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ゴルフボールのインパクトの瞬間の応力分布の解析(DIC解析)-株式会社ノビテック

ゴルフボールのインパクトの瞬間の応力分布の解析(DIC解析)

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ゴルフボールのインパクトの瞬間の応力分布の解析(DIC解析)

ゴルフボールのインパクトの瞬間の応力分布の解析(DIC解析)

超高速度ビデオカメラKirana(キラナ)によるゴルフボールのインパクトによる高速変形の撮影とひずみDIC解析

今回は、弊社取扱の超高速度ビデオカメラKirana(キラナ)を用いてゴルフボールのインパクトの瞬間を撮影し、DIC(Digital Image Correlation:デジタル画像相関法)解析によってひずみ分布の解析を行いました。照明には可視化用レーザー照明CAVILUXを使用し、インパクト時の瞬間的な変形をシャープに捉えられているのが確認できます。DIC解析結果を確認するとインパクトの瞬間ボール表面に衝撃が加わり、そこから徐々に内部に応力が発生している様子が確認できます。

ゴルフボールのインパクト時の変形をSpecialised Imaging Ltd.(英国)製超高速度ビデオカメラkirana(キラナ)を用いて可視化撮影しました。Kiranaは924x768ピクセルの高解像度画像にて、最高500万コマ/秒で180枚の連続撮影が可能なカメラです。高い時間分解能と空間分解能を有するため、様々な超高速度現象の画像解析にも最適なカメラとなっております。そして撮影した画像からDIC(デジタル画像相関法)解析を行いボールの衝撃によるひずみ分布の解析を行いました。DIC(Digital Image Correlation:デジタル画像相関法)解析とは対象にスペックルパターンと呼ばれるランダムな模様のパターンを塗布し、高速度カメラで撮影した変形前後の画像を使用しパターンを捜索、演算解析を行い、ひずみを可視化解析する手法です。一般的な歪計測に使用されますひずみゲージと異なり非接触にて計測が可能なことが大きな特長です。

本事例では、ゴルフボールのインパクト時の瞬間的な変形を超高速度ビデオカメラKiranaで撮影し、DIC解析を行いました。インパクトの瞬間、表面の変形から徐々に内部にひずみが発生していく様子が確認できます。このようなDICによる解析は新製品の開発や、耐久性の試験など様々な場面で活用されております。今回使用しました超高速度ビデオカメラKiranaは924x768ピクセルの高解像度で最大500万コマ/秒を180枚連続撮影することが可能ですので、ゴルフボールの超高速な変形解析を高解像に撮影し解析することに成功しております。

機材セッティング

現場設置

使用機材

撮影条件

撮影速度:10,000コマ/秒
画素数:640x480ピクセル
露光時間:1μ秒

超高速度ビデオカメラKirana

超高速度ビデオカメラKirana

撮影速度:200万コマ/秒
画素数: 924×768ピクセル
露光時間:200n秒

可視化用レーザー照明CAVILUX Smart

可視化用レーザー照明CAVILUX Smart

出力:400W
波長:640nm
パルス幅:200n秒

結果説明

ゴルフボールのインパクト時の瞬間的な変形を超高速度ビデオカメラKiranaで撮影し、DIC解析を行いました。インパクトの瞬間、表面の変形から徐々に内部にひずみが発生していく様子が確認できます。

Kiranaによって超高速なゴルフボールの変形を細かい時間分解能の撮影することが出来ているため、インパクトの瞬間から、内部に徐々にひずみが発生していく様子を捉えることに成功しております。

ノビテックでは様々な高速度現象の可視化に適したハイスピードカメラのラインナップ各種を取り揃えております。各種デモやオンラインでのご相談も承っておりますので、こちらよりお気軽にご相談ください。

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