高速で移動する対象の衝突過程を近距離で鮮明に撮影するために、高フレームレート撮像システムを研究した。撮像システムの前面が衝突破片により損傷を受ける可能性があるため、保護窓コンポーネントを検討した。極端な高温+70℃でのイメージングユニットのFPGAの温度過昇問題に対処するため、熱伝導装置を研究した。7つの構成要素からなるイメージングユニットを順次パルス制御の下で連続撮影する方法を採用し、5万フレーム/秒の高フレームレート撮像を実現した。保護窓コンポーネントは、3組の保護窓ガラスを自動的に移動交換かつ自己ロック可能な形式を採用し、ウォームギア駆動機構で大きな伝達比駆動と自己ロック機能を実現し、ホールセンサーで保護窓の位置をリアルタイムにフィードバックする。熱伝導装置の中央部には柔軟性のある高熱伝導性グラファイト板を用い、FPGAの熱を主筐体へ効果的に伝導し、組み立て調整段階で剛性のある熱伝導装置の過度な位置決め問題を解決した。組み立てた高フレームレート撮像システムに対して関連する力学、熱実験を実施した。実験結果は、保護窓コンポーネントの自己ロックおよび移動切換機能が正常に動作し、高フレームレート撮像が正常に動作し、実測撮影フレームレートが50,050フレーム/秒であり、高速移動する対象の衝突過程を近距離で鮮明に撮影する要求を満たし、一定の防護能力と熱環境適応能力を有していることを示した。

撮像システム;高フレームレート;保護窓;ウォームギア;熱設計;グラファイト膜