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FLUID MEASUREMENT METHOD, FLUID MEASUREMENT DEVICE, AND MEASUREMENT SYSTEM

Foreign code F190009736
File No. (S2017-0677-N0)
Posted date Apr 25, 2019
Country WIPO
International application number 2018JP019417
International publication number WO 2019003715
Date of international filing May 18, 2018
Date of international publication Jan 3, 2019
Priority data
  • P2017-127827 (Jun 29, 2017) JP
Title FLUID MEASUREMENT METHOD, FLUID MEASUREMENT DEVICE, AND MEASUREMENT SYSTEM
Abstract According to the present invention, a measurement method for visualizing the flow of a fluid (23) has: a preparation step for dissolving, in the fluid (23), a photochromic compound of which the amount of light absorption changes when the photochromic compound is irradiated with a transformation-generating light (31); a transformation-generating light irradiating step for irradiating the fluid (23) with the transformation-generating light (31) that causes photochromism; and a post-transformation image capturing step for capturing an image of the fluid (23) irradiated with the transformation-generating light. In the post-transformation image capturing step, a first image (B) is generated by capturing the image of the fluid (23) using first light in a first wavelength range, wherein the amount of light absorption of the first light changes due to the irradiation of the transformation-generating light (31).
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
In general, when mechanical motion, and sliding over each other to form a thin film between the operation member to be smooth such as the lubricant fluid is interposed. For example, piston, cylinder, a mechanically sliding bearing such as is required to operate smoothly, the sliding surface of the lubricating oil is placed. Piston, cylinder, such as a slide bearing in order to operate smoothly, the shape, the distance of the boundary surface, to optimize the quantity and quality of the lubricating oil is required.
Conventional, the piston-cylinder lubrication film between the shaft and to keep track of the state, the photochromic reaction substances in the oil using a technique for visualization of the flow has been proposed (see non-patent document 1). And a photochromic reaction, such as ultraviolet light by irradiating light having a specific material of the material to change the molecular structure of the dye, the absorption spectrum changes with the change of the phenomenon. That is, the molecular structure of the dye absorption spectra to change due to the absence of the material before, may be irradiated with light is not colored, the dye changes the molecular structure of the substance is irradiated with light of a specific wavelength region, is colored and absorbs light.
Non-Patent Document 1 a technique is described, the lubricating oil containing the photochromic compound, the photochromic compound to change the molecular structure of the dye (for example, ultraviolet light) light is irradiated to the engine oil, dye change the molecular structure of the imaging portion with a lapse of time. Here, the imaging of the lubricating oil, the illumination light for observation (for example, white light) is irradiated with is performed using the camera.
Observation illumination light measuring unit of the engine oil by applying the reflected light from the engine oil (strictly speaking the engine oil passes through the rear surface of the light reflected and from the engine) is obtained, this reflected light, an absorption spectrum changes by photochromism under the influence, in the wavelength region absorbed by the decrease in the intensity of the reflected light. Therefore, the reflected light intensity over time and results in the imaging, analyzing the photographed image can be seen that the oil flowing through the engine. Here, as an index indicating the amount of light absorption and the absorbance, the absorbance of the photographed image is performed using the analysis. Absorbance is obtained using the following equation.
Colored before the light intensity (intensity value of the captured image) Ibefore, before the light intensity of the colored Iafter, and the light intensity after the color, absorbance As the calculation formula, and the following equation. In addition, the LOG is the common logarithm. As=-LOG(Iafter/Ibefore)
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲 [請求項1]
 流体の計測方法であって、
 変異発生光を照射することで光の吸収量が変化するフォトクロミック化合物を前記流体に溶解する準備工程と、
 フォトクロミズムを生じさせる変異発生光を前記流体に照射する変異発生光照射工程と、
 前記変異発生光を照射した後の前記流体の画像を撮影する変異後画像撮影工程と、を有し、
 前記変異後画像撮影工程では、変異発生光が照射されることによって光の吸収量が変化する第1の波長領域の第1の光を用いて前記流体を撮影することで第1画像を生成する、ことを特徴とする計測方法。

[請求項2]
 前記変異後画像撮影工程では、前記吸収量が全くまたは殆ど変化しない第2の波長領域の第2の光を用いて、前記第1画像の撮影と同時刻の前記流体を撮影した第2画像をさらに生成し、
 前記変異後画像撮影工程の後で、前記第1画像および前記第2画像を用いて第3画像を生成する画像処理工程を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の計測方法。

[請求項3]
 前記変異後画像撮影工程で撮影した第1画像を構成する画素の光強度を「I1 1」とし、
 前記変異後画像撮影工程で撮影した第2画像を構成する画素の光強度を「I2 1」とした場合に、
 前記画像処理工程では、次式(1)を用いて各画素における吸光度A1を計算し、各画素の計算結果を2次元パターン化することで前記第3画像を生成する
 A1=-LOG(I1 1/I2 1)・・・式(1)
 ことを特徴とする請求項2に記載の計測方法。

