October 2021

No.69

JFEテクノリサーチ株式会社

計測特集号

光応用計測・画像計測
紫外線

対象物

レンズ

スリット

非破壊計測

可視光

ImSpector

赤外線

モノクロCCDカメラ
A

＜視野軸＞

B

長波長

A
B

A

＜波長軸＞
短波長

B

材料計測

PGP

ハイパースペクトルカメラ（ImSpector）の原理図

図1

図2

振動音響計測各種計測技術SOIウエハのシリコン層厚分布

図3

水晶ウエハの厚さ分布

計測特集号

ハイパースペクトルカメラを用いた2次元分光データ解析技術
膜厚測定及び材質判別への適用

2-Dimensional Spectroscopic Data Analysis by Using Hyperspectral Camera
当社では、紫外線から可視光、赤外をスキャンすることで2次元の分光デー間で測定できる装置で、オフラインの卓線までの様々な波長の光を使った光応用タを簡便に取得することができます。

上装置から、インライン機まで対応する計測・画像計測を中心に、超音波などの▶これがポイント！

ことが可能で、多くのお客様に注目い非破壊計測、材料計測、振動・音響計測

スマートフォンやIoTなどあらゆる分などの各種計測技術を活用し、お客様の野で利用されようとしている次世代高また、反射率の分光データに多変量ニーズに合わせたソリューションを提供

速通信 ｢5G｣ では、安定した高周波通信解析を行うことにより材質の微妙な違いしています（図1）。本特集号では、これの実現のため、各種部品の微小化・高密を捉え、プラスチックの種類・木材・石ならの技術についてご紹介いたします。

度化、加工精度向上や各種膜の薄膜化

ど見た目では区別しにくい材質の判別▶なぜいまこれが？

が進んでいます。それに伴い、高性能、 をする装置も開発しました。

ただいております（図2、図3）。

分光計測は、光の多数の波長の測定高品質を維持するために、微小部にお分光データには大きな可能性がありますので、是非お気軽にご相談ください。

値が同時に得られることから、これをける高精度・高速な膜厚管理が求められ解析することにより、様々な用途に利用ています。当社の「膜厚分布測定装置しています。分光計測を実現するのが、FiDiCa®（フィディカ）」は、分光干渉を▶お問い合せ先ハイパースペクトルカメラ（ImSpector、利用して、シリコンウエハ・ガラス・水晶・計測・プロセスソリューション本部 計測システム技術センター

図1左下）で、ライン状の視野の多点の樹脂フィルムなどの厚みやそれらの表

近藤 孝司同時分光計測が可能です。そのライン面薄膜の膜厚分布（0.1 ～ 50μm）を短時

k-kondo@jfe-tec.co.jp

計測特集号

赤外線カメラのロックイン解析技術〜非破壊検査・応力測定・気流可視化への応用〜▶なぜいまこれが？

New Developments in Infrared Lock-in Thermographyの解析が可能になります。

ため、コロナ禍で注目されております。

・赤外線カメラによる応力測定

さらに、当社独自の「リアルタイムロッ

応力測定は、サンプルに応力を作用さクイン法」を使えば、その場で気流が観せた際に、膨張・圧縮で生じる温度変化察できます。図2に、エアコンを可視化に基づきます。当社では、応力の時間変した例を示します。
当社では、赤外線カメラシステムの温度測定に用いられる赤外線カメラ化が解析できる「短時間ロックイン法」を（サーモグラフィ）ですが、これにロック開発しました。例えば、車両の通過に伴販売とともに受託測定にも応じておりまインアンプでよく知られるロックイン解い橋梁等で瞬間的に生じる応力の測定す。お気軽にご相談ください。

析法を適用すると、雑音に埋もれた微が可能となります。図1に、き裂試験片小な温度変化が高精度に測定できます。 での応力の解析例を示します。時間ととこれを利用することで、温度測定以外もに応力が増大する様子がわかります。にも様々な用途に応用することができま・赤外線カメラによる気流可視化す。当社では、非破壊検査・応力測定・計測･プロセスソリューション本部 計測システム技術センター

