック図で、21は映像データ入力手段、22はキーボー
ドやマウスを備えた画像操作手段、23は上記撮影され
た多重露光のシャドウ写真を取り込んで画像中の粒子像
の位置データを演算する画像データ演算手段、24は上
記位置データ粒子の画像からの上記粒子の移動距離を算
出する移動距離算出手段、25は上記算出された移動距
離と、コントローラ15から送られてきた多重露光の撮
影間隔とに基づいて、上記固体粒子の速度を算出する粒
子速度算出手段、26は映像データ入力手段21から入
力された多重露光のシャドウ写真の画像を表示する画像
表示手段であるディスプレイである。なお、上記多重露
光の撮影間隔は、画像操作手段22を用いて入力しても
よい。画像データ演算手段23は、画像処理装置20に
取り込まれた上記粒子像から少なくとも2つの同一粒子
と推定される粒子像を抽出してそれぞれの位置データを
演算する。同一粒子と推定は、ソフトウエアによって、
各粒子像の輪郭の座標を算出して実質合同な粒子像を推
定することにより可能であるが、粒子像が多く、粒子像
の一部が重なった場合などは演算処理が複雑でなるの
で、本実施の形態では、測定者がディスプレイ26の画
面上で同一粒子像を推定して、画像操作手段22を操作
してこの推定された2個の粒子像の輪郭に沿って予めマ
ーキングし、このマーキングされた2つの粒子像の位置
データを画像データ演算手段21で算出する。移動距離
算出手段24は、上記演算された各粒子像の位置データ
から、上記粒子のそれぞれについて、噴流の軸方向成分
及び直交成分の移動距離と、回転角度とを算出する。粒
子速度算出手段25は、上記算出された上記算出された
軸方向成分及び直交成分の移動距離と回転角度と、撮影
間隔とから、上記特定粒子の速度の軸方向成分及び直交
成分と回転速度とを算出する。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the image processing apparatus 20, wherein 21 is image data input means, 22 is image operation means having a keyboard and a mouse, and 23 is a multi-exposure shadow photograph taken. Image data calculating means for calculating the position data of the particle image in the image, 24 is a moving distance calculating means for calculating the moving distance of the particles from the image of the position data particles, 25 is the calculated moving distance, A particle velocity calculating means for calculating the velocity of the solid particles based on the multiple exposure shooting interval sent from the controller 15, displays a multi-exposure shadow photograph image input from the video data input means 21. This is a display which is an image display means for displaying. The photographing interval of the multiple exposure may be input by using the image operation unit 22. The image data calculator 23 extracts at least two particle images estimated to be the same particle from the particle images captured by the image processing device 20 and calculates respective position data. The same particle is estimated by software
This is possible by calculating the coordinates of the contour of each particle image and estimating a substantially congruent particle image, but since there are many particle images and a part of the particle images overlaps, the calculation process becomes complicated, In the present embodiment, the measurer estimates the same particle image on the screen of the display 26, operates the image operation means 22, and preliminarily marks the contours of the two estimated particle images. The position data of the two marked particle images is calculated by the image data calculating means 21. The moving distance calculating means 24 calculates the moving distance of the axial component and the orthogonal component of the jet and the rotation angle of each of the particles from the calculated position data of each particle image. The particle velocity calculation means 25 calculates the axial distance component and the orthogonal component of the velocity of the specific particle, the rotation speed, and the calculated moving distance and rotation angle of the axial component and the orthogonal component, and the shooting interval. Is calculated.
