Hyper Vision HPV-X2
Екстремно чувствителна високоскоростна видеокамера
| Тип на теста | 10 милиона кадъра/секунда |
| Тип | Мобилно устройство |
Изключителна чувствителност
Екстремна скорост на запис
- ISO 16 000 - 6 пъти по-висока чувствителност в сравнение с обикновените фотоапарати,
най-добрият в своя клас * - 10 милиона кадъра в секунда - най-доброто в своя клас
- Оборудван с функция за синхронизирано записване с две камери
- Позволява директен контрол на камерата чрез търговски софтуер за анализ на изображения **
* Чувствителността ISO е референтна стойност.
** Поддържаният софтуер е VIC-3D. (Вижте стр. 14)
Технологията за визуализация е една от движещите сили
Сили, които стоят зад напредъка в науката и технологиите
Медицинската наука и инженерството са постигнали значителен напредък благодарение на технологиите за визуализация. Примери за това са
изобретяването на микроскопите, които позволяват разширени наблюдения на явленията, протичащи в микроскопичната област, невидими
за човешкото око, рентгеновите системи за инспекция, които позволяват наблюдение на изображения, използващи светлина с незабележима
дължини на вълните и инфрачервени камери. Очите ни не са в състояние да уловят явления, които се случват за време, по-кратко от 50 до 100 ms. В резултат на това станаха необходими високоскоростни видеокамери, за да се записват явления, протичащи през интервали, които не могат да се видят с човешкото око, и след това да се възпроизвеждат с по-бавна скорост, за да могат да се визуализират.
Като стандартен инструмент за визуализиране на свръхвисокоскоростни области, високоскоростната видеокамера Hyper Vision допринася за
разбирането ни за свръхвисокоскоростните явления в различни области.
Многобройни предмети за наблюдение, изискващи време
Разделителна способност от една милионна част от секундата или по-малко
Аерокосмическо оборудване
- Въздушен поток при изпитвания в аеродинамичен тунел
- Високоскоростни ударни тестове за аерокосмически материали
- Поведение на високоскоростни летящи обекти
- Генериране и разпространение на ударни вълни
Автомобили
- Поведение при разрушаване на материали за автомобилни каросерии
- Процесът на горене в двигателите
- Процесът на впръскване в оборудването за впръскване на гориво
Разширено медицинско оборудване
- Процесът на освобождаване на лекарството в системите за доставка на лекарства
- Процесът на генериране и изчезване на микромехурчета, които се използват за стерилизация и ултразвукова диагностика
Потребителска електроника
- Материали за изхвърляне на мастило при мастиленоструен печат
- Процесът на повреда на стъклото на смартфона
- Поведение на устройствата MEMS, използвани в проекторите
Технологията за визуализация, основана на високоскоростен запис и бавно възпроизвеждане на явления чрез високоскоростна видеокамера, се използва широко в различни области.
По-долу са дадени примери за области, в които се изисква високоскоростно наблюдение с времева разделителна способност от една милионна част от секундата или по-малко.
Полупроводник
- Поведение на плазмата в плазмени генератори
- Наблюдение на процеса на повреда на полупроводникови устройства
Индустриално оборудване
- Наблюдение на процеса на обработка на заваръчно и обработващо оборудване
- Анализ на грешките в работата на производственото оборудване
Суровини и други материали
- Процесът на производство на наноматериали чрез пулверизиране
- Процесът на денатуриране на металите
Спортно оборудване
- Анализ на движението
- Разработване на спортно оборудване
Аерокосмическа област
- Въздушен поток при изпитвания в аеродинамичен тунел
- Високоскоростни ударни тестове за аерокосмически материали
- Поведение на високоскоростни летящи обекти
- Генериране и разпространение на ударни вълни
Високоскоростен сблъсък на прозрачен ламинат със сфера от смола
Изпитвания на мълния от CFRP
Тестовете за удар от мълния се използват за изследване на повредите от удар от мълния върху пластмаси, подсилени с въглеродни влакна (CFRP), които все повече се използват като конструктивни материали за въздухоплавателни средства. Изображението илюстрира незабавното обгазяване на смолата от тока на мълнията, протичащ по посока на влакната на CFRP
Изпитване в свръхзвуков въздушен тунел
Звуковите бум, ударните вълни, генерирани от ултразвуковите пътнически самолети, предизвикват гръмотевичен шум на земята, така че аеродинамичните конструкции се проучват като средство за намаляване на този проблем. На изображението е показан тест в аеродинамичен тунел с ултразвуков самолет с магнитуд 2 Мах. Фините вариации във въздушния поток са уловени от високоскоростната камера.
