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JP6947112B2 - Calibration method - Google Patents

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JP6947112B2 JP2018081051A JP2018081051A JP6947112B2 JP 6947112 B2 JP6947112 B2 JP 6947112B2 JP 2018081051 A JP2018081051 A JP 2018081051A JP 2018081051 A JP2018081051 A JP 2018081051A JP 6947112 B2 JP6947112 B2 JP 6947112B2
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Description

本発明は、キャリブレーション方法に関する。 The present invention relates to a calibration method.

透明なエンジンシリンダを有する非燃焼式エンジンにおいて、蛍光物質を混合したエンジン潤滑油に対して光を照射し、蛍光物質から励起される蛍光強度を高速度カメラにより撮影することで、油膜の厚さを計測する技術が知られている。特に、光源にレーザ光を用いたレーザ誘起蛍光法(Laser Induced Fluorescence Method:LIF法)により油膜の厚さを計測する技術が知られている(以上、特許文献1参照)。 In a non-combustion engine with a transparent engine cylinder, the thickness of the oil film is obtained by irradiating the engine lubricating oil mixed with the fluorescent substance with light and photographing the fluorescence intensity excited by the fluorescent substance with a high-speed camera. The technology to measure is known. In particular, a technique for measuring the thickness of an oil film by a laser-induced fluorescence method (LIF method) using a laser beam as a light source is known (see Patent Document 1 above).

特開2017−194416号公報JP-A-2017-194416 特開2012−002612号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-002612

ところで、レーザ誘起蛍光法を用いて、透明なエンジンシリンダの内壁に付着した燃料(いわゆる筒内ウェット)の位置や面積を定量化する場合、位置や面積を精度良く定量化するためには、事前に、レーザ誘起蛍光法で使用される高速度カメラのキャリブレーション(較正)を行うことが望ましい。しかしながら、レーザ誘起蛍光法では、以下に記載する理由により、チェッカーパターンを用いたキャリブレーションを行うことは困難である。 By the way, when quantifying the position and area of fuel (so-called in-cylinder wet) adhering to the inner wall of a transparent engine cylinder by using laser-induced fluorescence, in order to quantify the position and area accurately, it is necessary in advance. In addition, it is desirable to calibrate the high-speed camera used in the laser-induced fluorescence method. However, in the laser-induced fluorescence method, it is difficult to perform calibration using the checker pattern for the reasons described below.

まず、チェッカーパターンは蛍光物質を含まないため、レーザ光を照射しても蛍光しない。このため、高速度カメラによりチェッカーパターンを撮影しても、チェッカーパターンの計測精度は低く、計測精度を改善するためには、高速度カメラの電圧を上げて光強度を増幅する必要がある。しかしながら、高速度カメラの電圧を上げると、光強度の増幅と併せてノイズも増幅される。この結果、高速度カメラから得られたチェッカーパターンの画像にはノイズ成分が多くなり、チェッカーパターンを精度良く計測できない。チェッカーパターンを精度良く計測できない以上、キャリブレーションを行うことはできない。 First, since the checker pattern does not contain a fluorescent substance, it does not fluoresce even when irradiated with laser light. Therefore, even if the checker pattern is photographed by the high-speed camera, the measurement accuracy of the checker pattern is low, and in order to improve the measurement accuracy, it is necessary to increase the voltage of the high-speed camera to amplify the light intensity. However, when the voltage of the high-speed camera is increased, the noise is amplified along with the amplification of the light intensity. As a result, the checkered pattern image obtained from the high-speed camera has a large amount of noise components, and the checkered pattern cannot be measured accurately. As long as the checkered pattern cannot be measured accurately, calibration cannot be performed.

次に、エネルギー強度が高いレーザ光をチェッカーパターンに照射すると、チェッカーパターンを撮影する高速度カメラが故障する危険性もある。上述したように、高速度カメラの電圧を上げてチェッカーパターンの計測精度を改善すると、高速度カメラ内部の素子は非常に敏感になる。このような状態で、レーザ光の反射光が高速度カメラに入ると、高速度カメラ内部の素子が反射光によって焼き切られ、結果として、高速度カメラが故障するおそれがある。 Next, if the checker pattern is irradiated with a laser beam having a high energy intensity, there is a risk that the high-speed camera that captures the checker pattern will break down. As described above, when the voltage of the high-speed camera is increased to improve the measurement accuracy of the checker pattern, the elements inside the high-speed camera become very sensitive. If the reflected light of the laser beam enters the high-speed camera in such a state, the elements inside the high-speed camera are burnt out by the reflected light, and as a result, the high-speed camera may be damaged.

このような理由により、レーザ誘起蛍光法では、チェッカーパターンを用いた高速度カメラのキャリブレーションを行なうことは困難であるという問題がある。 For this reason, the laser-induced fluorescence method has a problem that it is difficult to calibrate a high-speed camera using a checker pattern.

そこで、本発明では、レーザ誘起蛍光法においても、高速度カメラのキャリブレーションを行えるキャリブレーション方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a calibration method capable of calibrating a high-speed camera even in a laser-induced fluorescence method.

本発明に係るキャリブレーション方法は、透明なエンジンシリンダの内壁に付着した筒内ウェットの位置と面積をレーザ誘起蛍光法で定量化する際に使用する高速度カメラのキャリブレーション方法であって、蛍光塗料を格子の形状に塗布した円柱形の治具を、前記エンジンシリンダ内に挿入し、前記治具に向けてレーザ光を照射し、前記高速度カメラを用いて前記治具の輝度を計測し、前記輝度の中で第1の輝度を有する蛍光治具部分と前記第1の輝度より低い第2の輝度を有する非蛍光治具部分と前記格子に関する設計値とに基づいて、前記蛍光治具部分と前記非蛍光治具部分のいずれかを含む複数のピクセルの大きさをそれぞれ算出するキャリブレーションを行う、ことを特徴とする。 The calibration method according to the present invention is a calibration method for a high-speed camera used when quantifying the position and area of the in-cylinder wet adhering to the inner wall of a transparent engine cylinder by a laser-induced fluorescence method. A cylindrical jig in which the paint is applied in a lattice shape is inserted into the engine cylinder, laser light is irradiated toward the jig, and the brightness of the jig is measured using the high-speed camera. Based on the fluorescent jig portion having the first brightness among the brightness, the non-fluorescent jig portion having the second brightness lower than the first brightness, and the design value for the lattice, the fluorescent jig It is characterized in that calibration is performed to calculate the sizes of a plurality of pixels including any of the portion and the non-fluorescent jig portion.

本発明によれば、レーザ誘起蛍光法においても、高速度カメラのキャリブレーションを行うことができる。 According to the present invention, the high-speed camera can be calibrated also in the laser-induced fluorescence method.

図1はキャリブレーション方法の作業行程を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a work process of the calibration method. 図2は格子治具とガラスシリンダの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a lattice jig and a glass cylinder. 図3は格子要件を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the grid requirements. 図4は格子治具の輝度の計測を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the measurement of the brightness of the lattice jig. 図5は格子治具の撮像画像の一例である。FIG. 5 is an example of a captured image of the grid jig. 図6は筒内ウェットを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining in-cylinder wetness. 図7は筒内ウェットの撮像画像の一例である。FIG. 7 is an example of a captured image of the in-cylinder wet.

以下、図1から図7を参照して、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7 with reference to the drawings.

まず、図1及び図2に示すように、キャリブレーションを行う作業者は、格子治具10をガラスシリンダ20に挿入する(ステップS101)。より詳しくは、作業者は、直径Dの円柱形の格子治具10をシリンダボア(内径)Dの円筒形のガラスシリンダ20に挿入する。 First, as shown in FIGS. 1 and 2, the calibrating operator inserts the grid jig 10 into the glass cylinder 20 (step S101). More specifically, the operator inserts the cylindrical lattice jig 10 having a diameter D into the cylindrical glass cylinder 20 having a cylinder bore (inner diameter) D.

