Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Vysokorychlostní kamery byly dříve velmi nákladnou záležitostí. Tak jak postupně zlevňují, nachází se pro ně stále větší okruh uplatnění. Již to nejsou jen destruktivní zkoušky, např. nárazové zkoušky automobilů, ale používají se i pro analýzu činnosti různých mechanismů, kontrolu činnosti a nastavování parametrů výrobních linek a pro mnohé další úlohy, kde je třeba analyzovat velmi rychlé děje.
V tomto článku se čtenáři mohou seznámit s použitím vysokorychlostní kamery ve vývojové zkušebně konstrukční a vývojové firmy.
Firma Swell
Firma Swell, spol. s r. o., z Hořic v Podkrkonoší (
www.swell.cz), která existuje od roku 1993, je dodavatelem komplexních vývojových prací a soustřeďuje se především na služby pro automobilový průmysl a dopravní techniku. Hlavním zákazníkem je akciová společnost Škoda Auto: firma Swell se podílela na vývoji i modernizaci vozů počínaje modelem Škoda Felicie až po současný Škoda Superb. Služeb firmy Swell využívá i mnoho evropských dodavatelů jiných automobilek a výrobců dopravní techniky, např. autobusů. Součástí firmy je technologické centrum, podporované dotacemi MPO, kde se zkoumají nové materiály a druhy spojů pro automobilový průmysl. V prototypové dílně se vyrábějí prototypy navržených dílů pro jejich zkoušení a testování, ale také díly pro speciální malosériové úpravy automobilů (např. pro policejní vozy).
Návrh a výpočet konstrukce je třeba validovat
Při vývoji automobilů již dávno nelze spoléhat na technickou intuici konstruktéra, která mu říká, že díl, který se mu na první pohled líbí, je správně navržen. Je třeba dát prostor výpočtům a simulacím. Pro to, aby byly výpočtem získané výsledky správné, je nutné do nich na začátku zadat správné údaje o materiálu, které zjišťuje vývojová zkušebna. Výsledky výpočtů a simulací je zapotřebí také následně ověřit, a to je opět úkol pro vývojovou zkušebnu. Vývojová zkušebna tedy podporuje konstruktéry v průběhu celého procesu návrhu nového dílu.
Vybavení vývojové zkušebny
Vývojová zkušebna firmy Swell je vybavena zařízeními pro pevnostní i korozní zkoušky materiálů, pro vibrační zkoušky zařízení včetně analýzy vlastních frekvencí, klimatickou komorou, pádovou věží, zařízením pro měření elektrických vlastností snímačů a další zkušební technikou. Vývojová zkušebna konstrukční kanceláře má svoje zvláštnosti. Zatímco zkušební laboratoř výrobního podniku většinou vykonává opakované zkoušky podle přesně daných normalizovaných postupů, ve vývojové zkušebně konstrukční kanceláře jsou běžnější specifické zkoušky podle zákazníkova zadání a metodiky. Vybavení vývojové zkušebny proto musí být univerzální. Firma Swell je v této souvislosti obzvlášť spokojena s měřicími kartami a softwarem LabView od společnosti National Instruments.
Vysokorychlostní kamera
Toto řešení proto zvolila i při nedávné koupi vysokorychlostní kamery Basler A504kc (obr. 1) s rozlišením 1 280 × 1 024 obrazových bodů při 500 snímcích za sekundu. Její maximální rychlost snímání je 4 000 snímků za sekundu. Kamera je vybavena dvěma výstupy CameraLink s kapacitou přenosu 680 MB/s, jež jsou vstupem pro měřicí kartu NI PCIe-1429 zásuvnou do slotu PCI Express počítače, který plní úlohu měřicí ústředny. Počítač musí být pro uložení obrazů vybaven dostatečnou paměťovou kapacitou. Měřicí úlohu lze naprogramovat a následně vyhodnocovat v programu LabView. Speciálně pro analýzu obrazu se využívá LabView Vision Development Module, také od National Instruments. Tento software umožňuje např. měřit rozměry, natočení, vyhodnocovat shodu s originálem apod.
Kromě snadného programování měřicích úloh a zpracování dat má tato sestava velmi užitečnou vlastnost, totiž možnost synchronizovat obraz s dalšími měřicími kanály. Synchronizační spoušť je součástí měřicí karty. Příklad použití je na obr. 2. Jde o analýzu činnosti zámku dveří automobilu: vlevo je snímaný obraz, vpravo průběhy síly a dráhy při činnosti mechanismu.
Jiný příklad měření vysokorychlostní kamerou je analýza vibrací zpětného zrcátka, vznikajících vlivem aerodynamických účinků při velkých rychlostech jízdy. Snahou je tento nepříjemný jev co nejvíce omezit. Měří se poloha odraženého světla laserového zdroje.
Shrnutí
Příklad využití vysokorychlostní kamery ve vývojové zkušebně konstrukční kanceláře dokládá možnosti měřicích karet a softwaru LabView od firmy National Instruments. Ing. Jaromír Kejval, Ph.D., vedoucí vývojové zkušebny firmy Swell, uvedl, že hlavními přednostmi jsou možnost snadno vytvořit novou měřicí úlohu a synchronizovat ji s dalšími měřicími kanály. „Díky tomuto zařízení můžeme sledovat takové parametry a vlastnosti výrobků, které jsou jinými metodami velmi těžce měřitelné. Lze tak odhalit riziko potenciální nefunkčnosti dílu ještě před zahájením jeho sériové výroby,“ dodal.
(Bk)
Obr. 1. Vysokorychlostní kamera Basler A504kc
Obr. 2. Příklad měřicí úlohy v LabView − kontrola činnosti zámku