Спътникови и ракетни отпадъци, наричани космически боклук, обикалят Земята с висока скорост в сателитни орбити. Космическият боклук създава проблеми, когато се сблъсква с космически кораби по време на полет и причинява повреди. Освен това през последните години напредна преобразуването на частите на самолетите в пластмаси, подсилени с въглеродни влакна (CFRP). Въпреки това самолетите се сблъскват с удари от мълнии и с птици и градушка по време на полет, така че устойчивостта на материалите на удар и щетите, причинени от тези събития, трябва да бъдат предварително проучени. При разработването на аерокосмически материали се използват високоскоростни камери за изследване на поведението на материалите при разрушаване, причинено от високоскоростни летящи обекти, както и на деформацията и поведението на материалите при разрушаване, причинено от високоскоростни удари. Освен това високоскоростните камери се използват за разработване на генератори на тяга, аеродинамичен дизайн чрез тестове в аеродинамичен тунел, наблюдение на повредите при тестове с удар от мълния и основни изследвания на ударни вълни, детонационни вълни и други явления, свързани с движението на вълни при високи скорости.
Тези изображения показват процеса на разрушаване, причинен от високоскоростен сблъсък на сфера от смола (найлон) с блок от прозрачен ламинат (поликарбонат). Изображенията илюстрират появата и нарастването на пукнатини във вътрешността на блока, дължащи се на вълната от напрежение, причинена от сблъсъка.
Осигурено от професор Араи от университета Хосей, професор Сато от JAXA, професор Кавай от университета Кумамото
Високоскоростен сблъсък на прозрачен ламинат със сфера от смола
От газовия пистолет се впръсква сфера от смола със скорост 3,5 км в секунда. Високоскоростният сблъсък на прозрачен ламинат със смолистата сфера се заснема в системата за задно осветяване, за да се обърне към камерата и стробоскопичната светлина.
Автомобилна индустрия
- Поведение при разрушаване на материали за автомобилни каросерии
- Процесът на горене в двигателите
- Процесът на впръскване в оборудването за впръскване на гориво
Дюза за впръскване на гориво (инжектор) за автомобилен двигател
Течното гориво се впръсква от дюзата за впръскване на гориво на двигателя. Анализът на процеса на пулверизиране, при който горивото се превръща във фини частици с еднакъв размер, е необходим за разработването на двигатели с висока мощност и ефективност. Изображенията илюстрират как течното гориво, впръскано с висока скорост от порите в накрайника на дюзата, образува конусовиден филм, който след това се превръща в капки.
Осигурено от професор Кавахара от университета Окаяма
Свещи за запалване
Записаното изображение показва искровия разряд, който възниква между електродите на запалителната свещ. Вижда се, че искрата се огъва значително под въздействието на впръсканото гориво от лявата към дясната страна на изображението. Предоставена от професор Кавахара от университета в Окаяма
Високоскоростно изпитване на опън на пластмаси, подсилени с въглеродни влакна (CFRP)
Изображението илюстрира разрушаването на CFRP от високоскоростната машина за изпитване на опън. CFRP се разрушава мигновено при граничното натоварване, така че за детайлно заснемане на процеса на разрушаване е необходима скорост на запис от 10 милиона кадъра/секунда.
