自動車

自動車業界でのハイスピードカメラの活用

ハイスピードカメラは、自動車の開発と生産の多くの段階で有用な存在です。瞬間を捉えて詳細に分析することは、自動車のパフォーマンスと安全性を向上させるのに役立ちます。例えば、衝突試験、走行試験、エアバッグの展開試験、タイヤテスト、サスペンションテスト、材料試験、振動試験、車体の空力特性、内燃機関の燃焼観察、二次電池の釘刺し試験・過充電試験、車体の溶接、生産ラインの監視・トラブルシューティングなど、様々な目的でハイスピードカメラが活用されています。

エンジンの燃焼試験

ハイスピードカメラは自動車のエンジンの燃焼試験でも活用されています。燃焼について詳しくは以下のページをご覧ください。

燃焼の活用例を見る

衝突試験

実車衝突試験やスレッド衝突試験に、ハイスピードカメラは欠かせません。NCAPという世界の自動車アセスメントにもとづいて、複数の厳正な試験が繰り返されています。これらの規定では1回の試験で複数方向からの撮影を求められるものもあります。フォトロンはお客様の声をもとにノウハウを積み重ね、世界各国で数十台規模の衝突試験用ハイスピード撮影システムを導入しています。

衝突試験に使用される機材

定置カメラ：車体、スレッドの広範囲を撮影します。最近は4K解像度による高精細化、広範囲撮影がトレンドです。（製品：Nova R5-4K、Mini R5-4K）
車載カメラ：車内、スレッド台上での局所を撮影します。15㎜角の超小型カメラであれば、今までは見ることができなかった部品内部も観察できます。（製品：MH6）
遠隔制御レンズ：コントロールルームからソフトでピント・絞りを制御できます。
ドローン：高所からの撮影用にハイスピードカメラをドローンに搭載できます。従来のクレーンよりも自由視点での撮影が可能になります。
カメラハブ：カメラ同士を接続し、電源供給やトリガ信号のやり取りを簡易化します。フォトロンでは複数台接続専用のカメラハブをご用意しています。
制御ソフト：通常のカメラコントロールソフトと異なり、数十台のカメラを一括設定できます。作業を効率化し、設定ミスを減らします。（製品：MCAT）
画像解析ソフト：撮影した画像から変位、速度、加速度を始めとした運動解析を行えます。スキャナーを組み合わせた3Dモデル解析も可能です。（製品：TEMA）
簡易モーションキャプチャ：専用マーカーを貼るだけで、3次元座標、姿勢の6自由度解析を行うことができます。（製品：6D-MARKER Analyst）

走行試験

走行中の部品・車体・ドライバーの挙動の計測を目的に、テストコースや路上での走行試験にハイスピードカメラが使われるニーズが増えています。乗り心地評価や車両評価をはじめ、NVH（騒音・振動・ハーシュネス）研究の画像データ取得、実映像とシミュレーションデータとの比較など用途は多岐に渡ります。

これまでのハイスピードカメラでは、撮影時間の制約（カメラ本体の搭載メモリ量で決まる）でテストコース1周分も撮影することは困難でした。それができるものであってもカメラの本体サイズが大きくなってしまうというデメリットがありました。

フォトロンでは、「MH6 LT」という製品で長時間のハイスピード録画を実現し、超小型カメラ「ST-Cam」を組み合わせることで、今までは見ることができなかった狭小部での長時間スロー映像の提供も可能にしています。

さらにモーションキャプチャシステム「6D-MARKER Analyast」を使用すると、単眼カメラで3次元座標情報、姿勢情報を取得できます。従来の手法では3次元情報の計測にカメラが2台以上は必要で、その2台のカメラが走行試験中に「動かないこと」が最低条件でした。そのため、カメラ2台を同一剛体の金属バーに固定するなどのセッティングに時間がかかり、位置がズレたら失敗という環境で試験が行われていました。6D-MARKER Analystなら、マーカーさえ映っていれば計測可能なため、作業効率が格段にアップします。

エアバッグ展開試験

エアバッグの展開試験では、試験の撮影から、展開時の熱伝播可視化・温度計測、展開挙動の3Dモデル作成まで、様々な解析ができます。

自動車開発市場における「エアバッグが展開される前の折りたたみ方」は非常に複雑化しており、CAEによるシミュレーションにおいては多数の条件分岐によって膨大な計算時間を要しています。そのためエアバック展開試験では、シミュレーションの効率化や、シミュレーション結果と実際の展開現象がどれほど合致しているのかの把握が課題となっています。

フォトロンの「HSVC」は数十台のハイスピードカメラを使用し、被写体を全方位的に撮影するため、死角が発生するリスクを軽減できます。また高解像度カメラによって、エアバッグの展開現象も細部まで撮影することが可能です。これまで見えていなかった部分を可視化することで、製品の改良方法の検討やシミュレーションの精度向上につながります。

ハイスピードカメラによる撮影画像

赤外線ハイスピードカメラによる撮影画像

HSVCによる実現象から作成した3Dモデルデータ

電池安全性能試験

自動車の電動化・EV化が進む中、二次電池に関するハイスピードカメラのニーズも増えています。例えば、釘刺し試験や過充電試験を行った際に破裂・火災・爆発を防ぐための補強箇所がわからない、異常発熱時の熱の発生源や伝達状況がわからない、といった課題があります。それにハイスピードカメラおよび赤外線ハイスピードカメラでの撮影・解析を組み合わせると、ガス漏れの瞬間が分かったり、一瞬の温度変化を捉えたりすることが可能で、電池開発に大きく貢献できます。