X線CTによる樹脂複合材料の三次元解析のためのソフトウエア技術の開発

弊社代表 滝克彦がプラスチック成形加工学会 第26回秋季大会「成形加工シンポジア '18」で発表を行います。
詳細はこちらをご参照ください。

[予稿緒言]
筆者らは樹脂材料の分野では，X線CTでGFRP試験片を撮像し，繊維配向を三次元的に可視化，解析する手法を確立し，発表した．さらにメタリック射出成形品の平板状の光輝材の三次元的配向を分析した．こうした研究の背景には，ソフトウエア技術の進歩がある．複合材料全般の評価に有用な昨今の3D画像解析技術について概説する．

[Abstract from the proceedings paper]
The authors have been engaged in R&D in the use of 3D images including X-Ray CT. Resultant accumulation of software asset has a wide range of application, enabling advanced analysis of 3D images. This paper provides an overview of the latest technologies useful in the analysis of composite materials.

* 本研究では弊社製品ExFact VR(含ボイド解析オプション、画像解析オプション）、ExFact Analysis for Porous/Particlesが活用されています。

多角的偏光イメージングシステムを用いた樹脂材料の可視化と分析

弊社代表 滝克彦がプラスチック成形加工学会 第26回秋季大会 「成形加工シンポジア'18」で発表を行います。
発表についてはこちらをご参照ください。

[概要]
筆者らは偏光イメージングに関する研究を継続し、この度「Polamazing® (ポーラメージング) 1000」と称する装置を開発した。本稿では システムの概要を説明し、発表では樹脂分野に おける事例として、実際の撮影データをできる限り数多くご覧に入れる。

[abstract]
Based on our previous study on polarization imaging, we have developed a multiple polarization imaging system.This proceeding provides an overview of the system. At the symposium, we will present various images of regin materials obtained through the system.

→多角的偏光イメージング装置 Polamazing® 1000

多角的偏光イメージングシステムによる歪み・異方性の数値化

プラスチックス 10月号の「測定・検査・分析技術」特集の巻頭ページとして掲載されました。

著者名: 海老澤 瑞枝(東京都立産業技術研究センター)、滝 克彦
プラスチックス, 日本工業出版, 1-5 (2018)

→詳細[PDF/約900KB］

→この論文では多角的偏光イメージング装置 Polamazing® 1000を紹介しております。

X線CT画像による鋳巣の三次元形状推定手法と可視化

共同研究をしている礎良輔氏が日本鋳造工学会第172回全国講演大会で発表を行いました。

著者名: 礎 良輔(早稲田大学大学院), 滝 克彦

[緒言]
X 線CT 装置を用いて鋳造品を撮像し，鋳巣など内部品質を評価する取り組みは近年，普及期を迎えつつある．
試験片と条件を工夫すれば，金属材料の微細構造を観察することも可能である．
我々は3D 画像から，三次元形状に基づいて空隙や粒子を分類し，効果的に可視化できるソフトウエア技術を開発し，この分野の材料解析に適用したので，報告する．

→製品紹介

実物の内部構造3Dデータを用いた透明可視化模型の製作と評価

共同研究をしている鈴木悠平氏（産業技術大学院大学）の論文が

精密工学会誌vol82(2016) No.1に掲載されました。

：鈴木 悠平, 高橋 尚吾, 間杉 綾乃, 滝 克彦, 越水 重臣

：精密工学会誌,Vol.82(2016)No.1,p.115-116 寄著

　詳細［PDF/947KB]
精密工学会誌ウェブサイトのDLページに移動します。

CT値ヒストグラムに基づく複合材料の大局的構造評価法の検討

日本金属学会誌　vol79(2015) no10に掲載されました。

：奥村真彦, 滝克彦, 齋藤泰洋, 松下洋介, 青木秀之（所属：東北大学大学院工学研究科化学工学専攻）

：日本金属学会誌, 79(10), 497-503 (2015)

