Measurement in Porous Aerostatic Bearings" en Mechanical Systems and Signal Processing, una de las principales revistas internacionales en el campo de la ingeniería mecánica, como primer autor. Este artículo marca un nuevo capítulo en la investigación de cámaras de eventos.
Esta investigación propone un novedoso método de diagnóstico óptico basado en una cámara de eventos, logrando una medición no destructiva de alta precisión de la uniformidad de la película de aire de cojinetes aerostáticos porosos. La cámara de eventos HCSJ-101-U, desarrollada independientemente por Huachen Heyi Equipment Technology Co., Ltd. (en adelante, la marca "HEVOX"), con su resolución temporal de nivel de microsegundos y su alto rango dinámico, proporcionó material de captura de procesos transitorios crucial para esta investigación. Esta aplicación demuestra plenamente el valor innovador de los equipos de alta gama producidos en el país en el campo de la medición de ingeniería de precisión, lo que potencia profundamente nuevas vías en el diagnóstico óptico.
01 Antecedentes de la investigación y obstáculos técnicos
La uniformidad del flujo de aire en la superficie porosa de un cojinete neumático es un factor clave que determina su capacidad de carga, rigidez, vida útil y precisión de movimiento. En aplicaciones de alta gama, como máquinas de medición de coordenadas, fabricación de ultraprecisión y equipos de litografía de semiconductores, la uniformidad de la distribución de la película de aire afecta directamente los indicadores básicos de rendimiento del equipo.
Los métodos tradicionales de medición cuantitativa, como el escaneo de presión o la interferometría láser, generalmente tienen limitaciones importantes: la intrusión del campo de flujo daña el entorno medido, los orificios de medición de presión causan daños estructurales, no pueden capturar procesos transitorios y son costosos. Cómo caracterizar con precisión la uniformidad de la película de aire y el proceso de establecimiento transitorio sin dañar la estructura del soporte se ha convertido en un cuello de botella técnico que debe superarse con urgencia en el campo de la fabricación de precisión.
02 Métodos de investigación: la cámara de eventos HCSJ-101-U permite un nuevo camino para el diagnóstico óptico
Para abordar los desafíos anteriores, Li Zekun y su equipo de investigación propusieron un método de diagnóstico óptico innovador basado en una cámara de eventos. Este método sumerge la muestra del rodamiento en agua y utiliza una cámara de eventos para capturar el proceso de generación instantánea de burbujas en la interfaz aire-agua de la superficie de trabajo del rodamiento. Al analizar la distribución espaciotemporal de los eventos de cambio de brillo a nivel de píxeles, se logra la visualización y cuantificación de la distribución del flujo de aire estático.
Las principales ventajas tecnológicas de la cámara de eventos quedaron plenamente demostradas en esta investigación. A diferencia de las cámaras tradicionales, la cámara para eventos HEVOX HCSJ-101-U es la primera cámara para eventos de inspección de calidad industrial del mundo diseñada en base a un sensor ocular biónico. Su sensor de visión utiliza una novedosa tecnología de ojo biónico de alta velocidad de ETH Zurich y está equipado con un algoritmo de aprendizaje profundo de flujo de eventos de desarrollo propio.
Este producto responde solo a los cambios de brillo a nivel de píxeles en la escena, generando información en un flujo de eventos disperso y asíncrono, que posee una resolución temporal de nivel de microsegundos y un alto rango dinámico >124 dB.
Los parámetros básicos de la cámara para eventos HEVOX HCSJ-101-U de producción puramente nacional son altamente compatibles con los métodos de investigación:
Resolución temporal a nivel de microsegundos: resolución temporal de 1 μS, velocidad de fotogramas equivalente superior a 10 000 fotogramas/segundo, lo que permite una captura precisa del proceso instantáneo de formación de burbujas.
Alto rango dinámico: >124dB, lo que garantiza la calidad de la señal en escenarios con cambios drásticos de brillo, como burbujas bajo el agua.
Diseño de bajo consumo de energía: consumo de energía <10 mW, consumo de energía extremadamente bajo, adecuado para experimentos continuos a largo plazo.
Velocidad de movimiento: Admite una velocidad de movimiento máxima de 30 m/s.
Tecnología desarrollada de forma independiente: el sensor de visión utiliza una novedosa tecnología similar a un ojo biónico de alta velocidad de ETH Zurich, junto con un algoritmo de aprendizaje profundo de flujo de eventos de desarrollo propio, que permite el reconocimiento de defectos de alta velocidad en tiempo real y la identificación de caracteres y números chinos e ingleses.
Adaptabilidad de la luz: Admite escenarios con luz intensa, poca luz y cambios drásticos de iluminación.
