Der Kern vonHigh-Speed-Kamera-AuswahlWählen Sie nicht einfach die höchste Auflösung oder die höchste Bildrate, sondern stimmen Sie mit den zeitlichen und räumlichen Abtast möglichkeiten einesHoch geschwindigkeit kameraZu den physikalischen Eigenschaften des beobachteten Phänomens.
Unterschied liche Anwendungs szenarien stellen grunds ätzlich unterschied liche Anforderungen an eine Hoch geschwindigkeit kamera:
Zeit dominante SzenarienErfordern höhere Bildraten und kürzere Belichtung zeiten, um Bewegungsunschärfe zu unterdrücken und die zeitliche Auflösung zu verbessern.
Räumlich-ausgewogene SzenarienErfordern sowohl eine ausreichende Bildrate als auch eine räumliche Auflösung, um Messungen wie DIC, Modal analyze und Trajektorien rekonstruktion zu unterstützen.
Räumlich-dominante SzenarienErfordern eine höhere Auflösung und größere Sichtfelder, um Objekt details, Grenzen und Mess texturen beizu behalten.
Dieses Papier analysiert typische Anwendungen in ganzWissenschaft liche Forschung, Industrie, Verteidigung und zivile BereicheEinschl ießlich Verbrennung, Material mechanik, Fluiddynamik, Luft-und Raumfahrt tests, Crash tests für Kraftfahrzeuge und Halbleiter inspektion. Es bietet objektive und praktische Leitlinien fürHigh-Speed-Kamera-Auflösung und Bildrate-Auswahl, Basierend auf dem Produkt portfolio der Revealer-Hoch geschwindigkeit kamera.
AHoch geschwindigkeit kameraWandelt extrem schnelle physikalische Prozesse grunds ätzlich in beobachtbare und analysierbare Bilds equenzen um.
BildrateBestimmt die zeitliche Abtast dichte-wie fein ein transienter Prozess in der Zeit aufgeteilt wird.
AuflösungBestimmt die räumliche Stichproben dichte-ob Objekt merkmale, Grenzen, Speckle-Muster und Partikel mit ausreichenden Details erfasst werden.
Wenn die Bildrate nicht ausreicht, treten große Bewegungs lücken zwischen den Frames auf.
Wenn die Belichtung szeit zu lang ist, erscheint die Bewegungsunschärfe innerhalb eines einzelnen Rahmens.
Wenn die Auflösung nicht ausreicht, können die auf gezeichneten Bilder keine zuverlässige Verfolgung, Identifizierung oder Messung unterstützen.
Daher die optimaleHigh-Speed-Kamera-Auflösung und Bildrate-KombinationWird nicht durch einen einzelnen Parameter bestimmt, sondern durch:
Objekt geschwindigkeit
Feature größe
Sichtfeld
Beleuchtungs bedingungen
Mess ziele
Zum Beispiel in der Beobachtung der Aero-Motor-Klinge:
Vollfeld-Modal analyze erfordertHoch auflösende Hoch geschwindigkeit kameras
Riss initiierung unter Aufprall erfordertHoch geschwindigkeit kameras mit hoher Bildrate
Auf dieser Grundlage,Hoch geschwindigkeit kamera anwendungen können in drei Kern typen unterteilt werden:
Zeit dominante Anwendungen(Ultras chnelle Mikros kunden ereignisse)
Räumlich-ausgewogene Anwendungen(Mess getrieben)
Räumlich dominante Anwendungen(Große Sichtfeld szenarien)
2.1 Verbrennung und Explosion empfohlen: 1.3 MP @ ≥ 20.000 fps Hoch geschwindigkeit kamera
Verbrennungs-, Explosions-und sogar Verpuffung prozesse gehen typischer weise mit der schnellen Ausbreitung von Flammenfronten, drastischen Schwankungen der Reaktions zonen strukturen und Stoßwellen kopplung phänomenen einher. Die zeitliche Skala solcher Phänomene liegt normaler weise in der Größen ordnung von Mikros kunden. Eine unzureichende zeitliche Auflösung führt zu übermäßigen Ausbreitung abständen der Flammenfronten zwischen aufeinander folgenden Rahmen, wodurch Merkmale wie Detonation wellenfronten und Flammen falten nicht kontinuierlich gelöst werden können. Wenn die Belichtung szeit nicht ausreichend kurz ist, verschwimmen außerdem die Grenzen von Bereichen mit hoher Helligkeit in Einzelbild bildern aufgrund von Bewegungs verschmierungen.
