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TargetWatcher/実験室

■続・高速カメラ(2016年1月5日)

先月紹介しました、ドイツIDS社の高解像度・高速USBカメラ「UI-3140CP Rev. 2」。今回カラーの機種を2台を借りることができましたので、さっそく実験です。カメラ2台でも500FPS(VGA解像度)のフレームレートは得られるでしょうか?



まずはカメラ1台で性能確認です。VGA解像度(640×480ピクセル)で557FPS、QVGA解像度(320×240ピクセル)で1,417FPSのフレームレートが出ました。先月の実験よりも速いのは、実験に使用したTargetWatcher本体パソコンに搭載しているCPUの違い(Core i5/Core i7)でしょうか。

 

次にカメラ2台です。VGA解像度(640×480ピクセル)で529FPS、QVGA解像度(320×240ピクセル)で882FPSのフレームレートになりました。さすがに1,000FPSは出ませんでした。「フレームメモリの状態」ウィンドウの「書き込みバイトレート」を見ると、VGA解像度2台でおよそ1Gバイト/秒。「書き込みバイト数」は、40分しか経過していないのになんと2Tバイト! 動画データの巨大さを思い知らされる数字です。

TargetWatcherなら、カメラ2台でも高速撮影が可能であることがわかりました。ハイスピード立体視にもチャレンジしてみたいものです。

 

■超小型カメラ(2015年12月14日)

ウェルドビジョン社から、直径4mm、長さが12mmという超小型カメラ「MO-1003シリーズ」が販売されています。今回このカメラをTargetWatcherに接続してみましょう。

カメラの外見。約2mのケーブルの先端に、円筒形の金属ケースに入った小さなカメラが付いています。今回試したのはLED照明が付いていないタイプですが(TargetWatcherとは別の目的(※)で購入しましたので……)、実用に供するにはLED照明が付いていないタイプの方がいいと思います。

※盗撮ではありません!

 

TargetWatcherに接続し、「カメラを追加」コマンドを入力。ドライバのセットアップも必要なく、すぐ認識されました。解像度は400×400ピクセル固定のようです。
フレームレートは30FPS。一般的なウェブカメラと同等です。カメラのコンパクトさを考えると、充分高性能だと言えましょう。

 

このカメラを、手もとにあったストーブ給油用のポンプに入れてみましょう。

 

まっすぐなパイプから挿し込んでみました。

 

蛇腹になっているパイプから挿し込んでみました。

超小型カメラは狭いところに設置するにも効果的ですが、あらゆるところに粘着テープで簡単に固定できるのも魅力的です。TargetWatcherの利用分野がまた広がりそうです。

 

■高速カメラ(2015年12月6日)

ドイツIDS社のカメラを扱っているプロリンクス社から、高解像度・高速のUSBカメラ「UI-3140CP Rev. 2」を借りて実験することができました。VGA解像度で500FPSのフレームレートが出ると紹介されたカメラの実力は……

UI-3140CP Rev. 2はもともと1,280×1,024ピクセルの高解像度カメラなのですが、付属の設定ソフトウェア「uEye Cockpit」で解像度を落として使います。まずはVGA(640×480ピクセル)に。
TargetWatcherを起動させ、「カメラの状態」を確認。531FPSのフレームレートが出ました。UI-3370CPの時には315FPSでしたから、その1.7倍です。

 

次にQVA解像度(320×240ピクセル)でもやってみましょう。再び「uEye Cockpit」で解像度を変更します。
今度は1,181FPS、UI-3370CPのほぼ2倍のフレームレートが出ました。これだけ速いと、TargetWatcherもちょっとしたハイスピードカメラの代わりに使えそうです。

 

散水ノズルから水が噴き出す瞬間を撮ってみました。かつて科学番組でしか見られなかった「瞬間の世界」がここに出現!

産業用カメラの著しい進歩を実感する実験になりました。今回お借りしたのはモノクロカメラでしたが、カラーのカメラもあるそうです。機会を見つけて試してみたいと思います。

 

■切削における切粉の排出観察(2013年8月19日)

旋盤加工の際に排出される切粉の流れをTargetWatcherで撮影してみました。

旋盤を使った切削加工では、切粉と呼ばれるらせん状の金属の削りくずが出ます。これがうまく排出されるかどうかで、切削精度や切削面の仕上がりが変わってきます。そのため刃先から切粉がスムーズに排出される条件を見つけることは非常に重要です。

 

刃物のクローズアップ映像と、切粉の排出状況がわかるように少し引いた映像を2台のカメラでそれぞれ撮影し、2つの映像を横に結合して記録しました。切削の様子と、切粉が排出される様子の関連性がよく理解できます。

TargetWatcherはトラブルの発生した一瞬をとらえるために開発された製品ですが、各種の物理現象を多面的に観察するのにも役立ちそうです。

 

■高速度カメラ(2013年7月10日)

