航空发动机叶片以每秒数百转的速度狂舞,一次微小的振动失谐都可能引发灾难,而一束捕捉微观动态的光,正成为守护工业安全的新防线。

实验室里,科研人员正紧盯屏幕,航空发动机叶片的动态序列图像被一台每秒能捕捉25000帧的高速相机清晰记录下来-3

通过数字图像相关系统,叶片的一阶、二阶、三阶振动模态被精确测量,连微米级的形变都无所遁形-3。这就是现代工业检测的一个缩影。


01 速观万象

在合肥,有一支特殊的科研队伍默默耕耘在机器视觉与光学测量的前沿阵地。他们就是安徽高速工业相机研究所的科研人员,这支队伍由40多名科研人员组成-1

这支团队可不简单,里面有特聘教授、教授、副教授等高级专业人才,还有一批充满活力的博士和硕士研究生-1

他们每天都在与光、机、电、算、控五个领域的复杂问题打交道,目标是让中国的工业视觉技术走在世界前列。

你可能会问,高速工业相机到底有啥用?这么说吧,在平板显示器生产线上,它能在眨眼间检测出人眼根本看不见的微小缺陷。

在太阳能电池制造过程中,它可以实时监控电池片的表面质量。在半导体和微机电系统领域,它更是精密测量的得力助手-1

02 技术突围

安徽高速工业相机研究所最令人振奋的突破,在于他们不仅研发硬件,更在算法和系统集成上取得了重要进展。

他们成功研发了超高速视觉检测平台,开发了多种基于硬件的高速图像处理算法,让图像处理速度快到惊人-2

这些技术突破不是纸上谈兵。比如在汽车制造领域,他们的视觉检测系统被称为“智慧之眼”,能够代替人工完成识别、测量、定位、检测等复杂任务-5

在发动机研究领域,他们的技术能够可视化捕捉点火瞬态中火焰核生成、传播及喷雾燃烧瞬态过程,为发动机效率提升提供了关键数据支持-3

更厉害的是,他们还研制出了系列三维全场测量设备。这些设备能够实现被测物三维全场变形及应变的快速、准确检测-7

无论是航空航天、军工还是汽车制造,这些技术都在大显身手。

03 攻坚克难

搞科研哪有那么容易,安徽高速工业相机研究所的团队面临着诸多挑战。工业检测环境复杂多变,高温、高湿、强振动都是家常便饭。

针对这些复杂工况,他们发明了测量系统参数自校正的三维变形实时检测方法,解决了振动工况下测量基准失稳的难题-7

他们还攻克了弱相关图像精确解算三维应变场的方法,解决了大变形、高温等复杂工况下的图像匹配难题-7

这些技术突破不仅停留在实验室。在特种材料性能测试中,他们的系统能够对航空发动机外壳耐高温陶瓷涂层损伤进行科学成像-3

在气动力学研究中,他们的设备能够捕捉气动力学实验中激波、涡结构及流场瞬态演化序列图像-3。这些应用实实在在解决了工业界的痛点问题。

04 跨域应用

安徽高速工业相机研究所的技术已经渗透到各个工业领域。在航空航天领域,他们的测量系统能够完成锥状物体投放挂架分离瞬间的6Dof运动轨迹捕获-3

在汽车制造领域,他们的视觉检测产品已经实现系统化大规模应用-5。历经十余年的产学研用联合攻关,这个团队建立了包含测量、引导、检测、识别的4大类10余种工业视觉检测成套装备体系-5

在科学实验领域,他们的高速摄像机能够应用于科学实验抓拍、设备安全监测、生产故障警报等多个场景-8。这些设备拥有高灵敏度传感器,例如85% QE高灵敏度高速摄像机-3

而且他们的技术还在不断进步。最近,他们研发的系统可完成气流场、水流场、两相流场的速度场、涡量场分析,时间分辨粒子成像测速场系统可得到随时间演化的二维速度场-9

05 放眼国际

安徽高速工业相机研究所并没有闭门造车,而是积极开展国际合作与交流。他们与英国、德国、美国、香港和台湾等国家和地区的科学研究人员建立了良好的互动关系-1

这种国际视野使他们的科学研究与世界水平保持同步。他们既注重创新性研究和重要基础理论研究,也不放松大型应用项目的研发-1

值得一提的是,这个研究所的团队已经在人工智能、智能制造、控制理论等领域的国际期刊和国际会议上发表了100余篇论文-2

他们还获得了国际及国家发明专利50余项-2。这些成果充分展示了中国在高速工业相机领域的技术实力。

更重要的是,他们培养了一批又一批的专业人才。这些人才不仅具备扎实的理论基础,更在实践中积累了丰富经验,成为中国工业视觉领域的中坚力量。


粒子图像测速系统正测量着燃烧区周围流场的速度分布,揭示湍流与火焰传播间微妙的相互作用-3。发动机实验室里,科研人员记录下每个数据,这些数据将汇入中国工业视觉技术的创新洪流。

在安徽高速工业相机研究所的实验室里,另一项突破正在酝酿——他们研发的智能高速相机-2能捕捉到人眼无法察觉的微振动。当工业生产线上的机械臂以毫米级精度重复运动时,那台高速相机正在见证中国制造从“大体量”向“高精度”的悄然转变。