Forschung und Entwicklung
F&E
Die Konzeption und Entwicklung neuer Produkte ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg eines jeden Unternehmens. Der Einsatz neuer und innovativer Materialien und Verfahren erfordert ein umfassendes Verständnis von Vorgängen, die für das Auge zu schnell sind. Die Hochgeschwindigkeitsbildgebung ermöglicht es Ingenieuren und Wissenschaftlern, komplexe industrielle Prozesse und experimentelle wissenschaftliche Forschung zu visualisieren, zu messen und zu charakterisieren.
Seit Jahren wird die Hochgeschwindigkeitsbildgebung von Forschungs- und Entwicklungsteams auf der ganzen Welt eingesetzt, um Ingenieuren und Herstellern eine detaillierte Analyse einer Vielzahl von Ereignissen zu ermöglichen. Zu den gängigen Anwendungen und Techniken im F&E-Bereich gehören unter anderem die digitale Bildkorrelation (DIC), die Materialprüfung, die Fehlersuche an Produktionslinien und die Robotik. Um mehr über die einzelnen Anwendungen und Techniken zu erfahren oder um herauszufinden, welcher Typ von Photron-Hochgeschwindigkeitskamera für diese Anwendungen am besten geeignet ist, klicken Sie einfach auf den Titel des jeweiligen Abschnitts.
Digitale Bildkorrelation - Die digitale Bildkorrelation, oft als DIC bezeichnet, ist ein optisches 2D- oder 3D-Verfolgungsverfahren, das zur Messung von Verformungen, Vibrationen und Dehnungen in Materialien eingesetzt wird. DIC verfolgt ein Grauwertmuster in Teilmengen durch digitale Bildgebung. Dieses gesprenkelte Muster ist häufig auf Objekten wie Aluminium, Gummi, Glas und Kunststoffen zu sehen. Diese Technik wird für eine Vielzahl von Prüfungen eingesetzt, darunter Torsions-, Flitter-, Biege- oder Belastungsprüfungen. DIC kann für sehr kleine oder große Prüfbereiche verwendet werden.
Materialprüfung - Unternehmen und Verbraucher vertrauen jeden Tag auf verschiedene Materialien. In allen wichtigen Industriezweigen müssen Ingenieure sicher sein, dass die bei der Herstellung ihrer Produkte oder Geräte verwendeten Materialien ihrer Aufgabe gewachsen sind. Daher müssen sie aktiv und sorgfältig prüfen, ob die Herstellungsprozesse die Erwartungen erfüllen. Bei der Werkstoffprüfung handelt es sich um eine hochpräzise Technik, mit der die Eigenschaften von Werkstoffen gemessen werden, z. B. die mechanischen Eigenschaften, die elementare Zusammensetzung, die Korrosionsbeständigkeit und die Auswirkungen von Wärmebehandlungen. Die meisten Prüfungen werden an metallischen Werkstoffen, Verbundwerkstoffen, Keramiken und Polymeren durchgeführt.
Die Hochgeschwindigkeitsbildgebung wird in der Materialprüfung eingesetzt, um die physikalischen und mechanischen Eigenschaften verschiedener Materialien oder Komponenten zu messen. Typische Prüfverfahren sind: Zugprüfung, Fallprüfung, Druckprüfung, Verformung, Quetschfestigkeit, Delamination und viele andere.
Fehlerbehebung an Produktionslinien - Der Einsatz von Hochgeschwindigkeitskameras zur Fehlerbehebung und Überwachung von Produktionslinien ist ein wichtiges Instrument, das von Mitarbeitern in der Fertigung, der Technik und der Qualitätssicherung weltweit eingesetzt wird. Sie werden eingesetzt, um regelmäßige Probleme zu überprüfen und zu dokumentieren, z. B. bei der Zeitplanung, bei Ausfällen und bei Problemen mit der Anlagenleistung, um die Prozessverbesserung zu beschleunigen und Korrekturmaßnahmen einzuleiten. Beim Einsatz von Hochgeschwindigkeitskameras zur Fehlersuche an Industriemaschinen und Fertigungsanlagen wird der Prozess praktisch angehalten, so dass der katastrophale Fehler sichtbar gemacht werden kann.
