1实验背景
中科君达视界提供的6D测量仪,通过结合高分辨率高速摄像机与高精度位姿解算算法,实现模拟手机跌落到触地全过程图像采集及6Dof参数的实时动态测量,为手机结构设计、抗跌落性能优化提供数据支持。 2实验目标 II.获取手机跌落全过程的6D运动参数。 III.分析不同初始姿态下手机触地时的角度变化规律。 3实验简介 图1 实验将手机模型从0.5m高度自由释放,模拟跌落过程(见图1),同步触发高速摄像机采集图像序列,6Dof软件自动识别靶标,解算每一帧的6D参数。实验共重复四次,每次改变手机初始姿态,以获取不同触地角度。 4实验数据解析 第一次实验,手机模型呈水平姿态跌落,滚转角变化平缓。高速摄像机捕捉到的触地前最后一帧数据显示滚转角为1.98°(图2),表明手机以面撞模式接触地面,撞击能量分布相对均匀,可能导致屏幕整体受压变形或LCD模块损伤。 图2 第二次实验,初始姿态存在一定倾角,下落过程中发生轻微旋转。触地瞬间滚转角达14.319°(图3),滚转角曲线呈线性增长趋势,无突变或抖动,角速度变化连续,符合空气阻力矩作用下的动力学响应。此时冲击力集中于短边一侧及邻近角落,易引发壳体开裂、摄像头模组偏移等失效现象。 图3 第三次实验,起始状态具有较大倾斜角,手机模型在气流作用下出现微旋转,触地瞬间滚转角达18.023°,滚转角变化曲线呈现非线性加速特征,与理论空气动力学模型预测趋势一致,属棱角撞击工况,此状态下应力高度集中于单一棱线及其端点,易对中框强度、内部支架连接可靠性产生不利影响。 图4 第四次实验,初始跌落姿态极端倾斜,气流扰动加大,手机模型旋转效应放大,触地滚转角高达31.72°(图5),属于尖角撞击工况,此状态下接触面积最小,瞬时压强极大,容易造成玻璃破碎、金属边框凹陷乃至内部元器件出现物理性损伤,是产品耐久性设计需考虑的极限工况。 图5 进一步分析高速摄像机捕捉的四次实验的时间序列数据,滚转角的变化速率与初始姿态偏差呈正相关关系。千眼狼6D测量仪能够精确量化触地瞬间的姿态角,支持重构整个跌落过程中的三维运动学行为,揭示了初始条件对最终冲击模式的决定性影响,为结构仿真建模、缓冲材料布局优化及整机抗摔设计提供实证依据。
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