詳細[PDF/約500KB］

→この論文では三次元画像解析ソフトの画像計測機能を使用しています。

X線CTと「ExFact VR」による鋳造品の内部品質評価

日刊工業新聞刊行の雑誌「型技術」2015年3月号に、弊社代表 滝の記事が掲載されました。

【タイトル】X線CTと「ExFact VR」による鋳造品の内部品質評価

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内部構造を伴う現物の3D画像を効果的に展示する新技術

第34回日本展示学会研究大会／東京大会にて配布された研究発表梗概集に弊社代表 滝の研究が掲載されました。

【タイトル】内部構造を伴う現物の3D画像を効果的に展示する新技術

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日本展示学会での研究発表レポートはこちら

三次元画像からの粒径分布の抽出による水素吸蔵合金充填層の粒子偏析現象に関する検討

日本金属学会誌　Vol. 79 (2015) No. 1 p. 16-22に掲載されました。

【抄録】
水素吸蔵合金充填層の粒径分布を三次元X線CT画像から抽出した。その際、層内の粒径偏析を定量的に評価する画像解析手法を用いた。この手法は、シードを生成する著者ら独自の手法とWatershed法など他の手法を組み合わせたものである。最初にこの画像解析手法をガラスビーズ充填層に適用したところ、三次元画像上で充填層の粒径分布が適切に計測されることが示され、その妥当性が確認された。次いで水素吸蔵合金充填層に本手法を適用したところ、以前の研究で得られた観察結果と一致する結果が得られた。以上より、本稿が提案する画像取得法を粒径偏析の定量化に用いることが可能であることが確認された。

【ABSTRACT】
Particle size distribution in a metal hydride packed bed was acquired from three-dimensional X-ray computed tomographic images, using an image recognition method to quantitatively evaluate particle size segregation in the bed. The image recognition method was constructed by combining the original seed-generating method with other methods (e.g., the watershed method). The image recognition method was first applied to glass bead packed beds. The results indicated that the method adequately estimated the particle size distribution of the packed bed from three-dimensional images. After this validation, the method was applied to metal hydride packed beds. The results corresponded with observation results obtained by previous study. These results confirm that the image acquisition method could be used to quantify particle size segregation.

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三次元空隙ネットワーク解析によるリチウムイオン電池電極の評価法の開発

電気化学会発行の学会誌 Electrochemistry(電気化学および工業物理化学) Vol. 83(2015) No. 1に掲載されました。

【抄録】
X線コンピューター断層撮影(CT)と三次元画像処理を用いてリチウムイオン電池電極材料の多孔質ネットワーク構造を解析した。正極材料については、活物質と空隙をうまく識別できる高コントラスト像を得るためにガリウム圧入を行い、シンクロトロンを利用して高解像度撮像を行った。得られた3D画像に細線化処理を施すことによって、電極内のLiイオンの導電パスの可視化を行い、自由度に相当するX, Y, Z方向における空隙の迂回度を算出した。この分析手法は、リチウムイオン電池電極の今後の研究開発を高度化し、促進するだろう。

【ABSTRACT】
The porous network structure of Li-ion battery electrodes has been first studied by combining the X-ray computed tomography (CT) technology and the three-dimensional image processing using medial axis. High resolution X-ray CT images of the electrodes were obtained at the synchrotron facility. Gallium injection technique was utilized to obtain a high contrast CT image for anode, so that the material and void are clearly separated in the further image processing. The tortuosity of voids in x-, y-, and z-directions was calculated after thinning process. The path of Li ion in electrodes is visualized and analyzed by this method. This analysis may accelerate the research and development of Li-ion battery electrode.

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高分解能 X 線 CT による厚肉球状黒鉛鋳鉄の三次元組織観察

2014.10 日本鋳造工学会 第165回全国講演大会(北九州国際会議場)において共著者が発表を行いました。

厚肉球状黒鉛鋳鉄には薄肉組織には見られない様々な異常黒鉛形態が観察される。例えば共晶凝固時間が長くなることで晶出するチャンキー黒鉛が代表的な黒鉛組織で、引張強さ、伸びを低下させることが知られている。また、チャンキー黒鉛以外にも共晶凝固後半の最終凝固部には濃縮された種々元素の影響で様々な異常黒鉛形態 が観察される。これらの異常黒鉛は複雑形状で晶出し、二次元断面観察においては様々な形状で観察される。これまで黒鉛組織の二次元観察結果については報告されているが、三次元の全体像として捉えた報告は多くない。
そこで本研究では、肉厚の異なる厚肉黒鉛鋳鉄を高分解能 X 線 CT で撮像し、黒鉛の三次元構造を観察、比較することで、特徴的な組織の差異と形成過程を明らかにすべく考察を試みた。

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三次元画像処理のためのソフトウエア技術の実際

弊社では、X線CTを始めとする非破壊検査/医療診断/観察装置から得られる画像データを活用できる様々なソフトウエア製品を開発/販売している。ボリュームレンダリングによる三次元データの可視化、特徴ある各種の計測、またCAD/CAM/CAEやRapidPrototyping,リバースエンジニアリングなど既存の技術との連携に関して、技術的なトピックスや事例を交えながら、この分野のソフトウエア技術の可能性について述べる。

