"القياس في المحامل الهوائية المسامية" في الأنظمة الميكانيكية ومعالجة الإشارات، وهي مجلة دولية مرموقة في مجال الهندسة الميكانيكية، كمؤلف أول. تمثل هذه الورقة فصلاً جديدًا في أبحاث كاميرات الأحداث.
يقترح هذا البحث طريقة تشخيص بصرية جديدة تعتمد على كاميرا الأحداث، لتحقيق قياس عالي الدقة غير مدمر لتوحيد فيلم الهواء للمحامل الهوائية المسامية. قدمت كاميرا الأحداث HCSJ-101-U، التي طورتها بشكل مستقل شركة Huachen Heyi Equipment Technology Co., Ltd. (المشار إليها فيما يلي باسم العلامة التجارية "HEVOX")، مع الدقة الزمنية لمستوى الميكروثانية والنطاق الديناميكي العالي، مواد التقاط عملية عابرة مهمة لهذا البحث. يوضح هذا التطبيق بشكل كامل القيمة المذهلة للمعدات المتطورة المنتجة محليًا في مجال القياس الهندسي الدقيق، مما يؤدي إلى تمكين مسارات جديدة في التشخيص البصري بشكل عميق.
01 الخلفية البحثية والاختناقات الفنية
يعد انتظام تدفق الهواء على السطح المسامي لمحمل الهواء عاملاً رئيسياً في تحديد قدرة التحمل والصلابة وعمر الخدمة ودقة الحركة. في التطبيقات المتطورة مثل آلات قياس الإحداثيات، والتصنيع فائق الدقة، ومعدات الطباعة الحجرية لأشباه الموصلات، يؤثر توحيد توزيع فيلم الهواء بشكل مباشر على مؤشرات الأداء الأساسية للمعدات.
طرق القياس الكمي التقليدية، مثل مسح الضغط أو قياس التداخل بالليزر، لها عمومًا قيود كبيرة: يؤدي اقتحام مجال التدفق إلى إتلاف البيئة المقاسة، وتسبب فتحات قياس الضغط أضرارًا هيكلية، ولا يمكنها التقاط العمليات العابرة، كما أنها مكلفة. أصبحت كيفية التوصيف الدقيق لتوحيد فيلم الهواء وعملية التأسيس العابرة دون الإضرار بهيكل المحمل بمثابة عنق الزجاجة الفني الذي يجب التغلب عليه بشكل عاجل في مجال التصنيع الدقيق.
02 طرق البحث: تتيح كاميرا الأحداث HCSJ-101-U مسارًا جديدًا للتشخيص البصري
ولمواجهة التحديات المذكورة أعلاه، اقترح لي زيكون وفريقه البحثي طريقة تشخيص بصري مبتكرة تعتمد على كاميرا الأحداث. تغمر هذه الطريقة عينة المحمل في الماء وتستخدم كاميرا حدث لالتقاط عملية التوليد الفوري للفقاعات على واجهة الهواء والماء لسطح عمل المحمل. من خلال تحليل التوزيع الزماني المكاني لأحداث تغيير السطوع على مستوى البكسل، يتم تحقيق التصور والتقدير الكمي لتوزيع تدفق الهواء الثابت.
تم توضيح المزايا التكنولوجية الأساسية لكاميرا الحدث بشكل كامل في هذا البحث. على عكس الكاميرات التقليدية، تعد كاميرا الأحداث HEVOX HCSJ-101-U أول كاميرا أحداث لفحص الجودة الصناعية في العالم مصممة استنادًا إلى مستشعر العين الإلكتروني. ويستخدم مستشعر الرؤية الخاص به تقنية عين إلكترونية جديدة عالية السرعة من ETH Zurich، وهو مجهز بخوارزمية التعلم العميق لتدفق الأحداث التي تم تطويرها ذاتيًا.
