Hyper Vision HPV-X2
Extrémně citlivá vysokorychlostní videokamera
| Typ testu | 10 milionů snímků za sekundu |
| Typ | Mobilní zařízení |
eXtrémní citlivost
Extrémní rychlost záznamu
- ISO 16 000 - 6krát vyšší citlivost ve srovnání s běžnými fotoaparáty,
nejlepší ve své třídě * - 10 milionů snímků za sekundu - nejlepší ve své třídě
- Vybaveno funkcí synchronizovaného záznamu ze dvou kamer
- Umožnění přímého ovládání kamery komerčním softwarem pro analýzu obrazu **
* Citlivost ISO je referenční hodnota.
** Podporovaný software je VIC-3D. (Viz str. 14)
Vizualizační technologie je jednou z hnacích sil
Síly, které stojí za vědeckým a technologickým pokrokem
Lékařská věda a technika dosáhly díky vizualizačním technologiím výrazného pokroku. Příkladem může být
vynález mikroskopů, které umožňují rozšířené pozorování jevů probíhajících v mikroskopické oblasti, neviditelných.
rentgenové kontrolní systémy, které umožňují pozorování obrazů s využitím světla při nepostřehnutelných hodnotách.
vlnových délek a infračervené kamery. Naše oči nejsou schopny zachytit jevy probíhající v časech kratších než 50 až 100 ms. V důsledku toho se staly nezbytnými vysokorychlostní videokamery, které zaznamenávají jevy probíhající v intervalech, které nelze lidským okem pozorovat, a poté je přehrávají pomaleji, aby je bylo možné vizualizovat.
Vysokorychlostní videokamera Hyper Vision, která je standardním nástrojem pro vizualizaci ultrarychlých oblastí, přispívá k tomu, že
naše chápání ultrarychlých jevů v různých oblastech.
Četné předměty pozorování vyžadující čas
Rozlišení jedna miliontina sekundy nebo méně
Letecké a kosmické vybavení
- Proudění vzduchu při zkouškách v aerodynamickém tunelu
- Vysokorychlostní rázové zkoušky leteckých materiálů
- Chování vysokorychlostních létajících objektů
- Vznik a šíření rázových vln
Automobily
- Chování materiálů automobilových karoserií při poruše
- Proces spalování v motorech
- Proces vstřikování ve vstřikovacím zařízení
Pokročilé zdravotnické vybavení
- Proces uvolňování léčiva v systémech pro podávání léčiv
- Proces vzniku a zániku mikrobublin, které se využívají ke sterilizaci a ultrazvukové diagnostice.
Spotřební elektronika
- Materiály pro proces vypouštění inkoustu
- Proces selhání skla chytrého telefonu
- Chování zařízení MEMS používaných v projektorech
Vizualizační technologie, založená na vysokorychlostním záznamu a zpomaleném přehrávání jevů prostřednictvím vysokorychlostní videokamery, se široce používá v různých oblastech.
Níže jsou uvedeny příklady oborů, které vyžadují vysokorychlostní pozorování s časovým rozlišením jedné miliontiny sekundy nebo méně.
Polovodiče
- Chování plazmatu v plazmových generátorech
- Pozorování procesu selhání polovodičových součástek
Průmyslová zařízení
- Pozorování procesu obrábění na svařovacích zařízeních a obráběcích zařízeních
- Analýza provozních chyb výrobního zařízení
Suroviny a další materiály
- Proces výroby nanomateriálů pomocí atomizace
- Proces denaturace kovů
Sportovní vybavení
- Analýza pohybu
- Vývoj sportovního vybavení
Oblast letectví a kosmonautiky
- Proudění vzduchu při zkouškách v aerodynamickém tunelu
- Vysokorychlostní rázové zkoušky leteckých materiálů
- Chování vysokorychlostních létajících objektů
- Vznik a šíření rázových vln
Vysokorychlostní srážka průhledného laminátu s pryskyřičnou koulí
Testy CFRP při zásahu bleskem
Zkoušky úderu blesku se používají ke zkoumání poškození plastů vyztužených uhlíkovými vlákny (CFRP), které se stále častěji používají jako konstrukční materiály pro letadla. Obrázek znázorňuje okamžité zplynování pryskyřice bleskovým proudem tekoucím ve směru vláken CFRP.