Daher,Hoch geschwindigkeit kamerasMit über 1,3 Megapixeln @ 20.000 fps werden im Allgemeinen für Studien zu Verbrennung und Explosion bevorzugt. Die NEO-Serie in der Revealer-Produkt palette kann Bildraten von 20.000 fps und 25.000 fps bei einer Auflösung von 1280 × 1024 mit einer minimalen Belichtung szeit von 150 ns und einer hohen Quanten effizienz von 85% erreichen es besser geeignet für die Charakterisierung von Verbrennungs-und Verpuffung prozessen.
Abbildung 1 Messung der Temperatur des sichtbaren Lichts des Explosions temperatur feldes-mit NEO 25 bei 1280 × 1024 @ 25.000 fps erfasst
2.2 Bubble Dynamics Zwei verschiedene Strategien zur Auswahl von Hoch geschwindigkeit kameras
Single-Bubble-Dynamik→ Zeit dominant, 1,3 MP @ 25.000 fps (NEO25)
Analyse des Bubble-Clusters→ Räumlich-dominant,5 MP @ 3600 fps oder 4K @ 2000 fps (G Pro / G Mini)
Für Forschungs ziele mit mikros kalen alen Prozessen wie Blasen wachstum, Kollaps, Grenzflächen oszillation und Kavitation, die auf Mikros kunden zeitraumen auftreten, eine Hoch geschwindigkeit kamera mit 1,3 Megapixeln und 25.000 fps sollte priorisiert werden, um eine ausreichende zeitliche Auflösung für die Single-Bubble-Evolution sicher zustellen. Die Hoch geschwindigkeit kamera Revealer NEO25 stellt eine geeignete Konfiguration dar.
Wenn die Forschungs aufgabe morpho logische Statistiken, Trajektorien verfolgung und Interaktion analyze mehrerer Blasen wolken im zwei dimensionalen oder drei dimensionalen Raum umfasst, die Anforderungen an Hoch geschwindigkeit kameras verlagern sich in Richtung Sichtfeld abdeckung und räumliche Auflösung. Die G Pro/G Mini-Serie im Revealer High-Speed-Kamera-Produkt portfolio eignet sich eher für solche Anwendungen. Mit Funktionen von 5 Megapixeln @ 3600 fps oder 4K @ 2000 fps halten diese Kameras effektivere Pixel in einem großen Sichtfeld bereit und ermöglichen die gleichzeitige Beobachtung mehrerer Blasen, Partikel und Ziele.
Abbildung 2 Laser induzierte Kavitation blasen-Mit NEO 25 bei 200.000 fps im ROI-Modus erfasst
2.3 Werkstoff mechanik/Hopkinson Bar/Fels mechanik
Empfohlen: 1.3 MP @ 5.000-15.000 fps
Bei der dynamischen mechanischen Prüfung von Materialien ist das Ausfall moment das Haupt anliegen, das hohe Bildraten erfordert, um transiente Prozesse aufzulösen. In der Zwischenzeit konzentriert sich der Test auch auf den gesamten Prozess der Belastung, Verformung, Fraktur und Rück prall und erfordert eine moderate Auflösung und eine lange Aufzeichnung dauer.
Die Hoch geschwindigkeit kamera der Revealer S-Serie mit 1,3 MP @ 5000-15000 fps, ausgestattet mit Speicher mit großer Kapazität, erfüllt die zeitlichen Auflösung sanford rungen für die meisten material dynamischen Tests und deckt das komplette Test verfahren ab.
