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JP3303501B2 - Liquid spray volume measurement device - Google Patents
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JP3303501B2 - Liquid spray volume measurement device - Google Patents

Liquid spray volume measurement device

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JP3303501B2
JP3303501B2 JP01412694A JP1412694A JP3303501B2 JP 3303501 B2 JP3303501 B2 JP 3303501B2 JP 01412694 A JP01412694 A JP 01412694A JP 1412694 A JP1412694 A JP 1412694A JP 3303501 B2 JP3303501 B2 JP 3303501B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼機関の燃料噴霧等
の液料噴霧の体積を測定する装置に係り、特に、簡単な
構成で三次元形状情報を獲得でき、精度の高い体積測定
ができる液料噴霧の体積測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a volume of a liquid spray such as a fuel spray of a combustion engine, and more particularly to a device capable of acquiring three-dimensional shape information with a simple structure and performing a highly accurate volume measurement. The present invention relates to an apparatus for measuring the volume of a liquid spray that can be formed.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼル機関或いはガソリン機関等の
燃焼機関の燃料噴射系を開発研究する過程では、この燃
料噴射系による燃料噴霧の体積を知ることが重要であ
る。燃料噴霧を直接に体積測定することはできないの
で、燃料噴霧の外観形状を観測し、この外観形状より体
積を推定することが一般的である。従来、こうした形状
からの推定による液料噴霧の体積測定には、高速度カメ
ラで撮影した写真を使用し、この写真を画像処理して液
料噴霧の形状を抽出し、この形状から体積推定を行って
いる。
2. Description of the Related Art In the process of developing and researching a fuel injection system of a combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine, it is important to know the volume of fuel spray by the fuel injection system. Since it is not possible to directly measure the volume of the fuel spray, it is common to observe the external shape of the fuel spray and estimate the volume from this external shape. Conventionally, to measure the volume of liquid spray by estimating from such a shape, a photograph taken with a high-speed camera is used, and the image is processed to extract the shape of the liquid spray, and the volume is estimated from this shape. Is going.

【0003】図6(a)は、その体積測定装置の基本的
構成を示している。図示されるように、レーザ等の光源
61と高速度カメラ62とを燃料噴射系63の両側に配
置し、燃料噴霧64の側面投影画像を写真に撮るように
構成する。高速度撮影することにより、成長する燃料噴
霧64の時々刻々の側面形状を表す図6(b)のような
写真65が得られる。この写真65の燃料噴霧像66か
ら、各時点での体積を推定している。
FIG. 6A shows a basic configuration of the volume measuring device. As shown in the figure, a light source 61 such as a laser and a high-speed camera 62 are arranged on both sides of a fuel injection system 63 so that a side projection image of the fuel spray 64 can be photographed. By photographing at a high speed, a photograph 65 as shown in FIG. 6B showing the momentary side shape of the growing fuel spray 64 is obtained. From the fuel spray image 66 of the photograph 65, the volume at each time point is estimated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のよう
に一側面の写真から体積を推定するのは液料噴霧64の
形状が液料噴霧64の軸に対して概略的に軸対称である
との予見に基づいている。しかし、実際には液料噴霧の
形状は必ずしも軸対称になるとは限らない。例えば、図
7(a)に示されるように、ある角度だけがいびつにな
っている形状の液料噴霧71に対し、その角度(矢印)
から見た側面は図7(b)のようになるから、このよう
にして撮った写真にはいびつな部分72が現れない。い
びつな部分72がない場合も、ある場合も、同様に図6
(b)のような写真が得られることになる。このため推
定した体積は不正確となる。このように写真という二次
元情報を用いた一側面からの観測では、液料噴霧の三次
元の形状を知ることができないので、従来は体積の正確
な測定ができなかった。
By the way, the volume is estimated from the photograph of one side as in the prior art because the shape of the liquid spray 64 is roughly axially symmetric with respect to the axis of the liquid spray 64. Based on the foresight. However, in practice, the shape of the liquid spray is not always axially symmetric. For example, as shown in FIG. 7A, a liquid material spray 71 having a shape in which only a certain angle is distorted is set to the angle (arrow).
7 (b), the distorted portion 72 does not appear in the photograph taken in this way. FIG.
A photograph as shown in (b) is obtained. Therefore, the estimated volume becomes inaccurate. As described above, since the three-dimensional shape of the liquid spray cannot be known from observation from one side using the two-dimensional information of a photograph, the volume cannot be accurately measured in the past.