Zkouška v nadzvukovém větrném tunelu
Sonický třesk, rázová vlna generovaná ultrazvukovými osobními letadly, způsobuje na zemi silný hluk, a proto se studují aerodynamické konstrukce jako prostředek ke snížení tohoto problému. Obrázek ukazuje test ultrazvukového aerodynamického tunelu s rychlostí Mach 2. Jemné změny proudění vzduchu jsou zachyceny vysokorychlostní kamerou.
Družicový a raketový odpad, označovaný jako kosmický odpad, krouží kolem Země vysokou rychlostí na oběžných drahách družic. Vesmírný odpad způsobuje problémy, když se za letu srazí s kosmickou lodí a způsobí její poškození. Kromě toho v posledních letech pokročila přeměna letadlových částí na plasty vyztužené uhlíkovými vlákny (CFRP). Letadla však zažívají údery blesku a srážky s ptáky a kroupami za letu, takže je třeba předem prozkoumat odolnost materiálů proti nárazu a škody způsobené těmito událostmi. Při vývoji leteckých materiálů se používají vysokorychlostní kamery ke zkoumání chování materiálů při poruchách způsobených vysokorychlostními letícími objekty a deformace a chování materiálů při poruchách způsobených vysokorychlostními nárazy. Kromě toho se vysokorychlostní kamery využívají při vývoji generátorů tahu, při aerodynamickém navrhování prostřednictvím zkoušek v aerodynamickém tunelu, při pozorování poškození při zkouškách úderu blesku a při základním výzkumu rázových vln, detonačních vln a dalších jevů spojených s vysokorychlostním vlnovým pohybem.
Tyto snímky ukazují proces poruchy způsobený vysokorychlostní srážkou pryskyřičné koule (nylonové koule) s blokem průhledného laminátu (polykarbonátu). Snímky ilustrují vznik a růst trhlin uvnitř bloku v důsledku napěťové vlny způsobené srážkou.
Poskytuje profesor Arai z univerzity Hosei, profesor Sato z JAXA, profesor Kawai z univerzity Kumamoto.
Vysokorychlostní srážka průhledného laminátu s pryskyřičnou koulí
Pryskyřičná koule je z plynové pistole vstřikována rychlostí 3,5 km/s. Vysokorychlostní srážka průhledného laminátu s pryskyřičnou koulí je zachycena v systému podsvícení proti kameře a stroboskopickému světlu.
Automobilový průmysl
- Chování materiálů automobilových karoserií při poruše
- Proces spalování v motorech
- Proces vstřikování ve vstřikovacím zařízení
Vstřikovací tryska (vstřikovač) pro automobilový motor
Kapalné palivo se vstřikuje ze vstřikovací trysky motoru. Analýza procesu atomizace, při kterém se palivo mění na jemné částice stejné velikosti, je nezbytná pro vývoj vysoce výkonných a vysoce účinných motorů. Snímky ilustrují, jak kapalné palivo vstřikované vysokou rychlostí z pórů ve špičce trysky vytváří kuželovitý film, který se následně mění na kapičky.
Poskytuje profesor Kawahara z Okayama University
Zapalovací svíčky
Zaznamenaný snímek ukazuje jiskrový výboj mezi elektrodami zapalovací svíčky. Je patrné, že jiskra je vlivem vstřikovaného paliva výrazně ohnuta z levé strany na pravou stranu snímku. Poskytl profesor Kawahara z univerzity v Okayamě.
Vysokorychlostní tahová zkouška plastů vyztužených uhlíkovými vlákny (CFRP)
Obrázek znázorňuje porušení CFRP vysokorychlostním tahovým zkušebním strojem. CFRP se při mezním zatížení láme okamžitě, takže k detailnímu zachycení procesu lámání je nutná rychlost záznamu 10 milionů snímků za sekundu.
Proces atomizace paliv
Rychlost záznamu: 10 milionů snímků za sekundu Šířka zorného pole: Přibližně 1,2 mm.