Für eine weitere DIC-Analyse (Digital Image Correlation) kann der 1,3-MP-Pegel auch eine ausreichende Speckle-Auflösung innerhalb eines mittleren Sichtfeldes bieten. Für schnellere gemessene Objekte kann die NEO-Serie mit 1,3 MP @ über 20000 fps als zusätzliche Option dienen.
Abbildung 3 Strain-Analyse der Hopkinson-Drucks tange-Erfassung mit NEO 25 bei 100.000 fps im ROI-Modus
2.4 Fluiddynamik/PIV/Flammen felder
FürPIV und große Sichtfeld messungenDie Auflösung ist kritischer als die extreme Bildrate.
Die PIV-und Großfeld fluss visual isierung beruht nicht nur auf höheren Bildraten. Stattdessen hängen sie mehr davon ab, eine ausreichend hohe Partikel dichte und räumliche Details in einem ausreichend großen Sichtfeld aufrecht zu erhalten.
Konfigurationen von 4K @ 2000 fps oder 5 MP @ 3600 fps unterstützen im Allgemeinen die Berechnung von Durchfluss feld vektoren besser als 1,3 MP @ 20000 fps. Letzteres reduziert tatsächlich die Anzahl der für die Korrelation berechnung verfügbaren Partikel fenster pro Sichtfeld einheit, was sich nachteilig auf die Rekonstruktion des Geschwindigkeit feldes auswirkt.
Die NEO-Serie mit höherer zeitlicher Auflösung wird nur empfohlen, wenn die Forschung auf kleine dynamische Prozesse wie lokale Hoch geschwindigkeit düsen, Scher schichten und Flammenfronten abzielt.
Abbildung 4 Verbrennungs flammfeld-mit S1315 bei 1280 × 1024 @ 10.000 fps erfasst
3.1 Aero-Engine Blades empfohlen: 1.3 MP @ 25.000 fps
Die Prüfung von Triebwerks schaufeln in der Luft-und Raumfahrt zeichnet sich durch hohe Drehzahlen, hohe Empfindlichkeit sanford rungen und spezifische Mess merkmale aus. Die Hoch geschwindigkeit rotation der Schaufeln erhöht die Nachfrage nach zeitlicher Abtastung, während komplexe Licht reflexionen und eine begrenzte Zusatz beleuchtung eine hohe Empfindlichkeit bei Hoch geschwindigkeit kameras erfordern. In der Zwischenzeit erfordern Dehnung, Verschiebung und Modal analyze eine bestimmte räumliche Auflösung in den aufgenommenen Bildern.
Der NEO 25 mit 1,3 Megapixeln @ 25.000 fps und einem Quanten wirkungsgrad von 85% dient als am besten geeignete experimentelle Beobachtungs plattform für dynamische Messungen von rotierenden Hoch geschwindigkeit strukturen wie Flugmotor schaufeln.
Abbildung 5 Schwingungs modi von Aeroengine-Klingen-mit NEO 25 bei 1280 × 1024 @ 25.000 fps erfasst
3.2 Große Field-of-View-Ziel verfolgung empfohlen: 5 MP @ 3600 fps oder 4K @ 2000 fps
Der Kern widerspruch bei der Verfolgung von Zielen mit starrem Körper in einem großen Sichtfeld besteht darin, dass gemessene Ziele normaler weise weit entfernt sind, ein großes Sichtfeld abdecken und einen geringen Anteil an Pixeln einnehmen. Eine unzureichende Auflösung schränkt die nachfolgende Zieler kennung, Grenz extraktion, Winkel messung und Trajektorien anpassung ein.
Daher empfehlen solche Aufgaben bevorzugt die G Pro/G Mini-Serie mit 5 MP @ 3600 fps oder 4K @ 2000 fps. Ihre hohe Auflösung trägt dazu bei, einen ausreichend hohen Ziel pixel anteil in einem großen Sichtfeld aufrecht zu erhalten, und eine zeitliche Auflösung von ungefähr 2000 fps ist praktisch für die meisten Langstrecken-Ziel verfolgungen mit starren Körpern realisierbar.