[請求項4]
 前記変異発生光照射工程の前で、前記変異発生光を照射する前の前記流体の第1画像および第2画像を撮影する変異前画像撮影工程を有し、
 前記変異前画像撮影工程で撮影した第1画像を構成する画素の光強度を「I1 0」とし、
 前記変異前画像撮影工程で撮影した第2画像を構成する画素の光強度を「I2 0」とした場合に、
 前記画像処理工程では、次式(2)を用いて各画素における吸光度Aを計算し、各画素の計算結果を2次元パターン化することで前記第3画像を生成する
 A=-LOG(I1 1/I2 1)-(-LOG(I1 0/I2 0))・・・式(2)
 ことを特徴とする請求項3に記載の計測方法。

[請求項5]
 前記変異後画像撮影工程では、前記吸収量が全くまたは殆ど変化しない第2の波長領域の第2の光を用いて、前記第1画像の撮影と同時刻の前記流体を撮影した第2画像をさらに生成し、
 前記変異後画像撮影工程の後で、前記第1画像および前記第2画像を用いて前記流体の厚さを算出する流体厚さ算出工程を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の計測方法。

[請求項6]
 前記変異後画像撮影工程で撮影した第1画像を構成する画素の光強度を「I1 1」とし、
 前記変異後画像撮影工程で撮影した第2画像を構成する画素の光強度を「I2 1」とし、
 前記フォトクロミック化合物を溶解した後の前記流体の吸光係数を「μ」とした場合に、
 前記流体厚さ算出工程では、
 次式(1)を用いて変異発生光が照射された領域の画素における吸光度A1を計算し、
 A1=-LOG(I1 1/I2 1)・・・式(1)
 さらに、次式(3)を用いて流体厚さlを計算する、
 l=A1/μ ・・・式(3)
 ことを特徴とする請求項5に記載の計測方法。

[請求項7]
 前記変異発生光照射工程の前で、前記変異発生光を照射する前の前記流体の第1画像および第2画像を撮影する変異前画像撮影工程を有し、
 前記変異前画像撮影工程で撮影した第1画像を構成する画素の光強度を「I1 0」とし、
 前記変異前画像撮影工程で撮影した第2画像を構成する画素の光強度を「I2 0」とした場合に、
 前記流体厚さ算出工程では、
 次式(2)を用いて変異発生光が照射された領域の画素における吸光度Aを計算し、
 A=-LOG(I1 1/I2 1)-(-LOG(I1 0/I2 0))・・・式(2)
 さらに、次式(4)を用いて流体厚さlを計算する、
 l=A/μ ・・・式(4)
 ことを特徴とする請求項6に記載の計測方法。

[請求項8]
 フォトクロミズムを生じさせる変異発生光が照射されることによって特定の波長領域の光の吸収量が変化するフォトクロミック化合物が溶解された流体の流れを可視化する計測装置であって、
 前記吸収量が変化する第1の波長領域の第1の光を用いて前記流体を撮影した第1画像を記憶する第1画像記憶手段と、
 前記吸収量が全くまたは殆ど変化しない第2の波長領域の第2の光を用いて、前記第1画像の撮影と同時刻の前記流体を撮影した第2画像を記憶する第2画像記憶手段と、
 前記第1画像および前記第2画像を用いて前記流体の流れを可視化した第3画像を生成する画像処理手段と、を備え、
 前記画像処理手段は、前記変異発生光を照射した後の前記流体を撮影した前記第1画像および前記第2画像を用いて第3画像を生成する、
 ことを特徴とする計測装置。

[請求項9]
 前記変異発生光を照射した後の第1画像を構成する画素の光強度を「I1 1」とし、
 前記変異発生光を照射した後の第2画像を構成する画素の光強度を「I2 1」とした場合に、
 前記画像処理手段は、次式(1)を用いて各画素における吸光度A1を計算し、各画素の計算結果を2次元パターン化することで前記第3画像を生成する
 A1=-LOG(I1 1/I2 1)・・・式(1)
 ことを特徴とする請求項8に記載の計測装置。

[請求項10]
 前記変異発生光を照射する前の第1画像を構成する画素の光強度を「I1 0」とし、
 前記変異発生光を照射する前の第2画像を構成する画素の光強度を「I2 0」とした場合に、
 前記画像処理手段は、次式(2)を用いて各画素における吸光度Aを計算し、各画素の計算結果を2次元パターン化することで前記第3画像を生成する
 A=-LOG(I1 1/I2 1)-(-LOG(I1 0/I2 0))・・・式(2)
 ことを特徴とする請求項9に記載の計測装置。