【0005】ここで、特願昭53−3555号(特開昭
54−96625号公報)の技術は、噴霧の立体的な角
度・形状の検定において、一側面からの観測による欠点
を補おうとするものである。しかし、単なる良否の判定
には十分であるが、噴射系を開発研究する過程での精密
な体積測定には不向きである。即ち、この技術は、複数
のストロボ光源を異なる方向から照射し、各方向での陰
影像の基準位置での光量を観測するものである。ストロ
ボ光源と検知部とが2以上の方向に設けられているが、
それぞれの検知部で陰影像の光量情報を得るためにはス
トロボ光源を同時に使用することができない。また、仮
に、検知部に高速度カメラを置き換えても、2以上の高
速度カメラ及びストロボ光源を一斉に作動させること
は、電気的トリガを同期させても機械的遅れ等を解消す
ることができないため、困難である。従って、2以上の
方向から得られた形状情報には必ず時間的にずれがあ
る。燃料噴霧が時々刻々成長することから、時間的にず
れがある形状情報から燃料噴霧の体積を正確に求めるこ
とはできない。また、高速度カメラは非常に高価なもの
であるから、これを複数台使用することは経済的に難し
い。
[0005] The technique disclosed in Japanese Patent Application No. 53-3555 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-96625) attempts to compensate for the drawbacks caused by observation from one side in the verification of the three-dimensional angle and shape of the spray. Things. However, it is sufficient for mere determination of pass / fail, but is not suitable for precise volume measurement in the process of developing and researching an injection system. That is, this technique irradiates a plurality of strobe light sources from different directions, and observes the light quantity at the reference position of the shadow image in each direction. Although the strobe light source and the detector are provided in two or more directions,
A strobe light source cannot be used at the same time in order to obtain light amount information of a shadow image in each detection unit. Further, even if a high-speed camera is replaced with a detection unit, operating two or more high-speed cameras and a strobe light source at the same time cannot eliminate a mechanical delay or the like even if an electric trigger is synchronized. Because it is difficult. Therefore, the shape information obtained from two or more directions always has a time lag. Since the fuel spray grows every moment, the volume of the fuel spray cannot be accurately obtained from the shape information having a time lag. In addition, since high-speed cameras are very expensive, it is economically difficult to use a plurality of high-speed cameras.

【0006】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、簡単な構成で三次元形状情報を獲得でき、精度の高
い体積測定ができる液料噴霧の体積測定装置を提供する
ことにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems and to provide a liquid spray volume measuring apparatus capable of acquiring three-dimensional shape information with a simple configuration and performing volume measurement with high accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、液料噴霧の軸に直交する複数の方向より液
料噴霧に平行光を照射する光源と、液料噴霧の反対側か
らこれらの平行光を同一方向に揃えて反射する複数の反
射手段と、この揃えられた平行光を受光して複数方向か
らの液料噴霧像を撮像する撮像手段と、これらの液料噴
霧像から液料噴霧の立体的輪郭を推定する輪郭推定手段
と、この立体的輪郭に基づいて液料噴霧の体積を計算す
る体積計算手段とを備えたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for irradiating parallel light to a liquid spray from a plurality of directions perpendicular to the axis of the liquid spray, and a light source opposite to the liquid spray. A plurality of reflecting means for aligning and reflecting these parallel lights in the same direction, an imaging means for receiving the aligned parallel lights and imaging the liquid spray images from a plurality of directions, and And a volume estimating means for calculating the volume of the liquid spray based on the three-dimensional contour.