Durch einfaches Erhöhen der Bildrate, um eine hohe Auflösung auszug leichen, wird stattdessen die Mess-und Erkennungs genauigkeit aufgrund der übermäßig kleinen Pixel fläche, die von den Zielen eingenommen wird, geschwächt.
Abbildung 6 6DoF Messung-Aufgenommen mit G536 _ Pro bei 2560 × 2016 @ 3.600 fps
4.1 Automotive Crash Testing (nicht an Bord) Empfohlen: 4K @ 2000 fps Hoch geschwindigkeit kamera
Kraftfahrzeug kollision ereignisse treten typischer weise auf einer Millisekunden-Zeitskala auf. Eine Bildrate von 2000 fps liefert eine zeitliche Auflösung von ungefähr 0,5 ms, was die Anforderungen für die Auflösung der meisten Kollision prozesse erfüllen kann.
Off-Board-Hoch geschwindigkeit kameras werden nicht nur verwendet, um aufzu zeichnen, ob eine Verformung auftritt, sondern um den gesamten Verformung sweg der Fahrzeug karosserie zu erfassen. Rekonstruieren Sie die räumliche Bewegungs bahn des Dummy-(oder Insassen modells) und beobachten Sie Informationen zur räumlichen Struktur analyze wie die Morphologie der Airbag-Auslösung. Die Hoch geschwindigkeit kameras der G Pro/G Mini-Serie mit 4K @ 2000 fps können die Analyse genauigkeit erheblich verbessern. Ermöglichen der Berechnung von Parametern wie Sitz winkel variation und Airbag-Auslöse profil aus aufeinander folgenden Bildern. Eine unzureichende Auflösung führt zu einer erheblichen Zunahme der Messfehler in Bezug auf Verschiebung, Winkel und Verformung.
Abbildung 7 Dummy Collision-Gefangen mit G536 _ Pro bei 2560 × 2016 @ 3.600 fps
4.2 Halbleiter-Verpackung empfohlen: 2 MP @ ~ 3000 fps kompakte Hoch geschwindigkeit kamera
Halbleiter verpackungs-und Testa wendungen zeichnen sich durch begrenzten Raum, feste Produktions zyklen und komplexe Arbeits plätze aus. Benutzer müssen Prozesse wie Handhabung, Verpackung, Kommission ierung und Bindung beobachten, die meist auf einer Millisekunden-Zeitskala erfolgen. Daher ist die zeitliche Auflösung nicht das Haupt anliegen.
Darüber hinaus werden höher auflösende Plattformen in Halbleiter verpackungs-und Tests zen arien nicht priorisiert, da der Schwerpunkt darauf liegt, ob Hoch geschwindigkeit kameras auf Workstations zugreifen und in Abstimmung mit Geräten vor Ort arbeiten können.
Daher ist die kompakte Hoch geschwindigkeit kamera M Pro, die eine ausgewogene Auflösung und Bildrate bietet, die bevorzugte Wahl. Es verfügt über eine Abfang rate von 2 Megapixel @ 3000 fps, eine kompakte Größe von 75 × 75 × 90mm, ein Gewicht von 800g und eine hohe Anpassungs fähigkeit an die Umwelt. macht es für den eingebetteten Einsatz geeignet.
Abbildung 8 Löt paste Schweißen-Mit M Pro bei 1920 × 1080 @ 3.000 fps erfasst
4.3 Schweißen
Die Überwachung des Schweiß prozesses konzentriert sich auf die Prozess überwachung, die Beobachtung der Schweiß bildung, die Analyse der mechanischen Bewegungs synchron isation oder die Rück verfolgbar keit von Fehlern. Die Anforderungen betonen Prozess zyklus und Gesamt verhalten, dies kann von der S-Serie mit 1,3 MP @ 5000 fps und der M Pro-Serie mit 2 MP @ 3000 fps (insbesondere unter platz beschränkten Bedingungen) erfüllt werden.