【0013】次に、粒子速度の測定方法について説明す
る。本実施の形態では、図3に示すように、透明ケース
から成る計測用ブラスト室(以下、ブラスト室という)
15の天井部15aに噴射ノズル11を設置し、実際の
ブラスト処理と同様に、上記ブラスト室15の中央部に
ワーク保持台16を設けて、これにワークWを固定し、
このワークWに噴射ノズル11から圧縮空気とともに噴
出される投射材Pを衝突させるとともに、上記投射材P
を含む噴流Jにストロボから光を照射しながら、デジタ
ルカメラ13を用いて、上記噴流Jの状態を所定の撮影
間隔を置いて2回シャドウ撮影し、後述するように、上
記撮影された多重露光のシャドウ写真を画像処理して投
射材Pの落下速度を測定する。なお、上記図3では、コ
ントローラ14と画像処理装置20は省略した。デジタ
ルカメラ13とストロボ12とは、上記ブラスト室15
の対向する側面15b,15cのそれぞれの外側に、ス
トロボ12の照射光がシャドウ撮影するデジタルカメラ
13のレンズに直接入るようにセットする。なお、シャ
ドウ撮影であるので、ストロボ12からの照射光を特に
強くする必要はない。上記デジタルカメラ13のレンズ
は、撮影対象となる投射材Pのザイズや噴出圧などによ
って適宜選択されるもので、必要に応じて接写レンズや
ズームレンズを用いてもよい。また、撮影間隔及び露光
時間は、2回撮影された粒子像の位置が識別可能である
ように、投射材Pの速度に応じて調整する。なお、Zは
ブラスト室15の上部に設けられた、噴射ノズル11か
らの噴流を遮断するためのシャッターで、通常は開放状
態にある。Next, a method for measuring the particle velocity will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a blast chamber for measurement composed of a transparent case (hereinafter, referred to as a blast chamber).
15, the spray nozzle 11 is installed on the ceiling 15 a, and a work holding table 16 is provided at the center of the blast chamber 15 in the same manner as in the actual blasting process.
The projection material P ejected from the ejection nozzle 11 together with the compressed air is caused to collide with the workpiece W, and the projection material P
While irradiating light from a strobe onto the jet J including the jet, the digital camera 13 is used to perform two shadow shootings of the state of the jet J at a predetermined shooting interval. Image processing of the shadow photograph is measured to measure the falling speed of the projection material P. In FIG. 3, the controller 14 and the image processing device 20 are omitted. The digital camera 13 and the strobe 12 are connected to the blast chamber 15
The strobe 12 is set so that the irradiation light of the strobe 12 directly enters the lens of the digital camera 13 that performs shadow shooting. In addition, since it is shadow photography, it is not necessary to make the irradiation light from the strobe 12 particularly strong. The lens of the digital camera 13 is appropriately selected depending on the size of the projection material P to be photographed, the ejection pressure, and the like, and a close-up lens or a zoom lens may be used as necessary. The photographing interval and the exposure time are adjusted according to the speed of the projection material P so that the positions of the particle images photographed twice can be identified. In addition, Z is a shutter provided at the upper part of the blast chamber 15 for blocking the jet flow from the injection nozzle 11, and is normally in an open state.
【0014】また、上記ワークWによる投射材Pの散乱
方向には、上記噴流Jの方向に対して互いに反対方向へ
傾斜した邪魔板17を、交互に上,下方向に複数段設け
て投射材Pの跳ね返りを防止するようにしている。これ
により、噴出された投射材Pは、上記落下する邪魔板1
7の傾斜面に沿って下方に流れ、ブラスト室15の床面
15dに落下するので、落下する投射材Pのみを撮影す
ることができる。上記ブラスト室15の床面15dに落
下した投射材Pは、ブラスト室15の側面(ここでは側
面15c)の下方に設けられた吸引手段18の吸込み口
18Sからブラスト室15の外部へ排出される。なお、
所定時間に噴射された投射材Pの重量を測定する場合に
は、所定のタイミングでシャッターZを開閉するととも
に、上記邪魔板17の下方に、落下した投射材Pを回収
する回収槽19を配設して上記落下した投射材Pを回収
する。In the scattering direction of the projection material P by the work W, a plurality of baffle plates 17 inclined in directions opposite to each other with respect to the direction of the jet flow J are provided alternately in a plurality of stages in the upward and downward directions. P is prevented from rebounding. As a result, the blasted projection material P is applied to the falling baffle plate 1.