Kapalné palivo vstřikované z trysky se zachycuje. S rostoucí vzdáleností od trysky se kapalný film mění v kapky. Poskytl profesor Kawahara z univerzity v Okayamě.
Proces atomizace paliv
Pro vývoj vysoce výkonných automobilových motorů s vysokou účinností je nutné provést podrobná pozorování a analýzy konstrukčních prvků motoru. To zahrnuje proces vstřikování paliva pomocí vstřikovacích zařízení (vstřikovačů) a proces zapalování paliva pomocí zapalovacích svíček. Kromě toho se aktivně pracuje na vývoji automobilových karoserií využívajících nové materiály, jako jsou lehké a velmi pevné plasty vyztužené uhlíkovými vlákny (CFRP).
Při vývoji těchto nových materiálů je však nutné sledovat a analyzovat deformační a poruchové chování materiálů při nárazu. V posledních letech bylo deformační chování materiálů zaznamenané pomocí vysokorychlostních kamer analyzováno pomocí softwaru pro analýzu obrazu. Provádějí se také dynamické analýzy 2D nebo 3D rozložení deformace v materiálu. Kromě toho se vysokorychlostní kamery používají k pozorování procesu spalování v motoru a chování airbagů.
Pozorování a analýza součástí motoru
Výtok zapalovací svíčky nebo vstřikování paliva z trysky lze pozorovat částečně samostatně nebo pomocí vizualizace motoru a podrobně analyzovat.
Léčebné a biotechnologické obory
- Proces uvolňování léčiva v systémech pro podávání léčiv
- Proces vzniku a zániku mikrobublin, které se využívají ke sterilizaci a ultrazvukové diagnostice.
V oblasti léčby a biotechnologií se rozvíjí výzkum využívající dynamiku tzv. mikrobublin, mikroskopických bublinek o velikosti 1 až 100 mikrometrů. Když jsou mikrobublinky v kapalině vystaveny ultrazvukovým vlnám, rozpínají se, smršťují a poté mizí, což je proces, který vytváří lokalizované, vysokorychlostní proudění označované jako mikrotryska. Probíhá výzkum využití tohoto jevu k otevření pórů v buňkách, aby se geny a farmaceutické látky dostaly přímo do buněk. Mikrobublinky jsou extrémně malé, takže proces rozpínání, smršťování a destrukce probíhá velmi vysokou rychlostí. K analýze tohoto chování je proto zapotřebí vysokorychlostní kamera s vysokou citlivostí. Kromě toho se vysokorychlostní kamery používají k pozorování chování ultrazvukových vln z ultrazvukových generátorů.
Proces destrukce mikrobublin v blízkosti rakovinných buněk pomocí ultrazvukových vln
Pokračuje výzkum systému podávání léků, při němž se mikrokapsle obsahující farmaceutické látky a mikrobubliny zavádějí do blízkosti rakovinných buněk. Působením ultrazvukových vln se kapsle roztrhnou a farmaceutické látky se pak dostanou do rakovinných buněk. Snímky ilustrují expanzi, kontrakci a destrukci mikrobublin v blízkosti rakovinných buněk a mechanický dopad tohoto procesu na buňky.
Poskytuje Divize bioinženýrství a bioinformatiky na univerzitě Hokkaido
Vysokorychlostní kontrakce mikrobublinek
Snímky ilustrují smršťování a mizení mikrobublinek v důsledku elektrického výboje na špičce mikroskopické trubice. Probíhá výzkum mikroskalpelů a dalších aplikací využívajících vysokorychlostní proudění vznikající při zániku mikrobublin.
(Poskytla Yamanishiho laboratoř na Technologickém institutu Shibaura)
Spotřebitelská elektronika
- Proces vypouštění inkoustu
- Proces poruchy vyztuženého skla
- Chování zařízení MEMS používaných v projektorech
Vysokorychlostní kamery se používají k pozorování vysokorychlostních jevů v mikrooblasti. Jedná se například o pozorování procesu selhání křehkých materiálů, jako je vyztužené sklo používané v mobilních informačních zařízeních, proces vypouštění inkoustu v inkoustových tiskárnách a chování zařízení MEMS používaných v projektorech.