ドイツIDS社のカメラを扱っているプロリンクス社から、今度は高解像度のUSBカメラ「UI-3370CP」を借りることができました。このカメラは解像度を下げるとフレームレートが上がり、高速度カメラとして使うことができます。さっそくTargetWatcherに接続して動作を試してみます。

TargetWatcherの本体パソコンにはすでにIDS社カメラのドライバがインストールされていたので、USBケーブルで本体パソコンとカメラを接続するだけですぐ認識されました。

IDS社のソフトウェア「uEye Cockpit」でカメラの解像度を下げます。VGA(640×480ピクセル)に下げてTargetWatcherに接続し、「カメラの状態」ウィンドウでフレームレートを確認すると、315フレーム/秒という値が測定されました。これは速いです。
さらに解像度を下げると、さらにフレームレートが上がります。320×240ピクセルでは、なんと615フレーム/秒という値が測定されました。

 

最高速度で回っている扇風機の羽根を写してみました。VGA(315フレーム/秒)でも、一枚一枚の羽根が見えるのがわかります。
こちらは320×240ピクセル(615フレーム/秒)。扇風機の羽根に貼られている直径3cmほどの丸いシールがほぼ止まって見えています。

1,000フレーム/秒以上のフレームレートなら、スイング中のゴルフクラブのシャフトが見えると言われています。今回600フレーム/秒での撮影に成功したことで、ゴルフスイングのような高速の動きをとらえるのにもTargetWatcherが役立ちそうなことがわかりました。

 

■レタスの生長観察(2013年7月4日)

ある研究機関で植物工場に関する研究を行っており、レタスを栽培していました。TargetWatcherはスカイツリーの建設過程を眺めるように、長い期間に起こる現象を定期的に撮影し、パラパラ漫画のような動画を作ることができます。それをレタスの生長観察で試してみました。もちろん研究機関の許可もいただきました。

レタスの栽培ユニットを外から見た様子です。LED照明の明るさを一定に保つため、カバーで覆ってあります。
栽培ユニットの中にいくつかのウェブカメラを配置し、レタスの生長を記録していきました。

 

成長の速さが予測しにくかったので、6台のカメラに対してそれぞれ、4時間に1回、8時間に1回、1日に1回の3種類の撮像条件を設定。レコーダが18個にもなりました。

6月13日から7月4日まで、22日にわたる連続撮影を行いました。4時間/8時間に1回の撮影では、昼と夜で画面が明るくなったり暗くなったりして見にくい動画になってしまいました。またレタスの生長はそんなに速くもないので、1日に1回の撮影が観察には適しているようです。

TargetWatcherはトラブルの発生した一瞬をとらえるために開発されたものですが、長時間にわたる植物の成長や、材料の耐久試験などの観察にも役立ちます。

 

■内視鏡型カメラ(2013年6月24日)

内視鏡型カメラを扱っているエア・ブラウン社から、内視鏡型のカメラを借りることができました。さっそくTargetWatcherに接続して動作を試してみます。

カメラのケース。持ち運びを考慮した、しっかりしたプラスチックケースです。
ケースの中にはハンディな本体と、内視鏡が入っています。内視鏡には、太さや長さ、機能の異なるいろいろな種類があり、目的に応じて使い分けることができます。
本体。硬いものに当ててもキズがつかないよう、柔らかいプラスチックで保護されています。
内視鏡の先端。超小型のカメラとレンズ、それにLED照明が取り付けられています。

付属のCD−ROMから本体パソコンにドライバをインストールすると、USBカメラとしてすんなり認識されました。

ディスクドライブの中。ディスクを回転させるスピンドルが見えています。
鉛筆削りの中。らせん形の刃に付着したおがくずもよく見えています。

普段は見ることのできない狭いところを写すことのできる内視鏡型カメラ。TargetWatcherの可能性が広がりそうです。

 

■Ethernet接続(2013年6月24日)

ドイツIDS社のカメラを扱っているプロリンクス社から、ギガビットEthernetで接続する産業用カメラ「UI-5220CP」を借りることができました。さっそくTargetWatcherに接続して動作を試してみます。

開梱したところ。電源アダプタが入っていました。USB接続のカメラと異なり、別途電源を接続する必要があるからです。
カメラの背面。Ethernetケーブルをつなぐポートが見えます。

本体パソコンとカメラをLANケーブルで接続し、カメラに電源アダプタを接続して配線完了。この状態でTargetWatcherを起動させ、カメラを追加しようとすると「DirectShow error occurred.」とのエラーメッセージが…… カメラを使う前に設定が必要だったのでした。IDS社から提供されているソフトウェア「IDS Camera Manager」を起動させて「自動ETHコンフィグレーション」ボタンを押したところ、カメラがすんなり認識され、USBカメラと同じように使うことができるようになりました。USBよりも長距離(数十m)の接続ができるEthernetカメラの動作確認ができたことで、TargetWatcherの可能性が広がりそうです。

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