【0008】上記輪郭推定手段は、液料噴霧像の軸方向
の所定間隔毎に、照射方向毎の液料噴霧像の径を測定す
ると共に照射方向間を補間して断面輪郭を推定してもよ
い。
The above-mentioned contour estimating means measures the diameter of the liquid spray image in each irradiation direction at predetermined intervals in the axial direction of the liquid spray image, and estimates the cross-sectional contour by interpolating between the irradiation directions. Good.

【0009】上記光源は、レーザ光を発生するレーザ発
振器と、このレーザ発振器に光ファイバを介して結合さ
れ、液料噴霧の軸の周囲に配置された複数の出射端とか
ら構成されてもよい。
The light source may include a laser oscillator for generating a laser beam, and a plurality of emission ends coupled to the laser oscillator via an optical fiber and arranged around the axis of the liquid spray. .

【0010】[0010]

【作用】上記構成により、光源は液料噴霧の軸に直交す
る複数の方向より液料噴霧に平行光を照射する。各方向
において、平行光が照射されているので、液料噴霧の反
対側には液料噴霧の正確な側面形状情報を担持する平行
光が得られる。複数の反射手段は、それぞれの方向の平
行光を同一方向に揃えて反射する。従って、この同一方
向に揃えられて反射された平行光には、複数の方向の液
料噴霧の正確な側面形状情報が担持される。
With the above arrangement, the light source irradiates the liquid spray with parallel light from a plurality of directions orthogonal to the axis of the liquid spray. In each direction, since the parallel light is radiated, a parallel light carrying accurate lateral shape information of the liquid spray is obtained on the opposite side of the liquid spray. The plurality of reflecting means reflect parallel lights in the respective directions in the same direction. Therefore, the parallel light reflected in the same direction carries accurate side shape information of the liquid spray in a plurality of directions.

【0011】撮像手段は、この揃えられた平行光を受光
して複数方向からの液料噴霧像を撮像する。撮像された
複数の液料噴霧像は、それぞれ同じ時間の側面形状を表
しているから、輪郭推定手段は、これらの液料噴霧像か
ら成長する液料噴霧の一瞬の立体的輪郭を推定すること
ができる。体積計算手段は、この立体的輪郭に基づい液
料噴霧の体積を計算する。
The imaging means receives the aligned parallel light and images liquid spray images from a plurality of directions. Since the plurality of imaged liquid spray images each represent a side shape at the same time, the contour estimating means estimates an instantaneous three-dimensional contour of the liquid spray that grows from these liquid spray images. Can be. The volume calculation means calculates the volume of the liquid spray based on the three-dimensional contour.

【0012】輪郭推定手段の立体的輪郭推定方法は、液
料噴霧像の軸方向の所定間隔毎に断面輪郭を推定する。
即ち、液料噴霧を軸に直角に輪切りするようにして各断
面輪郭を推定し、これらの断面輪郭を軸方向に並べたも
のを立体的輪郭とする。断面輪郭の推定は、照射方向毎
の液料噴霧像の径を測定して得る。一方向の液料噴霧像
の径から断面輪郭の2点が求められ、これらを方向順に
軸の回りに配置すれば断面輪郭上の複数の測定点が得ら
れる。このとき照射方向間を線形補間やラグランジュ補
間により補間することにより、有限個数の測定点から実
際の輪郭に近い断面輪郭を推定することができる。この
場合、体積の計算は、各断面の面積を求め、さらにこの
断面の面積を軸方向に積分することになる。
The three-dimensional contour estimating method of the contour estimating means estimates a cross-sectional contour at predetermined intervals in the axial direction of the liquid spray image.
That is, each sectional contour is estimated by cutting the liquid spray at right angles to the axis, and a three-dimensional contour is obtained by arranging these sectional contours in the axial direction. The cross-sectional contour is estimated by measuring the diameter of the liquid spray image for each irradiation direction. Two points of the cross-sectional contour are obtained from the diameter of the liquid spray image in one direction, and a plurality of measurement points on the cross-sectional contour can be obtained by arranging these points around the axis in the direction. At this time, by interpolating between the irradiation directions by linear interpolation or Lagrangian interpolation, it is possible to estimate a sectional contour close to the actual contour from a finite number of measurement points. In this case, the calculation of the volume involves calculating the area of each cross section and further integrating the area of this cross section in the axial direction.

