Ghi nhận chuyển động của các bộ phận ô tô bằng công nghệ 3D DIC

Tương quan hình ảnh kỹ thuật số 3D (3D Digital Image Correlation – 3D DIC) là một phương pháp quang học mạnh mẽ, có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó có việc theo dõi chuyển động với độ chính xác cao. Với 3D DIC, kỹ sư có thể đo vị trí, độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc trên toàn trường, từ đó hiểu rõ hơn cách vật liệu và các bộ phận phản ứng khi chịu tải.

Mercury RT ứng dụng các thuật toán tiên tiến kết hợp Point Tracking với 3D DIC, cho phép theo dõi chuyển động ngay cả với những hình học phức tạp trong điều kiện thực tế. Thông qua việc tái tạo vùng 3D – FullField, 3D DIC cho phép ghi nhận và phân tích độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc theo cả ba trục. Quá trình theo dõi được thực hiện bằng cách tương quan các marker hoặc các vùng ảnh giữa từng khung hình, đảm bảo kết quả có độ chính xác và độ tin cậy cao.

Mục tiêu

Mục tiêu của nghiên cứu này là theo dõi chuyển động của một cần gạt nước kính chắn gió trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Ánh sáng sử dụng hoàn toàn là ánh sáng tự nhiên trong điều kiện thời tiết có mây xen nắng, khiến điều kiện chiếu sáng thay đổi trong suốt quá trình đo.

Mô tả nghiên cứu

Đối tượng được phân tích là một bộ phận cần gạt nước dài 170 mm, được lắp trên kính phía sau của xe và có hình học 3D phức tạp. Để ghi nhận chuyển động ngoài mặt phẳng, cần sử dụng thiết lập đo 3D DIC.

Hai camera iDS UI-3180-CP-M-GL được đồng bộ hóa, hoạt động ở độ phân giải giảm xuống 2000 × 972 px với tốc độ 180 fps. Hai camera được bố trí với góc stereo 25° nhằm ghi nhận chính xác chuyển động ngoài mặt phẳng.

❖ Theo dõi điểm (Point Tracking)

Hai sticker dạng dấu thập (T1 và T2) được theo dõi bằng hai point probe, cho phép ghi nhận độ dịch chuyển theo cả ba trục X, Y và Z.

Xem video minh họa chuyển động của cần gạt nước kính chắn gió.

❖ Độ dịch chuyển tổng thể

Chuyển động của cần gạt nước được theo dõi trong ba chu kỳ chuyển động hoàn chỉnh.

3D DIC – Windshield – Overall Displacement

❖ Chuyển động theo từng trục

Độ dịch chuyển theo từng trục riêng biệt được phân tích đối với cả hai điểm được theo dõi.

3D DIC – Windshield – Displacement

3D DIC – Kính chắn gió – Độ dịch chuyển

❖ Theo dõi toàn trường (Full-Field Tracking)

Không chỉ giới hạn ở việc theo dõi các điểm, bản đồ độ dịch chuyển toàn trường cũng được tái tạo, thể hiện đầy đủ biến dạng và quỹ đạo chuyển động của cần gạt nước trong suốt quá trình hoạt động.

Xem video bên dưới.

Trước tiên, độ dịch chuyển tổng thể được phân tích:

3D DIC – Windshield – Overall FullField

Tiếp theo, độ dịch chuyển theo từng trục riêng biệt (X, Y, Z) được hiển thị:

3D DIC – Windshield – FullField

Ưu điểm nổi bật khi sử dụng 3D DIC trong theo dõi chuyển động

❖ Phân tích toàn trường hoặc tại từng điểm – từ bản đồ phân bố chi tiết đến theo dõi chính xác tại từng điểm.

❖ Đo không tiếp xúc – không cần dán hoặc gắn thêm vật thể lên mẫu đo, không gây ảnh hưởng đến đối tượng cần đo.

❖ Giám sát theo thời gian thực – theo dõi chuyển động trực tiếp trong quá trình diễn ra.

❖ Khả năng xử lý dữ liệu sau đo – có thể phân tích lại dữ liệu hình ảnh đã ghi để khai thác thêm thông tin chuyên sâu.

❖ Ghi nhận chuyển động tốc độ cao – có thể kết hợp với camera tốc độ cao để ghi nhận các chuyển động nhanh hoặc phức tạp.

Các ứng dụng điển hình của theo dõi chuyển động

❖ Nghiên cứu chuyển động tương đối giữa các bộ phận cơ khí.

❖ Phân tích quỹ đạo chuyển động của các bộ phận.

❖ Tạo bản đồ độ dịch chuyển toàn trường của các kết cấu hoặc cụm chi tiết.

Kết luận

Kết quả theo dõi chuyển động của cần gạt nước kính chắn gió bằng 3D DIC cho thấy cả phương pháp sử dụng point probe và phương pháp đo toàn trường đều cho kết quả nhất quán và đáng tin cậy.

Điều này cho thấy vai trò của 3D DIC trong theo dõi chuyển động, giúp kỹ sư thu được những thông tin chính xác về độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc, ngay cả với các đối tượng có hình học phức tạp.