福田 義徳

y-fukuda@jfe-tec.co.jp

気流可視化は、気体自体の微小な温気流可視化を対象とした独自のロック度変化に基づイン解析技術を開発しましたので、以きます。先ほ下にご紹介致します。

どの「短時間▶これがポイント！

ロックイン法」

・赤外線カメラによる非破壊検査▶お問い合せ先を適用するこ

非破壊検査は、サンプルを外部からとで、温度ム周期加熱して内部欠陥を検出するもの

ラのある気体0msec
図10.08msec
0.16msec
短時間ロックイン法による応力解析結果

0.24msecです。欠陥によって断熱が生じるので、 の動きが可視
表面の温度変化に影響することを利用

化 で き ま す。

します。当社では、欠陥の深さに応じ人のいる環境加熱周期の一部を切り出してロックインや大空間でも演算する「3Dロックイン法」を開発しま簡単・安全にした。1回の測定で、深さの異なる複数可視化できる計測特集号

面ひずみパタン測定装置（SurfTRiDY）を用いた表面微細性状計測▶なぜいまこれが？

デジカメ画像気流可視化画像
図2 エアコンの気流可視化“SurfTRiDY” ; A Surface Strain Pattern Measuring Device
析することで測定対象の面ひずみを表象（透視歪）をパタンとして測定する装置

面の曲率分布として出力します。

PersTRiDYもあります。これらの測定装図2は、SurfTRiDYを用いて塗 料を置は販売だけでなく受託計測も行ってい塗布し表面が乾燥する過程で発生したますので、ぜひお気軽にご相談ください。

「ゆず肌」を測定した例です。外観では自動車のボディや光沢をもつ樹脂成

図2左のようにゆず肌の強弱が蛍光灯型品などでは、表面外観の美麗さが商への映り込みの違いで区別されますが、品の付加価値を高める指標の一つとしてSurfTRiDYを用いて測定すると表面の重要視されています。一般に、光沢のあ曲率分布の違いとしてゆず肌る滑らかな表面にわずかでも変形（面ひの強弱を定量化することがでずみ）があると、その周囲の傾きのわずきます（図2右）。

かな違いにより表面に映り込んだ像がゆ

SurfTRiDYは塗装鋼板のひがんで見えます。このような面ひずみはずみ、樹脂製品のヒケ、フィ凹凸量としては数μmから数十μm程度のルムのしわなどの測定も可能

ごくわずかな量であるため、広範囲（数で、従来は検査員の経験と勘十mmから数百mm四方）に渡ってパタンに頼って判断していた面ひずとして可視化することは困難でした。

みを、測定者の技量に依存せ▶これがポイント！

ず高感度かつ定量的に測定で面ひずみパタン測定装置SurfTRiDY

きます。またゼブラパタンを反は、図1のようにプロジェクタでスクリー

射でなく透過撮影することで、ンに複数の縞模様（ゼブラパタン）を投

透明なガラス、樹脂の板やフー影し、測定対象表面上に映り込んだゼドを透かして風景を観察した

ブラパタンをテレビカメラで撮像、解時に風景がゆがんで見える現2▶お問い合せ先
計測･プロセスソリューション本部 計測システム技術センター

猪股 雅一

inomata@jfe-tec.co.jp

スクリーン
投影パタン

ゼブラパタン

テレビカメラスクリーン
プロジェクタ

測定対象

図1

測定光学系

20mm
蛍光灯の映り込み
ゆず肌上：弱下：強塗装面外観

図2

横方向曲率分布（白黒表示）

塗装表面のゆず肌測定例

計測特集号

Displacement and Strain Measurement Using Digital Image Correlation Method

画像相関法（DIC）を用いた変位・ひずみ計測査が可能です。例えば種々の形状をした所望のデータを得るための試験方法

サンプルでの引張試験にDIC計測を適用の考案も合わせたトータルソリューショ

することで、ひずみ分布や各種変形モーンのご提案にも対応いたします。どのよ▶なぜいまこれが？

ドでの成形限界が得られます（図2）。まうな計測が有効なのかが分からない場

画像相関法（Digital Image Correlation：た構造体の振動状態計測であれば、高合でも、まずはお声がけ下さい。

DIC）は対象物にランダムパターンを塗速度カメラを用いることで、負荷を受け※ Computer Aided Engineering

布し、ステレオカメラで撮像することにる構造体の動的な変位計測を当社の振動より、変化する対象表面の変位・ひずみ試験機によって実施可能です（図3）。赤を計測する技術（以下DIC計測）
で、近年外線カメラによる温度計測との融合によ活用が増えています。

る温度分布と変形状態の関係把握（図4）は極めて重要です。また、開発や設計にこ れ らDIC用いるCAE※の精度向上のため、材料特計測によって、性パラメータを正確に知る重要性は増大し対象物の状態ており、DIC計測の有用性は増しています。

