(57)【要約】【課題】良好な精度で噴霧の角度を測定することができる噴霧角の測定方法の提供。【解決手段】インジェクタＮ１の複数の噴射口ＮＨ１から噴射された噴霧Ｍ１の角度α１を測定する噴霧角の測定方法である。ステップＳＴ１では、噴霧Ｍ１を示す撮像画像において、複数の噴射口ＮＨ１〜ＮＨ６の中心位置ＮＣ１を中心とする、半径の異なる複数の同心円Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３における円周上での輝度値を検出する。ステップＳＴ２、ＳＴ３では、輝度値が基準値以下である複数の点について近似直線を求め、噴霧輪郭線Ｌ１１、Ｌ１２を検出する。ステップＳＴ４では、噴霧輪郭線Ｌ１１、Ｌ１２に基づいて噴霧Ｍ１の角度α１を測定する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタの複数の噴射口から噴射された噴霧の角度を測定する噴霧角の測定方法であって、
当該噴霧を示す撮像画像において、前記複数の噴射口の中心位置を中心とする、半径の異なる複数の同心円における円周上での輝度値を検出するステップと、
前記輝度値が基準値以下である複数の点について近似直線を求め、噴霧輪郭線を検出するステップと、
前記噴霧輪郭線に基づいて噴霧の角度を測定するステップと、を備える、
噴霧角の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧角の測定方法に関し、特に、噴霧を撮影した画像から噴霧角を求める噴霧角の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示の噴霧角の測定方法では、インジェクタから噴射された噴霧には、レーザシート光が照射される。ここで、噴霧の噴射方向に延びる軸と、レーザシート光の主面とは、交差する。噴霧の被計測断面の画像に基づいて、輝度割合の分布および基準値を算出する。これによって、画像の輝度に基づいて噴霧の外縁、及び噴霧の角度が測定される。具体的には、噴霧の被計測断面とインジェクタの噴孔との間の距離と、噴霧の被計測断面における外縁間の距離とに基づいて、三角関数を利用して、噴霧の角度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０２４５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者等は、噴霧角の測定精度の向上を図るべく、噴霧を側方から視た場合の噴霧の輪郭線に基づいて、噴霧角を測定する測定方法を想起した。噴霧の輪郭線は、噴霧の被計測断面における外縁間の距離と比較して、噴霧角を構成する要素である。この想起した測定方法では、まず、ライト光を当てた噴霧を撮影し、この撮影した画像を輝度に基づいて二値化し、二値化画像を生成する。さらに、この生成した二値化画像から、噴霧の輪郭線に基づいて、噴霧角を測定する。そのため、本測定方法は、上記した測定方法よりも噴霧角を直接的に求めることができる。
【０００５】
しかし、本願発明者等は、この想起した測定方法について以下の課題を発見した。ライト光の噴霧への当たり具合等によって散乱輝度が偏った場合、二値化画像から噴霧の輪郭線を良好な精度で抽出することが難しい。そのため、噴霧角の測定精度に改善の余地があった。
【０００６】
例えば、図１２に示すように、ライト光を当てた噴霧を撮影した画像の一具体例がある。この一具体例では、噴霧の輪郭線Ｌ９１の位置は、明確でないため、二値化画像から噴霧の輪郭線を良好な精度で抽出することが難しい。
【０００７】
本発明は、良好な精度で噴霧の角度を測定するものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る噴霧角の測定方法は、
インジェクタの複数の噴射口から噴射された噴霧の角度を測定する噴霧角の測定方法であって、
当該噴霧を示す撮像画像において、前記複数の噴射口の中心位置を中心とする、半径の異なる複数の同心円における円周上での輝度値を検出するステップと、
前記輝度値が基準値以下である複数の点について近似直線を求め、噴霧輪郭線を検出するステップと、
前記噴霧輪郭線に基づいて噴霧の角度を測定するステップと、を備える。
【０００９】
このような構成によれば、輝度値が基準値以下である複数の点に基づいて、近似直線を求める。そのため、光の噴霧への当たり具合による散乱輝度が偏っても、二値化画像に基づいて求めた噴霧の角と比較して、良好な精度で噴霧角を抽出することができる。そのため、良好な精度で噴霧の角度を測定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、良好な精度で噴霧の角度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る噴霧角測定試験装置の構成を示す概略図である。
【図２】噴霧を示す画像の一例を模式的に示す図である。
【図３】噴霧を示す画像の一例の要部を模式的に示す図である。
【図４】噴霧を示す画像の一例の要部を模式的に示す断面図である。
【図５】噴霧を示す画像の一具体例を示す図である。
【図６】位相に対する輝度の一具体例を示すグラフである。
【図７】噴霧を示す画像の一例の要部を模式的に示す図である。
【図８】噴霧を示す画像の一具体例について輝度極小位相を示す図である。
【図９】噴霧を示す画像の一具体例における輝度極小位相について近似曲線を示す図である。
【図１０】噴霧を示す画像の一具体例における噴霧角を示す図である。
【図１１】時間に対する噴霧角の推移の一具体例を示すグラフである。
【図１２】本発明が解決しようとする課題に係る噴霧の一具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１３】
（実施の形態１）
図１〜図１０を参照して実施の形態１に係る噴霧角の測定方法について説明する。なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１４】
（装置）
実施の形態１に係る噴霧角の測定方法は、例えば、図１に示す噴霧角測定試験装置１００を用いて行うことができる。図１は、実施の形態１に係る噴霧角測定試験装置の構成を示す概略図である。
【００１５】
噴霧角測定試験装置１００は、シリンダ１と、シリンダヘッド２と、ピストン３と、吸気ポート４と、排気ポート５と、ＰＮ計６と、第１のカメラ７と、第２のカメラ８と、噴霧角演算装置９と、照明装置１０とを備える。
【００１６】
シリンダ１は、上側シリンダ部１ａと、中央シリンダ部１ｂと、下側シリンダ部１ｃとを備える。上側シリンダ部１ａと、中央シリンダ部１ｂと、下側シリンダ部１ｃとは、筒状体であり、この順に積層している。上側シリンダ部１ａは、上側シリンダ部１ａの内側をその外側から撮像可能なように光を通過する材料、例えば、石英からなる。中央シリンダ部１ｂは、透過部１ｄを備える。透過部１ｄは、中央シリンダ部１ｂの内側をその外側から透過部１ｄを介して撮像可能なように光を通過する材料からなる。中央シリンダ部１ｂの内側には、鏡１１が配置される。下側シリンダ部１ｃの内側には、ピストン３が配置される。
【００１７】
シリンダヘッド２は、上側シリンダ部１ａの上側に配置されている。シリンダヘッド２の内側には、吸気ポート４と、排気ポート５とが配置されている。排気ポート５の中途には、ＰＮ計６が配置されている。ＰＮ計６は、排気ポート５内を流れる一定範囲の粒子径を有する微粒子の粒子数を計測する。
【００１８】
また、インジェクタＮ１、Ｎ２が、シリンダヘッド２の内側に脱着可能に取り付けられている。インジェクタＮ１の先端が上側シリンダ部１ａの内側の中央近傍の上方へ突き出ている。インジェクタＮ２の先端が上側シリンダ部１ａの内壁面の上端近傍へ突き出ている。インジェクタＮ１、Ｎ２が、流体の供給源に接続されて、流体を供給される。インジェクタＮ１、Ｎ２は、流体に圧力をかけて、当該流体を噴射する。インジェクタＮ１、Ｎ２は、流体をその先端から噴射して、噴霧をシリンダヘッド２の内側に形成する。
【００１９】
第１のカメラ７は、中央シリンダ部１ｂの透過部１ｄに対向するように配置される。ここで、光が、インジェクタＮ１の先端から鏡１１に進むとする。すると、光は鏡１１に反射され、透過部１ｄを透過して、第１のカメラ７に到達する。よって、インジェクタＮ１の先端の像が、第１のカメラ７のレンズに映る。すなわち、第１のカメラ７は、インジェクタＮ１の先端を撮像し、この撮像した撮像画像を示す撮像画像情報を生成することができる。第１のカメラ７が撮像した撮像画像は、シリンダ１内側における中央又は下側から、シリンダ１の上側を見た像と略同じである。
【００２０】
第２のカメラ８は、上側シリンダ部１ａを介して、インジェクタＮ２の先端に対向するように配置される。光が、インジェクタＮ２の先端から上側シリンダ部１ａを透過して第２のカメラ８へ進む。よって、インジェクタＮ２の先端の像が、第２のカメラ８のレンズに映る。すなわち、第２のカメラ８は、インジェクタＮ２の先端を撮像し、この撮像した画像を示す撮像画像情報を生成することができる。
【００２１】
噴霧角演算装置９は、第１のカメラ７と第２のカメラ８とから撮像画像情報を取得し、撮像画像情報に基づいて噴霧角を演算する。噴霧角演算装置９は、この演算した噴霧角を出力する。噴霧角演算装置９は、ハードウェア構成として、コンピュータを利用することができる。噴霧角演算装置９は、具体的には、制御装置、中央処理演算装置、各種プログラムを記憶した記憶媒体、ユーザーが入出力可能なインターフェイス等を備えるとよい。プログラムは、噴霧角を演算するプログラムを含む。
【００２２】
照明装置１０は、例えば、上側シリンダ部１ａの外側に配置されており、インジェクタＮ１、Ｎ２の先端に向けて、ライト光を照射する。
【００２３】
（測定方法）