[請求項11]
 フォトクロミズムを生じさせる変異発生光が照射されることによって特定の波長領域の光の吸収量が変化するフォトクロミック化合物が溶解された流体の厚さを測定する計測装置であって、
 前記吸収量が変化する第1の波長領域の第1の光を用いて前記流体を撮影した第1画像を記憶する第1画像記憶手段と、
 前記吸収量が全くまたは殆ど変化しない第2の波長領域の第2の光を用いて、前記第1画像の撮影と同時刻の前記流体を撮影した第2画像を記憶する第2画像記憶手段と、
 前記第1画像および前記第2画像を用いて前記流体の厚さを算出する流体厚さ算出手段と、を備え、
 前記流体厚さ算出手段は、前記変異発生光を照射した後の前記流体を撮影した前記第1画像および前記第2画像を用いて前記流体の厚さを算出する、
 ことを特徴とする計測装置。

[請求項12]
 前記変異発生光を照射した後の第1画像を構成する画素の光強度を「I1 1」とし、
 前記変異発生光を照射した後の第2画像を構成する画素の光強度を「I2 1」とし、
 前記フォトクロミック化合物を溶解した後の前記流体の吸光係数を「μ」とした場合に、
 前記流体厚さ算出手段は、
 次式(1)を用いて変異発生光が照射された領域の画素における吸光度A1を計算し、
 A1=-LOG(I1 1/I2 1)・・・式(1)
 さらに、次式(3)を用いて流体厚さlを計算する、
 l=A1/μ ・・・式(3)
 ことを特徴とする請求項11に記載の計測装置。

[請求項13]
 前記変異発生光を照射する前の第1画像を構成する画素の光強度を「I1 0」とし、
 前記変異発生光を照射する前の第2画像を構成する画素の光強度を「I2 0」とした場合に、
 前記流体厚さ算出手段は、
 次式(2)を用いて変異発生光が照射された領域の画素における吸光度Aを計算し、
 A=-LOG(I1 1/I2 1)-(-LOG(I1 0/I2 0))・・・式(2)
 さらに、次式(4)を用いて流体厚さlを計算する、
 l=A/μ ・・・式(4)
 ことを特徴とする請求項12に記載の計測装置。

[請求項14]
 請求項8ないし請求項10の何れか1項に記載された計測装置と、
 前記第1の光および前記第2の光を含む照明光を前記流体に照射する照明手段と、
 前記流体を透過した後の前記照明光を前記第1の波長領域の第1の光と前記第2の波長領域の第2の光とに分離する分離手段と、
 前記分離手段により分離された前記第1の光を撮像し、前記第1画像を生成する第1撮像手段と、
 前記分離手段により分離された前記第2の光を撮像し、前記第2画像を生成する第2撮像手段と、を備え、
 前記照明手段は、前記第1撮像手段および前記第2撮像手段が撮影を行うタイミングに前記照明光を照射するタイミングを合わせたパルス光として前記照明光を照射する、
 ことを特徴とする計測システム。

[請求項15]
 前記変異発生光を照射する変異発生光源を備え、
 前記変異発生光源は、前記流体の流れを可視化する領域を決定するために光のサイズを任意の大きさに調整する機能と、前記変異発生光を前記流体の任意の位置に照射する機能とを備え、
 前記任意の大きさの前記変異発生光を前記流体の流れを可視化する前記任意の位置にパルス光として前記流体に照射する、ことを特徴とする請求項14に記載の計測システム。

[請求項16]
 往復動または回転する駆動部が前記流体の中にある場合に、前記駆動部の位置情報を受信し、前記照明手段または前記変異発生光源が前記流体に照射するタイミングを制御する制御部をさらに備え、
 前記制御部は、前記駆動部が特定の位置にあるときに前記変異発生光をパルス光として照射するとともに、前記駆動部が特定の撮影位置にあるときに撮影する、ことを特徴とする請求項15に記載の計測システム。

[請求項17]
 前記照明手段は、前記第1の光と前記第2の光とを別々の光として選択的に発生させる、ことを特徴とする請求項14に記載の計測システム。

[請求項18]
 請求項11ないし請求項13の何れか1項に記載された計測装置と、
 前記第1の光および前記第2の光を含む照明光を前記流体に照射する照明手段と、
 前記流体を透過した後の前記照明光を前記第1の波長領域の第1の光と前記第2の波長領域の第2の光とに分離する分離手段と、
 前記分離手段により分離された前記第1の光を撮像し、前記第1画像を生成する第1撮像手段と、
 前記分離手段により分離された前記第2の光を撮像し、前記第2画像を生成する第2撮像手段と、
 前記変異発生光を照射する変異発生光源と、を備え、
 前記変異発生光源は、前記流体の厚さ方向に対して、フォトクロミック化合物を完全に変異させる、
 ことを特徴とする計測システム。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • TOKAI UNIVERSITY EDUCATIONAL SYSTEM
  • Inventor
  • AZETSU Akihiko
  • KITAJIMA Ikkei
  • KURATSUJI Kazaki
  • OCHIAI Masayuki
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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