يستجيب هذا المنتج فقط لتغيرات السطوع على مستوى البكسل في المشهد، ويخرج المعلومات في تدفق حدث غير متزامن ومتفرق، ويمتلك دقة زمنية على مستوى الميكروثانية ونطاق ديناميكي عالي> 124 ديسيبل.
تتوافق المعلمات الأساسية لكاميرا الأحداث HEVOX HCSJ-101-U المنتجة محليًا تمامًا بشكل كبير مع طرق البحث:
دقة زمنية على مستوى الميكروثانية: دقة زمنية تبلغ 1μS، ومعدل إطارات مكافئ يتجاوز 10,000 إطار/ثانية، مما يتيح التقاطًا دقيقًا للعملية اللحظية لتشكيل الفقاعات.
النطاق الديناميكي العالي: >124 ديسيبل، مما يضمن جودة الإشارة في السيناريوهات ذات التغييرات الجذرية في السطوع، مثل الفقاعات تحت الماء.
تصميم منخفض استهلاك الطاقة: استهلاك الطاقة <10 ميجاوات، استهلاك منخفض للغاية للطاقة، مناسب للتجارب المستمرة طويلة الأمد.
سرعة الحركة: يدعم أقصى سرعة للحركة تصل إلى 30 م/ث.
تقنية مطورة بشكل مستقل: يستخدم مستشعر الرؤية تقنية جديدة تشبه العين الإلكترونية عالية السرعة من ETH Zurich، إلى جانب خوارزمية التعلم العميق لتدفق الأحداث المطورة ذاتيًا، مما يتيح التعرف على العيوب بسرعة عالية في الوقت الفعلي وتحديد الأحرف والأرقام الصينية والإنجليزية.
القدرة على التكيف مع الضوء: يدعم السيناريوهات ذات الإضاءة القوية والإضاءة المنخفضة وتغييرات الإضاءة الجذرية.
03 النظام التجريبي والنتائج الرئيسية: لتحقيق القياسات المذكورة أعلاه، قام فريق البحث ببناء نظام تجريبي قوي، بما في ذلك دعم ثابت مثبت في الأعلى، وإضاءة DC يمكن التحكم فيها، ونظام مياه يمكن التحكم في درجة حرارته، وبيئة مضادة للانعكاس لضمان جودة إشارة عالية. ومن خلال دمجه مع خوارزمية المعالجة في الوقت الفعلي التي تم تطويرها ذاتيًا، يمكن للنظام إنشاء خرائط حرارية لتردد الأحداث وإجراء تحليل إقليمي كمي.
النتائج الرئيسية:
تصور توزيع تدفق الهواء الثابت: من خلال تحليل تردد حدث توليد الفقاعات، ينعكس بدقة توزيع تدفق الهواء في مناطق مختلفة من سطح عمل المحمل.
تحليل العملية العابرة: من خلال الاستفادة من الدقة الزمنية لمستوى الميكروثانية لكاميرا الحدث، حقق النظام لأول مرة تحليلًا لتسلسل إنشاء تدفق الهواء أثناء العملية العابرة لبدء تشغيل المحمل، مما يوفر رؤى مباشرة لتحديد اتجاه الحركة الأولية للمحمل.
إنشاء الارتباط الكمي: تم التحقيق بشكل منهجي في العلاقة بين معدل الحدث ومعدل تدفق الغاز، وتم إنشاء ارتباط كمي مع معدل التسرب ومعدل الانسداد.
ومن خلال التجارب المقارنة مع أجهزة استشعار الإزاحة، تحقق فريق البحث من موثوقية القياس لهذه الطريقة. تظهر النتائج أن طريقة التشخيص البصري المعتمدة على كاميرا الحدث توفر بديلاً قويًا وبديهيًا للبحث والتطوير والتقييم التشخيصي لمحامل الهواء المسامية، وخاصة التفوق في تحليل العمليات العابرة وتقييم التوحيد المقارن.
