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深视智能高速摄像机联合DIC研究仿生飞蛾翅膀扇动时各部位的应力变化
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2025-08-25 10:42:08来源: 中国机器视觉网

面对高速运动捕捉难、复杂形变解析难等难题,深视智能选用高速摄影、数字图像相关性等技术,并进行多学科联合,使该实验可清晰呈现仿生飞蛾翅膀的细微结构,高帧率捕捉翅膀在高速扇动过程中的每个瞬间变化。

一、仿生飞蛾翅膀扇动观测难点

1.高速运动捕捉难:翅膀扇动频率高、形变幅度小,传统低帧率相机无法定格瞬时细节,易丢失关键动态信息。

2.复杂形变解析难:翅膀由翅脉网络与薄膜构成,扇动时伴随多形式复合形变,如何从图像中精准提取全域应变数据,对图像处理精度提出极致要求。

二、深视智能的“解题思路”

本次研究实验采用深视智能高速摄像机联合数字图像相关法(DIC)的解决方案。

1.高速摄影技术

选用深视智能高速摄像机(型号:SH3-502),满画幅时具备2560*1920的高分辨率,帧率可达2000FPS。该实验可清晰呈现仿生飞蛾翅膀的细微结构,高帧率捕捉翅膀在高速扇动过程中的每个瞬间变化。

图4-1.jpg

本次实验参数为:2560x960@4000FPS

2.数字图像相关性技术

借助专业的图像处理软件(DIC技术)对高速摄像捕捉到的翅膀扇动图像序列进行分析,从而得到翅膀测量部位的应变分布情况,其中包含挤压、拉伸、弯曲程度等关键信息。

图4-2.jpg

3.多学科联合分析

实验结合高速摄影技术及数字图像相关法(DIC技术),对飞蛾翅膀的形变进行全面分析。通过实验数据与理论模型的对比验证,深入理解其应力特性,为研究人员提供优化思路。

三、应用意义与前景

图4-3.jpg

基于深视智能高速摄像机和DIC技术的飞蛾翅膀应变研究不仅具有重要科学价值,更在许多工程领域具有广阔的应用前景。

1.仿生微型飞行器设计

飞蛾翅膀在低能耗下实现高频扇动的力学特性,为微型仿生飞行器(如昆虫机器人、侦察无人机)的设计提供参考。

2.自适应可变性机翼技术

翅膀扇动时通过应变调控实现的可控弯曲、扭转特性,为航空器可变形机翼研发提供仿生模板。基于应力变化规律,可设计出能根据气流动态调整形态的自适应机翼,提升飞行效率与复杂工况适应性。

3.高性能复合材料创新

飞蛾翅膀的 “损伤容限” 机制是研究重点。通过解析翅脉对局部应变的分散作用,发现其作为 “裂纹终止者” 的结构原理,可指导耐损伤复合材料设计。