Investigación y desarrollo
I+D+I
El diseño y desarrollo de nuevos productos es un factor crucial para el éxito de cualquier organización. La utilización de materiales y procesos nuevos e innovadores requiere una comprensión completa de los acontecimientos que son demasiado rápidos para el ojo. Las imágenes de alta velocidad permiten a los ingenieros y científicos visualizar, medir y caracterizar los complejos procesos industriales y la investigación científica experimental.
Durante años, los equipos de investigación y desarrollo de todo el mundo han utilizado imágenes de alta velocidad para proporcionar a los ingenieros y fabricantes un análisis detallado de una amplia variedad de eventos. Las aplicaciones y técnicas más comunes en el campo de la I+D incluyen, entre otras, el uso de la Correlación Digital de Imágenes (DIC), las pruebas de materiales, la resolución de problemas en la línea de producción y la robótica. Para obtener más información sobre cada aplicación y técnica o para saber qué tipo de cámara de alta velocidad de Photron sería la más adecuada para esas aplicaciones, simplemente haga clic en el título de cada sección.
Correlación deimágenes digitales - La correlación de imágenes digitales, a menudo denominada DIC, es una técnica de seguimiento óptico en 2D o 3D que se utiliza para medir la deformación, la vibración y la tensión en los materiales. La DIC rastrea un patrón de valores de gris en subconjuntos a través de imágenes digitales. A menudo se ve este patrón moteado en objetos como el aluminio, el caucho, el vidrio y los plásticos. Esta técnica se utiliza para una gran variedad de pruebas, como las de torsión, oropel, flexión o carga. El DIC puede utilizarse en áreas de prueba muy pequeñas o grandes.
Pruebas de materiales - Las organizaciones y los consumidores confían cada día en diversos materiales. En todas las industrias importantes, los ingenieros necesitan estar seguros de que los materiales utilizados en la fabricación de sus productos o equipos están a la altura de su cometido. Por lo tanto, deben verificar de forma activa y diligente que los procesos de fabricación cumplen las expectativas. Los ensayos de materiales son una técnica muy precisa que mide las características de los materiales, como las propiedades mecánicas, la composición elemental, la resistencia a la corrosión y los efectos de los tratamientos térmicos. La mayoría de los ensayos se realizan en materiales metálicos, compuestos, cerámicos y polímeros.
La imagen de alta velocidad se aplica a los ensayos de materiales para medir las propiedades físicas y mecánicas de diferentes materiales o componentes. Los métodos de ensayo típicos incluyen: Ensayos de tracción, ensayos de caída, compresión, deformación, resistencia al aplastamiento, delaminación y muchos más.
Resolución de problemas en la línea de producción - El uso de cámaras de alta velocidad para la resolución de problemas y la supervisión de la línea de producción ha sido una herramienta esencial utilizada por el personal de fabricación, ingeniería y calidad en todo el mundo. Se utilizan para verificar y documentar problemas periódicos, incluyendo problemas de sincronización, fallos y rendimiento de los equipos para acelerar la mejora del proceso e impulsar acciones correctivas. Cuando se utilizan cámaras de alta velocidad para solucionar problemas de maquinaria industrial y equipos de fabricación, prácticamente se detiene el proceso, lo que permite visualizar el fallo catastrófico.
Robótica - Una cámara de alta velocidad puede ser una herramienta esencial a la hora de probar, medir, calibrar y depurar los mecanismos de los robots.
APLICACIONES Y TÉCNICAS
PRUEBAS DE MATERIALES
CORRELACIÓN DE IMÁGENES DIGITALES
VELOCEMÍA DE LA IMAGEN DE LAS PARTÍCULAS
SCHILIEREN
Análisis de muestreo condicional de películas schlieren de alta velocidad de la radiación de ondas Mach en un chorro supersónico
El análisis de muestreo condicional desencadenado por la acústica puede extraer las fluctuaciones intermitentes relacionadas con el ruido de banda ancha de las complicadas películas de visualización de schlieren alrededor de la región de la fuente, lo que resulta difícil cuando se utilizan métodos convencionales. En este estudio, se realizó un análisis de la radiación de la onda Mach de un chorro supersónico. Los resultados extraídos capturaron adecuadamente las características conocidas de las ondas Mach y sus fuentes (es decir, el paquete de ondas en el límite del chorro) y mostraron claramente la correlación entre estas fluctuaciones de campo cercano y los eventos acústicos intermitentes de campo lejano. Este análisis puede aplicarse potencialmente a otros ruidos turbulentos intermitentes de banda ancha y proporcionará una mejor comprensión de sus mecanismos de generación.
Schlieren orientado al fondo del teléfono inteligente para localizar la fuente de una fuga de gas en caso de emergencia
Proponemos una técnica de schlieren orientada al fondo de un smartphone (SBOS), que es barata y fácil de implementar para la detección de fugas de gas debido a las variaciones del campo de densidad en el aire. Los detectores de fugas de gas tradicionales suelen estar diseñados para medir la concentración puntual en el espacio lleno de gas y, por tanto, no son adecuados para la localización inmediata de la fuente de la fuga. El SBOS se propone como un método alternativo para la detección de fugas de gas de forma segura y rápida, ya que el SBOS mide ópticamente los cambios de densidad sin contacto directo. El teléfono inteligente como detector de fugas de gas portátil tiene ventajas significativas en comparación con la cámara de alta velocidad que se utiliza a menudo en la investigación de laboratorio, ya que es barato y portátil. Aplicamos el SBOS para medir el campo de gradiente de densidad del aire alrededor de una llama y del gas helio que sale de una boquilla a alta presión. Para detectar el gradiente de densidad mediante SBOS, sólo utilizamos un smartphone como cámara BOS, una lámpara de habitación como fuente de luz y un fondo de color. En el análisis utilizamos el método de correlación cruzada de colores que reduce los ruidos de los campos de desplazamiento.
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Inducción de ondas de choque altamente dinámicas en procesos de mecanizado con cargas múltiples e impactos cortos de la herramienta
Modelización y simulación para un diseño optimizado de una prueba de flexión dinámica
La predicción del rendimiento de las estructuras de hormigón reforzado con fibre bajo impacto es de gran importancia en una amplia gama de aplicaciones industriales. Por lo tanto, el estudio del comportamiento dinámico del material es necesario para cuantificar las propiedades mecánicas dinámicas del material en términos de respuesta mecánica y comportamiento de fractura: energía de fractura dinámica y resistencia a la tracción. Este estudio tiene como objetivo diseñar un ensayo de flexión de barras Hopkinson modificado con una serie de simulaciones numéricas antes del ensayo real con el fin de seleccionar una configuración factible del experimento. Se presentan los resultados de un experimento de flexión dinámica en una probeta de hormigón reforzado con acero cargada hasta el fallo.