格子治具10は、蛍光塗料11を格子の形状に塗布した円柱形の治具である。図2に示すように、格子治具10の表面には蛍光塗料11が格子の形状に塗布されている。蛍光塗料11はレーザ光の光エネルギーを吸収して蛍光を発する塗料である。蛍光塗料11は、格子治具10の表面全体に塗布されていてもよいし、格子治具10の表面の一部に塗布されていてもよい。本実施形態では、格子治具10の表面から2つの底面12の除いた外周面13に蛍光塗料11が塗布されている。 The lattice jig 10 is a cylindrical jig in which the fluorescent paint 11 is applied in the shape of a lattice. As shown in FIG. 2, the fluorescent paint 11 is applied to the surface of the lattice jig 10 in the shape of a lattice. The fluorescent coating material 11 is a coating material that absorbs the light energy of laser light to emit fluorescence. The fluorescent paint 11 may be applied to the entire surface of the lattice jig 10, or may be applied to a part of the surface of the lattice jig 10. In the present embodiment, the fluorescent paint 11 is applied to the outer peripheral surface 13 excluding the two bottom surfaces 12 from the surface of the lattice jig 10.

蛍光塗料11は、図3の上段に示すように、格子間の距離が、幅x(ミリメートル)、高さy(ミリメートル)になるように塗布される。幅xと高さyはいずれも設計値である。幅xと高さyの設計値は同じであってもよいし、異なっていてもよい。一方、蛍光塗料11の線幅は、幅xと高さyのいずれに対しても小さい。蛍光塗料11をどの程度の線幅とするかについても設計により定めればよい。尚、詳細は後述するが、蛍光塗料11の線幅が幅xと高さyのいずれに対しても極めて小さな設計値になると、輝度の計測精度が低下し、キャリブレーションを行なえない可能性があるため、蛍光塗料11の線幅は幅xと高さyのいずれに対しても数分の一から十数分の一程度であることが望ましい。 As shown in the upper part of FIG. 3, the fluorescent paint 11 is applied so that the distances between the grids are width x (millimeters) and height y (millimeters). Both the width x and the height y are design values. The design values of the width x and the height y may be the same or different. On the other hand, the line width of the fluorescent paint 11 is small with respect to both the width x and the height y. The line width of the fluorescent paint 11 may also be determined by design. Although the details will be described later, if the line width of the fluorescent paint 11 becomes an extremely small design value for both the width x and the height y, the brightness measurement accuracy may decrease and calibration may not be possible. Therefore, it is desirable that the line width of the fluorescent coating material 11 is about one-fifth to one-tenth of the width x and the height y.

また、蛍光塗料11は、所定の格子要件が成立するように、格子の形状に塗布される。この所定の格子要件を図3の下段に示す。吸収エネルギーE1は蛍光塗料11がレーザ光の光エネルギーを吸収できるエネルギーである。蛍光エネルギーE2はレーザ光の光エネルギーを吸収した後の蛍光塗料11が有するエネルギーである。このように、吸収エネルギーE1のエネルギー強度が最大になる波長より、蛍光エネルギーE2のエネルギー強度が最大になる波長の方が長くなる格子要件が成立するように、蛍光塗料11は格子の形状に塗布される。 Further, the fluorescent coating material 11 is applied to the shape of a grid so that a predetermined grid requirement is satisfied. This predetermined grid requirement is shown in the lower part of FIG. The absorption energy E1 is energy that the fluorescent coating material 11 can absorb the light energy of the laser beam. The fluorescence energy E2 is the energy possessed by the fluorescent coating material 11 after absorbing the light energy of the laser beam. In this way, the fluorescent coating material 11 is applied to the shape of the lattice so that the lattice requirement that the wavelength at which the energy intensity of the fluorescence energy E2 is maximized is longer than the wavelength at which the energy intensity of the absorbed energy E1 is maximized is satisfied. Will be done.

