CAVILUX Smart、HF
可視化用レーザー照明 CAVILUX Smart、HF
可視化用レーザー照明CAVILUX（キャビラックス）は、非コヒーレント、高出力、短パルス、高繰返しが特徴です。単波長のレーザーにもかかわら ず、干渉縞の出ない非コヒーレント設計で、高出力に均一な光を照射します。最短パルス幅は20nsで、高速現象をブレのない画像として捉えることができ、 繰返し発光周波数は最高1MHzで、ハイスピードカメラと同期しての使用が可能です。
パルスで発光するため、連続点灯のレーザー照明と比較すると照射している物体に対する熱などの影響を大幅に低減することができます。小型・軽量で使い勝手がよく、ライトガイドで集光が容易です。冷却水等も不要、メンテナンスフリーでランニングコストに優れます。
Cavitar Ltd. （フィンランド）
特徴
- 溶接の可視化に十分な高出力・高輝度でアーク光などを相殺
- 衝撃波や噴霧のシュリーレン・シャドーグラフ撮影に最適な非コヒーレント光源
- 衝撃波やインクジェットの液滴の挙動を短パルスでブレなく撮影
溶接可視化の活用
溶接を見る
通常、溶接を観察する場合は、バンドパスフィルターを用いてアーク光やヒュームの影響を抑えます。ですが、溶融池やその周辺、凝固過程、溶接割れなどは詳細に確認できません。可視化用レーザー光源CAVILUXはあらゆる溶接の観察に使用できます。CAVILUXは、アーク光やヒュームを打ち消し、溶融池やその周辺、凝固過程等を詳細に観察を行えます。撮影画像から様々な解析・計測が行え、溶接不具合の軽減につながります。
ご提供：広島大学 山本先生
左：カメラのみで撮影したレーザー溶接
中央：810nmのバンドパスフィルタを装着し、撮影。アーク光やヒュームの影響を抑えきれず、溶融部の一部しか観察できない。
右：バンドパスフィルタ、CAVILUXを用いて撮影。アーク光・ヒュームを打ち消し、溶融池の内部までクリアに観察できる。
なぜアーク光やヒュームが消えるのか！？
【バンドパスフィルタで撮影した場合】
バンドパスフィルタを用いて撮影した場合、アーク光を抑えることはできますが、その他の部分も暗くなってしまいます。
【バンドパスフィルタとCAVILUXで撮影した場合】
バンドパスされた波長にCAVILUXでレーザー光を照射することで、溶融部を明るく、詳細に観察することができます。
アプリケーション
レーザー溶接
TIG溶接
アーク溶接
MAG溶接
溶断
溶融池の状態、スパッタの飛散、ブローホールの発生、高温割れの発生等、様々な不具合現象を詳細に可視化し、不具合原因解明に役立てます。
衝撃波の活用
シリコン中を伝播する衝撃波と膨張波
白色光（メタルハライドランプ）
衝撃波、膨張波ともにうっすらと写っている程度である。これは露光時間が長いことと、色収差や点光源等の光学系の問題点が、影響していると思われる。
ご提供：佐賀大学 橋本先生
コヒーレントタイプのレーザー
（CW, 532nm, 10W）
衝撃波ははっきりと捉えられているが、背景の干渉縞がノイズとして写りこんでいる。
CAVILUX HF（50ns, 32kHz, 810nm, 500W/pulse）
先行衝撃波、反射膨張波をはじめ、その間の細かい圧縮波なども高い解像度で捉えられている。短パルス幅、単波長の効果が良くでており、また背景も均一で干渉縞も見られない。
撮影事例
レーザー溶接可視化
レーザー照明CAVILUX+バンドパスフィルタ 810nmを使用した撮影 フィルター装着のみですとワークの周りまで減光されてしまうため、ワークの様子やビードを観察することができません。レーザー溶接中にワークやビードの様子まで鮮明に可視化・観察する手法として、レーザー照明 CAVILUXを使用する方法が挙げられます。
エンジン燃焼室内の燃焼密度変化の可視化
大分大学工学部
田上先生 橋本先生 加藤先生
燃焼による密度変化の様子を燃焼室上部、ピストン頂部の反射を利用しシャドウグラフ方により可視化撮影を行いました。
CAVILUXを使用しない自発光のみの撮影では暗くぼんやりとした画像になっているのに対し、CAVILUXを使用した撮影ではハイスピードカメラと同期し超短パルスでのストロボ照射が可能なので全体的に明るく燃焼密度の変化を非常にシャープに捉えることに成功しております。
エンジン内の噴霧現象
東京工業大学大学院理工学研究科
小酒先生、佐藤先生
今回は、弊社取扱のハイスピードカメラPhantom V2512（相当機）モノクロモデルと可視化用レーザー照明CAVILUXを使用し、ディーゼルエンジン内の噴霧の様子を可視化撮影しました。噴霧の周りに発生する衝撃波の様子が確認できます。
CAVILUXを使用した場合、CAVILUXの超短パルスレーザーをハイスピードカメラと同期させることが出来るため、通常の照明ではブレてしまう様な超高速な流れもシャープに撮影することが可能になります。今回の場合、噴霧の周りに発生する衝撃派の波面が鮮明に捉えられていることが確認できます。
仕様
| 項目 | 条件・内訳 | Smart 標準 | Smart UHS | HF 標準 | HF UHS |
| 波長 | 650nm±10nm | 200W / 400W / 600W | 200W / 400W / 600W | 300W | 300W |
| 810nm±10nm | 300W / 500W / 1000W | 300W / 500W / 1000W | 500W / 800W | 500W / 800W | |
| ピーク出力 | 200 / 300 / 400 / 500 / 600 / 1000W ±10% | 200 / 300 / 400 / 500 / 600 / 1000W ±10% | 300 / 500 / 800W ±10% | 300 / 500 / 800W ±10% | |
| 平均出力 | 連続モード（Duty比 0.03%） | 60mW(200W) 90mW(300W) 120mW(400W) 150mW(500W) 180mW(600W) 300mW(1000W) |
