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高速成像系統(tǒng)用于對子彈動態(tài)運動進(jìn)行分析
點擊次數(shù)：2271 更新時間：2016-04-06
高速成像系統(tǒng)多重曝光
圖像是利用todim::streamer圖形用戶界面GUI軟件捕獲的。該軟件作為一種開源軟件供每臺相機(jī)使用。相機(jī)和PC主機(jī)之間的所有配置和數(shù)據(jù)傳輸，都是通過一個標(biāo)準(zhǔn)GigE Vision接口以及與GenICam兼容的API一起來實現(xiàn)的，zui后將圖像存儲為原始二進(jìn)制16位文件的形式。
可以看到子彈的三處獨立的曝光點。每個脈沖能夠捕獲到飛行子彈的一幅曝光良好的圖像。此外，一個BP-880帶通濾波器，能在500μs的總曝光時間內(nèi)削弱背景光的影響。通過使用該濾波器，由IL-0900模塊提供的紅外光脈沖比背景光更加*，它能有效照亮并“凍結(jié)”子彈的運動。
在這個試驗中，測量到子彈的運行速度為751m/s，而制造商提供的數(shù)據(jù)為854m/s。
凍結(jié)時間
為了測彈的出口速度，光脈沖之間的延遲被設(shè)定為100ms，對于以800m/s高速行進(jìn)的子彈而言，大約為8cm。此延遲用來分離合成圖像中子彈的多次曝光。子彈的長度可以從制造商的說明書中得知，用于為圖像提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。然后，子彈的三次曝光間隔可被提取。
多脈沖方法的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是：不受任何幀到幀變化的影響。子彈的每次曝光均由相機(jī)傳感器的單一激活捕獲，加上的照明時間控制，盡可能減少可變因素，從而使得分析得以優(yōu)化，實現(xiàn)更高的度。這可以在子彈的減速分析中窺見一斑。速度的兩個瞬時測量結(jié)果足夠，這樣便可獲得子彈減速的測量。從該捕獲序列中獲得的一個*的輸出是子彈“搖擺”或“偏轉(zhuǎn)”，這在多張曝光圖像中清晰可見。這種類型的運動很難預(yù)料，這將為子彈制造商提供寶貴的信息。
在成像系統(tǒng)，成像過程的所有三個關(guān)鍵因素——觸發(fā)、照明和圖像捕獲，必須由一個軟件界面控制。
盡管高速成像系統(tǒng)并未具備傳統(tǒng)的型超高速視頻拍攝相機(jī)的全部功能，但是其板上觸發(fā)、高速圖像采集和高功率照明光源所形成的一套組合，已經(jīng)預(yù)示著該系統(tǒng)將在測試和分析應(yīng)用中斬獲用武之地。
作為傳統(tǒng)高速成像系統(tǒng)的一個補(bǔ)充；在該試驗設(shè)備中也使用了傳統(tǒng)高速成像系統(tǒng)，其用于提供整個場景的全景。盡管該系統(tǒng)能夠提供高幀率和高分辨率的圖像，但是它不能捕獲飛行中子彈的詳細(xì)靜態(tài)圖像；然而膛線檢測卻需要這樣的圖像，此外這些圖像還能“對子彈運動時產(chǎn)生的任何不必要的傾斜或偏轉(zhuǎn)”提供一種可視化分析；子彈的這種傾斜或偏轉(zhuǎn)運動，增加發(fā)射阻力、降低精度。
客戶要求在距槍口很短處捕獲飛行中的子彈的圖像，并且要具有足夠的放大率，這樣才能對飛行中的子彈特征進(jìn)行可視化分析。該試驗設(shè)備中使用了一個落地配重以啟動步槍射擊，但是該機(jī)制所固有的定時不確定性，意味著不大可能直接從配重上觸發(fā)相機(jī)。因此，有必要利用正在運動中的子彈直接觸發(fā)圖像捕獲功能。
紅外照明模塊發(fā)射波長905nm的光，其用于照明視場，并提供足夠的光強(qiáng)以獲得高對比度圖像。這些照明單元直接由相機(jī)頭觸發(fā)，可以在輸入觸發(fā)器中設(shè)置一個延遲時間，以確保子彈即使處于高速運行中也能瞬間捕獲到它的圖像。
