Система goCRASH3D использует две камеры (левую и правую) и мощное освещение (в центре) для захвата до 12 000 2D-изображений в секунду, из которых рассчитывается около 1200 3D-изображений. Кредит: Fraunhofer IOF
Институт прикладной оптики и точного машиностроения Фраунгофера (IOF) уже много лет разрабатывает системы для высокоскоростного захвата 3D-данных. С помощью goCRASH3D команда из Йены представляет новую систему, которая записывает 3D-данные во время краш-тестов внутри тестируемого автомобиля.
Она показывает деформацию и движение компонентов автомобиля во время столкновения таким образом, который ранее был невозможен или возможен только в ограниченной степени. goCRASH3D будет представлен на выставках VISION и IZB.
Более 10 лет Fraunhofer IOF в Йене работает над захватом 3D-данных с помощью высокоскоростных камер. По сути, такая система состоит из двух камер, проектора и компьютера.
«Суть вопроса на самом деле не в камере, а в освещении», — объясняет руководитель проекта Кевин Срокос. Исследователи в Йене несколько лет назад усовершенствовали технологию GOBO из сценической технологии для своих целей.
С технологией GOBO диск с нерегулярным рисунком полос вращается перед мощным источником света. Это создает непериодический синусоидальный рисунок на измеряемом объекте. Это позволяет сопоставлять точки на изображениях с камер, смотрящих на объект под разными углами. 3D-координаты точек на изображениях рассчитываются на основе положения камер и смещения точек изображения.
Применение в автомобильной промышленности
Команда из Йены очень рано протестировала свою систему в автомобильной промышленности. «Тогда система использовалась для отслеживания развертывания подушки безопасности с временным разрешением», — сообщает Срокос. «Но еще в 2017 году у нас также возникла идея перенести систему в салон автомобиля». В совместном проекте с крупным немецким производителем автомобилей команда из Йены создала для этой цели демонстрационный образец, который партнер проекта использовал для испытаний с 2023 года.
С помощью goCRASH3D можно наблюдать, например, процессы в пространстве для ног, которые ранее были недоступны или доступны только в очень ограниченной степени. Таким образом можно также отслеживать области, закрытые раскрывающейся подушкой безопасности.
goCRASH3D (справа) смотрит на манекен с помощью своих камер. Разрешение двух 2D-камер составляет 512 x 512 пикселей каждая. Кредит: Fraunhofer IOF
Технология в деталях
При использовании goCRASH3D в автомобиле освещение снова играет главную роль: «Чем короче время экспозиции, тем сильнее должно быть освещение», — говорит Срокос. В этом конкретном случае используется один светодиод с яркостью 15 000 люкс. Каждая из двух камер выдает 12 000 изображений в секунду с разрешением 512 x 512 пикселей.
Из этого компьютер вычисляет около 1200 3D-изображений в секунду. Поле зрения в экспериментах составляло 70 x 70 см² на расстоянии одного метра. Эти параметры можно адаптировать к экспериментам.
Система с двумя камерами и осветительным устройством установлена в раме, в которой компоненты защищены от ускорения эластомерными буферами. Это позволяет системе выдерживать ускорения до 200g и удары до 60g на регулярной основе. Для этой цели рама постоянно устанавливается в транспортном средстве.
Высокоскоростная запись сегодня и завтра
Система goCRASH3D в настоящее время используется партнером проекта и дорабатывается в Fraunhofer IOF. В институте в Йене высокоскоростные записи уже были объединены с другими камерами, так что 3D-изображения можно комбинировать с дополнительной спектральной информацией.
Система goCRASH3D была разработана для автомобильной промышленности и совместно с ней. «Однако мы также можем представить себе другие приложения в секторе безопасности или в спортивной медицине», — объясняет Срокос. В среднесрочной перспективе технология высокоскоростной 3D-записи является отличным решением для растущих требований безопасности в автомобильном секторе.
Предоставлено Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