一方、図2に示すように、ガラスシリンダ20はシリンダボアDを有する円筒形である。ガラスシリンダ20の高さは格子治具10の高さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。ガラスシリンダ20は透明なガラス製のエンジンシリンダである。本実施形態では、ガラスシリンダ20を一例として説明するが、透明なエンジンシリンダであれば、エンジンシリンダの材料はガラスに限定されず、ガラス以外の材料を利用してもよい。図2に示すように、格子治具10が直径Dを有し、ガラスシリンダ20がシリンダボアDを有するため、作業者は格子治具10をガラスシリンダ20に挿入することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the glass cylinder 20 has a cylindrical shape having a cylinder bore D. The height of the glass cylinder 20 may be the same as or different from the height of the grid jig 10. The glass cylinder 20 is a transparent glass engine cylinder. In the present embodiment, the glass cylinder 20 will be described as an example, but the material of the engine cylinder is not limited to glass as long as it is a transparent engine cylinder, and a material other than glass may be used. As shown in FIG. 2, since the grid jig 10 has a diameter D and the glass cylinder 20 has a cylinder bore D, the operator can insert the grid jig 10 into the glass cylinder 20.

ステップS101の工程を終えると、図1及び図4に示すように、作業者はレーザ照射装置100を用いて格子治具10に向けてレーザ光LSRを照射する(ステップS102)。レーザ照射装置100は拡散レーザ(具体的には深紫外である第4高調波の拡散レーザ)のレーザ光LSRを照射する装置である。レーザ照射装置100はガラスシリンダ20から離れた位置にガラスシリンダ20に対して光軸が垂直になる状態で設置される。ステップS101の工程によって、格子治具10はガラスシリンダ20に格納されているため、図4に示すように、ガラスシリンダ20に格納された状態の格子治具10に向けて、作業者は格子治具10に向けてレーザ光LSRを照射する。ガラスシリンダ20は透明であるため、レーザ光LSRはガラスシリンダ20を透過して格子治具10に入射する。これにより、蛍光塗料11は励起されて蛍光を発する。 When the step S101 is completed, as shown in FIGS. 1 and 4, the operator uses the laser irradiation device 100 to irradiate the lattice jig 10 with the laser beam LSR (step S102). The laser irradiation device 100 is a device that irradiates the laser light LSR of a diffusion laser (specifically, a diffusion laser of the fourth harmonic that is deep ultraviolet). The laser irradiation device 100 is installed at a position away from the glass cylinder 20 in a state where the optical axis is perpendicular to the glass cylinder 20. Since the lattice jig 10 is stored in the glass cylinder 20 by the step of step S101, as shown in FIG. 4, the operator moves the lattice jig 10 toward the lattice jig 10 in the state of being stored in the glass cylinder 20. The laser beam LSR is irradiated toward the tool 10. Since the glass cylinder 20 is transparent, the laser beam LSR passes through the glass cylinder 20 and is incident on the grid jig 10. As a result, the fluorescent coating material 11 is excited to emit fluorescence.

尚、ガラスシリンダ20の上部には、吸気バルブ31、排気バルブ32、インジェクタ33、点火プラグ34、吸気管35、及び排気管36を含むシリンダヘッド30が設置されているが、ステップS102の段階では、シリンダヘッド30は設置されていなくてもよい。 A cylinder head 30 including an intake valve 31, an exhaust valve 32, an injector 33, a spark plug 34, an intake pipe 35, and an exhaust pipe 36 is installed above the glass cylinder 20, but at the stage of step S102, the cylinder head 30 is installed. , The cylinder head 30 may not be installed.