【0013】光源は、液料噴霧の軸の周囲に各照射方向
毎に独立させて設けてもよいが、1台のレーザ発振器か
ら複数の光ファイバを分岐し、この光ファイバを液料噴
霧の軸の周囲に配置された複数の出射端に結合して構成
することもできる。
The light source may be provided independently around the axis of the liquid spray for each irradiation direction. However, a plurality of optical fibers are branched from one laser oscillator, and these optical fibers are used for the liquid spray. It is also possible to combine with a plurality of emission ends arranged around the axis.

【0014】[0014]

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0015】図1(a)は、本発明の液料噴霧の体積測
定装置の光学系の構成を示している。光源1は、レーザ
光を発生するレーザ発振器2と、このレーザ発振器2に
光ファイバ3を介して結合され、液料噴霧4の軸の周囲
に配置された複数の出射端5とから構成されている。こ
の実施例では、ほぼ120°間隔で配置された3つの出
射端5が設けられている。出射端5から出射される平行
光Lは、図示されるように測定対象である液料噴霧4の
径よりも広い所定の幅を有し、かつ紙面垂直方向(液料
噴霧の軸方向)にも液料噴霧4の長さよりも広い所定の
幅を有した断面矩形状の平行光Lである。各出射端5
は、液料噴霧を側面から臨むように、図示されない噴射
系の噴射軸方向に直交するように配置される。このよう
にして、単一のレーザ発振器2から3つの出射端5にレ
ーザ光を分配して、液料噴霧の軸に直交する3方向より
液料噴霧に平行光Lを照射する光源1が形成されてい
る。
FIG. 1A shows the configuration of an optical system of a liquid spray volume measuring apparatus according to the present invention. The light source 1 includes a laser oscillator 2 for generating laser light, and a plurality of emission ends 5 coupled to the laser oscillator 2 via an optical fiber 3 and arranged around the axis of the liquid spray 4. I have. In this embodiment, three emission ends 5 arranged at intervals of approximately 120 ° are provided. The parallel light L emitted from the emission end 5 has a predetermined width wider than the diameter of the liquid spray 4 to be measured as shown in the figure, and is perpendicular to the plane of the drawing (the axial direction of the liquid spray). The parallel light L having a rectangular shape in cross section and having a predetermined width larger than the length of the liquid spray 4. Each emission end 5
Are arranged so as to face the liquid spray from the side surface so as to be orthogonal to the injection axis direction of an injection system (not shown). In this manner, the light source 1 that distributes the laser light from the single laser oscillator 2 to the three emission ends 5 and irradiates the liquid spray with the parallel light L from three directions orthogonal to the axis of the liquid spray is formed. Have been.

【0016】反射手段6は平面鏡7で構成される。この
実施例では、出射端5のひとつが後述する撮像手段に正
対しているので、その出射端5に対応する平面鏡7は存
在せず、残りの出射端5のために平面鏡7が2か所に設
けられている。各平面鏡7は対応する出射端5の液料噴
霧4の反対側に配置され、それぞれ対応する出射端5に
対して所定の傾斜角度を有している。この傾斜角度は、
液料噴霧4の反対側からの平行光Lを、上記平面鏡7の
ない出射端5からの平行光Lの同一方向に揃えて反射す
るように設定される。図示されるように、各平行光Lが
互いに重なることがないようになっている。
The reflecting means 6 comprises a plane mirror 7. In this embodiment, since one of the emission ends 5 faces the imaging means described later, there is no plane mirror 7 corresponding to the emission end 5, and two plane mirrors 7 are provided for the remaining emission ends 5. It is provided in. Each plane mirror 7 is disposed on the opposite side of the liquid spray 4 from the corresponding output end 5 and has a predetermined inclination angle with respect to the corresponding output end 5. This tilt angle is
The parallel light L from the opposite side of the liquid spray 4 is set to be reflected in the same direction as the parallel light L from the exit end 5 without the plane mirror 7. As shown in the figure, the respective parallel lights L do not overlap each other.