Wenn die Forschungs ziele Details der geschmolzenen Pool grenzen, Mikros pritzer, die Fahnen entwicklung, den Tröpfchen transfer modus oder den lokalen Bildungs mechanismus umfassen, ist eine weitere Differenzierung erforderlich. Für Prozesse mit schnelleren Transienten wird die NEO-Serie mit 1,3 MP @ über 20000 fps empfohlen. Für räumliche Details und lokale geometrische Merkmale wird die G Pro/G Mini-Serie mit 4K @ 2000 fps oder 5 MP @ 3600 fps bevorzugt.
Abbildung 9 Tröpfchen transfer beim gepulsten Schweißen von Aluminium legierung-mit S1315 bei 1280 × 1024 @ 15.000 fps erfasst
4.4 Unterhaltungselektronik-Drop-Test empfohlen: 1080P @ 2000-3000 fps
Die elektronischen Fall tests konzentrieren sich auf das strukturelle Ansprechen zum Zeitpunkt des Aufpralls, der Verformung des Gehäuses, des Ablösung von Komponenten und der Versagens mechanismen bei wiederholten Tropfen.
Die Drop-Geschwindigkeit ist im Allgemeinen mäßig bis hoch, anstatt Transienten im Mikros kunden maßstab einzu beziehen. Daher können Bildraten von 2000-3000 fps Prozesse wie Aufprall, Rück prall und Rissbildung der Test probe eindeutig auflösen, während die Auflösung von 1920 × 1080 ausreichende strukturelle Grenz informationen beibehält.
Wenn sich die Anforderung auf die lokale Dehnung analyze oder das Versagen der Mikros truktur bei Hoch geschwindigkeit aufprall erstreckt, ist die S-Serie mit 1,3 MP @ 10.000 fps und höher die bevorzugte Option.
Abbildung 10 Verformung mechanismus analyze von Computer-Bildschirm-Drop - Captured mit zwei S1315-Einheiten bei 1280 × 1024 @ 15.000 fps
Für Film-und Fernseh unterhaltung, Werbe kreativität, Hoch geschwindigkeit bewegungs leistung und hochwertige Zeitlupe inhalte produktion ist das primäre Ziel in der Regel nicht die Messung der physikalischen Quantität, sondern die Bildqualität. Detail retention, Farb leistung und Flexibilität nach der Produktion.
Die G Mini/G Pro-Serie verfügt über eine optimierte Farb wiedergabe in Broadcast-Qualität und 4K/5K Hochgeschwindigkeits-Aufnahme funktionen. mit typischen Spezifikationen einschl ießlich 4096 × 2048 @ 2000 fps und 5120 × 4096 @ 1000 fps.
Für Film-und Fernseh unterhaltung anwendungen kann eine zeitliche Auswahl von über 1000 Bildern bereits die meisten Zeitlupe präsentationen erfüllen. Seine charakter is tischen hoch auflösenden Eigenschaften tragen dazu bei, die Bild details, das Post produktions potential und die hochwertigen Funktionen für die Ausgabe von Inhalten zu verbessern.
