製品活用例

製造波浪的应用

波浪动力学研究项目採用IDS USB 3 相机

波浪动力学研究项目採用IDS USB 3 相机

海浪对于岸边的形成扮演着很重要的角色。在海岸的形态学中海浪的形成以及移动方式都具有非常重要的因素。LEGI (Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels à Grenoble) 致力于海岸形成主题的研究 : 该机构的科学家投入研究波浪动力学,特别是在平坦的环境,为了能够了解更多关于波浪交错时的动能转换。目的是在发展出一种波浪气象学,不只对于船运来说非常重要,在未来也能够对天候变迁的影响作模拟。

应用

波浪动力学研究项目採用IDS USB 3 相机
共8台USB 3.0 uEye 相機可以拍攝16米的波浪通道

浅水中的波浪与所谓近海沙丘的波浪有着不同的动态。LEGI 正在研究随机的平坦波浪模式以及它们对海岸型态的影响。研究人员正在观察所谓的孤子 的形成与作用。这些是在不改变形状的情况下传播的波。两个孤子的相互作用是有拉伸弹性的, 例如、没有能量交换,只有时间延迟。如果多数的孤子相互作用,他们的频率会变成完全随机,并且会改变它们的扩张。这反过来会影响波浪与结构之间的相互作用,例如港口基础设施或是风力发电厂。

观测这些特定的波浪条件需要使用到可以做空间以及时间上的量测工具。LEGI打造了一个长36米,宽50公分特别波浪通道。这个尺寸需要一个大视野的相机以便在最大长度上纪录波浪的轮廓。

高门槛的技术应用

LEGI 委託法国R&D Vision 设计一套适合用于观察波浪的相机系统。解决方案: 一套配置了八台可同步运行的USB 3 UI-3060CP Rev. 2 多相机系统。这些相机都可以透过玻璃侧壁将两米长的通道区域用毫米分辨率等级视觉化。这让通道中心的16米总长度可以被记录。

波浪动力学研究项目採用IDS USB 3 相机
36米長與50釐米寬的波浪通道用於觀測波浪的特定型態。

这个系统所面临的两个挑战是相机的传输量以及储存容量。多年来,R&D Vision 一直致力于开发特别的技术,在一段时间内可以高速直接将资料记录在磁盘上。这裡所描述的应用程序具有RAID 结构,该结构由功能非常强大的SSD磁盘所组成,可以确保原始数据在纪录时不受损坏,并且最高的传输储存效率可以达到每秒1.2 Gb。RAID 结构建立在高性能的SSD记忆体。对于长于3小时30分的录像,视频的的储存容量高达15TB – 这是长时间观察波浪现象和研究更长的序列实验的先决条件。

为了确保相机的配置以及序列影像的撷取, R&D Vision 开发了自己的软件来整合所有IDS 相机独特的功能。使用1936 x 1216 pixels的解像能力以及 每秒166 帧的拍摄速度, UI-3060CP-M-GL Rev.2 的高速以及高解析是一款完美的候选相机。Sony CMOS影像传感器的高感光能力以及超低噪音图像表现对于将影像效果最佳化来说是非常重要的条件。

选择USB 3 接口是因为多台相机的数量以及电缆线所需要的长度。这个应用中使用了20公尺长的光纤电缆线。

成果

波浪动力学研究项目採用IDS USB 3 相机

影像被截取后,LEGI 的科学家在侧窗上记录水接触线来重建水位,例如,超过16米长度的水位变化。选用的相机型号可以让研究人员能够使用非常高的分辨率观察到水位变化小于100微米,这确保了高精度的测量结果。相机的高帧率可以记录波浪的时间动态。

对于LEGI Diphasic Flow 以及 Turbulence团队的力学教授 Nicolas Mordant来说,这是一个非常创新的解决方案: "这个相机系统是我们研究海洋状态的不可或缺的好帮手,特别是在需要观察随机事件的情况下。这8同步运行的相机提供了一个原创的方式可以实践准确地同步时空测量。

Perspective

接下来,科学家们计画在运河的另一端建造一个人工沙滩。将会使用IDS相机来将运河末端的沙滩可视化,并使用PIV(例子图像测速)方法进行测量。多相机系统,包含了8台IDS USB 3 UI-3060CP Rev. 2 相机,能够更准确的了解波浪对海滩型态的影响。调查解果可替沿海基础设施的规划提供重要的意见,例如:更彻底的保护港口或是其他定居点免受气候变化的影像,例如洪水。

USB 3 uEye CP - 卓尔不群的快速、 无以伦比的可靠性、 惊艳绝伦的传感器

IDS Industrial camera USB 3 uEye CP
Interface: USB 3.0
Model: UI-3060CP-M-GL Rev.2
Sensor type: CMOS
Manufacturer: Sony
Frame rate: 166 fps
Resolution: 1936 x 1216
Shutter: Global Shutter
Optical Class: 1/1.2“
Dimensions: 29.0 x 29.0 x 29.2 mm
Weight: 52 g
Connector: USB 3.0 Micro-B, screwable
Applications: Astronomy, Biotechnology, ITS (Intelligent Transport System), Visualisation and analysis, Low-light conditions, Quality assurance

客戶:

R&D Vision 是一间创新的法国公司,专门研究以及开发测量解决方案,整合採集以及分析图像,适合用于各种应用。

http://www.rd-vision.com/r-d-vision-eng


LEGI –
地球物理和工业流程实验室- 是University of Grenoble Alpes 的公共研究室。流体力学与转移领域的研究涵盖了环境以及工业问题中广泛的应用领域。

http://www.legi.grenoble-inp.fr/web/