Процес на атомизация на горива
Скорост на запис: 10 милиона кадъра/секунда Ширина на зрителното поле: Приблизително 1,2 мм.
Течното гориво, впръскано от дюзата, се улавя. Течният филм се превръща в капки с увеличаване на разстоянието от дюзата. Осигурено от професор Кавахара от университета Окаяма
Процес на атомизация на горива
За да се разработят високопроизводителни и високоефективни автомобилни двигатели, са необходими подробни наблюдения и анализи на структурните компоненти на двигателя. Това включва процеса на впръскване на горивото чрез оборудване за впръскване на гориво (инжектори) и процеса на запалване на горивото чрез запалителни свещи. Освен това активно се работи по разработването на автомобилни каросерии, в които се използват нови материали, като например леки и много здрави пластмаси, подсилени с въглеродни влакна (CFRP).
При разработването на такива нови материали обаче е необходимо да се наблюдава и анализира деформацията и поведението на материалите при разрушаване, когато те са подложени на удар. През последните години деформационното поведение на материалите, записано с помощта на високоскоростни камери, се анализира с помощта на софтуер за анализ на изображения. Извършват се и динамични анализи на 2D или 3D разпределенията на деформациите в материала. Освен това високоскоростните камери се използват за наблюдение на процеса на горене в двигателя и поведението на въздушните възглавници.
Наблюдение и анализ на компонентите на двигателя
Изхвърлянето на запалителната свещ или впръскването на гориво от дюзата може да се наблюдава частично самостоятелно или чрез визуализация на двигателя и да се анализира подробно.
Медицинско лечение и биотехнологии
- Процесът на освобождаване на лекарството в системите за доставка на лекарства
- Процесът на генериране и изчезване на микромехурчета, които се използват за стерилизация и ултразвукова диагностика
В областта на медицинското лечение и биотехнологиите се развиват изследвания, при които се използва динамиката на т.нар. микромехурчета - микроскопични мехурчета с размери от 1 до 100 микрона. Когато микромехурчетата в дадена течност са изложени на ултразвукови вълни, те се разширяват, свиват и изчезват - процес, който генерира локализиран високоскоростен поток, наречен микроструя. Извършват се изследвания относно използването на това явление за отваряне на пори в клетките, така че да се въвеждат гени и фармацевтични агенти директно в клетките. Микромехурчетата са изключително миниатюрни, така че процесът на разширяване, свиване и разрушаване протича с много висока скорост. Съответно, за да се анализира това поведение, е необходима високочувствителна и високоскоростна камера. Освен това високоскоростните камери се използват за наблюдение на поведението на ултразвуковите вълни от ултразвукови генератори.
Процесът на унищожаване на микромехурчета в близост до раковите клетки с помощта на ултразвукови вълни
Изследванията напредват в областта на системата за доставка на лекарства, при която микрокапсули, съдържащи фармацевтични агенти и микромехурчета, се въвеждат в близост до раковите клетки. Излагането на ултразвукови вълни се използва за разкъсване на капсулите, след което фармацевтичните агенти се насочват към раковите клетки. Изображенията илюстрират разширяването, свиването и разрушаването на микромехурчетата в близост до раковите клетки, както и механичното въздействие на този процес върху клетките.
Осигурено от отдела по биоинженерство и биоинформатика в университета Хокайдо
Високоскоростно свиване на микромехурчета
Изображенията илюстрират свиването и изчезването на микромехурчетата в резултат на електрически разряд в края на микроскопична тръба. Провеждат се изследвания за микроскалпели и други приложения, използващи високоскоростния поток, генериран при изчезването на микромехурчетата.
