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ARIS 高精度2周波音響カメラ 

Sound Metrics Corp.
ARIS 高精度2周波音響カメラ ARIS
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ARIS(Adaptive Resolution Imaging Sonar)は超音波により高分解能の水中映像撮影が可能なDIDSON音響ビデオカメラの後継モデルです。光学カメラでは撮影困難な濁水中や夜間での使用に有効です。アプリケーションは水中生物の生態・分布調査、水中構造物の施工管理、浚渫のモニタリングやダイバー用水中作業監視、水中捜索等、幅広くご使用いただけます。

ARISシリーズは周波数別に3つのモデル(ARIS3000 / 1800 / 1200)を用意しています。各モデルは2周波を切り替えることができ、最も高分解能な映像を得ることができるARIS3000の使用可能周波数は3.0MHzと1.8MHzです。高周波数の使用による分解能の向上、ソフトウェアの改善によるクロストークの抑制により、従来のDIDSON以上に明瞭なイメージを提供します。また、外形寸法の縮小や消費電力の抑制により、ROV、AUVへの搭載がより容易になりました。

特長

・周波数3.0MHz使用時:有効レンジ5m、0.2°×128本ビーム (ARIS3000)
・周波数1.8MHz使用時:有効レンジ15m、0.3°×96本ビーム (ARIS1800)
・周波数1.2MHz使用時:有効レンジ25m、0.5°×48本ビーム (ARIS1200)
・横方向視野角:28°~30°(縦方向は14°)
・最大フレームレート:2.5~15フレーム/秒
・耐圧:300m
・寸法(D×W×H):26cm×16cm×14cm(ARIS3000)
・消費電力:15W
・X2ローテータ使用によりパン/チルト機能を持たせることができます。
・オプションレンズでビーム幅を変更可能です。

テクノロジー

ARISは「音響レンズ」と呼ばれる特殊な素材を使って到来音波を屈折させ、焦点合わせをすることでまるで光学レンズのように映像を作り出しています。
このARISに関するテクノロジーについて解説します。

・「音響レンズ」はどうやって音を収束させるの?
音波は、その波の進行する環境(空気、海水、淡水、様々な固体など。科学的には媒質と呼びます)に応じてその伝播速度が変わります。光学レンズでも同様なのですが、ある境界に対して前後で音速度が異なる環境があったとします(下図)。

この環境において、境界面に対して平行に入射してくる音波は、その前後で音速度が変わっても音が「曲がる」という事はありません。

しかし、境界面に対して斜めに入社して来た音波は、境界面に垂直な音速成分だけが媒質の変化による影響を受ける事になります。このため、境界面に垂直な成分と水平な成分を足し合わせた音波の進む方向が、変わってしまうのです。

これを、音波の屈折と呼びます(なお、この現象は、曲がり具合は異なるかもしれませんが、光でも同じように媒質の異なる境界面では屈折が生じます)。

音響レンズは、この屈折を利用して、下のようなレンズ上の屈折体を用いて、特定の到来方向から来る音波を、特定の受波点で受け、指向性を高めて受信処理を行います。

・音響レンズで収束した音はどうなるの?
これを、様々な到来方向から来た音波に対して、一つ一つ、「特定の角度に曲がるように」媒質と到来方向に対する厚みなどを計算したらどうなるでしょうか(下図)。

参照:E. Belcher, B. Matsuyama, G. Trimble, "Object Identification with Acoustic Lenses," Proc. MTS/IEEE Oceans 2001. An Ocean Odyssey. Conf. 