ステップS102の工程を終えると、図1及び図4に示すように、作業者は高速度カメラ200を用いて格子治具10の輝度を計測する(ステップS103)。高速度カメラ200には光強度を増幅可能な高感度高速カメラを用いることが好ましい。高速度カメラ200はガラスシリンダ20から離れた位置にガラスシリンダ20に対して光軸が垂直になる状態で設置される。高速度カメラ200は格子治具10の輝度を計測すると、大きく分けて2つの輝度が計測される。2つの輝度の一方は蛍光塗料11が塗布された部分の輝度であり、2つの輝度の他方は蛍光塗料11が塗布されていない部分の輝度である。蛍光塗料11が塗布されていない部分の輝度は、蛍光を発していないため、蛍光塗料11が塗布された部分の輝度より低くなる。言い換えれば、蛍光塗料11が塗布されていない部分は暗く、蛍光塗料11が塗布された部分は明るくなる。これにより、図5に示すように、高速度カメラ200が計測した輝度に基づく撮像画像IMには、蛍光塗料11が蛍光した蛍光治具部分IM1と蛍光塗料11が蛍光していない非蛍光治具部分IM2とが出現する。撮像画像IMはPC(Personal Computer)といった端末装置300に表示される。 When the step S102 is completed, as shown in FIGS. 1 and 4, the operator measures the brightness of the grid jig 10 using the high-speed camera 200 (step S103). It is preferable to use a high-sensitivity high-speed camera capable of amplifying the light intensity for the high-speed camera 200. The high-speed camera 200 is installed at a position away from the glass cylinder 20 so that the optical axis is perpendicular to the glass cylinder 20. When the high-speed camera 200 measures the brightness of the grid jig 10, it roughly divides the brightness into two. One of the two luminances is the brightness of the portion to which the fluorescent paint 11 is applied, and the other of the two luminances is the brightness of the portion to which the fluorescent paint 11 is not applied. The brightness of the portion to which the fluorescent paint 11 is not applied is lower than the brightness of the portion to which the fluorescent paint 11 is applied because it does not emit fluorescence. In other words, the portion to which the fluorescent paint 11 is not applied is dark, and the portion to which the fluorescent paint 11 is applied is bright. As a result, as shown in FIG. 5, the captured image IM based on the brightness measured by the high-speed camera 200 includes the fluorescent jig portion IM1 in which the fluorescent paint 11 is fluorescent and the non-fluorescent jig in which the fluorescent paint 11 is not fluorescent. Partial IM2 appears. The captured image IM is displayed on a terminal device 300 such as a PC (Personal Computer).

ステップS103の工程を終えると、図1及び図5に示すように、作業者は端末装置300を用いてピクセルの大きさを算出する(ステップS104)。図5に示すように、蛍光治具部分IM1及び非蛍光治具部分IM2はいずれも複数のピクセルPXLによって構成されている。ここで、上述したように、幅x及び高さyはいずれも設計によって数値が決定されているため、1つ分のピクセルPXLの大きさを算出することができる。 When the process of step S103 is completed, as shown in FIGS. 1 and 5, the operator calculates the pixel size using the terminal device 300 (step S104). As shown in FIG. 5, both the fluorescent jig portion IM1 and the non-fluorescent jig portion IM2 are composed of a plurality of pixels PXL. Here, as described above, since the numerical values of the width x and the height y are both determined by the design, the size of one pixel PXL can be calculated.

例えば、1つ分のピクセルPXLの幅方向の大きさは、本実施形態では、幅xの二分の一になる。同様に、1つ分のピクセルPXLの高さ方向の大きさは、本実施形態では、高さyの三分の一になる。このように、非蛍光治具部分IM2と格子間の距離を定めた幅x及び高さyの設計値とに基づいて、非蛍光治具部分IM2を構成する1つ分のピクセルPXLの実測値を算出することができる。同様の手法により、蛍光治具部分IM1と蛍光塗料11の線幅に相当する格子の幅を定めた設計値に基づいて、蛍光治具部分IM1のピクセルPXLの実測値も算出することができる。 For example, the size of one pixel PXL in the width direction is half of the width x in the present embodiment. Similarly, the size of one pixel PXL in the height direction is one-third of the height y in this embodiment. In this way, based on the design values of the width x and the height y that define the distance between the non-fluorescent jig portion IM2 and the lattice, the measured values of one pixel PXL constituting the non-fluorescent jig portion IM2. Can be calculated. By the same method, the measured value of the pixel PXL of the fluorescent jig portion IM1 can be calculated based on the design value in which the width of the grid corresponding to the line width of the fluorescent jig portion IM1 and the fluorescent paint 11 is determined.