把 握 に 加 え、

▶これがポイント！

CAEに必要な当社では、DIC計測の対象サイズに応材料パラメーじてランダムパターンを適正化していまタを正確に取す（図1）。撮像解像度に対応したパターることで解析ンの選択によって、高解像度が必要な対精度向上に繋象にも適切に対応出来ます。更には充実がり、開発・設した当社の材料試験技術・設備との組合計の促進に寄せにより、素材の特性や成形限界等の調与します。

φ：200µm

φ：平均ドット径

φ：80µm

ひずみ［%］
10

φ：40µmφ：20µm50

図１ DICにおいて適用するランダムパターン

図2 切欠引張試験におけるY方向
ひずみ分布
温度

Z方向
変位

500℃

［mm］
0.20.0

温度分布

350℃

真ひずみ
0.0065-0.2

最大主ひずみ分布 0.0035

時間［ms］

図3 192Hz（4次共振点）で振動する物体の変位計測例

図4 温度計測とDICひずみ計測

Cloud Computing Aided Ultrasound Simulation

計測特集号

クラウド活用超音波シミュレーション技術

視野サイズ：1mm × 1mm

園部 治

o-sonobe@jfe-tec.co.jp

引張方向や負荷を受けた構造体の変形状況の把握等にも対応いたします。

計測・プロセスソリューション本部 計測システム技術センター

Z方向変位［mm］

機械構造部品の材料設計の際、成形品▶お問い合せ先

超音波シミュレーションにニーズをおション技術では、近年幅広く利用されてきたPZFlexTMをクラウド利用の形態に持ちの方に加え、広く超音波計測・検査アップグレードしたシミュレーションシに関するニーズをお持ちの方についてもステムOnScaleTM（最大1000 CPU並列計ご連絡をお待ちしています。お気軽に超音波を用いた計測及び検査におけ算可能、図1参照）を用いますので、モご相談ください。

る技術・装置の開発あるいは現場適用技デルに応じて適切に計算機資源を利用術の妥当性の確認には、理論的検討及でき、コストが適正化されます。

▶なぜいまこれが？

▶お問い合せ先び実験による検証が欠かせません。技モデルは当社がお客様のご要望に合術の高度化が進むにつれ、実験にかかわせて作成し、シミュレーションを実行る費用は高騰してきており、実験をしなしますので、お客様は特別な専門知識くても確認が可能なシミュレーション技を必要とすること術のニーズは高まってきています。

なく、高度なモデering Rル及びシミュレーが伝搬する測定対象物は、一般的に相当

ション 結 果 を 手に大きいため、シミュレーションに使用すにできる大きなメるモデルが大規模になり、記憶容量が大リットがあります。
図2は、積層コンなり費用が嵩むというケースもありました。

ポジット振動子のEngineの関係で説明を省を持った技術者でも手を出しにくいもの

略しますが、積層でした。

を2にすると音圧が▶これがポイント！
当社のクラウド活用超音波シミュレー

esultsering P

roblems

Cloud

Local

OnScaleTM Cloud Engineering Simulation Platform

OnScaleTM CAE Tools / Plugins

図1 OnScaleTMの構成（音圧）

1 層目コンポジット振動子

また、超音波シミュレーションには、 シミュレーション結波動伝搬の物理現象についての理解及 果の例です。紙面
びCAEの活用が必要であり、高度な知識

高田 一

h-takada@jfe-tec.co.jp

Engineしかし、超音波の波長に比べて、それきく速度が速い計算機を準備すると、か計測・プロセスソリューション本部 計測システム技術センター

PZT柱中心ポリスチレン中心

2 層目コンポジット振動子（a）シミュレーションモデル（1/4 モデル） （b）音圧分布の 3D スナップショット例※ 2（t =362ns）2倍になることを確

図２ 積層コンポジット振動子※1の超音波シミュレーションの例※1：2次元配列PZT柱の間にエポキシ樹脂を充てんした構成 ※2：時間経過アニメーションも簡単に作成可能

認できました。

3計測特集号

赤外線カメラを用いた
金属疲労限界の迅速測定〜純Tiの疲労限界測定〜▶なぜいまこれが？

Estimation of Fatigue Limit of Metal by Using Infrared Camera
労限界と推定されます。この試験で利用迅速に推定することができます。
例えば、純Tiは、インプラント材料にした試験片は1本であり、疲労試験1日、利用されていますが、咀嚼による繰返解析1日の計2日と短時間で疲労寿命を推し応力によってインプラントが疲労破定しました。