60mW(200W) 90mW(300W) 120mW(400W) 150mW(500W) 180mW(600W) 300mW(1000W) |
90mW(300W) 150mW(500W) 240mW(800W) |
90mW(300W) 150mW(500W) 240mW(800W) |
| 高速モード（Duty比 Smart 0.10%、HF 2%） | 200mW(200W) 300mW(300W) 400mW(400W) 500mW(500W) 600mW(600W) 1000mW(1000W) |
- | 6W(300W) 10W(500W) 16W(800W) |
- | |
| 超高速モード | 6mW(200W) 9mW(300W) 12mW(400W) 15mW(500W) 18mW(600W) 30mW(1000W) |
60mW(200W) 90mW(300W) 120mW(400W) 150mW(500W) 180mW(600W) 300mW(1000W) |
9mW(300W) 15mW(500W) 24mW(800W) |
90mW(300W) 150mW(500W) 240mW(800W) |
|
| パルス幅 | 10ns～30µs | 10ns～30µs | 50ns～30µs | 50ns～30µs | |
| パルスエネルギー | Smart | 2µJ～6mJ(200W) 3µJ～9mJ(300W) 4µJ～12mJ(400W) 5µJ～15mJ(500W) 6µJ～18mJ(600W) 10µJ～30mJ(1000W) |
2µJ～6mJ(200W) 3µJ～9mJ(300W) 4µJ～12mJ(400W) 5µJ～15mJ(500W) 6µJ～18mJ(600W) 10µJ～30mJ(1000W) |
- | - |
| HF | - | - | 15µJ～9mJ(300W) 25µJ～15mJ(500W) 40µJ～24mJ(800W) |
15µJ～9mJ(300W) 25µJ～15mJ(500W) 40µJ～24mJ(800W) |
|
| レーザークラス | クラス4 | ||||
| ガイドレーザー | - | - | 波長525±10nmのガイドレーザー付き | 波長525±10nmのガイドレーザー付き | |
| 複数レーザーヘッド | 1台のコントローラーで最大4台 | - | 1台のコントローラーで最大4台 | - | |
| バースト機能 | 1回の同期信号で最大5回のレーザー発光が可能 | - | 1回の同期信号で最大5回のレーザー発光が可能 | - | |
| 最大繰り返し周波数 | 連続モード | ～30kHz | ～30kHz | ～6kHz | ～6kHz |
| 高速モード | ～100kHz | - | ～400kHz | - | |
| 超高速モード | ～1MHz、パルス幅×発光回数が30µs以下（例：パルス幅10ns時、発光回数3,000回） | ～20MHz、パルス幅×発光回数が30µs以下、発光回数制限あり | ～1MHz、パルス幅×発光回数が30µs以下（例：パルス幅50ns時、発光回数600回） | ～5MHz、パルス幅×発光回数が30µs以下、発光回数制限あり | |
| 信号入出力 | 同期信号入力 | TTL立上り/立下がり、遅延時間は10nsから10nsステップで設定可能 | TTL立上り/立下がり | TTL立上り/立下がり、遅延時間は10nsから10nsステップで設定可能 | TTL立上り/立下がり |
| 同期信号出力 | TTL立上り/立下がり、遅延時間は10nsから10nsステップで設定可能 | - | TTL立上り/立下がり、遅延時間は10nsから10nsステップで設定可能 | - | |
| トリガ信号入力 | TTL立上り/立下がり、遅延時間は10nsから10nsステップで設定可能 | TTL立上り/立下がり、Active High、Active Low、接点 | TTL立上り/立下がり、遅延時間は10nsから10nsステップで設定可能 | TTL立上り/立下がり、Active High、Active Low、接点 | |
| 寸法・重量 | レーザーユニット | 36 x 62 x 150mm (0.5kg) | 36 x 62 x 150mm (0.5kg) | 75 x 78 x 288mm (1.9kg) | 75 x 78 x 288mm (1.9kg) |
| コントローラーユニット | 70 x 128 x 221mm (1.6kg) | 38 x 110 x 170mm (0.7kg) | 100 x 123 x 190mm (1.9kg) | 38 x 110 x 170mm (0.7kg) | |
| 電源ユニット | - | - | 135 x 200 x 300mm (3.5kg) | 135 x 200 x 300mm (3.5kg) | |
| 電源 | AC 100-240V, 50/60Hz | ||||
| 動作環境 | 温度10～40℃、湿度80%以内（ただし結露なきこと） | ||||
| ソフトウェア | OS：Windows 11 設定項目：発光タイミング、モード選択、同期設定、多重露光、レーザーON/OFF、出力調整（Smartのみ） |
||||
| 共通付属品 | レーザーユニット、コントローラー、コントローラー用電源、レーザーケーブル、ライトガイド（長さ2m）、集光レンズ（Φ25mmもしくはΦ50mm）、レーザー保護ゴーグル、BNCケーブル、収納ハードケース | ||||
| 個別付属品 | USBケーブル、制御ソフトウェア | - | USBケーブル、制御ソフトウェア、電源ユニット、電源ユニット用ケーブル | 電源ユニット、電源ユニット用ケーブル | |
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