7 flows downward along the inclined surface and falls on the floor surface 15d of the blast chamber 15, so that only the falling shot material P can be photographed. The blast material P that has dropped onto the floor surface 15d of the blast chamber 15 is discharged to the outside of the blast chamber 15 from the suction port 18S of the suction means 18 provided below the side surface (here, the side surface 15c) of the blast chamber 15. . In addition,
When measuring the weight of the projection material P injected at a predetermined time, the shutter Z is opened and closed at a predetermined timing, and a collection tank 19 for collecting the dropped projection material P is disposed below the baffle plate 17. Then, the dropped projection material P is collected.
【0015】図4(a)は、画像処理装置20に取り込
まれディスプレイ26の画面上に表示された多重露光の
シャドウ写真の画像を示す模式図で、測定者は、上記画
像から2つの同一粒子を推定し、画像操作手段22であ
るキーボードあるいはマウスを操作して、同図の太い実
線で示すように、上記推定された2つの粒子像A,Bの
輪郭に沿ってそれぞれマーキングを施す。本実施の形態
では、測定者が上記画像から2つの同一粒子を推定する
ので、例えば、画像操作手段22であるキーボードある
いはマウスを操作して、上記推定された2つの粒子像
A,Bの輪郭に沿って、同図の太い実線で示すようなマ
ーキングを施す。本実施の形態では、測定者がディスプ
レイ26の画面上で同一粒子像を推定して、その粒子像
の輪郭をマーキングするようにしているので、例えば、
図4(b)に示すように、同一の粒子像C,Dの一部が
重なった場合であっても、上記粒子の粒子像C,Dの輪
郭をマーキングすることができる。FIG. 4A is a schematic view showing an image of a multiple exposure shadow photograph taken into the image processing apparatus 20 and displayed on the screen of the display 26. Is operated, and a keyboard or a mouse as the image operation means 22 is operated to perform marking along the contours of the estimated two particle images A and B, respectively, as indicated by the thick solid line in FIG. In the present embodiment, since the measurer estimates two identical particles from the image, for example, the user operates the keyboard or the mouse as the image operating means 22 to obtain the outlines of the two estimated particle images A and B. Are marked along with the solid line shown in FIG. In the present embodiment, since the measurer estimates the same particle image on the screen of the display 26 and marks the contour of the particle image, for example,
As shown in FIG. 4B, even when the same particle images C and D partially overlap, the contour of the particle images C and D of the particles can be marked.
【0016】次に、図5に示すような、同一粒子像と推
定され、マーキングを施された2つの粒子像A,Bの位
置データを、画像データ演算手段21により演算する。
なお画面上では、投射材Pの落下方向をX軸とし、落下
方向と直角な方向をY軸とし、座標軸の原点Oは噴射ノ
ズル11の噴射口の位置とする。画像データ演算手段2
1は、上記粒子像A,Bの輪郭の座標を読み取り、それ
ぞれの重心位置G,gの座標を演算し、これを上記粒子
像A,Bの位置データとして移動距離算出手段24にお
くる。なお、粒子像A,Bの距離がある程度離れている
場合には、測定者が画面上で指定した上記粒子像A,B
内の点を重心G,gとして使用しても精度的には問題な
い。移動距離算出手段24は、上記演算された重心位置
G,g間の距離Lを求めて、これを上記粒子像の噴流の
移動距離とする。また、軸方向成分及び直交成分の移動
距離は上記距離Lの正射影x及びyとして求められ、回
転角θは、画面上にない原点Oと上記重心位置G,gと
をそれぞれ結んだ線分OG,Ogとのなす角度として求
められる。粒子速度算出手段25は、上記算出された移
動距離L,x,y及び回転角θと、コントローラ14か
ら送られてきた多重露光の撮影間隔T1とから、下記の
式により、上記粒子の速度Vとその軸方向成分u及び直
交成分vと、回転速度ωとを算出する。 V=L/T1、u=x/T1、v=y/T1 ω=θ/T1 本実施の形態では、複数個の粒子速度の軸方向成分ui
=/T1(i=1,2,‥‥)を測定し、その平均値を
投射材Pの落下速度とした。Next, as shown in FIG. 5, the position data of the two particle images A and B which are estimated and marked as the same particle image are calculated by the image data calculating means 21.