尚、格子治具10は円柱形であるため、撮像画像IMは幅方向の端部に向かうほど、収差による歪みが発生し、撮像画像IMに出現する非蛍光治具部分IM2の幅は狭くなる。同様の理由により、蛍光治具部分IM1の幅も狭くなる。したがって、1つのピクセルPXLの大きさだけを算出するのではなく、撮像画像IM内に出現する非蛍光治具部分IM2及び蛍光治具部分IM1のいずれかを構成する複数のピクセルPXL全ての大きさをそれぞれ算出する。これにより、収差による歪みも考慮した精度の高いキャリブレーションを行うことができる。 Since the grid jig 10 has a cylindrical shape, the captured image IM is distorted due to aberration toward the end in the width direction, and the width of the non-fluorescent jig portion IM2 appearing in the captured image IM becomes narrower. .. For the same reason, the width of the fluorescent jig portion IM1 is also narrowed. Therefore, not only the size of one pixel PXL is calculated, but the sizes of all the plurality of pixels PXL constituting either the non-fluorescent jig portion IM2 or the fluorescent jig portion IM1 appearing in the captured image IM. Are calculated respectively. As a result, highly accurate calibration can be performed in consideration of distortion due to aberration.

ステップS104の工程を終えると、図1及び図6に示すように、作業者は端末装置300を用いて非燃焼式エンジン400を運転し、高速度カメラ200を用いて筒内ウェット40を撮像する(ステップS105)。より詳しくは、ステップS104の工程を終えると、作業者はガラスシリンダ20から格子治具10を取り出し、ガラスシリンダ20の上にシリンダヘッド30を載置して、非燃焼式エンジン400を作成する。 When the step S104 is completed, as shown in FIGS. 1 and 6, the operator operates the non-combustion engine 400 using the terminal device 300, and images the in-cylinder wet 40 using the high-speed camera 200. (Step S105). More specifically, when the step S104 is completed, the operator takes out the lattice jig 10 from the glass cylinder 20 and places the cylinder head 30 on the glass cylinder 20 to create the non-combustion engine 400.

非燃焼式エンジン400を作成し終えると、作業者は端末装置300を用いて非燃焼式エンジン400の運転を開始する。これにより、非燃焼式エンジン400は燃焼を伴わずに、燃焼式エンジンと同様の動きを行う。したがって、例えば吸気バルブ31は開弁し、インジェクタ33から燃料Fがガラスシリンダ20内に噴射される。この燃料Fには蛍光物質が含まれている。より詳しくは、燃料Fには蛍光物質が混在している。一方で、非燃焼式エンジン400では燃料Fを燃焼させないため、燃料Fは燃焼する成分を含まなくてもよい。 After creating the non-combustion engine 400, the operator starts the operation of the non-combustion engine 400 using the terminal device 300. As a result, the non-combustion engine 400 operates in the same manner as the combustion engine without combustion. Therefore, for example, the intake valve 31 is opened, and the fuel F is injected into the glass cylinder 20 from the injector 33. This fuel F contains a fluorescent substance. More specifically, the fuel F contains a fluorescent substance. On the other hand, since the non-combustion engine 400 does not burn the fuel F, the fuel F does not have to contain a combustible component.

