Vysokorychlostní DIC systémy ARAMIS

Technologie digitálního zobrazování se neustále vyvíjí. Kromě rozlišení má pro mnoho zobrazovacích aplikací velký význam také rychlost snímání digitálních kamer. Digitální kamery se obvykle řadí do kategorie vysokorychlostních kamer, pokud dosahují rychlosti snímání alespoň 1000 snímků za sekundu (fps). Maximální dosažitelná rychlost snímání se neustále zvyšuje. V současné době jsou k dispozici kamery s maximální dosažitelnou snímkovou frekvencí až několik milionů snímků za sekundu.

Mnoho vysokorychlostních kamer je vybaveno zobrazovacími čipy, které umožňují ořezávání. Ořez umožňuje snížit rozlišení obrazu a dosáhnout tak vyšší rychlosti snímání. Mezi klíčové faktory pro vysokorychlostní kamery patří rychlost snímání obrazu, udávaná e snímcích za sekundu (fps), a citlivost na světlo (ISO). Výhoda rychlosti snímání je zřejmá. Čím rychleji dokážete zaznamenat obrazy dynamických deformací nebo pohybových procesů, tím přesněji můžete zkoumat pozorované změny. Výhoda citlivosti zobrazovacího čipu na světlo nemusí být na první pohled tak patrná, ale je to také důležitý faktor. Zachycení vysoce dynamických dějů vyžaduje hodně světla, aby snímky později měly dostatečný kontrast. Pokud nemáte dostatek světla, vaše snímky mohou být příliš tmavé na to, abyste je mohli analyzovat. S ohledem na to má citlivost na světlo zobrazovacího čipu praktický význam. Čím vyšší je citlivost na světlo, tím méně světla potřebujete k získání snímků s dostatečným kontrastem. To je zvláště užitečné při měření vysokorychlostního pohybu nebo deformace vzorků materiálů, které jsou obvykle velmi malé. V omezeném prostoru materiálové laboratoře může být obtížné uspořádat všechny zdroje světla a nasměrovat je na malý vzorek. Každá lampa, kterou můžete ušetřit, vám usnadní život a nastavení 3D měřicího senzoru bude pohodlnější.

Další výhodou obrazového senzoru s vyšší citlivostí na světlo je možnost zkrácení expozičních časů. Velmi krátké expoziční časy jsou nezbytné zejména při vysokorychlostních testech v materiálovém výzkumu, ale také při nárazových testech v automobilovém průmyslu. Pokud jsou expoziční časy příliš dlouhé, hrozí riziko, že rychlé pohyby nebo deformace, které mají být zkoumány, již nebude možné ostře zobrazit. V těchto případech se používá termín „pohybové rozostření“. Taková obrazová data rozmazaná pohybem nejsou vhodná pro vyhodnocení pomocí metody digitální korelace obrazu.

Vysokorychlostní systémy digitální korelace obrazu jsou velmi univerzální nástroje pro studium 3D pohybů a deformací při mechanických zkouškách. Možnosti použití těchto senzorů jsou tedy velice široké. Vysokorychlostní senzory pro digitální korelaci obrazu se používají mimo jiné v následujících oblastech:

• Nárazové zkoušky v leteckém průmyslu (zkouška nárazu ptáka na čelní sklo letadla, NASA letové testy raketoplánu, včetně nárazové zkoušky na přední hraně křídla)
• Zkoušky spuštění airbagů v automobilovém průmyslu
• Analýzy vibrací součástí a konstrukcí (např. měření průhybu rotorových listů vrtulníku)
• Pádové zkoušky v automobilovém průmyslu pro posouzení odolnosti podvozku a automobilových komponentů proti nárazu, např. bateriový box elektromobilů
• Zkoušky materiálů s vysokou rychlostí deformace (např. test na Hopkinsonově zařízení)
• Testy nárazu hlavy do čelního skla automobilů za účelem zvýšení bezpečnosti chodců
• Biomechanické studie pohybu a deformace (např. pumpování srdeční chlopně)
• Balistické studie nárazu (náraz projektilu do ochranných přileb nebo kevlarových vest)
  

ARAMIS je optický měřicí systém pro bezkontaktní snímání deformací, posunů, rychlostí, zrychlení, otáčení a úhlů. ARAMIS kombinuje technologii sledování bodů a přístup digitální obrazové korelace pro měření 3D souřadnic a z nich odvozených veličin v průběhu času.

Systém ARAMIS lze k měření deformace a posunu použít dvěma způsoby. ARAMIS nabízí funkce 2D DIC a sledování bodů, přičemž k měření stačí jedna kamera. To znamená, že lze měřit ploché vzorky nebo objekty a sledovat posuny v osách X a Y i rovinné deformace.

Plné možnosti systému ARAMIS se projeví při použití dvou kamer pro 3D měření deformace a posunu. Pomocí tzv. stereokamerového senzoru můžete měřit vzorky a objekty libovolného tvaru a sledovat posuny a otáčení ve 3D prostoru. Pro úspěšné měření pomocí optického 3D senzoru je důležité stabilní uchycení obou kamer (ideálně v senzorové sestavě, jakou nabízí ARAMIS) a také kalibrace stereokamerového senzoru pomocí vhodného kalibračního objektu.