壊した場合、部品交換に伴い、患者様

純Tiでは、試験周波数が鉄鋼材料やの体に大きな負担が加わります。疲労

アルミ合金に比較して低い1Hz におい

リープ損傷、腐食損傷の影響を受けて破壊を未然に防止するには、純Tiの疲ても疲労限界の推定が可能であること破壊する場合があります。これらの損労限界を把握する必要があります。

から、実際のインプラント部品の疲労長年使用した材料は、疲労損傷、ク傷をいち早く検出して重大な事故を未

図1は、疲労試験時に撮影した試験片限界推定にも期待できます。各種材料然に防ぐことは非常に重要です。当社

平行部のひずみ蓄積による温度変化画試験についてお気軽にご相談下さい。

では、経年損傷の進行した材料や構造像です。加える応力が大きくなるに従っ物の余寿命を推定するため、ひずみ測て、試験片平行部内の温度が上昇してい▶お問い合せ先定、赤外線応力測定、非破壊試験のほか、 ます。すなわち、ひずみが蓄積していま材料評価や機器分析技術を応用した総す。加える応力の大きさと平行部内で検合サービスを提供しています。

出された最高温度と▶これがポイント！の関係を求めると図2

計測・プロセスソリューション本部 計測システム技術センター

杉本 薫昭

sh-sugimoto@jfe-tec.co.jp

疲労限度を求めるためには、通常、 のようになります。応
破壊に至るまで繰返し試験を複数の試力が小さい範囲では験片と応力値に対して実施するため時勾配は小さいですが、間を要しますが、前掲の記事でもご紹ある応力範囲から勾介した赤外線カメラを利用すると、鉄配が急に大きくなり鋼やTi合金など金属材料の疲労限界をます。その交点が疲

計測特集号

3次元形状測定の物流分野における適用

図1

ひずみ蓄積による試験片平行部の温度上昇

図2 応力振幅と試験片平行部の温度上昇との関係

Application of the 3-dimensional Measurement to Logistic Field▶なぜいまこれが？
鋼板コイルのハンドリングは正確かつ多数の点（点群）として検出します。その介在の必要のない完全自動化の測定シス

点群から独自の認識技術により車両上のテムをJFE物流㈱と当社は共同開発してきコイルの座標と車両の停止位置座標、そました。この装置を用いた自動クレーンはしてコイルを荷台へ積載するときの位置

JFEスチール㈱千葉・福山両地区で10台以座標を車両形状から自動的に求めます。

上も安定して稼働中であり、他地区へも迅速な運転操作をもった熟練オペレー

3次元データは画像に比べて少数のデー展開中です。さらに最近発展の目覚ましタが必要ですが、人材の確保と技能のタで形状の特徴をつかむことが可能なた

いLiDARやTOFカメラを用いて障害物検継承が厳しいことからクレーン自動化がめ（図2）、耐震の小型コンピュータをクレー知や工場内原材料などの量や寸法測定な必要不可欠となっています。コイル用

ン上に設置して座標計算を行います。汎ど様々な開発にも取り組んでいます。お気

自動クレーンは多く実用化されています

用セミトレーラに限らず、従来構内で使軽にご相談下さい。

が、車両が限定されており、仕様の限用していた車両もそのまま利用できるよう定が困難な汎用セミトレーラには、オペ車両の特徴量をDB化し対応しています。

レータの介在が必要で完全自動化する

また、本装置を用いれば、倉庫内のクレーための障害となっていました。

ン直下の何段にも積まれたコイルも認識▶これがポイント！

できコイル数

直射日光のあたる屋外から照明の少な▶お問い合せ先
計測・プロセスソリューション本部 計測システム技術センター

橋本 高男

t-hashimoto@jfe-tec.co.jp

レーザスキャナの確認も可能

い夜間まで安定した測定を行うために、 です。
専用に設計した複数台の3次元レーザス

このように、キャナ（図1）をクレーン主桁に等間隔で設運 用とセンシ置し、車両の停止する約５ｍ×20ｍの範ングの両面か囲内にある物体表面を3 次元座標を持つ

らオペレータ

連結ブラケット 回転ステージ

図1 3次元レーザスキャナ：単体（左図）、クレーン上の設置状態（右図）

図2 セミトレーラの3次元測定結果とコイル位置計算結果の合成表示◆このパンフレットの送付中止、宛名変更は jfetecsalesmarketing@jfe-tec.co.jp へご連絡ください
発行人／蛭田 敏樹
JFE-TEC News 〈 2 0 2 1 〉 発行所／JFEテクノリサーチ株式会社
営業企画部

No.69

2021年10月発行〒100-0004 東京都千代田区大手町2－7－1（7F）
0120-643-777
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