Hệ thống DIC tốc độ cao ARAMIS

Công nghệ hình ảnh kỹ thuật số không ngừng cải tiến. Ngoài độ phân giải, tốc độ chụp của máy ảnh kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng hình ảnh. Thông thường, máy ảnh kỹ thuật số được phân loại là máy ảnh tốc độ cao nếu chúng cung cấp tốc độ hình ảnh ít nhất 1000 khung hình/giây (fps). Tốc độ hình ảnh tối đa có thể đạt được không ngừng tăng lên. Hiện tại, máy ảnh có tốc độ khung hình có thể đạt được tối đa lên đến vài triệu hình ảnh mỗi giây.

Nhiều máy ảnh tốc độ cao được trang bị chip hình ảnh cho phép cắt xén. Cắt xén cho phép giảm độ phân giải hình ảnh để đạt được tốc độ hình ảnh cao hơn. Một số yếu tố quan trọng đối với máy ảnh tốc độ cao là tốc độ chụp ảnh, được chỉ định cho khung hình mỗi giây (fps) và độ nhạy sáng (ISO). Tốc độ chụp ảnh mang lại lợi ích hiển nhiên. Càng ghi hình nhanh các quá trình biến dạng hoặc chuyển động động lực học, bạn càng phân tích được những thay đổi quan sát được một cách chính xác hơn. Lợi ích của độ nhạy sáng của chip hình ảnh có thể không rõ ràng ngay từ đầu, nhưng cũng là một yếu tố quan trọng. Chụp các sự kiện động cao đòi hỏi rất nhiều ánh sáng để đảm bảo rằng có đủ độ tương phản trong các hình ảnh sau này. Nếu bạn không có đủ ánh sáng, hình ảnh của bạn có thể quá tối để phân tích. Hiểu được điều này, độ nhạy sáng chip hình ảnh trở nên hữu ích. Độ nhạy sáng càng cao, bạn càng cần ít ánh sáng để có được hình ảnh với đủ độ tương phản. Điều này đặc biệt hữu ích khi đo chuyển động tốc độ cao hoặc biến dạng của các mẫu vật liệu có kích thước rất nhỏ. Việc bố trí các nguồn sáng và chiếu sáng mẫu vật nhỏ trong không gian hẹp của phòng thí nghiệm vật liệu có thể khá phức tạp. Do đó, dùng càng ít đèn, công việc của bạn càng dễ dàng và việc thiết lập cảm biến đo 3D càng thuận tiện.

Một lợi ích khác của cảm biến hình ảnh có độ nhạy sáng cao là có thể giảm thời gian phơi sáng. Thời gian phơi sáng cực ngắn đặc biệt quan trọng trong các thử nghiệm tốc độ cao trong nghiên cứu vật liệu và các thử nghiệm va chạm trong ngành công nghiệp ô tô. Nếu thời gian phơi sáng quá dài, có nguy cơ các chuyển động hoặc biến dạng nhanh chóng cần kiểm tra không còn có thể chụp ảnh sắc nét nữa. Trong những trường hợp này, thuật ngữ “nhòe chuyển động” được sử dụng. Dữ liệu hình ảnh bị nhòe chuyển động sẽ gây khó khăn cho việc đánh giá bằng phương pháp tương quan hình ảnh kỹ thuật số.

Hệ thống tương quan hình ảnh kỹ thuật số tốc độ cao là công cụ rất linh hoạt để nghiên cứu chuyển động và biến dạng 3D trong thử nghiệm cơ học. Do đó, các ứng dụng có thể có cho các cảm biến này là rất lớn. Trong số các lĩnh vực ứng dụng khác, cảm biến tương quan hình ảnh kỹ thuật số tốc độ cao được sử dụng cho:

• Các thử nghiệm va chạm trong ngành hàng không vũ trụ, ví dụ như thử nghiệm va chạm chim vào kính chắn gió máy bay, chương trình thử nghiệm trở lại chuyến bay của NASA cho tàu con thoi, bao gồm thử nghiệm va chạm vào mép cánh trước
• Thử nghiệm triển khai túi khí trong ngành công nghiệp ô tô
• Kiểm tra phân tích rung động trên các thành phần và cấu trúc (ví dụ: đo độ lệch của cánh quạt của máy bay trực thăng)
• Thử nghiệm thả rơi trong ngành công nghiệp ô tô để đánh giá khả năng va chạm của khung gầm và các bộ phận ô tô, như khay ắc quy của xe điện
• Thử nghiệm tốc độ biến dạng cao của vật liệu (ví dụ: thử nghiệm Split-Hopkinson Bar)
• Kiểm tra tác động đầu trên kính chắn gió của ô tô để cải thiện an toàn cho người đi bộ
• Các nghiên cứu về chuyển động và biến dạng cơ sinh học (ví dụ: bơm van tim)
• Nghiên cứu tác động đạn đạo (tác động của đạn vào mũ bảo hiểm hoặc áo khoác Kevlar)
  

ARAMIS là hệ thống đo quang học, dùng để đo độ biến dạng, dịch chuyển, vận tốc, gia tốc, độ xoay và góc mà không cần tiếp xúc. ARAMIS kết hợp công nghệ theo dõi điểm và phương pháp tương quan hình ảnh kỹ thuật số để chụp tọa độ 3D và các biện pháp dẫn xuất của chúng như chuyển vị và biến dạng theo thời gian.

ARAMIS có thể được sử dụng theo hai cách để đo biến dạng và dịch chuyển. Sử dụng một camera để đo lường, ARAMIS cung cấp DIC 2D và khả năng theo dõi điểm, tức là bạn có thể đo các mẫu hoặc đối tượng phẳng và theo dõi các bản dịch theo hướng X và Y cũng như các biến dạng phẳng.

ARAMIS phát huy tối đa khả năng khi bạn dùng hai camera để đo độ biến dạng và dịch chuyển 3D. Bạn có thể đo các mẫu vật và vật thể có hình dạng bất kỳ bằng cái gọi là cảm biến camera âm thanh nổi và theo dõi sự thay đổi trong không gian 3D. Để đo thành công với cảm biến 3D quang học, điều quan trọng là phải có thiết lập ổn định của hai camera (lý tưởng là trong cụm cảm biến như ARAMIS cung cấp) cũng như định cỡ cảm biến camera âm thanh nổi với sự trợ giúp của một đối tượng định cỡ thích hợp.