製品活用例

液滴形状分析

高解析USB3.0工业相机应用于接触角度测量分析

高解析USB3.0工业相机应用于接触角度测量分析
USB3.0业相机街口在市场中的地位逐渐的抬头。USB3.0术消除了先前的技术瓶颈,变成了连接到高效能的CMOS传感器的技术桥梁。这也让IDS相机可以被应用在许多需要高解析,高速摄影,以及高感光的应用新的视觉应用的范围。这些刚好都是量测设备制造商KRÜSS所需要的功能。
 
所以他们选择了IDS USB 3.0业相机来记录观测液态滴落状态的动态变化。在1200 x 800 pixles的分辨率下可维持高达每秒200帧的拍摄速度可以不间断地拍摄捕捉到浸溼的过程,并且精确的分析。

应用程序

液滴形状分析是透过图像分析法来确认液体的固著液低的阴影得接触角度,以及从悬滴的阴影接触角度的表面张力或界面张力。透过上述的方式可以测量跟分析液体在物体表面上的浸湿或是黏附特性,而且可应用在工业中的品质确保跟化工医药产业中的研发。
DSA100用于建立在影像基础的接触角度量测以及液滴形状分析
液滴形状分析仪- DSA100
例如,液体的表面张力对于清洗或是印刷以及镀膜过程有著非常关键的影响; 这些过程可以通过对表面张力施加特定的影响被来优化结果。同时,接触角的量测是用来测量固体表面接触到液体时的浸湿性。此润湿也可以被有意的影响;取决改 进的要求内容(例如,用于制备油漆)或降低(例如,如果液体应更好地滚落) 。
 
KRÜSS GmbH 是湿润以及镀膜分析测量科技的技术领先厂商。位于德国汉堡公司开发跟建立了通用的液滴形状分析的设备DSA25, DSA30, 以及 DSA100用于建立在影像基础的接触角度量测以及液滴形状分析。
 
这些系统的基本功能可以用相对简单的术语来解释:将液滴分布到固体表面(固著液滴)或处於针(悬滴)的前端。使用一台相机拍摄液滴影像然后传输到影像分析软件做处理。影像灰阶分析用于执行初始的轮廓检测。下个步骤是将描述液滴形状的几何模型去核对轮廓。这样可以确认接触角的角度,因为他是由计算出的液滴形状函数和接触面之间的角度得出来的结果。其中液滴图像中投射出来的为基线。
 
接触角度测量通常包含了动态捕捉湿润过程,所以结合高画质及高帧率是必须具备的规格。
“所需的传输性能还要求具有足够传输频宽的接口”, KRÜSS的研发经理 Carsten Scheithauer说,并总结了对于相机的性能需求。

相机

USB 3 uEye CP: 紧凑型USB 3.0 工业相机,具有可紧锁的连接口。
USB 3 uEye CP 工业相机
KRÜSS 的滴落分析系统内集成了了IDS的 USB 3 uEye CP系列的相机,包含UI-3060CP Rev.2 搭载IMX174 Sony 传感器。
 
这台全能的工业相机有著紧凑的外型设计,29 x 29 x 29 mm,可以轻松的集成到有空间限制的设备中。可紧锁的USB 接口,以及Hirose 连接阜适合用于工业及非工业环境中的专业应用。

相机内建记忆体并且一直为最新的高效能CMOS传感器而量身设计。包含了2.3百万像素的Sony IMX174传感器可以提供极其细致的高画质,高帧率。搭配内存记忆空间的传感器可以透过同时读取所有像素的讯号来避免焦点平面变形。同时也支持不同的曝光时间下的双帧输出模式。
 
两张结合的影像可以将高动态范围增强到73dB(12 bits),以及高感光跟低噪音读出。对于接触角测量,低噪音以及光的转换率的特殊处里过程是非常重要的,Carsten Scheithauer说。借助IMX174 CMOS传感器的高感光特色,相机可以感应到稀少的光子分布。
滴落过程中的液滴图样分析
即时影像
KRÜSS的液滴形状分析仪中,相机设定在200 fps, 1200 x 800 像素来拍摄湿润过程。根据量测的内容,影像长度范围从百万分之一秒到数小时。”为了要检测高速的过程,例如材料的湿润吸收过程,要用达到2000 fps的速度时可以透过降低影像格式到 90 x 60 像素,所获得的资料人然足够做为分析的根据,Carsten scheithauer 说,显示出IDS USB 3 uEye CP所提供的可能性。”由于我们的检测方式需要连续不断的检测接触角度,我们用上了所有相机提供的的帧率。

USB 3.0接口可以在与KRÜSS ADVANCE 软件高速传输大量的影像资料条件下不丟失任何资料,其中液滴形状分析是完全的自动完成。这也保证了物体的测量不会受人为操作的影响。当呈现测量结果时,透过软件分配对应的滴落图像给各个测定数值并显示其结果。
 
图像可以在任何时候用不同的参数跟方式重复分析检测。检测过程不需要特別做省时,或是载入以及管理影像档案。其中一个非常特別的功能是持续记录摄影机的拍摄画面。并且在没有执行测量的时候也持续进行。即时影像可以随时被停止,并分析先前拍摄的周期,或是储存为动态图像档案。这意味了所有对于分析有价值的资料都会被完整记录-例如在湿润过程开始时没有来的及执行检测分析,可以向前回朔分析。

软件

IDS的软件套装对于所有的相机都是通用的,并且让所有IDS的产品可以自由互换,就算是不同的接口规格也没有问题。
IDS的软件套装对于所有的IDS相机都是通用的
IDS工业相机透过 uEye API与KRÜSS的影像分析软件集成,uEye API是IDS 的SDK其中一个部分并且支持许多CMOS传感器的功能,例如SONY IMX174。IDS工业相机包含了对应Windows, Linux, 并且对应所有型号,不论是USB2.0, USB3.0还是GigE接口规格的SDK套装软件。


对于OEM模式的客户KRÜSS来说有两个层面的好处。第一,IDS相机可以迅速地与系统集成。第二,支援所有的相机型号与不同的接口规范。意味着所有的相机型号都可以随时替换使用,必且不需要重新编程,只需要将参数做些调整。IDS的开发理念都是以未来为导向,例如我们的USB3.0接口。对于OEM类型的客户,KRÜSS,可以长期安心的在PC标準中享有高通用性以及随插即用的便利功能,高效率的资料传输也保证了USB3.0接口接下来也会持续在未来的发展上被证明是成功的规范接口。

新世代 USB 3 uEye CP - 卓尔不群的快速、 无以伦比的可靠性、 惊艳绝伦的传感器

IDS 工业相机 USB 3 uEye CP Rev. 2
接口:  USB 3.0
传感器技术:  CMOS 黑白
生产商:  Sony
帧率:  166 fps
分辨率(水平x垂直):  1936 x 1216 px
快门:  全局快门
光学尺寸:  1/1.2"
尺寸 高/宽/长:  29 x 29 x 29 mm
总重量:  52 g
接口连接器:  USB 3.0 mini-B,螺丝锁紧式
I/O连接器:  Hirose 8-pin连接器

顾客 KRÜSS

Krüss是化学介面和表面跟介面张力测量设备的专家跟全球领导厂商。为满足高準确度的产品方案以及科学咨询的客户,研发实验室是首要条件。

www.kruss.de