Abbildung 11 Farbige Milch krone-Gefangen mit G2110 _ Pro bei 5120 × 4096 @ 1.000 fps
Anwendungs bereich | Typisches Szenario | Primäre Anforderung | Empfohlene Auflösung @ Frame Rate | Empfohlene Serie | Beschreibung der Empfehlung |
Wissenschaft liche Forschung | Verbrennung/Explosion/Verflagerung | Zeit dominant | 1,3 MP @ ≥ 20.000 fps | NEO | Extrem schneller Prozess, Priorität auf hohe Bildrate und kurze Belichtung |
Wissenschaft liche Forschung | Entladung/Arc / Plasma | Zeit dominant | 1,3 MP @ ≥ 20.000 fps | NEO | Schnelle Kanal entwicklung, hohe Helligkeit |
Wissenschaft liche Forschung | Bubble Collapse/Mikros kala schnitts telle | Zeit dominant | 1,3 MP @ 25.000 fps | NEO 25 | Hoch geschwindigkeit entwicklung der einzelnen Blase |
Wissenschaft liche Forschung | Hopkinson Pressure Bar / High-Speed-Auswirkungen | Raum-Zeit ausgeglichen | 1,3 MP @ 5.000-15.000 fps | S | Saldo-Prozess aufzeichnung und DIC-Analyse |
Wissenschaft liche Forschung | Fels mechanik/Riss ausbreitung | Raum-Zeit ausgeglichen | 1,3 MP @ 5.000-15.000 fps | S | Balances Geschwindigkeit und räumliche Textur |
Wissenschaft liche Forschung | PIV-Strömungs feld/Sprüh fluss feld | Raum-dominant | 5MP @ 3.600 fps oder 4K @ 2.000 fps | G Pro / G Mini | Großes Sichtfeld und Partikel dichte sind kritischer |
Industriell | Halbleiter verpackungs test/Ausrüstung Bewegung | Vor Ort einges chränkt | 1080P @ 2.000-3.000 fps | M Pro | Enger Raum, Schwerpunkt auf integriertem Einsatz |
Industriell | Überwachung des Schweiß prozesses | Raum-Zeit ausgeglichen | 1,3 MP @ ≥ 5.000 fps | S | Prozess überwachung und retro spektive Analyse |
Industriell | Geschmolzener Pool Details zum Schweißen | Zeit oder Raum-dominant | 1,3 MP @ ≥ 20.000 fps oder 4K @ 2.000 fps | NEO / G Pro | Hängt von Geschwindigkeit dominanz oder Detail dominanz ab |
Industriell | 3C elektronische Produkt-Drop-Test | Vor Ort einges chränkt | 1080P @ 2.000-3.000 fps | M Pro | Medium-High-Speed-Prozess, platzsparend |
Industriell | Automobil crash (nicht fahrzeug montiert) | Raum-dominant | 4K @ 2.000 fps | G Pro / G Mini | Große Sichtfeld strukturelle Verformung und Flugbahn analyze |
Nationale Verteidigung Sci-Tech-Industrie | Aero-Motor-Klingen | Zeit dominant | 1,3 MP @ 10.000-25.000 fps | NEO | Hoch geschwindigkeit rotation und dynamische Messung |
Nationale Verteidigung Sci-Tech-Industrie | Großes Sichtfeld Ziel verfolgung | Raum-dominant | 5MP @ 3.600 fps oder 4K @ 2.000 fps | G Pro / G Mini | Pixel verhältnis von Fern zielen |
Zivilist | Film Zeitlupe/Werbung Kreativität | Raum-dominant | 4K @ 1.000-2.000 fps oder 5K @ 1.000 fps | G Pro / G Mini | Bildqualität, Nach bearbeitung und Ausgabe qualität haben Priorität |
Das Ziel der Auswahl von Hoch geschwindigkeit kameras besteht nicht darin, die höchste Spezifikation zu wählen, sondern eine optimale Informations anpassung zu erreichen:
Zeitliche Stichproben müssen den vollständigen dynamischen Prozess erfassen
Räumliche Probenahme muss messbare Details bewahren
Das System muss in realen Umgebungen zuverlässig funktionieren
Unterschied lichHoch geschwindigkeit kameraSerien entsprechen unterschied lichen Bedürfnissen:
NEO → Ultra-Hoch geschwindigkeit ereignisse
S → ausgewogene Messung
G Pro / G Mini → hoch auflösende Anwendungen
M Pro → kompakte industrielle Integration
Festlegung einer Auswahl logik basierend auf Aufgaben zielen, physikalischen Prozessen, und Szenario beschränkungen, die der vernünftig sten räumlich-zeitlichen Stichproben strategie entsprechen und die tatsächlich für das experimentelle Szenario erforderlichen physischen Informationen vollständig aufzeichnen, sind die Grundlage für die profession elle Anwendung vonHoch geschwindigkeit kameras.
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