Note that, on the screen, the falling direction of the blast material P is the X axis, the direction perpendicular to the falling direction is the Y axis, and the origin O of the coordinate axis is the position of the injection port of the injection nozzle 11. Image data calculation means 2
1 reads the coordinates of the contours of the particle images A and B, calculates the coordinates of the respective centers of gravity G and g, and sends them to the moving distance calculating means 24 as position data of the particle images A and B. When the distance between the particle images A and B is a certain distance, the particle images A and B specified on the screen by the measurer are used.
There is no problem in terms of accuracy even if the points within are used as the centers of gravity G and g. The moving distance calculation means 24 calculates the distance L between the calculated center of gravity positions G and g, and uses this as the moving distance of the jet of the particle image. The moving distances of the axial component and the orthogonal component are obtained as orthogonal projections x and y of the distance L, and the rotation angle θ is a line segment connecting the origin O, which is not on the screen, and the center of gravity G, g. It is obtained as an angle between OG and Og. The particle velocity calculation means 25 calculates the velocity V of the particle by the following equation based on the calculated moving distances L, x, y and the rotation angle θ and the shooting interval T1 of the multiple exposure sent from the controller 14. And its axial component u and orthogonal component v, and the rotational speed ω. V = L / T1, u = x / T1, v = y / T1 ω = θ / T1 In the present embodiment, axial components u i of a plurality of particle velocities are used.
= / T1 (i = 1, 2, ‥‥) was measured, and the average value was defined as the falling speed of the blast material P.
【0017】[0017]
【実施例】上記構成の粒子速度測定装置10を用い、投
射材の噴出圧(ノズル直前圧)を変化させるとともに、
撮影間隔T1,露光時間T2を適宜選定して多重露光の
シャドウ写真を撮影して画像処理することにより投射材
の噴射速度を測定した。その結果を以下の表1に示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS With the use of the particle velocity measuring device 10 having the above-described structure, the ejection pressure of a blast material (pressure immediately before a nozzle) is changed.
The shooting speed of the blasting material was measured by appropriately selecting the photographing interval T1 and the exposure time T2, photographing a multi-exposure shadow photograph, and performing image processing. The results are shown in Table 1 below.
【表1】 上記表1より、投射材の落下速度は噴出圧の増加にした
がって増加するが、必ずしも噴出圧には比例しないの
で、投射力を正確に評価するには、噴射圧ではなく、投
射材の噴射速度を測定する必要があることが確認され
た。[Table 1] From Table 1 above, the falling speed of the blast material increases as the ejection pressure increases, but it is not always proportional to the ejection pressure. It was confirmed that it was necessary to measure
【0018】なお、上記実施の形態では、デジタルカメ
ラ13で撮影した多重露光のシャドウ写真のデータを画
像処理装置20に取り込んで画像処理し、上記噴流中の
固体粒子の速度を算出したが、フィルム式のカメラを用
いてシャドウ写真を撮影した後これを現像し、上記現像
写真をスキャナー等で読み込みデジタル化して画像処理
装置20に取り込むようにしてもよい。また、上記例で
は、多重露光の回数を2回としたが、これに限るもので
はなく、多重露光の回数,撮影間隔及び露光時間は、そ
れぞれ、噴射圧や投射材Pの種類などにより適宜決定さ
れるものである。また、移動距離と回転角は、測定者が
画面上で、推定された2つの粒子像A,Bの輪郭に沿っ
てマーキングを施した後、どちらか一方の粒子像をマウ
ス操作でドラックしてキーボード上で回転させること
で、他方の粒子像に重ね合わせるような移動・回転操作
を施し、この移動量と回転量から求めるようにしてもよ
い。なお、この操作は、同一の粒子像の一部が重なった
場合に特に有効である。また、投射材Pの種類によって
は、粒子の形状が揃っていて見分けにくい場合があるの
で、そのときには、特徴のある形状の試験粒子を投射材
に混合して噴射させ、上記投射材の像から粒子速度を求
めるようにしてもよい。In the above embodiment, the data of the multi-exposure shadow photograph taken by the digital camera 13 is taken into the image processing device 20 and subjected to image processing to calculate the velocity of the solid particles in the jet. After taking a shadow photograph using a camera of the formula, the shadow photograph may be developed, the developed photograph may be read by a scanner or the like, digitized, and loaded into the image processing apparatus 20. In the above example, the number of multiple exposures is set to two. However, the number of multiple exposures is not limited to this, and the number of multiple exposures, the shooting interval, and the exposure time are appropriately determined according to the injection pressure, the type of the projection material P, and the like. Is what is done. In addition, the measurement distance and the rotation angle can be determined by marking the user along the contours of the two estimated particle images A and B on the screen, and then dragging one of the particle images by operating the mouse. By rotating on the keyboard, a movement / rotation operation may be performed so as to overlap the other particle image, and the movement and rotation may be obtained from the movement amount and the rotation amount. This operation is particularly effective when a part of the same particle image is overlapped. In addition, depending on the type of the projection material P, the shape of the particles may be uniform and it may be difficult to distinguish the particles. In such a case, test particles having a characteristic shape are mixed with the projection material and ejected. The particle velocity may be obtained.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流体に固体粒子が混入した噴流の多重露光のシャドウ写
真を撮影した後、上記シャドウ写真を画像処理装置に取
込み、上記シャドウ写真の中から、少なくとも2つの同
一粒子と推定される粒子像の画像上での位置関係を演算
して上記粒子の移動距離を測定して上記固体粒子の速度
を算出するようにしたので、ブラスト噴流中の投射材の
ような、粒径の小さな粒子の速度を正確にかつ容易に測
定することができる。As described above, according to the present invention,
After taking a multi-exposure shadow photograph of the jet in which the solid particles are mixed into the fluid, the above-mentioned shadow photograph is taken into an image processing device, and from among the above-mentioned shadow photographs, at least two particles on the image of the particle image estimated to be the same particle are taken. Since the velocity of the solid particles is calculated by calculating the positional relationship in the above and calculating the moving distance of the particles, the speed of particles having a small particle size, such as a blast material in a blast jet, can be accurately calculated. And it can be easily measured.
【図1】 本実施の形態に係わる粒子速度測定装置を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing a particle velocity measuring device according to the present embodiment.
【図2】 画像処理装置の構成を示すブロック図でであ
る。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing apparatus.
【図3】 粒子速度測定装置の外観を示す模式図であ
る。FIG. 3 is a schematic view showing the appearance of a particle velocity measuring device.
【図4】 多重露光のシャドウ写真の粒子像を示す図で
ある。FIG. 4 is a view showing a particle image of a shadow photograph of multiple exposure.
【図5】 粒子の移動速度の測定方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a method for measuring the moving speed of particles.