【0017】撮像手段8は、高速度のシャッタ動作及び
フィルム送りを行う高速度カメラ9と、その前方に置か
れた対物レンズ10とからなり、前記した出射端5のひ
とつに正対させて配置されている。対物レンズ10は、
揃えられた平行光Lを高速度カメラ9に集光するもので
ある。高速度カメラ9はこの集光された光を取り込ん
で、内部のフィルム面上に結像させるものである。この
ように、高速度カメラ9に収容されたフィルムの1コマ
に、上記方向の異なる3つの液料噴霧像が所定の倍率で
撮像されるように構成されている。
The imaging means 8 comprises a high-speed camera 9 for performing a high-speed shutter operation and film feeding, and an objective lens 10 placed in front of the camera, and is arranged to face one of the above-mentioned emission ends 5. Have been. The objective lens 10
The aligned parallel light L is focused on the high-speed camera 9. The high-speed camera 9 captures the collected light and forms an image on an internal film surface. In this manner, three liquid spray images having the different directions are picked up at a predetermined magnification on one frame of the film accommodated in the high-speed camera 9.

【0018】撮像手段8で撮像した液料噴霧像から体積
を測定するシステム構成が図2に示されている。この例
では、撮像手段8は、前記した高速度カメラ9と高速度
ビデオ21との2種を使用することができる。高速度カ
メラ9を使用する場合、撮影フィルムが公知のフィルム
モーションアナライザ22に装填される。高速度ビデオ
21又はフィルムモーションアナライザ22の画像デー
タであるRGB信号が画像処理装置23に入力されてい
る。画像処理装置23は、上記画像データを処理して対
象物の輪郭の座標データを抽出するものであり、撮像手
段8で得た液料噴霧像から液料噴霧の立体的輪郭を推定
する輪郭推定手段24として使用される。座標データか
ら輪郭を推定する具体的方法は、後述する。
FIG. 2 shows a system configuration for measuring the volume from the liquid spray image picked up by the image pickup means 8. In this example, the imaging means 8 can use two types of the high-speed camera 9 and the high-speed video 21 described above. When the high-speed camera 9 is used, a photographic film is loaded into a known film motion analyzer 22. RGB signals as image data of the high-speed video 21 or the film motion analyzer 22 are input to the image processing device 23. The image processing device 23 extracts the coordinate data of the contour of the object by processing the image data, and estimates the three-dimensional contour of the liquid spray from the liquid spray image obtained by the imaging means 8. Used as means 24. A specific method for estimating the contour from the coordinate data will be described later.

【0019】画像処理装置23にはRS−232C、G
P−IB等の通信線を介してホストコンピュータ25が
接続されている。ホストコンピュータ25は、液料噴霧
の体積を計算する体積計算手段26であり、上記輪郭の
推定結果を体積計算プログラムによって処理し、体積測
定結果を出力することができる。体積の具体的計算方法
は、後述する。
The image processing device 23 has RS-232C, G
The host computer 25 is connected via a communication line such as P-IB. The host computer 25 is a volume calculating means 26 for calculating the volume of the liquid spray. The host computer 25 can process the contour estimation result by a volume calculation program and output a volume measurement result. A specific calculation method of the volume will be described later.

【0020】次に実施例の作用を述べる。Next, the operation of the embodiment will be described.

【0021】図1において、レーザ発振器2からのレー
ザ光は光ファイバ3によって分配され、3つの出射端5
から平行光Lとして出射される。平行光Lは噴射系の噴
射軸を直交して通り、平面鏡7のないところでは直接、
平面鏡7のあるところでは平面鏡7で反射され、互いに
重なることなく対物レンズ10に至る。このとき各平行
光Lは、対物レンズ10の位置において、出射端5と対
物レンズ10との間にある対象物の各方向の側面形状を
その光路距離に無関係に等倍率で写像することができ
る。対物レンズ10は、これらの平行光Lを高速度カメ
ラ9に集光する。
In FIG. 1, laser light from a laser oscillator 2 is distributed by an optical fiber 3 and has three emission ends 5.
Are emitted as parallel light L. The parallel light L passes through the ejection axis of the ejection system at right angles, and directly goes where the plane mirror 7 is not provided.
Where the plane mirror 7 is located, the light is reflected by the plane mirror 7 and reaches the objective lens 10 without overlapping each other. At this time, each parallel light L can map, at the position of the objective lens 10, the side surface shape in each direction of the object between the emission end 5 and the objective lens 10 at the same magnification regardless of the optical path distance. . The objective lens 10 condenses these parallel lights L on the high-speed camera 9.