特定の到来方向から来た音は全てある点に収束していく事になります。
これは、マルチビームソナーなどのように「特定の方向の信号だけを取り出す」事にほかなりません。
しかも、この収束度合いはレンズの設計によって、ほぼ0.2~0.3°程度に収束させることができます。このため、マルチビームソナーよりも高い方位分解能(ビーム分解能)を持った、高解像度のソナー映像が作れるのです。


※:レンズや焦点距離、周波数など設計上のパラメータにもよりますが、ARIS Explorer 3000に関して、3.0MHzの周波数を使用した場合にはおよそ0.2°となります。

仕様

オプション

ARIS Explorerシリーズは、さまざまな計測シチュエーションで活用できるように、オプションとして多くの計測サポート用品をご用意しております。

・回転雲台 AR2

回転雲台AR2/AR3は、それぞれ2種類/3種類の回転を制御できる装置です。
AR2は、パン/チルトモードで鉛直軸周りに360°回転しつつ上下方向にも±90度回転をする事ができ、周囲の環境を完全にイメージングできます。またチルト/ロールモードでは、ターゲット上のロール角を変えることで、3Dのような視点が得られます。
更に水平と垂直のイメージングモードを切り替えるために90°回転できます。 直感的なGUIを持つARIScopeソフトウェアインターフェイスを使用すると、手動および自動制御が簡単です。ソナーとAR2の両方が単一の標準ケーブルで動作します。

・回転雲台 AR3

AR3は、AR2の進化版で3軸の回転を制御します。パン/チルト/ロールモードの制御が組み換えなしで実行でき、周囲の環境をより完全にイメージングすることができます。ロール角を変えることで、ターゲットの立体的な視点を実現したり、90°のロールフィーチャーで水平と垂直のイメージングモードを切り替えることができます。直感的なARIScopeソフトウェアインターフェイスを使用することで、このRotatorの手動および自動コントロールが簡単になり、ARIS Explorerをあらゆるニーズにシンプルかつ正確に照準合わせすることができます。

・ARISケーブル

ARISシリーズのケーブルは標準購入品で15mですが、それよりも長い30m、60m、150mのオプションもご用意しております。
遠隔操作などが必要なケースでは、長めのケーブルをご利用いただくことで、陸上から離れた場所でARISによる音響映像の撮影が可能になります。

ラインナップ

2周波音響ビデオカメラ「ARIS」は使用する周波数によるラインナップのほかに、以下のような小型軽量であることを生かしたさまざまなラインナップをご用意しております。

・ARIS Explorer (3000/1800/1200)
ARIS Explorer 3000
ARIS Explorer 1800
ARIS Explorer 1200
標準的な音響ビデオカメラのキットです。周波数に応じて3種類のラインナップがあります。

・ARIS Defender 3000
ARIS Defender 3000
ARIS Defender 3000は、バッテリ搭載型のハンドルキットが同梱されているバージョンです。ARIS Explorer 3000をこのハンドルキットで覆うことで、水中に持ち込んで片手操作でシンプルに濁水中の音響イメージをで簡単に操作できます。
ARIS Defender 3000は、付属のケーブルを使う事により、水中ではダイバーがヘッドマウントディスプレイでリアルタイムに音響映像を確認できると同時に、水上のトップサイド中継ボックスを経由して、水上で待機するメンバーも同じ映像を共有することが出来ます。
また、従来のARIS Explorer 3000をお持ちのお客様は、ExplorerをDefenderにアップグレードすることもできます。

・ARIS Voyager 3000
ARIS Voyager 3000
ARISラインナップの最新製品です。ARIS Voyagerは、水中のプラットフォームなどで動作する、海中探査の新しい可能性を開拓します。
筐体は耐腐食性のチタン製で、耐圧4000mに対応する深海探査に適したモデルです。
最大周波数3.0MHz、128ビーム(方位分解能0.25°)で作動し、2周波と音響レンズを用いた動的なビームフォーカシングと、背景ノイズ除去などを含む各種フィルタによりこのクラスのイメージングソナーとしてはどのイメージングソナーよりも高い解像度を提供することができます。
また、ARIS Voyager 3000はネットワークを経由した複数台のソナーデータの収録/出力オプションを提供します。
 

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