インジェクタ33から噴射された燃料Fはガラスシリンダ20の内壁に付着し、筒内ウェット40になる。燃料Fには蛍光物質が混在しているため、レーザ照射装置100からレーザ光LSRを照射すると、筒内ウェット40はレーザ光LSRの光エネルギーを吸収し、蛍光を発する。このように、蛍光を発する筒内ウェット40を、作業者は高速度カメラ200を用いて撮像する。これにより、図6に示すように、高速度カメラ200が撮像した撮像画像IMwは端末装置300に表示される。特に、この撮像画像IMwには筒内ウェット40に相当するウェット領域ARwが出現する。 The fuel F injected from the injector 33 adheres to the inner wall of the glass cylinder 20 and becomes an in-cylinder wet 40. Since a fluorescent substance is mixed in the fuel F, when the laser light LSR is irradiated from the laser irradiation device 100, the in-cylinder wet 40 absorbs the light energy of the laser light LSR and emits fluorescence. In this way, the operator uses the high-speed camera 200 to image the fluorescent in-cylinder wet 40. As a result, as shown in FIG. 6, the captured image IMw captured by the high-speed camera 200 is displayed on the terminal device 300. In particular, a wet region ARw corresponding to the in-cylinder wet 40 appears in this captured image IMw.

ステップS105の工程を終えると、図1及び図7に示すように、作業者は端末装置300を用いて筒内ウェット40の位置と面積を撮像画像IMwから導出する(ステップS106)。図7に示すように、撮像画像IMwは筒内ウェット40に相当するウェット領域ARwを含んでいる。また、ガラスシリンダ20のシリンダボアの中心であるボアセンターとシリンダヘッド30の下面であるヘッド下面により、撮像画像IMw上に、筒内ウェット40の位置と面積を定量化する際の基準となる基準位置Po(0,0)を事前に定めておく。 When the step S105 is completed, as shown in FIGS. 1 and 7, the operator uses the terminal device 300 to derive the position and area of the in-cylinder wet 40 from the captured image IMw (step S106). As shown in FIG. 7, the captured image IMw includes a wet region ARw corresponding to the in-cylinder wet 40. Further, the bore center, which is the center of the cylinder bore of the glass cylinder 20, and the lower surface of the head, which is the lower surface of the cylinder head 30, provide a reference position as a reference when quantifying the position and area of the in-cylinder wet 40 on the captured image IMw. Po (0,0) is set in advance.

このように、基準位置Po(0,0)を定めておけば、1つ分のピクセルPXLの大きさは算出されているため、基準位置Po(0,0)から離れた位置P(Px,Py)を実測値で導出することができる。また、位置P(Px,Py)の実測値を利用することで、基準位置Poと位置P(Px,Py)とによって定まる矩形の領域ARzの面積AもPx×Pyにより実測値で導出することができる。特に、矩形の領域ARzを複数回使用し、その都度面積を導出して足し合わせれば、ウェット領域ARwの面積を実測値で導出することができる。このように、筒内ウェット40の位置と面積を定量化することができる。 If the reference position Po (0,0) is determined in this way, the size of one pixel PXL is calculated, so the position P (Px, Py) can be derived as an actually measured value. Further, by using the measured value of the position P (Px, Py), the area A of the rectangular region ARz determined by the reference position Po and the position P (Px, Py) can also be derived by the measured value by Px × Py. Can be done. In particular, if the rectangular region ARz is used a plurality of times and the area is derived and added each time, the area of the wet region ARw can be derived by the measured value. In this way, the position and area of the in-cylinder wet 40 can be quantified.

