車輛中心 技服處/動態安全課 許永明

現今世界各國執行的車輛安全動態測試部分主要分為實車碰撞測試以及台車模擬碰撞測試等兩大領域。然而，在衝擊過程當中，要從0~0.3秒間分析並確實掌握所有車輛動態狀況，則勢必採用高速攝影輔助。一般攝影系統拍攝原理，乃利用人眼所產生的「視覺暫留」現象¬，即物體在快速運動時,人眼所看到的影像消失後，仍能繼續維持其影像約0.04秒左右的殘像。透過此原理之應用，將單格畫面播放製作出連續的動作。


一般的影片以每秒30 張的速度拍攝已可符合人眼感官需求。但對動態測試而言，由於衝擊過程時間短暫，一般拍攝需求已無法滿足測試件瞬間的運動狀態分析，例如每秒1000張。因此需要使用較高的速度錄下影片，然後再用每秒30張的速度做正常播放，這樣我們就可以看到比平時慢約33倍卻很流暢的慢動作影片。而要達到每秒1000張的高速截取速度，這樣的高速擷取攝影設備需使用專用的攝影系統才能達成(圖1)。

　

既然高速攝影系統使用電子快門達到慢動作分析的目的，但因提昇了快門速度，造成單格畫面的曝光值也大幅減少。因此多採用增加拍攝測試件的光源以解決高速攝影曝光不足問題(圖2)。而目前ARTC實車碰撞實驗室所採用的照明系統係採用金屬鏀素燈(Metal Halide)，色溫可達5,500K，照度更達256,000流明，以配合各式測試拍攝時需求。
　

圖2高速攝影用燈光照明系統

實車碰撞實驗室現完整的擁有高速攝影機群(表1)平時主要配合各種不同的測試需求(圖3)進行拍攝，以輔助實車碰撞瞬間的關鍵細節分析(圖4)。

型號 最大拍片速率 最大解析度 NAC Memrecam fx K3R 10000 fps 1280 x 1024 pixel @ 1000 fps Phantom V9.0 1000～100000 fps 視解析度而定 1600 x 1200 pixel @ 1000 fps Phantom V4.2 2100～100000 fps 視解析度而定 512 x 512 pixel @2100 fps Phantom V6.2e 2100～100000 fps 視解析度而定 512 x 512 pixel @ 2100 fps

表1 高速攝影系統

圖3各式實車碰撞之高速攝影應用

除此之外，實驗室更可依不同需求進行各種動態高速攝影，以協助產業進行各式機構及物體在高速運作下影像拍攝(圖5)，再搭配影像分析軟體與專業人員的研究，分析物體動態路徑，提供最佳解析方案，進而改善產品之設計及性能。

圖5 協助產業之高速攝影應用

高速攝影應用廣泛，除上述實例，工具機動態為高速攝影應用之典型案例；隨機械加工技術日新月異，並朝向高精密度、小型化與節能發展，刀具動態特性之掌握極為重要，採用高速影像技術即可有效進行動態分析與問題解析(如圖6)。其它諸如高速鏈條運動機構、縫紉機與織布機等紡織機械動作方式改善；以及電子產品之墜落測試、運動用品及運動員動態、生態攝影……等，皆為高速攝影之應用範疇。
ARTC實車碰撞實驗室提供高速攝影技術服務，亦可結合電腦輔助工程(CAE)分析能量，提供業者Total Solution產品改良方案，有效提昇產品競爭力。ARTC提供之高速攝影範例影片可參考YouTube網站之artcnews頻道(http://www.youtube.com/user/artcnews)。
　

      如果您想進一步了解高速攝影技術，請洽本中心實車碰撞實驗室：
      施尚融工程師：04-7811222 分機2122 aerodrogan@artc.org.tw
      許永明工程師：04-7811222 分機2128 aranhsu@artc.org.tw

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