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画像処理協力「高分解能X線CTによる鋳鉄の微視的分析」

日本鋳造工学会の会誌「鋳造工学」に、弊社が画像処理協力致しました論文が掲載されています。

• 　掲載誌：「鋳造工学」 85巻 6号　（2013年6月号）　P900～P905
• 　論文題名：「高分解能X線CTによる鋳鉄の微視的分析」
• 　執筆者：富澤雅美，大門弘典

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記事掲載　マイクロCT　

株式会社エヌ・ティー・エス刊の「先端バイオマテリアルハンドブック」に、弊社代表 滝の執筆記事が掲載されています。

• 　掲載誌：「先端バイオマテリアルハンドブック」P184～P187　(2012年6月15日 刊行)
• 　題名：「マイクロCT」
• 　執筆者：(株)島津製作所 岸 武人、日本ビジュアルサイエンス(株) 滝 克彦

X線CTによるメタリック射出成形品の配向挙動解析

近年、プラスチック製品の一部では高級感のある外観にあるいはメッキ代替を目的に、メタルフレーク(以下MF)等の光輝材を混練し、メタ リック調の外観を実現する手法が広く用いられている。MF成形材料を射出成形する際には、樹脂の流れに沿ってMFのフラット面が配向し、反射特性の偏りにより外観不良が強調され問題視されている。こうした各種外観不良部について顕微鏡等を用いた外観や断面観察から生成条件や機構等に関する研究が行われて来た1)-4)。しかしながら、成形品内部でのMF配向状況については、詳細な配向挙動や正確な分布系統的な研究はこれまでなされていなかった。
本研究では、新たにX線CTを用いてMFの3次元配向と流動軌跡を定量的に解析することを目的に、アルミフレークを含む成形品ウェルドライン部の撮像及び配向解析を行った。

詳細[PDF/約1.2MB]

セメントコンクリート舗装の三次元損傷診断　

本研究では施工後 1 年を経過し、寒冷地で融雪剤が多用され、供用されているコンクリート舗装(30cm)の内部の様々な損傷形態をマイクロフォーカス X 線 CT スキャナーと三次元画像解析ソフトウエアを用いて解析した。従来法では不可能とされてきた材料内部の亀裂をカラーで三次元表示することで、コンクリート内部の砂利化やポップアウト現象を診断する方法についても提案する。CT を利用すると、コンクリート構造物の寿命予測、ライフサイクルコスト(LCC)の推定や補修深さを高度に求めることが可能である。

詳細[PDF/約0.8MB]

オーガニックなデザインのCAD化

PointMasterを使用したリバースエンジニアリングの事例

オーガニックなデザインの製品を製造する際、CADでいきなりモデリングする事は事実上無理であります。そこで、まずはデザイナーに粘土などで原型を作成してもらい、スキャナで点群を測定します。測定点群のデータが完成したら、サーフェスを作ります。ここで、PointMasterを使用します。PointMasterは点群からサーフェスを作る機能に特化したソフトウエアで、特に曲面の多いプロダクトデザインに向いています。ドイツでは有力自動車メーカーすべてに採用されており、信頼性が非常に高いソフトです。PointMasterを使い、点群データから汎用CADフォーマットの1つであるSTLにサーフェスを作成します。次に、STLサフェース上の4つの点をクリックし4境界のnetを描き加えていきます。PointMasterの大きな特徴として、生成される曲面境面同士の連続性は簡単に曲率連続で作製できるという点があります。CADで曲率連続の面を作ることは簡単ではなく、かなりの熟練した技術が必要になります。出来上がった曲面連続のサーフェスをIGES形式に保存し、thinkdesignなどのCADにデータを渡せば、役割完了です。

X線CTによる樹脂成形品中のガラス繊維の観察と三次元解析

プラスチック製品にガラス繊維を加えて形成した場合、繊維の配向状態と機械物性や反りなどの成形不良には深い相関がある。容易に繊維の配向状態を知る手段として、産業用X線CT装置を用いた観察手法を検討し、三次元画像から繊維の形態や分布を評価するソフトウエアを開発した。例として、平板状の成形品において、スキン層とコア層の繊維の配向状態を分析し、コンピュータシミュレーションによる解析結果との比較を行った。

詳細[PDF/約1.7MB]

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