【0022】噴射系の噴射動作に同期して高速度カメラ
9の動作が開始されると、成長する液料噴霧の様子が連
続的に撮像されることになる。フィルム(1コマ)に
は、3つの平行光Lによるそれぞれの方向の液料噴霧像
が同じ倍率で写ることになる。図1(b)は、そのフィ
ルムの一例である。フィルム11には、同じ瞬間の3つ
の液料噴霧像12が並んで写っている。13は噴射系の
先端部である。ここで、光源が3方向にあるために、液
料噴霧からの散乱光が写ることもありうるが、本発明に
あっては、輪郭の推定ができればよいので、散乱光の影
響は無視できる。
When the operation of the high-speed camera 9 is started in synchronization with the ejection operation of the ejection system, the state of the growing liquid spray is continuously imaged. On the film (one frame), the liquid material spray images in the respective directions by the three parallel lights L appear at the same magnification. FIG. 1B shows an example of the film. On the film 11, three liquid spray images 12 at the same moment are shown side by side. Reference numeral 13 denotes a tip of the injection system. Here, since the light sources are in three directions, scattered light from the liquid spray may appear, but in the present invention, the effect of the scattered light can be neglected since it is only necessary to estimate the contour.

【0023】次に、このフィルムを図2のシステムに使
用して輪郭の推定及び体積の計算を行う手順を図1
(b)、図4及び図5によって説明する。
Next, the procedure for estimating the contour and calculating the volume using this film in the system of FIG. 2 is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. 4B and FIG.

【0024】まず、図1(b)のフィルム11上で各液
料噴霧像の液料噴霧の軸方向(Z方向)の任意の位置
(破線で示す)における輪郭の点Pi1〜Pi6の座標
の検出を行う。この検出は、公知のフィルタリング、二
値化等の画像処理を施し、液料噴霧像と背景とを分離す
ることによって可能である。次いで、これらの点を、各
液料噴霧像に振り分け、それぞれ液料噴霧の軸にあたる
座標からの距離を算出する。この距離に倍率を掛けて、
実寸の径rに変換する。この径rで表される点をその軸
を中心とした図4(a)の極座標に写像する。各点の角
度θは、図1の構成から明らかであるから、角度θの順
に、Pi5,Pi3・・が並ぶ。次に、図4(b)に示
されるように、角度θを直線に展開した座標系におい
て、直線補間(線形補間)によって各点間を埋め、径r
の近似的な連続変化曲線を得る。これを極座標に戻す
と、図4(c)の閉じた図形が得られる。これが、Z方
向の上記の位置における断面輪郭を示している。なお、
図4(d)は、ラグランジュ補間によって各点間を埋め
たものであり、これより図4(e)の断面輪郭が得られ
る。このように、適当な補間方式を用いることによっ
て、出射端5や平面鏡7を多数使用することなく、所望
の精度に合わせた断面輪郭の推定が可能である。
First, the coordinates of the contour points Pi1 to Pi6 at an arbitrary position (indicated by a broken line) in the axial direction (Z direction) of the liquid spray of each liquid spray image on the film 11 in FIG. Perform detection. This detection can be performed by performing known image processing such as filtering and binarization to separate the liquid spray image from the background. Next, these points are assigned to each liquid spray image, and the distance from the coordinates corresponding to the axis of the liquid spray is calculated. Multiply this distance by a magnification,
Convert to the actual diameter r. The point represented by the diameter r is mapped to the polar coordinates of FIG. Since the angle θ of each point is clear from the configuration of FIG. 1, Pi5, Pi3,... Are arranged in the order of the angle θ. Next, as shown in FIG. 4B, in a coordinate system in which the angle θ is developed into a straight line, the space between the points is filled by linear interpolation (linear interpolation), and the radius r
To obtain an approximate continuous change curve. When this is returned to polar coordinates, a closed figure of FIG. 4C is obtained. This shows the cross-sectional contour at the above position in the Z direction. In addition,
FIG. 4D shows a state in which the space between the points is filled by Lagrange interpolation, and the cross-sectional profile of FIG. 4E is obtained. As described above, by using an appropriate interpolation method, it is possible to estimate a cross-sectional contour to a desired accuracy without using a large number of emission ends 5 and plane mirrors 7.

