Высокоскоростная съемка для науки и техники

29.11.2016
Исследования быстропротекающих процессовИсследования быстропротекающих процессов в различных областях науки и техники невозможны без современных систем визуализации и обработки регистрируемых параметров. В современных исследованиях в качестве регистратора выступают, как правило, профессиональные видеокамеры для высокоскоростной съемки, а анализ и обработку осуществляют с помощью специализированного программного обеспечения.

Исследования быстропротекающих процессов в различных областях науки и техники невозможны без современных систем визуализации и обработки изучаемых параметров. В современных исследованиях в качестве регистратора выступают, как правило, профессиональные видеокамеры для высокоскоростной съемки, а анализ и обработку осуществляют с помощью специализированного программного обеспечения. В комплексе эти системы позволяют регистрировать и количественно рассчитывать:
  • силу,
  • ускорение,
  • угловую скорость,
  • скорость столкновения и глубину внедрения (в исследованиях процессов высокоскоростного соударения),
  • траекторию перемещения объекта,
  • размеры и расстояние между предметами,
  • изменение формы и размера при деформации объекта и др. параметры.
Расчеты этих и других параметров необходимы при изучении аэро- и гидродинамики, механики, физики плазмы, теплофизики, биохимии, микроскопии и многих других областях.
Для примера приводим несколько видеороликов, снятых на высокоскоростные камеры с целью изучения быстропротекающих процессов:

Резка болгаркой


Имея в своем распоряжении оборудование для высокоскоростной съемки можно сравнить работу рабочих дисков разного диаметра и толщины, измерить уровень вибрации, скорость и направление вылетающих искр, выявить неполадки в работе механизмов и причины их возникновения. Кроме того, на замедленных кадрах можно наглядно продемонстрировать обоснованность правил техники безопасности при работе с болгаркой и доступно показать, чем способ резки «от себя» отличается от «к себе». Эффективность наглядного инструктажа доказали в компании Vision Research видеороликами о безопасности на строительной площадке.

Закручивание крышки на конвейере

 
Замедленные видеоролики позволяют оценить слаженность и четкость работы всех деталей конвейерной линии и оперативно устранять поломки. Высокоскоростная съемка широко применяется на этапах проектирования, запуска и диагностики конвейерного оборудования на производстве. Скорость съемки движения ленты конвейера или отдельных элементов системы зависит от целого ряда факторов и в среднем составляет 3-5 000 к/сек. Для представленного выше ролика специалисты Центра компетенции использовали камеру Phantom v2511.

Воспламенение газа

 
Широкое применение высокоскоростная съемка находит также в области химических исследований и технологий. Так, на химическом факультете Гавайского Университета с помощью камеры Phantom Miro Lab 3a10 изучают процесс самовоспламенения материалов. Существенное преимущество высокоскоростные камеры обеспечивают и в исследованиях микрофлюидов – активно развивающееся научное направление. Дело в том, что изучение поведения флюидов требует от 3 000 до 25 000 кадров в секунду, а некоторые процессы возможно зарегистрировать только при скорости съемки в 200 000 кадров в секунду. Обычные камеры не смогут обеспечить необходимую скорость и качество съемки. А принимая во внимание необходимость получения количественных данных, не каждая высокоскоростная камера подойдет для целей исследования. Больше примеров смотрите здесь.

Если область Ваших интересов полностью или частично совпадает с приведенным ниже списком – предлагаю ознакомиться с возможностями высокоскоростной съемки для решения узкопрофильных задач:
 
Возможности высокоскоростной съемки для решения узкопрофильных задач

Оборонная промышленность
  • Испытание на удар
  • Баллистика и механика взрывов
  • Огнестрельное оружие
  • Полевые исследования
  • Обнаружение объектов
  • Биомеханика
Химическая промышленность
Изучение свойств материалов / Наука о материалах
  • Анализ деформаций и разрушений
  • Анализ формы исследуемых объектов
Биология
  • Микроскопия
  • Биохимия
Автомобильная промышленность
Аэрокосмическая промышленность
Двигателестроение

  • Анализ систем впрыска топлива
Конвейерные системы производства
Гидродинамика


В каждой из областей есть интересные и важные нюансы работы с высокоскоростными камерами, которые нужно знать для получение качественного и репрезентативного материала.
Например, говоря о баллистике и исследовании взрывов, необходимо просчитать и грамотно настроить весь процесс эксперимента: физика детонации и ударной волны, выбор взрывчатых веществ, освещения и объективов, настройка параметров камеры, калибровка оборудования, обработка и анализ отснятого материала и многое другое.

Чтобы узнать о возможностях высокоскоростной съемки применительно к решению Ваших задач, обращайтесь в Центр Компетенции. Мы с радостью ответим на вопросы и подберем оптимальное оборудование для съемок и расчетов.


Источник:  Высокоскоростная съемка для науки и техники

Читайте так же: