用于高速碰撞过程拍摄的5万帧摄像系统设计

作     者：史魁 杨洪涛 彭建伟 王浩 闫阿奇 SHI Kui;YANG Hong-tao;PENG Jian-wei;WANG Hao;YAN A-qi

作者机构：中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(No.2016YFC0803000) 国家自然科学基金资助项目(No.51905529) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2023年第31卷第1期

页      码：69-77页

摘      要：为了近距离清晰拍摄某高速运动目标的碰撞过程,研究了一种高帧频摄像系统。由于摄像系统的前端可能遭受碰撞碎片的损坏,研究了一种保护窗组件。针对成像单元的FPGA在极端高温+70℃时温度过高的问题,研究了一种导热装置。采用七组成像单元在顺序脉冲的控制下接续拍摄的方法,实现了5万帧/秒的高帧频成像。保护窗组件采用了三组保护窗玻璃自动移动更换且可自锁的形式,采用蜗轮蜗杆传动机构实现了大传动比驱动和自锁功能,采用霍尔传感器对保护窗的位置进行实时反馈。导热装置中间部分采用了柔性的高热导率石墨板,既有效地将FPGA的热量传导至主壳体上,又解决了装调节环节中刚性导热装置的过定位问题。对装配好的高帧频摄像系统进行了相关的力、热实验。实验结果表明,保护窗组件自锁和移动切换功能正常,高帧频摄像工作正常,实测拍摄帧频为50 050帧/秒,满足近距离清晰拍摄某高速运动目标碰撞过程的要求,具备一定的防护能力和热环境适应能力。

主 题 词：摄像系统 高帧频 保护窗 蜗轮蜗杆 热设计 石墨膜 

学科分类：08[工学] 082504[082504] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.37188/OPE.20233101.0069

馆 藏 号：203118155...