ARAMIS nagysebességű DIC rendszerek

A digitális képalkotási technológia folyamatosan fejlődik. A felbontás mellett a digitális kamerák képalkotási sebessége is nagy jelentőségű, számos képalkotó alkalmazás esetében. A digitális kamerák általában akkor minősülnek nagysebességűnek, ha legalább 1000 képkocka/másodperc (fps) képalkotási sebességet biztosítanak. A maximálisan elérhető képalkotási sebesség folyamatosan fejlődik. Jelenleg akár több millió képkocka/másodperc maximálisan elérhető képsebességű kamerák állnak rendelkezésre.

Sok nagysebességű kamerát képalkotó chipekkel szereltek fel, amelyek lehetővé teszik a képkivágást. A képkivágással a képfelbontás csökkenthető a nagyobb képalkotási sebesség elérése érdekében. A nagysebességű kamerák néhány kulcsfontosságú jellemzője a másodpercenkénti képkockaszámban (fps) megadott képalkotási sebesség és a fényérzékenység (ISO). A magas képalkotási sebesség előnye nyilvánvaló. Minél gyorsabban lehet képeket rögzíteni a dinamikus deformációs vagy mozgási folyamatokról, annál pontosabban tanulmányhatók a megfigyelt változások. A képalkotó chip fényérzékenységének előnye elsőre talán nem annyira nyilvánvaló, de ez is fontos tényező. A nagy dinamikájú események megörökítéséhez sok fényre van szükség, hogy a későbbiekben elegendő kontraszt legyen a képeken. Ha nincs elég fény, a képek túl sötétek lehetnek az elemzéshez. Ezt szem előtt tartva a képalkotó chip fényérzékenysége gyakorlati jelentőséget kap. Minél nagyobb a fényérzékenység, annál kevesebb fényre van szükség ahhoz, hogy még mindig elég kontrasztos képeket kapjunk. Ez különösen akkor hasznos, ha nagy sebességű mozgást vagy alakváltozást kell mérni a jellemzően nagyon kis méretű anyagú próbatesteken. Egy anyagvizsgálati laboratórium szűk helyiségeiben nehéz lehet az összes fényforrást elrendezni és a kis próbatestekre irányítani. Tehát minden lámpa, amit megtakaríthat, megkönnyíti az életét és kényelmesebbé teszi a 3D-s mérőérzékelő beállítását.

A nagyobb fényérzékenységű érzékelő másik előnye, hogy az expozíciós idők rövidebbek lehetnek. Nagyon rövid expozíciós időre van szükség, különösen az anyagkutatásban alkalmazott nagysebességű vizsgálatokhoz, de az autóiparban végzett töréstesztekhez is. Ha az expozíciós idők túl hosszúak, fennáll a veszélye annak, hogy a vizsgálandó gyors mozgások vagy alakváltozások már nem képezhetők le élesen. Erre a jelenségre a „mozgási elmosódás” kifejezés használatos. Az ilyen, mozgás miatt elmosódott képi adatok nem alkalmasak a digitális képkorrelációs módszerrel történő kiértékelésre.

A nagysebességű digitális képkorrelációs rendszerek nagyon sokoldalú eszközök a mechanikai vizsgálatok során a 3D-s mozgás és alakváltozás tanulmányozására. Ezáltal számtalan alkalmazási területen használhatóak ezek az érzékelők. A nagysebességű digitális képkorrelációs érzékelőket többek között a következő célokra használják:

• Ütközésvizsgálatok a repülőgép- és űriparban (madárütközés-vizsgálat repülőgép szélvédőjén, a NASA űrrepülőgép-visszatérési tesztprogramja, beleértve az ütközésvizsgálatot a szárny elülső élén)
• Légzsákok kioldási tesztjei az autóiparban
• Alkatrészek és szerkezetek rezgéselemzési vizsgálatai (pl. helikopter rotorlapátjainak elhajlásmérése)
• Az autóiparban végzett ejtési vizsgálatok az alváz és az autóalkatrészek, például az elektromos járművek akkumulátortálcájának ütközésbiztossági értékelésére
• Anyagok nagy alakváltozási sebességű vizsgálata (pl. Split-Hopkinson rúdvizsgálatok)
• Gépkocsik szélvédőjén végzett fejütközési vizsgálatok a gyalogosbiztonság fokozásáért
• Biomechanikai mozgás- és alakváltozási vizsgálatok (pl. a szívbillentyű pumpálása)
• Ballisztikai ütközésvizsgálatok (lövedék ütközése védősisakokon vagy kevlár mellényeken)
  

Az ARAMIS az alakváltozások, elmozdulások, sebességek, gyorsulások, elfordulások és szögek érintésmentes érzékelésére szolgáló optikai mérőrendszer. Az ARAMIS egyesíti a pontkövető technológiát és a digitális képkorrelációs megközelítést a 3D-s koordináták és a belőlük származtatott mennyiségek, például az elmozdulások és az időbeli alakváltozások rögzítésére.

Az ARAMIS kétféleképpen használható az alakváltozások és elmozdulások mérésére. Az ARAMIS egy kamerát használva a méréshez 2D-s DIC és pontkövetési képességeket biztosít, azaz mérhet sík próbatesteket vagy tárgyakat, és nyomon követheti az elmozdulásokat X és Y irányban, valamint a síkbeli alakváltozásokat.

Az ARAMIS igazi teljesítménye akkor mutatkozik meg, ha két kamerát használ a 3D-s alakváltozások és elmozdulások mérésére. A sztereokamerás érzékelővel mérhet bármilyen alakú próbatestet és tárgyat, és nyomon követheti az elmozdulásokat a 3D-s térben. Az optikai 3D-s érzékelővel végzett sikeres mérésekhez fontos a két kamera stabil beállítása (ideális esetben az ARAMIS által biztosított érzékelőegységben), valamint a sztereokamera érzékelőjének kalibrálása egy megfelelő kalibrációs tárgy segítségével.