Szybkie systemy CKO ARAMIS

Technologia obrazowania cyfrowego stale się rozwija. Oprócz rozdzielczości szybkość obrazowania aparatów cyfrowych ma ogromne znaczenie dla wielu zastosowań obrazowania. Zazwyczaj kamery cyfrowe są klasyfikowane jako kamery szybkie, jeśli zapewniają szybkość obrazowania wynoszącą co najmniej 1000 klatek na sekundę (fps). Maksymalna osiągalna prędkość obrazowania stale rośnie. Obecnie dostępne są kamery z maksymalną osiągalną liczbą klatek na sekundę wynoszącą nawet kilka milionów.

Wiele szybkich kamer jest wyposażonych w układy przetwarzania obrazu, które umożliwiają kadrowanie. Kadrowanie umożliwia zmniejszenie rozdzielczości obrazu w celu uzyskania wyższych prędkości obrazowania. Niektóre kluczowe czynniki dla szybkich kamer to szybkość obrazowania, określana w klatkach na sekundę (fps), oraz czułość na światło (ISO). Korzyść z szybkości obrazowania jest oczywista. Im szybciej można rejestrować obrazy dynamicznych procesów deformacji lub ruchu, tym dokładniej można badać zaobserwowane zmiany. Korzyść płynąca z czułości układu obrazowania na światło może nie być tak oczywista, ale jest to również ważny czynnik. Rejestrowanie bardzo dynamicznych wydarzeń wymaga dużej ilości światła, aby zapewnić wystarczający kontrast na późniejszych zdjęciach. Jeśli nie masz wystarczającej ilości światła, obrazy mogą być po prostu zbyt ciemne, aby je przeanalizować. Mając to na uwadze, światłoczułość układu obrazującego nabiera praktycznego znaczenia. Im wyższa czułość na światło, tym mniej światła potrzeba, aby uzyskać obrazy o wystarczającym kontraście. Jest to szczególnie przydatne w przypadku pomiaru ruchu z dużą prędkością lub deformacji próbek materiału, które zazwyczaj są bardzo małe. Rozmieszczenie wszystkich źródeł światła i skierowanie ich na małą próbkę w ograniczonej przestrzeni laboratorium materiałowego może być trudne. Tak więc każda lampa, którą możesz zaoszczędzić, ułatwi Ci życie, a konfiguracja czujnika pomiarowego 3D będzie wygodniejsza.

Kolejną zaletą czujnika obrazu o wyższej światłoczułości jest możliwość skrócenia czasu naświetlania. Bardzo krótkie czasy naświetlania są wymagane zwłaszcza w przypadku szybkich testów w badaniach materiałowych, ale także w testach zderzeniowych w przemyśle motoryzacyjnym. Jeśli czas ekspozycji jest zbyt długi, istnieje ryzyko, że gwałtowne ruchy lub deformacje, które mają być badane, nie będą mogły być ostro zobrazowane. W takich przypadkach używany jest termin „rozmycie”. Takie niewyraźne dane obrazu nie nadają się do oceny przy użyciu metody cyfrowej korelacji obrazu.

Szybkie systemy cyfrowej korelacji obrazu są bardzo wszechstronnymi narzędziami do badania ruchu 3D i deformacji w testach mechanicznych. Dlatego też możliwe zastosowania tych sensorów są ogromne. Wśród innych obszarów zastosowań szybkie sensory cyfrowej korelacji obrazu są wykorzystywane do:

• Testy zderzeniowe w przemyśle lotniczym (test uderzenia ptaka w przednią szybę samolotu, program testów powrotu do lotu promu kosmicznego NASA, w tym test uderzenia w przednią krawędź skrzydła)
• Testy wyzwalania poduszek powietrznych w przemyśle motoryzacyjnym
• Testy analizy drgań komponentów i struktur (np. pomiar ugięcia łopat wirnika helikoptera)
• Testy upadku w przemyśle motoryzacyjnym w celu oceny odporności na zderzenia podwozia i komponentów samochodowych, takich jak taca akumulatora w pojazdach elektrycznych
• Testowanie materiałów z wysoką prędkością odkształcania (np. testy prętowe Split-Hopkinson)
• Testy uderzenia głową w przednią szybę samochodu w celu poprawy bezpieczeństwa pieszych
• Biomechaniczne badania ruchu i deformacji (np. pompowanie zastawki serca)
• Badania uderzeń balistycznych (uderzenie pocisku w hełm ochronny lub kamizelkę kevlarową)
  

ARAMIS to optyczny system pomiarowy do wykrywania odkształceń, przemieszczeń, prędkości, akceleracji, obrotów i kątów w sposób bezstykowy. ARAMIS łączy technologię śledzenia punktów i cyfrową korelację obrazu w celu przechwytywania współrzędnych 3D i ich pochodnych, takich jak przemieszczenia i odkształcenia w czasie.

ARAMIS może być używany na dwa sposoby do pomiaru odkształceń i przemieszczeń. Używając jednej kamery do pomiaru, ARAMIS zapewnia możliwości 2D CKO i śledzenia punktów, tj. można mierzyć płaskie próbki lub obiekty i śledzić translacje w kierunkach X i Y, a także odkształcenia planarne.

Pełna moc ARAMIS ujawnia się, gdy używasz dwóch kamer do pomiaru odkształceń i przemieszczeń w 3D. Możesz mierzyć próbki i obiekty o dowolnym kształcie za pomocą tak zwanego czujnika kamery stereo i śledzić przemieszczenia w przestrzeni 3D. Dla udanych pomiarów z użyciem optycznego sensora 3D ważne jest, aby mieć stabilną konfigurację dwóch kamer (najlepiej w zespole czujnika, takim jak zapewnia ARAMIS), a także kalibrację czujnika kamery stereo za pomocą odpowiedniego obiektu kalibracyjnego.