(Предоставено от лабораторията Яманиши в Технологичния институт Шибаура)
Consumermer Electronics Field
- Процесът на изхвърляне на мастилото при мастиленоструйната технология
- Процесът на разрушаване на армирано стъкло
- Поведение на MEMS устройствата, използвани в проекторите
Високоскоростните камери се използват за наблюдение на високоскоростни явления в микрообластта. Те включват наблюдения на процеса на разрушаване на крехки материали, като например подсиленото стъкло, използвано в мобилните информационни устройства, процеса на изхвърляне на мастило в мастиленоструйни принтери и поведението на MEMS устройства, използвани в проектори.
Мастиленоструйни принтери
При разработването на мастиленоструйни принтери е необходимо да се увеличи микроскопичното количество мастило, изхвърляно от дюзата, и да се наблюдава подробно поведението му с помощта на високоскоростни камери.
(предоставено от доцент Еномото от университета в Каназава)
Полупроводници и индустриално оборудване
- Поведение на плазмата в плазмени генератори
- Наблюдение на процеса на повреда на полупроводникови прибори
- Наблюдение на процеса на обработка на заваръчно и обработващо оборудване
- Анализ на грешките в работата на производственото оборудване
Система за отлагане с лазерна аблация
Високоскоростните камери се използват за наблюдение и измерване на високоскоростни явления. Те включват поведението на плазмата в системите за ецване, системите за разпрашване и друго плазмено оборудване, както и процесите на обработка в системите за лазерна обработка, електроразрядните машини и машините за рязане. Освен това те се използват за анализ на режимите на повреда, включително за наблюдения на момента на разрушаване на изолационния филм върху полупроводниковите устройства.
Апарат за формиране на филм чрез лазерна аблация
Ако лазерният импулс облъчва целево вещество, повърхността на веществото се оголва (аблация), частици с
ще се появи светлинно излъчване, наречено шлейф. Апаратът за формиране на филми чрез лазерна аблация използва тази
феномен, субстрат, върху който трябва да се образува филм, е разположен срещу целевото вещество и филм от
отлагане на частиците, получени при абразията, върху субстрата. Изображението се получава чрез наблюдение на
процес на генериране и изчезване на шлейфа с лазерните импулси, излъчвани хоризонтално отляво.
Осигурено от лабораторията на Танабе в университета в Киото
Осигурено от професор Кавахара от университета Окаяма
Диелектричен пробив на полупроводниковото устройство
Наблюдава се диелектричен пробив на MOS (метал - оксид - силиций, основа на полупроводниковите интегрални схеми) устройство. Процесът на пробив е заснет, при което тънкослойният метален електрод се отлепва от оксидния филм, докато излъчва светкавица.
Осигурено от лабораторията Sugawa Kuroda в университета Тохоку
Ширина на зрителното поле: 0,8 mm
FTCMOS2 Advanced,
Сензор за серийни изображения от следващо поколение
Методът Burst позволява запис с изключително висока скорост
При типичните високоскоростни видеокамери паметта за съхранение на изображения се намира извън сензора за изображения. Тъй като броят на изходящите сигнали е изключително малък в сравнение с броя на пикселите, прехвърлянето на видеосигналите от пикселите към паметта трябва да бъде последователен сериен процес; поради това не може да се осъществи свръхвисокоскоростен запис на повече от 1 милион кадъра в секунда. За разлика от тях сензорът за серийни изображения на Shimadzu има същия брой вградени памети като броя на записаните кадри. Освен това пикселът и паметта са свързани с проводник по начин едно към едно, за да се прехвърли напълно паралелно видеосигналът от пикселите към паметта. Това дава възможност да се реализира свръхвисокоскоростен запис при 10 милиона кадъра в секунда. Освен това, тъй като не се ограничава до броя на изходните отводи на сигнала, както при конвенционалната система за последователен пренос, е възможен запис с висока разделителна способност при свръхвисока скорост.