次に、図２〜図９を参照して、実施の形態１に係る噴霧角の測定方法について説明する。ここでは、噴霧角測定試験装置１００を用いて、インジェクタＮ１から噴射された噴霧の角度を測定する。図２は、噴霧を示す画像の一例を模式的に示す図である。図３は、噴霧を示す画像の一例の要部を模式的に示す図である。図４は、噴霧を示す画像の一例の要部を模式的に示す断面図である。図５は、噴霧を示す画像の一具体例を示す図である。図６は、位相に対する輝度の一具体例を示すグラフである。図７は、噴霧を示す画像の一例の要部を模式的に示す図である。図８は、噴霧を示す画像の一具体例について輝度極小位相を示す図である。図９は、噴霧を示す画像の一具体例における輝度極小位相について近似曲線を示す図である。図４は、図３に示す画像の一例における断面を示す。
【００２４】
実施の形態１に係る噴霧角の測定方法では、第１のカメラ７が撮像した撮像画像に基づいて、噴霧の角度を測定する。図２は、図１に示す第１のカメラ７が撮像した撮像画像の一例を模試的に示す。図２に示すように、インジェクタＮ１の先端面には、６つの噴射口ＮＨ１、ＮＨ２、ＮＨ３、ＮＨ４、ＮＨ５、ＮＨ６が設けられている。噴射口ＮＨ１、ＮＨ２、ＮＨ３、ＮＨ４、ＮＨ５、ＮＨ６は、中心位置ＮＣ１を中心として、相互に所定の間隔を空けて配列している。噴射口ＮＨ１、ＮＨ２、ＮＨ３、ＮＨ４、ＮＨ５、ＮＨ６は、中心位置ＮＣ１を中心として、同一の円周上に配列してもよい。なお、図５は、第１のカメラ７が撮像した撮像画像の一具体例を示す。
【００２５】
まず、図２に示すように、噴霧Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６をそれぞれインジェクタＮ１の先端面の噴射口ＮＨ１、ＮＨ２、ＮＨ３、ＮＨ４、ＮＨ５、ＮＨ６から噴射させる。噴霧Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、中心位置ＮＣ１から離れる方向に移動する。噴霧Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、中心位置ＮＣ１から放射状に延びるよう噴射される。
【００２６】
図３及び図４に示すように、噴霧Ｍ１は、噴口部Ｍ１ａと、噴霧本体Ｍ１ｂとを備える。噴霧Ｍ１は、噴霧進行方向、つまり、噴射口ＮＨ１から中心位置ＮＣ１側の反対側へ進行する。噴霧本体Ｍ１ｂは、噴霧Ｍ１とのその外側との境界Ｍ１ｃ、Ｍ１ｃを備える。円周方向において噴霧Ｍ１の部位の噴霧密度は、大きく変化すると考えられる。
【００２７】
まず、第１のカメラ７が撮像した撮像画像において、中心位置ＮＣ１を中心とする、半径の異なる複数の同心円における円周上での輝度値を検出する（輝度値検出ステップＳＴ１）。具体的には、図５に示すように、中心位置ＮＣ１を中心とする、半径の異なる複数の同心円Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等における円周上において、各位相に対する輝度値を検出する。図６に示すように、輝度は、位相に対して変化する。輝度が極小値である輝度極小位相では、噴霧からの幾何散乱が極小であり、噴霧が存在しないと考えられる。すなわち、この輝度極小位相は、図６に示す噴霧Ｍ１とインジェクタＮ１の表面との境界Ｍ１ｃと考えられる。この輝度極小位相同士の間には、噴霧Ｍ１等による幾何散乱や、インジェクタＮ１の表面の反射による輝度の変化が生じている。
【００２８】
続いて、図８に示すように、インジェクタＮ１の先端面において、輝度値が基準値以下である複数の点Ｐ１を検出する（測定点検出ステップＳＴ２）。基準値は、具体的には、所定の範囲において極小値である。
【００２９】
図８に示す一具体例では、点Ｐ１の分布を示す。複数の点Ｐ１が中心位置ＮＣ１から放射状に延びる放射線状において、略一直線上に並んだ領域と、所定の幅においてランダムに分散して分布した領域とを確認することができる。複数の点Ｐ１が所定の幅においてランダムに分散して分布した領域は、噴霧揺らぎ影響領域と、インジェクタ表面反射影響領域とを含む。図７に示すように、噴霧揺らぎ影響領域は、噴霧Ｍ１の境界Ｍ１ｃが揺らいだ影響を受けていると考えられる。インジェクタ表面反射影響領域は、インジェクタＮ１の表面からの光が反射した影響を受けていると考えられる。
【００３０】
続いて、インジェクタＮ１の先端面において、複数の点Ｐ１について近似直線を求めて、噴霧輪郭線を抽出する（噴霧輪郭線ステップＳＴ３）。具体的には、最小二乗法を用いて、複数の点Ｐ１について近似直線を求める。図９に示すように、噴霧輪郭線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ６１、Ｌ６２を検出する。噴霧輪郭線Ｌ１１、Ｌ１２は、噴霧Ｍ１の輪郭を示す。同様に、噴霧輪郭線Ｌ２１、Ｌ２２は、噴霧Ｍ２の輪郭を示す。噴霧輪郭線Ｌ３１、Ｌ３２は、噴霧Ｍ３の輪郭を示す。噴霧輪郭線Ｌ４１、Ｌ４２は、噴霧Ｍ４の輪郭を示す。噴霧輪郭線Ｌ５１、Ｌ５２は、噴霧Ｍ５の輪郭を示す。噴霧輪郭線Ｌ６１、Ｌ６２は、噴霧Ｍ６の輪郭を示す。