03 Sistema experimental y hallazgos clave: Para lograr las mediciones anteriores, el equipo de investigación construyó un sistema experimental robusto, que incluye un soporte estable montado en la parte superior, iluminación de CC controlable, un sistema de agua con temperatura controlada y un entorno antirreflectante para garantizar una alta calidad de la señal. Combinado con el algoritmo de procesamiento en tiempo real de desarrollo propio, el sistema puede generar mapas de calor de frecuencia de eventos calibrados y realizar análisis regionales cuantitativos.
Hallazgos clave:
Visualización de la distribución del flujo de aire estático: al analizar la frecuencia de los eventos de generación de burbujas, la distribución del flujo de aire en diferentes áreas de la superficie de trabajo del rodamiento se refleja con precisión.
Análisis del proceso transitorio: aprovechando la resolución temporal de nivel de microsegundos de la cámara de eventos, el sistema ha logrado por primera vez un análisis de la secuencia de establecimiento del flujo de aire durante el proceso transitorio de arranque del rodamiento, proporcionando información directa para determinar la tendencia de movimiento inicial del rodamiento.
Establecimiento de correlación cuantitativa: se investigó sistemáticamente la relación entre la tasa de eventos y la tasa de flujo de gas, y se estableció una correlación cuantitativa con la tasa de fuga y la tasa de bloqueo.
Mediante experimentos comparativos con sensores de desplazamiento, el equipo de investigación verificó la fiabilidad de la medición de este método. Los resultados muestran que el método de diagnóstico óptico basado en cámara de eventos proporciona una alternativa poderosa e intuitiva para la investigación, el desarrollo y la evaluación de diagnóstico de cojinetes de aire porosos, sobresaliendo especialmente en el análisis de procesos transitorios y la evaluación de uniformidad comparativa.
04 Importancia de la investigación y valor industrial
La publicación de esta investigación marca un avance significativo en la aplicación de la tecnología de cámaras de eventos en el campo de la medición de ingeniería de precisión. En comparación con los métodos tradicionales, el esquema de medición basado en cámaras de eventos tiene ventajas significativas, como la no invasividad, la alta resolución temporal y el bajo costo, lo que demuestra una capacidad irremplazable, especialmente en la captura de procesos transitorios.
La cámara de eventos de HEVOX jugó un papel central en esta investigación: su principio de detección visual biomimética proporciona un método de visualización confiable para fenómenos transitorios rápidos y sutiles, como la generación de burbujas; este escenario de aplicación se alinea altamente con la experiencia técnica previa de HEVOX en inspección de calidad industrial de alta velocidad y medición dinámica de piezas de precisión; Como cámara para eventos de producción puramente nacional, demuestra las capacidades de soporte de equipos de alta gama de China en investigación científica básica.
HHEVOX se centra en la medición mecánica y de imágenes de alta velocidad, con una cartera de productos que abarca cámaras de velocidad ultraalta, cámaras para eventos, cámaras científicas, sistemas de análisis y medición de campos de tensión DIC y sistemas de velocimetría de imágenes de partículas PIV, brindando soporte técnico de cadena completa, desde la verificación de I+D hasta el control de calidad para industrias estratégicas como la aeroespacial, la biomedicina, el transporte ferroviario y las nuevas energías.
05 Acerca de MSSP Mechanical Systems and Signal Processing (MSSP) es una reconocida revista internacional de primer nivel en los campos de la ingeniería mecánica, aeroespacial y civil, que informa principalmente resultados de investigación de vanguardia sobre procesamiento de señales y tecnologías relacionadas en ingeniería mecánica. El último factor de impacto de la revista es 10,2, ubicándose entre las principales revistas en la categoría de Ingeniería y Tecnología de la Academia de Ciencias de China (CAS), y entre las primeras en el primer trimestre en subcampos como Ingeniería Mecánica y Procesamiento de Señales.
06. Información sobre el primer autor y el artículo: El primer autor, Li Zekun, nació en China en enero de 2001. Recibió su Licenciatura en Ingeniería (con honores) en Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad de Liverpool, Reino Unido en 2023, y su Maestría en Ciencias en Microelectrónica de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido en 2024. Anteriormente trabajó como pasante de verano en el Instituto de Microelectrónica de la Academia de Ciencias de China, dedicándose principalmente al diseño. de divisores de alta potencia para dispositivos de nitruro de galio. Actualmente trabaja en Suzhou Rousheng Precision Engineering Co., Ltd. como ingeniero eléctrico y electrónico, responsable del desarrollo de procesos de cojinetes hidrostáticos de aire y de la investigación de equipos de prueba.
Información del papel:
Título: Visión basada en eventos para la medición de la uniformidad de la película de aire en rodamientos aerostáticos porosos
Revista: Sistemas mecánicos y procesamiento de señales (ISSN: 0888-3270)
Número de serie del artículo: 5015919
Fecha de publicación: 30 de julio de 2026
DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2026.3718097