04 أهمية البحث والقيمة الصناعية
يمثل نشر هذا البحث تقدمًا كبيرًا في تطبيق تقنية كاميرا الأحداث في مجال القياس الهندسي الدقيق. بالمقارنة مع الأساليب التقليدية، يتمتع نظام القياس القائم على كاميرا الحدث بمزايا كبيرة مثل عدم التدخل، والدقة الزمنية العالية، والتكلفة المنخفضة، مما يدل على قدرة لا يمكن الاستغناء عنها، خاصة في التقاط العمليات العابرة.
لعبت كاميرا الأحداث من HEVOX دورًا أساسيًا في هذا البحث: حيث يوفر مبدأ الاستشعار البصري المحاكاة الحيوية طريقة تصور موثوقة للظواهر العابرة السريعة والدقيقة مثل توليد الفقاعات؛ يتوافق سيناريو التطبيق هذا بشكل كبير مع الخبرة التقنية السابقة لشركة HEVOX في فحص الجودة الصناعية عالية السرعة والقياس الديناميكي للأجزاء الدقيقة؛ وباعتبارها كاميرا أحداث منتجة محليًا بحتة، فهي تُظهر قدرات دعم المعدات المتطورة في الصين في البحث العلمي الأساسي.
تركز HHEVOX على التصوير عالي السرعة والقياس الميكانيكي، مع مجموعة منتجات تغطي الكاميرات فائقة السرعة، وكاميرات الأحداث، والكاميرات العلمية، وأنظمة قياس وتحليل مجال الضغط DIC، وأنظمة قياس سرعة صور الجسيمات PIV، مما يوفر دعمًا فنيًا كامل السلسلة بدءًا من التحقق من البحث والتطوير إلى مراقبة الجودة للصناعات الإستراتيجية مثل الطيران والطب الحيوي والنقل بالسكك الحديدية والطاقة الجديدة.
05 حول MSSP الأنظمة الميكانيكية ومعالجة الإشارات (MSSP) هي مجلة دولية معترف بها من الدرجة الأولى في مجالات الهندسة الميكانيكية والفضاء والهندسة المدنية، وتقدم في المقام الأول تقارير عن نتائج الأبحاث المتطورة حول معالجة الإشارات والتقنيات ذات الصلة في الهندسة الميكانيكية. أحدث عامل تأثير للمجلة هو 10.2، وتحتل المرتبة بين أفضل المجلات في فئة الهندسة والتكنولوجيا في الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS)، وتحتل المرتبة الأولى في Q1 في المجالات الفرعية مثل الهندسة الميكانيكية ومعالجة الإشارات.
06. معلومات عن المؤلف الأول والورقة: المؤلف الأول، لي زيكون، وُلد في الصين في يناير 2001. حصل على درجة البكالوريوس في الهندسة (مع مرتبة الشرف) في الهندسة الكهربائية والإلكترونية من جامعة ليفربول بالمملكة المتحدة عام 2023، ودرجة الماجستير في العلوم في الإلكترونيات الدقيقة من جامعة إدنبرة بالمملكة المتحدة عام 2024. وقد عمل سابقًا كمتدرب صيفي في معهد الإلكترونيات الدقيقة بالأكاديمية الصينية لتكنولوجيا المعلومات. العلوم، تعمل في المقام الأول في تصميم فواصل عالية الطاقة لأجهزة نيتريد الغاليوم. وهو يعمل حاليًا في شركة Suzhou Rousheng Precision Engineering Co., Ltd. كمهندس كهربائي وإلكتروني، ومسؤول عن تطوير عمليات تحمل الهواء الهيدروستاتيكي وأبحاث معدات الاختبار.
معلومات الورق:
العنوان: الرؤية القائمة على الحدث لقياس تجانس فيلم الهواء في المحامل الهوائية المسامية
المجلة: الأنظمة الميكانيكية ومعالجة الإشارات (ISSN: 0888-3270)
الرقم التسلسلي للمادة: 5015919
تاريخ النشر: 30 يوليو 2026
دوي: https://doi.org/10.1109/TIM.2026.3718097