Robotik - Eine Hochgeschwindigkeitskamera kann ein unverzichtbares Werkzeug sein, wenn es um das Testen, Messen, Kalibrieren und Debuggen von Robotermechanismen geht.
ANWENDUNGEN UND TECHNIKEN
MATERIALPRÜFUNG
DIGITALE BILDKORRELATION
PARTICLE IMAGE VELOCEMTRY
SCHILIEREN
Analyse der bedingten Abtastung von Hochgeschwindigkeits-Schierenfilmen der Mach-Wellen-Strahlung in einem Überschallstrahl
Die akustisch ausgelöste bedingte Abtastanalyse kann die mit dem Breitbandrauschen zusammenhängenden intermittierenden Fluktuationen aus komplizierten Schlieren-Visualisierungsfilmen rund um die Quellregion extrahieren, was bei der Verwendung herkömmlicher Methoden schwierig ist. In dieser Studie wurde eine Analyse der Mach-Wellen-Strahlung eines Überschallstrahls durchgeführt. Die extrahierten Ergebnisse gaben die bekannten Merkmale der Mach-Wellen und ihrer Quellen (d.h. Wellenpakete an der Strahlgrenze) korrekt wieder und zeigten deutlich die Korrelation zwischen diesen Nahfeldfluktuationen und den intermittierenden akustischen Ereignissen im Fernfeld. Diese Analyse kann möglicherweise auch auf andere breitbandige, intermittierende Turbulenzgeräusche angewandt werden und wird ein besseres Verständnis für deren Entstehungsmechanismen ermöglichen.
Smartphone-hintergrundorientiertes Schlieren zur Ortung von Gasaustrittsstellen in Notfällen
Wir schlagen ein Smartphone-Hintergrund-orientiertes Schlieren-Verfahren (SBOS) vor, das kostengünstig und einfach zu implementieren ist, um Gaslecks aufgrund von Dichtefeldschwankungen in der Luft zu erkennen. Herkömmliche Gasleckdetektoren sind oft so konzipiert, dass sie die Konzentration im gasgefüllten Raum punktuell messen und daher nicht für die unmittelbare Lokalisierung der Leckquelle geeignet sind. SBOS wird als alternative Methode zur sicheren und schnellen Erkennung von Gaslecks vorgeschlagen, da SBOS die Dichteänderungen optisch und berührungslos misst. Das Smartphone als tragbarer Gasleckdetektor hat erhebliche Vorteile gegenüber der in der Laborforschung häufig verwendeten Hochgeschwindigkeitskamera, da es kostengünstig und tragbar ist. Wir setzen SBOS ein, um das Dichtegradientenfeld der Luft um eine Flamme und Heliumgas zu messen, das unter hohem Druck aus einer Düse austritt. Um den Dichtegradienten mit SBOS zu erfassen, verwenden wir nur ein Smartphone als BOS-Kamera, eine Raumlampe als Lichtquelle und einen farbigen Hintergrund. Bei der Analyse verwenden wir die Farb-Kreuzkorrelationsmethode, die das Rauschen der Verschiebungsfelder reduziert.
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Modellierung und Simulation für einen optimierten Entwurf eines dynamischen Biegeversuchs
Die Vorhersage der Leistungsfähigkeit von Stahlbetonkonstruktionen bei Stößen ist für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen von großer Bedeutung. Daher ist die Untersuchung des dynamischen Verhaltens des Materials notwendig, um die dynamischen mechanischen Eigenschaften des Materials sowohl in Bezug auf die mechanische Reaktion als auch auf das Bruchverhalten zu quantifizieren: dynamische Bruchenergie und Zugfestigkeit. Diese Studie zielt darauf ab, einen modifizierten Hopkinson-Stabbiegeversuch mit einer Reihe von numerischen Simulationen vor dem eigentlichen Versuch zu konzipieren, um eine praktikable Versuchsanordnung auszuwählen. Es werden die Ergebnisse eines dynamischen Biegeversuchs an einem bis zum Versagen belasteten stahlbrebewehrten Betonprobekörper vorgestellt.