【００３１】
続いて、噴霧輪郭線に基づいて、噴霧角を測定する（噴霧角測定ステップＳＴ４）。具体的には、１つの噴霧の輪郭を示す２つの噴霧輪郭線が交差する角度を測定する。例えば、図１０に示すように、噴霧輪郭線Ｌ１１、Ｌ１２との交差する角度α１を求める。同様に、噴霧輪郭線Ｌ２１、Ｌ２２との交差する角度α２と、噴霧輪郭線Ｌ３１、Ｌ３２との交差する角度α３と、噴霧輪郭線Ｌ４１、Ｌ４２との交差する角度α４と、噴霧輪郭線Ｌ５１、Ｌ５２との交差する角度α５と、噴霧輪郭線Ｌ６１、Ｌ６２との交差する角度α６とを求める。角度α１は、噴霧Ｍ１の角度、すなわち、噴霧角である。同様に、噴霧の角度α２、α３、α４、α５、α６は、それぞれ、噴霧Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５の角度である。
【００３２】
上記した実施の形態１の噴霧角の測定方法を用いて、所定時間において時々刻々と噴霧角を測定することができる。その測定した結果の一例を図１１に模試的に示す。図１１は、時間に対する噴霧角の推移の一具体例を示すグラフである。具体的には、図１１に示すように、噴射口毎に複数の噴霧サイクルにおける噴霧角の変化を測定することができる。噴射口、別の噴霧サイクル、同じ噴霧サイクルにおける噴霧角の変化を比較することができる。具体的には、図１１は、２つの噴射口について噴霧サイクル４回の噴霧角を示す。そのため、２つの噴射口、４つの噴霧サイクル、同一の噴霧サイクルにおける噴霧角の変化を比較することができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態に記載のプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００３４】
また、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、６つの噴射口ＮＨ１、ＮＨ２、ＮＨ３、ＮＨ４、ＮＨ５、ＮＨ６がインジェクタＮ１の先端面に配列されたが、噴射口は、２〜５、７以上配列されていてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
ＳＴ１  輝度値検出ステップ                ＳＴ２  測定点検出ステップ  
ＳＴ３  噴霧輪郭線ステップ                ＳＴ４  噴霧角測定ステップ  
１００  噴霧角測定試験装置  
１  シリンダ  
１ａ  上側シリンダ部                      １ｂ  中央シリンダ部  
１ｃ  下側シリンダ部                      １ｄ  透過部  
２  シリンダヘッド                        ３  ピストン  
４  吸気ポート                            ５  排気ポート  
６  ＰＮ計                                ７  第１のカメラ  
８  第２のカメラ                          ９  噴霧角演算装置  
１０  照明装置                            １１  鏡  
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  同心円
Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１、Ｌ５１、Ｌ６１  噴霧輪郭線  
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６  噴霧
Ｍ１ａ  噴口部                              Ｍ１ｂ  噴霧本体  
Ｍ１ｃ  境界
Ｎ１、Ｎ２  インジェクタ                    ＮＣ１  中心位置  
ＮＨ１、ＮＨ２、ＮＨ３、ＮＨ４、ＮＨ５、ＮＨ６  噴射口
Ｐ１  点
α１、α２、α３、α４、α５、α６  噴霧の角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020112139.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020112139.tif 000007
【図６】
2020112139.tif 000008
【図７】
2020112139.tif 000009
【図８】
2020112139.tif 000010
【図９】
2020112139.tif 000011
【図１０】
2020112139.tif 000012
【図１１】
2020112139.tif 000013
【図１２】
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