【0025】Z方向の位置をずらすことによって、軸に
沿った各位置での断面輪郭が得られるので、液料噴霧の
立体的輪郭が推定できることになる。各液料噴霧像の軸
方向の輪郭は連続しているので、連続的な立体的輪郭を
得ることができるが、離散的にサンプリングを行っても
よく、本実施例では、図5に示したΔZ間隔でサンプリ
ングを行う。
By shifting the position in the Z direction, a sectional contour at each position along the axis can be obtained, so that the three-dimensional contour of the liquid spray can be estimated. Since the contour in the axial direction of each liquid spray image is continuous, a continuous three-dimensional contour can be obtained. However, sampling may be performed discretely. In the present embodiment, this is shown in FIG. Sampling is performed at intervals of ΔZ.

【0026】図5には、ΔZ間隔の位置Zi(i=1,
2,・・,5)において、上記方法によって求めた各断
面51の輪郭が示されている。ここで、各断面51の面
積Si(i=1,2,・・,5)は、公知の方法によっ
て算出することができる。そこで、液料噴霧の体積V
を、
FIG. 5 shows positions Zi (i = 1,
2,..., 5) show the outline of each cross section 51 obtained by the above method. Here, the area Si (i = 1, 2,..., 5) of each cross section 51 can be calculated by a known method. Therefore, the volume V of the liquid spray
To

【0027】[0027]

【数1】 (Equation 1)

【0028】のように、面積SiをZ方向に積分するこ
とによって求める。
As described above, the area Si is obtained by integrating the area Si in the Z direction.

【0029】次に、他の実施例を説明する。Next, another embodiment will be described.

【0030】図3のシステムは、自動的に輪郭の座標デ
ータを抽出する画像処理装置23を使用しない廉価なシ
ステムである。高速度カメラ9で得られた撮影フィルム
は、デジタイザ31又は卓上投影装置32に載せられ
る。デジタイザ31の場合、輪郭上の各点を手操作によ
り指定すると、座標データがRS−232C、GP−I
B等の通信線を介してパーソナルコンピュータ33に送
信される。卓上投影装置32の場合、スケールの読取り
による座標データをパーソナルコンピュータ33に手入
力することになる。パーソナルコンピュータ33は、前
記の極座標変換及び補間のアルゴリズムによる輪郭推定
プログラム、並びに前記の体積計算プログラムを実行し
て体積を出力する。
The system shown in FIG. 3 is an inexpensive system that does not use the image processing device 23 for automatically extracting the coordinate data of the contour. The photographic film obtained by the high-speed camera 9 is placed on the digitizer 31 or the tabletop projection device 32. In the case of the digitizer 31, when each point on the contour is manually specified, the coordinate data is RS-232C, GP-I
B is transmitted to the personal computer 33 via a communication line such as B. In the case of the tabletop projector 32, the coordinate data obtained by reading the scale is manually input to the personal computer 33. The personal computer 33 outputs a volume by executing the contour estimation program based on the polar coordinate conversion and interpolation algorithm and the volume calculation program.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
The present invention exhibits the following excellent effects.

【0032】(1)複数の方向からの像を1つの画面
(1コマ)に収めることができるので、立体的形状や体
積を正確に知ることができ、しかも、同じ瞬間の像が得
られるので、対象が急激に変形するものであっても、時
間のずれによる不正確さがなくなる。
(1) Since images from a plurality of directions can be contained on one screen (one frame), the three-dimensional shape and volume can be accurately known, and images at the same moment can be obtained. Even if the object is suddenly deformed, the inaccuracy due to the time lag is eliminated.