以上、本実施形態によれば、透明なガラスシリンダ20の内壁に付着した筒内ウェット40の位置と面積をレーザ誘起蛍光法で定量化する際に使用する高速度カメラ200のキャリブレーション方法において、まず、蛍光塗料11を格子の形状に塗布した円柱形の格子治具10を、ガラスシリンダ20内に挿入する。次に、格子治具10に向けてレーザ光を照射し、高速度カメラ200を用いて格子治具10の輝度を計測する。そして、輝度の中で第1の輝度を有する蛍光治具部分IM1と第1の輝度より低い第2の輝度を有する非蛍光治具部分IM2と格子に関する設計値とに基づいて、蛍光治具部分IM1と非蛍光治具部分IM2のいずれかを含む複数のピクセルPXLの大きさをそれぞれ算出するキャリブレーションを行う。これにより、レーザ誘起蛍光法においても、高速度カメラ200のキャリブレーションを行うことができる。特に、本実施形態によれば、チェッカーパターンを使用せずに、高速度カメラ200のキャリブレーションを行うことができるため、高速度カメラ200が故障する危険性も回避される。 As described above, according to the present embodiment, in the calibration method of the high-speed camera 200 used when quantifying the position and area of the in-cylinder wet 40 adhering to the inner wall of the transparent glass cylinder 20 by the laser-induced fluorescence method. First, a cylindrical lattice jig 10 coated with the fluorescent paint 11 in a lattice shape is inserted into the glass cylinder 20. Next, the laser beam is irradiated toward the grid jig 10, and the brightness of the grid jig 10 is measured using the high-speed camera 200. Then, based on the fluorescent jig portion IM1 having the first brightness among the brightness, the non-fluorescent jig portion IM2 having the second brightness lower than the first brightness, and the design value regarding the lattice, the fluorescent jig portion Calibration is performed to calculate the sizes of a plurality of pixels PXL including either IM1 and the non-fluorescent jig portion IM2. As a result, the high-speed camera 200 can be calibrated even in the laser-induced fluorescence method. In particular, according to the present embodiment, since the high-speed camera 200 can be calibrated without using the checker pattern, the risk of the high-speed camera 200 breaking down can be avoided.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、格子間の距離と格子の幅を格子に関する設計値として利用したが、設計値は格子間の距離と格子の幅に限定されず、他の様々な設計値を利用してもよい。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, in the above-described embodiment, the distance between grids and the width of the grid are used as design values for the grid, but the design values are not limited to the distance between grids and the width of the grid, and various other design values are used. You may.

10 格子治具
11 蛍光塗料
20 ガラスシリンダ
30 シリンダヘッド
40 筒内ウェット
100 レーザ照射装置
200 高速度カメラ
300 端末装置
400 非燃焼式エンジン
10 Lattice jig 11 Fluorescent paint 20 Glass cylinder 30 Cylinder head 40 In-cylinder wet 100 Laser irradiation device 200 High-speed camera 300 Terminal device 400 Non-combustion engine

Claims (1)

透明なエンジンシリンダの内壁に付着した筒内ウェットの位置と面積をレーザ誘起蛍光法で定量化する際に使用する高速度カメラのキャリブレーション方法であって、
蛍光塗料を格子の形状に塗布した円柱形の治具を、前記エンジンシリンダ内に挿入し、
前記治具に向けてレーザ光を照射し、
前記高速度カメラを用いて前記治具の輝度を計測し、
前記輝度の中で第1の輝度を有する蛍光治具部分と前記第1の輝度より低い第2の輝度を有する非蛍光治具部分と前記格子に関する設計値とに基づいて、前記蛍光治具部分と前記非蛍光治具部分のいずれかを含む複数のピクセルの大きさをそれぞれ算出するキャリブレーションを行う、
ことを特徴とするキャリブレーション方法。
This is a calibration method for high-speed cameras used to quantify the position and area of in-cylinder wet that adheres to the inner wall of a transparent engine cylinder by laser-induced fluorescence.
A cylindrical jig coated with fluorescent paint in the shape of a grid is inserted into the engine cylinder.
Irradiate the jig with a laser beam and
The brightness of the jig is measured using the high-speed camera.
The fluorescent jig portion based on the fluorescent jig portion having the first brightness among the brightness, the non-fluorescent jig portion having the second brightness lower than the first brightness, and the design value for the lattice. And calibrate to calculate the size of each of the plurality of pixels including any of the non-fluorescent jig portions.
A calibration method characterized by that.
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