Сензор за серийни изображения от следващо поколение, базиран на CMOS технология
Конвенционалните сензори за серийни изображения се основават на CCD технология, при която паметта е разположена в непосредствена близост до пикселите. В резултат на това съществуват проблеми с понижено качество на изображението поради изтичане на сигнал от пикселите към паметта. В съответствие с това сензорът за серийни изображения FTCMOS на Shimadzu използва CMOS технология, при която пикселите и паметта са пространствено разделени, за да се постигне високо качество на изображението без изтичане на сигнали. Освен това при FTCMOS2 светлочувствителността е шест пъти по-добра, отколкото при FTCMOS, благодарение на приемането на нов CMOS процес.
Забележка: Сензорите FTCMOS и FTCMOS2 са разработени в резултат на съвместни изследвания с проф. Шигетоши Сугава от университета Тохоку. Патенти: 04931160, 04844853, 04844854
Подобрено съотношение сигнал-шум благодарение на шест пъти по-висока чувствителност от обичайната
Светлочувствителността на HPV-X2 е подобрена шест пъти в сравнение с нашите конвенционални продукти чрез използването на сензора за изображения FTCMOS2. Полученото в резултат на това подобрение на съотношението сигнал/шум дава по-ясни изображения в сравнение с конвенционалните продукти, ако оптичните системи са същите.
Режим FP и режим HP
- Сензорът FTCMOS2 има 100 000 пиксела и 12,8 милиона бита памет.
- В режим FP всеки 128-битов елемент от паметта се разпределя на 100 000 пиксела.
- В режим HP всеки 256-битов елемент от паметта се разпределя на 50 000 пиксела.
- Максималната скорост на запис в режим HP е 10 милиона кадъра/секунда, а броят на записаните кадри е 256, два пъти повече от този в режим FP. Въпреки това разделителната способност е 1/2 - 50 000 пиксела.*
* Когато изображенията се показват с помощта на софтуер и когато се записват данни за изображения, пикселите, които не се използват в режим HP, се допълват от софтуера, така че се показва или записва еквивалентът на 100 000 пиксела.
Нов сензор за изображения FTCMOS2
Конвенционален FTCMOS сензор за изображения
| Режим HP (половин пиксел) | Режим FP (пълен пиксел) | |
|---|---|---|
| Макс. Скорост на запис | 10 милиона кадъра/секунда | 5 милиона кадъра/секунда |
| Резолюция | 50 000 пиксела | 100 000 пиксела |
| Брой записани кадри | 256 | 128 |
Функция за високоскоростен синхронизиран запис с две камери
Точният синхронизиран запис може да се извърши с помощта на две камери при честота на кадрите от 10 милиона кадъра в секунда, така че високоскоростните явления могат да се записват едновременно от две посоки. Също така може да се извършва анализ на 3D изображения в комбинация с наличния в търговската мрежа софтуер за анализ на изображения.
- Едновременно записване в две посоки с помощта на две камери
- Анализ на 3D изображения в комбинация с наличен в търговската мрежа софтуер за анализ на изображения
Едновременно записване в две посоки на разрушаването на пластмаса, подсилена с въглеродни влакна (CFRP), при изпитване на опън
Преден
Страна
Софтуер за управление, съвместим с Windows
- Осигурен е софтуер за управление, съвместим с Windows. Просто свържете камерата и компютъра с помощта на LAN кабел и конфигурирайте простите настройки, за да започнете незабавно да записвате с висока скорост.
- В допълнение към специалния формат записаните изображения могат да бъдат записани в обичайни формати, като AVI, BMP, JPEG и TIFF.
Приложения
Камерата може да се използва в комбинация с наличния в търговската мрежа софтуер за анализ на изображения
- Високоскоростните явления могат да се подлагат на анализ на изображенията и цифров анализ, като записаните изображения се запазват в общ формат и след това се зареждат в наличния в търговската мрежа софтуер за анализ на изображения.
- По-специално, за получаване на разпределенията на деформациите на пробите по време на изпитванията на материалите може да се използва наличният в търговската мрежа софтуер за анализ на разпределението на деформациите, който работи на принципа на цифровата корелация на изображенията (DIC).
