TIGアーク溶接をカラーハイスピードカメラと高輝度LED照明で可視化

自動車部品製造、特にEVモータに使用される銅平角線のTIGアーク溶接の可視化を行いました。

色情報が必要な背景

これまで、アーク溶接の可視化はアーク発光自体が強発光体であることから、

• モノクロハイスピードカメラ
• 高繰り返しパルスレーザー照明

上記システムによるモノクロ映像取得が行われてきました。

しかし、溶接現場からは

• 溶融金属の色味（カラー）情報の取得
• アーク発光波長の時系列変化
• 溶融部と凝固部のエッジ検出のしやすさ
• 金属凝固部の熱伝導変化

上記要望からカラーハイスピードカメラによる可視化要望を多くいただきます。

そこで、高感度・低ノイズハイスピードカメラと新型LED照明を使うことで、カラー可視化を実現しました。

事例のポイント

これまでもカラーカメラと高輝度LED照明による可視化はなんども試されてきましたが、「明るいところに合わせると黒つぶれする」「暗いところに合わせると白飛びする」というジレンマをかかえていました。
これは主に、カメラのダイナミックレンジが狭いこととLEDの輝度が不足していることが原因でした。

ハイスピードカメラPhantom VEO 1310シリーズはダイナミックレンジが広く、量子効率（光をデジタルデータに変換する効率）がよいため、暗いところも鮮明に、明るいところは白飛びせず撮影することが可能です。

高輝度LED照明の進化もいちじるしく、約100mm³ながらアーク光に負けない高輝度で照射が可能です。

使用機材

• ハイスピードカメラ Phantom VEO 1310 カラー
• RGB調光型LED照明 前後２台

カメラに対して同軸方向、対向方向からそれぞれLED照明を照射しています。

撮影条件

• 解像度：1,280×960ピクセル
• 撮影速度：5,000fps
• 露光時間：1μs
• 100mmマクロ　f32（フル絞り）
• 2倍テレコンバータ　２個（4倍拡大 1 / 16減光）

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