【0033】(2)撮像手段が1台でよいので、構成が
簡単である。高速度カメラ等の撮像手段は一般に高価で
あるから、この構成は経済的である。
(2) Since only one imaging means is required, the configuration is simple. This configuration is economical because imaging means such as high speed cameras are generally expensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は、本発明の一実施例を示す体積測定装
置の光学系の構成図、(b)は、撮影されたフィルムの
図である。
FIG. 1A is a configuration diagram of an optical system of a volume measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram of a photographed film.

【図2】本発明の一実施例を示す液料噴霧像から体積を
測定するシステムの構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a system for measuring a volume from a liquid spray image according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例を示す液料噴霧像から体積
を測定するシステムの構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a system for measuring a volume from a liquid spray image according to another embodiment of the present invention.

【図4】輪郭の推定のアルゴリズムを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an algorithm for estimating a contour.

【図5】体積の計算のアルゴリズムを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an algorithm for calculating a volume.

【図6】(a)は、従来の体積測定装置の光学系の構成
図、(b)は、撮影されたフィルムの図である。
FIG. 6A is a configuration diagram of an optical system of a conventional volume measuring device, and FIG. 6B is a diagram of a photographed film.

【図7】(a)は、液料噴霧の側面図、(b)は、別の
角度から見た液料噴霧の側面図である。
FIG. 7A is a side view of the liquid spray, and FIG. 7B is a side view of the liquid spray viewed from another angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 4 液料噴霧 6 反射手段 12 液料噴霧像 24 輪郭推定手段 26 体積計算手段 Reference Signs List 1 light source 4 liquid spray 6 reflecting means 12 liquid spray image 24 contour estimating means 26 volume calculating means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01F 11/00 F02M 65/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G01F 11/00 F02M 65/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液料噴霧の軸に直交する複数の方向より
液料噴霧に平行光を照射する光源と、液料噴霧の反対側
からこれらの平行光を同一方向に揃えて反射する複数の
反射手段と、この揃えられた平行光を受光して複数方向
からの液料噴霧像を撮像する撮像手段と、これらの液料
噴霧像から液料噴霧の立体的輪郭を推定する輪郭推定手
段と、この立体的輪郭に基づいて液料噴霧の体積を計算
する体積計算手段とを備えたことを特徴とする液料噴霧
の体積測定装置。
1. A light source for irradiating parallel light to a liquid spray from a plurality of directions orthogonal to the axis of the liquid spray, and a plurality of light sources for reflecting these parallel lights from the opposite side of the liquid spray in the same direction. A reflection unit, an imaging unit that receives the aligned parallel light and captures a liquid spray image from a plurality of directions, and a contour estimation unit that estimates a three-dimensional contour of the liquid spray from these liquid spray images. And a volume calculating means for calculating a volume of the liquid spray based on the three-dimensional contour.
【請求項2】 上記輪郭推定手段は、液料噴霧像の軸方
向の所定間隔毎に、照射方向毎の液料噴霧像の径を測定
すると共に照射方向間を補間して断面輪郭を推定するこ
とを特徴とする請求項1記載の液料噴霧の体積測定装
置。
2. The contour estimating means measures the diameter of the liquid spray image in each irradiation direction at predetermined intervals in the axial direction of the liquid spray image, and estimates the cross-sectional contour by interpolating between the irradiation directions. The volume measuring device for a liquid spray according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記光源は、レーザ光を発生するレーザ
発振器と、このレーザ発振器に光ファイバを介して結合
され、液料噴霧の軸の周囲に配置された複数の出射端と
から構成されることを特徴とする請求項1又は2記載の
液料噴霧の体積測定装置。
3. The light source comprises: a laser oscillator for generating a laser beam; and a plurality of emission ends coupled to the laser oscillator via an optical fiber and arranged around an axis of the liquid spray. The volume measuring device for a liquid spray according to claim 1 or 2, wherein:
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