3-D анализ на деформациите на тънка плоча от CFRP
Деформационното поведение на тънка плоча от CFRP, която се сблъсква със стоманена топка, изпускана от газов пистолет със свръхзвукова скорост, е заснето с две високоскоростни камери. С помощта на софтуера 3D-DIC е възможно да се анализира времевата промяна на разпределението на деформациите в посока, перпендикулярна на
тънката плоча.
Осигурено от лабораторията на Танабе в университета в Нагоя
Софтуер за 3D-DIC анализ VIC-3D
(опция: Correlated Solutions Inc.)
VIC-3D може да контролира директно две устройства HPV-X2 чрез своя
графичен потребителски интерфейс за извършване на високоскоростен триизмерен деформационен анализ.
*За да бъде достъпна функцията за директен контрол на HPV-X2 чрез VIC-3D, е необходим лиценз
В допълнение към VIC-3D е необходим комплект за удостоверяване (S348-09838-01).
Технически данни: Hyper Vision HPV-X2
 | ||
| Hyper Vision HPV-X2 | ||
|---|---|---|
| Глава на камерата | ||
| Монтаж на обектива | Монтаж F на Nikon1) | |
| Сензор за изображения | Сензор за изображения FTCMOS2 | |
| Скорост на запис2) (честота на кадрите) |
|
|
| Капацитет за непрекъснат запис |
|
|
| Резолюция |
|
|
| Цвят/градации | Монохромен, 10 бита4) | |
| Време на експозиция5) |
| |
| Външен вход за задействане | Два канала (TRIGIN, STANDBY) TTL ниво (5 V), с положителна или отрицателна полярност | |
| Режим на запис | Вътрешно задействане, външно задействане, непрекъснато задействане | |
| Функция за синхронизация | Възможност за синхронизиран запис с две свързани камери | |
| Допълнителни изходи | Два канала (време за начало на експозицията, време за откриване на спусъка, или други изходи в зависимост от настройките) | |
| Настройка на тригерна точка | Може да се зададе за всеки кадър от втория кадър нататък. | |
| Интерфейс | Един порт 1000 Base-T/100 Base-TX | |
| Изход за външен монитор6 | Изход NTSC/PAL | |
| Формат на паметта за данни | 10-битов специален формат, BMP, AVI, JPEG, TIFF (поддържат се 8- и 16-битови формати) | |
| Блок за захранване | ||
| Рейтинг на мощността | Еднофазно 120 V/220-230 V, 200 VA, 50/60 Hz | |
| Необходими спецификации за контролния компютър | ||
| Операционна система | Windows10 Pro7) (64bit) | |
| CPU | Intel Core i5 или по-бърз | |
| Памет | ||
| HDD | 250 GB или повече | |
| Размер на екрана | 1 366 × 768 или повече | |
| Интерфейс | 1000 Base-T/100 Base-TX | |
| Външно устройство за запис | DVD-RW | |
| Други периферни устройства | Мишка и клавиатура | |
| Условия на околната среда | 4 GB или повече | |
| Работен температурен диапазон | 5 до 40 °C | |
| Обхват на работната влажност | 35 до 75 % RH без кондензация | |
| Температурен диапазон на съхранение | 0 до 50 °C | |
| Обхват на влажността при съхранение | 20 до 80 % RH без кондензация | |
| Размер и тегло | ||
| Глава на камерата | W160 × D330 × H260 мм, приблизително 6,4 кг | |
| Блок за захранване | Ш150 × Г392 × В185 мм, приблизително 5,2 кг | |
| Дължина на интерфейсен кабел между камерата и компютъра за управление | Приблизително 2 м | |
| Дължина на кабела между камерата и захранващия блок | Приблизително 2,8 м |
Външни размери
English 
German 
Czech 
Slovak 
Bulgarian 
Romanian 