ステレオPIVシステム2D3C（2次元3成分PIV）

ステレオPIVシステム2D3C（2次元3成分PIV）

ステレオ撮影で速度3成分（U,V,W）を高精度に測定

信頼性の高い流体計測手法として実績があるステレオPIV（粒子画像流速測定法）を、最新の技術でさらに高精度に。ステレオPIVシステム2D3Cは、様々な流体解析のニーズに応えます。2台のハイスピードカメラにより、3成分速度データ（U, V, W）を正確に測定することができ、緻密な流体解析を可能にします。

ステレオPIVシステム2D3C
システム構成

ステレオPIVに必要なもの

レーザーシート光源
ハイスピードカメラ｜2台
ステレオPIVソフトウェア
シャインフラグマウント｜2基
カメラレンズ｜2個
キャリブレーションプレート（校正板）
トレーサー粒子（気流用、液相用、対象となる流体によって選択）
撮影／解析用PC（ノートPCでも計測できます）

※実験条件に合わせて最適な構成をご提案いたします。
※上記ステレオPIVに関わる全ての製品をご提案できます。

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シャインフラグマウント・カメラレンズ
※レンズは実験条件に合わせてご提案いたします。

キャリブレーションプレート（校正板）

トレーサー粒子
気流用トレーサー粒子
 液相用トレーサー粒子

レーザーシート光源（緑・赤）
PIV Laser G series（緑）
PIV Laser KLD series（赤）

ハイスピードカメラ
ハイスピードカメラ-製品ラインナップ

ステレオPIVソフトウェア
ステレオPIVソフト Flow Expert2D3C

ステレオPIVの基本原理カメラ2台による撮影

2台のカメラで奥行き方向の情報を計測

速度ベクトル（円管の流れ）

ステレオPIVは2台のカメラを用いたステレオ撮影によって、レーザーシート面内の速度２成分（U, V）に加えて、面外方向速度１成分（Z）の計3 成分を測定する方法です。異なる視点から2つのカメラで粒子の動きを撮影することで、奥行方向の速度情報を取得することができます。

ステレオPIVでは、従来の２次元PIVよりも詳細な流れの解析が可能です。
乱流や複雑な構造を持つ流れの研究に広く利用されています。

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ステレオPIVのキャリブレーション（校正）手順

2か所でキャリブレーションプレートを撮影

キャリブレーションプレート（校正板）

ステレオPIVのキャリブレーションでは、ドットパターンが描かれたキャリブレーションプレート（校正板）を使用します。パターンの間隔が既知のもので、2台のカメラでキャリブレーションプレートを撮影した画像から、物体座標と画像座標を関連づけます。これによって、粒子の物理的な位置を求めることができます。

キャリブレーションの手順

（1）キャリブレーションプレートをレーザーシート面（z0）に配置
（2）2台のカメラで、それぞれドットパターンを撮影（2枚の画像）
（3）キャリブレーションプレートを奥行方向へ10画素～20画素相当（例：2mm）移動させて配置（z1）
（4）z1のキャリブレーションプレートを2台のカメラで撮影（2枚の画像）
（5）計4枚のドットパターン画像をソフトウェアへ読み込み、物体座標と画像座標を関連づける

キャリブレーションプレート（校正板）

ニ層式片面波型タイプ

カトウ光研が提案するキャリブレーションプレートは、表面が平面（フラット）で、裏面が凹凸面を持つ二層式片面波型タイプです。

凹凸面では、1枚のプレートで2つの位置情報が得られます。これによりトラバース（奥行き方向への移動）操作が不要となり、位置ズレの心配もなく、効率的にキャリブレーションが行えます。

撮像面の全面にわたってピントをあわせる（シャインフラグ配置）

シャインフラグ配置の概要図

シャインフラグマウント

ステレオ撮影では、2台のカメラをそれぞれ斜めに配置する必要があります。斜めの撮影では、対象エリアにピントが合わなくなってしまいます。そこで考案されているのが、シャインフラグ配置という方法です。

シャインフラグ配置では、カメラのセンサー面、レンズ面、レーザーシート面の延長線が一点で交わるように配置します。この条件をシャインフラグ条件と呼び、撮像面全体にわたってピントが合うようになります。

カメラのセンサー面とレンズ面に角度を持たせるために、シャインフラグマウントを使用します。シャインフラグマウントは、センサー面を回転させることで、カメラのセンサー面とレンズ面に角度を持たせることができます。

シャインフラグマウントをカメラに装着したイメージ

ステレオPIVシステム2D3C_シャインフラグマウントカメラに取り付けた状態を斜めから

ステレオPIVシステム2D3C_シャインフラグマウントカメラに取り付けた状態上から

お役立ち資料【プレゼンにも使える】
「PIV入門ガイド｜必要な機材から計測手順までわかりやすく解説」
「PIVって何？」「何ができるの？」「必要な機材は？」などこれからPIVをご検討されている方へ、大まかな概要を掴めるPIVの入門ガイドです。まずはPIVとはどういったものか？ざっくりと把握できます。資料をダウンロードする

ステレオPIV解析事例 2次元3成分PIVの解析事例

ステレオPIV 設置・撮影・解析までタイムトライアル

使用機材

気流を対象にステレオPIVを行った事例です。機器の設置から撮影、解析までの流れを動画で紹介しています。

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【ステレオPIV】羽ばたきロボット後方の横断面を解析

使用機材

撮影協力：東京理科大学石川仁先生青野光先生
ステレオPIVで羽ばたきロボット後方の空気の流れを解析しました。風洞内に羽ばたきロボットを配置して、風速2m/sで空気を流しています。

【ステレオPIV】翼端渦水路実験

使用機材

撮影協力：東京電機大学工学部機械工学科高橋直也先生
回流水槽に配置した翼型モデルまわりの流れを解析しています。解析にはステレオPIVを行いレーザーシート面上の速度ベクトルを算出しました。

【ステレオPIV】空気砲による渦輪形成時の流動解析

使用機材

ステレオPIVによる空気砲の渦輪を解析しています。渦輪が形成された際の流動を定量化した様子です。

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