10 粒子速度測定装置、11 噴射ノズル、12 ス
トロボ、13 デジタルカメラ、14 コントローラ、
15 計測用ブラスト室、16 ワーク保持台、17
邪魔板、18 吸引手段、18S 吸込み口、19 回
収槽、20 画像処理装置、21 映像データ入力手
段、22 画像操作手段、23 画像データ演算手段、
24 移動距離算出手段、25 粒子速度算出手段、2
6 ディスプレイ。10 particle velocity measuring device, 11 injection nozzle, 12 strobe, 13 digital camera, 14 controller,
15 Blasting chamber for measurement, 16 Work holder, 17
Baffle plate, 18 suction means, 18S suction port, 19 recovery tank, 20 image processing device, 21 video data input means, 22 image operation means, 23 image data calculation means,
24 moving distance calculating means, 25 particle velocity calculating means, 2
6 Display.
Claims (6)
光のシャドウ写真を撮影した後、上記シャドウ写真の中
から、少なくとも2つの同一粒子と推定される粒子像を
抽出して上記粒子の移動距離を測定し、上記固体粒子の
速度を算出するようにしたことを特徴とする粒子速度の
測定方法。1. After taking a multi-exposure shadow photograph of a jet in which solid particles are mixed in a fluid, at least two particle images presumed to be the same particle are extracted from the shadow photograph to move the particles. A method for measuring the velocity of a particle, comprising measuring a distance and calculating a velocity of the solid particles.
記粒子像の画像上での位置関係を演算して上記粒子の移
動距離を測定するようにしたことを特徴とする請求項1
に記載の粒子速度の測定方法。2. The apparatus according to claim 1, wherein said particle image is taken into an image processing apparatus, and a positional relationship of said particle image on the image is calculated to measure a moving distance of said particle.
The method for measuring the particle velocity according to the above.
子が混入した噴流に光を照射する手段と、上記噴流の多
重露光のシャドウ写真を撮影する撮影手段とを備えると
ともに、上記撮影手段により撮影されたシャドウ写真の
中から、少なくとも2つの同一粒子と推定される粒子像
を含む画像を取り込んで画像処理する手段と、上記粒子
の画像から上記粒子の移動距離を算出する手段と、上記
算出された移動距離と撮影間隔とに基づいて、上記固体
粒子の速度を算出する手段とを備えた画像処理装置を備
えたことを特徴とする粒子速度測定装置。And a photographing means for photographing a multi-exposure shadow photograph of the jet, the photographing means comprising: a means for irradiating light to a jet, which is ejected from the jetting means and containing solid particles in a fluid; Means for taking in an image containing at least two particle images presumed to be the same particle from the taken shadow photograph and performing image processing; means for calculating a moving distance of the particle from the image of the particle; An image processing device comprising: means for calculating the velocity of the solid particles based on the determined moving distance and the photographing interval.
手段に取り込まれた同一粒子と推定される粒子の画像を
マーキングして指定する手段を備えるとともに、上記マ
ーキングされた粒子像のそれぞれの位置データを演算す
る手段と、上記演算された各粒子像の位置データから、
上記粒子の噴流の軸方向成分及び直交成分の移動距離
と、回転角度とを算出する手段とを備えたことを特徴と
する請求項3に記載の粒子速度測定装置。4. The image processing apparatus further comprises means for marking and specifying an image of a particle assumed to be the same particle taken into the image processing means, and a position of each of the marked particle images. Means for calculating data, and from the calculated position data of each particle image,
The particle velocity measuring device according to claim 3, further comprising: means for calculating a moving distance of an axial component and an orthogonal component of the jet of the particles and a rotation angle.
記噴射手段を固定するとともに、上記光照射手段と撮影
手段とを、上記透明ケースの外側に配設したことを特徴
とする請求項3または請求項4に記載の粒子速度測定装
置。5. A transparent case, wherein said jetting means is fixed to said transparent case, and said light irradiating means and photographing means are arranged outside said transparent case. The particle velocity measuring device according to claim 4.
処理材を配設するとともに、固体粒子の散乱方向に、上
記噴流の方向に対して傾斜した邪魔板を設けたことを特
徴とする請求項5に記載の粒子速度測定装置。6. A treatment material for colliding the jet flow is provided below the jet flow, and a baffle plate inclined in the direction of the jet flow in the direction of scattering the solid particles is provided. The particle velocity measuring device according to claim 5.
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