Tue. Aug 16th, 2022

Gary Elinoff de AAC habló con el Dr. Jim Bales, Director Asociado del Centro Edgerton de MIT, sobre el valor de las cámaras de alta velocidad en diseño y fabricación.

El Dr. Jim Bales afirma que las imágenes de alta velocidad permiten ver lo que sucede mecánicamente cuando manipulan el lado del control eléctrico o viceversa. Las cámaras a menudo pueden permitir que los ingenieros de fabricación vean la causa de los defectos de fabricación sin la necesidad de un análisis extenso y lento.

Esta conversación con el Dr. Bales. se centra en el uso de estos dispositivos y en un curso de cuatro días que ofrece en MIT en Cambridge, MA, para una amplia gama de profesionales de la industria y académicos.

Encofrado global contra encofrado rodante

En la investigación, diseño, prueba o fabricación, los eventos a menudo tienen lugar a velocidades muy por encima de la capacidad del ojo humano para ver. Las cámaras especializadas capturan momentos fugaces en el tiempo y proporcionan una base para la correlación con eventos eléctricos relacionados.

Un aspecto importante en cualquier tipo de fotografía es el control del obturador, y las cámaras modernas de alta velocidad emplean el encofrado global, a diferencia de un método antiguo llamado encofrado rodante.

El disparo global es un método en el que todos los píxeles de una imagen se muestrean simultáneamente. Esto se compara con el encofrado giratorio, en el que los píxeles se muestrean fila por fila, lo que crea un efecto de desenfoque si el objeto de la imagen se mueve con la suficiente rapidez.

Imagen utilizada con permiso del MIT Edgerton Center.

El Dr. Bales señala que el encofrado giratorio producirá imágenes distorsionadas a las velocidades más altas que nos preocupan, y "si realiza mediciones con ellos obtendrá datos falsos". En esencia, el encofrado global permite obtener imágenes más claras. Y datos más fiables.

Puede obtener más información sobre la diferencia entre estos tipos de encofrado y los dispositivos que los utilizan en estos artículos:

Cámaras de video de alta velocidad en manufactura

Según el Dr. Bales, las cámaras de alta velocidad pueden proporcionar información crítica sobre todo, desde poblar una placa de circuito hasta inyectar coca-cola en una botella y ponerse una tapa y una etiqueta.

Por ejemplo, una máquina que hace que los widgets comience a comportarse mal de alguna manera, pero la máquina se está moviendo demasiado rápido para ver qué está pasando. Entonces, lo primero que intentas es reducir la velocidad de la máquina, de hacer 100 widgets por minuto a solo 10. El problema puede desaparecer, pero cuando lo vuelves a la normalidad, el problema vuelve. Hay algo acerca de la alta velocidad que induce el problema, pero no puedes ver lo que está pasando.

Usted, el ingeniero, podría resolver el problema mediante análisis o inferencia. Pero, como una vez dijo un colega de ingeniería de Jim, "nunca deduzca lo que puede medir directamente". Con una cámara de alta velocidad, puede tomar una gran cantidad de imágenes durante un período de tiempo relevante, y es probable que vea algo Eso puede corregirse, a veces con bastante facilidad. No tuvo que adivinar ni inferir, puede verlo en una imagen capturada de un momento en el tiempo.

Imagen utilizada con permiso del MIT Edgerton Center.

Al analizar un controlador de motor problemático, si algo se está deslizando, es posible que el deslizamiento no esté ocurriendo a una velocidad relativamente lenta para la visión humana. Con una cámara de alta velocidad, puede ver el verdadero movimiento del rotor, momento a momento.

Mejor aún, las cámaras de video dan una señal de sincronización, fotograma a fotograma, para que sepa la hora exacta de cada fotograma. Puede usar esta sincronización para activar el equipo de prueba y hacer otros tipos de mediciones eléctricas, y luego emplear los registradores de datos para registrar simultáneamente todas las señales eléctricas y bloquear esos registros para compararlos con las imágenes.

En esencia, el analista puede bloquear los dos registros, la imagen mecánica y los parámetros eléctricos que mide, en el tiempo. Por ejemplo, si ve una falla de voltaje, puede mirar el motor y ver qué estaba haciendo en el momento exacto de la falla.

Cámaras no limitadas al espectro visual

¿Qué sucede cuando el evento que desea analizar es concurrente con una explosión de luz visual de alta intensidad? Un ejemplo podría ser un proyectil perforante de armadura disparado contra una armadura de tanque, con el impacto que causa una bola de fuego de espectro visible.

En tal caso, también hay una salida útil en el espectro de rayos X que puede ser captada por cámaras de rayos X especializadas y bastante caras. La clave es que si la bola de fuego no se extiende a las longitudes de onda de los rayos X, los rayos X emitidos, no ocultados por la bola de fuego, pueden proporcionar la imagen deseada del efecto momento por momento de la cáscara en la armadura.

¿Por qué deberían importarle los ingenieros mecánicos y de diseño?

Tomemos el ejemplo de un diseñador de fundas para celulares. Cuando la caja del teléfono móvil cae sobre una superficie dura y se agrieta, ¿exactamente cómo se rompe? Si puede ver cómo comienza el modo de falla, puede terminar el problema agregando un poco de refuerzo al caso a una parte particular de la estructura, o tal vez, como señala Jim, "mover este soporte dos milímetros hacia el Atrás de la caja ”para evitar que se rompa. "Cuando vea el modo de falla, puede ajustar el diseño para compensar".

El curso

El curso que el Dr. Bales está enseñando se llama "Imágenes de alta velocidad para análisis de movimiento: sistemas y técnicas" y está destinado a ayudar a los ingenieros a seleccionar y utilizar cámaras en sus trabajos, sin Necesitamos entender cada aspecto del hardware involucrado.

El Dr. Bales estará enseñando:

  • Elegir la cámara correcta
  • Cómo iluminar sujetos para la fotografía.
  • ¿Cómo elegir la lente correcta?

Todos los equipos de los principales fabricantes están representados, incluyendo:

  • Investigación de la visión
  • Fotron
  • Nac

El objetivo de la clase es enseñar a los participantes las ventajas y desventajas de todas las ofertas disponibles de la industria. El enfoque de la instrucción no es el interior de la cámara, sino cómo usarla. El programa dura cuatro días y se desarrollará del 17 al 20 de junio.

By Maria Montero

Me apasiona la fotografía y la tecnología que nos permite hacer todo lo que siempre soñamos. Soñadora y luchadora. Actualmente residiendo en Madrid.