Inkoustové tiskárny
Při vývoji inkoustových tiskáren je nutné zvětšit mikroskopické množství inkoustu vypouštěného z trysky a detailně sledovat jeho chování pomocí vysokorychlostních kamer.
(Poskytl docent Enomoto z Kanazawské univerzity)
Polovodiče a průmyslová zařízení
- Chování plazmatu v plazmových generátorech
- Pozorování procesu poruch polovodičových součástek
- Pozorování procesu obrábění na svařovacích zařízeních a obráběcích zařízeních
- Analýza provozních chyb výrobního zařízení
Laserový ablační depoziční systém
Vysokorychlostní kamery se používají k pozorování a měření vysokorychlostních jevů. Patří mezi ně chování plazmatu v leptacích systémech, naprašovacích systémech a dalších plazmových zařízeních a procesy obrábění v laserových obráběcích systémech, elektrických výbojových strojích a řezacích strojích. Kromě toho se používají k analýze způsobů poruch, včetně pozorování okamžiku destrukce izolační vrstvy na polovodičových zařízeních.
Přístroj pro tvorbu filmu laserovou ablací
Pokud je laserový puls ozařován na cílovou látku, dochází k odizolování povrchu látky (ablaci), částice s
se objeví světlo vyzařující tzv. plume. Laserový ablační přístroj pro tvorbu filmu využívá tuto funkci.
jev, substrát, na kterém má být vytvořen film, je umístěn naproti cílové látce a film pomocí
usazování částic vzniklých otěrem na substrát. Obraz se získá pozorováním
proces vzniku a zániku oblaku s laserovými pulzy vysílanými vodorovně zleva.
Poskytuje Tanabeho laboratoř na Kjótské univerzitě
Poskytuje profesor Kawahara z Okayama University
Dielektrický průraz polovodičového zařízení
Je pozorován dielektrický průraz MOS (Metal - Oxide - Silicon, základ polovodičového integrovaného obvodu) zařízení. Je zachycen proces průrazu, při kterém se tenkovrstvá kovová elektroda odloupne od oxidové vrstvy a zároveň vydá záblesk.
Poskytuje laboratoř Sugawa Kuroda na univerzitě Tohoku
Šířka zorného pole: Přibližně 0,8 mm
FTCMOS2 Advanced,
Snímač sériového snímání nové generace
Metoda Burst umožňuje velmi rychlé nahrávání
U typických vysokorychlostních videokamer jsou paměti pro ukládání obrazu umístěny mimo obrazový snímač. Protože počet výstupních odboček signálu je v porovnání s počtem pixelů ohromně malý, musí být přenos videosignálů z pixelů do pamětí sekvenčně sériový proces; proto nelze realizovat ultrarychlý záznam více než 1 milion snímků za sekundu. Naproti tomu sériový obrazový snímač Shimadzu má stejný počet vestavěných pamětí jako počet zaznamenaných snímků. Navíc jsou pixel a paměti propojeny vodičem způsobem jedna ku jedné, aby bylo možné zcela paralelně přenášet videosignál z pixelů do pamětí. To umožňuje realizovat velmi rychlý záznam s rychlostí 10 milionů snímků za sekundu. Kromě toho, protože není omezen počtem výstupních odboček signálu jako u konvenčního systému sériového přenosu, je k dispozici záznam s vysokým rozlišením při ultra vysoké rychlosti.
Snímač sériového snímání nové generace založený na technologii CMOS
Běžné sériové obrazové snímače jsou založeny na technologii CCD, v níž je paměť umístěna vedle pixelů. Výsledkem jsou problémy se sníženou kvalitou obrazu v důsledku úniku signálu z pixelů do paměti. Snímač sériového snímání Shimadzu FTCMOS proto využívá technologii CMOS, v níž jsou pixely a paměť prostorově odděleny, aby bylo dosaženo vysoké kvality obrazu bez úniků signálu. Kromě toho je u snímače FTCMOS2 citlivost na světlo šestkrát lepší než u snímače FTCMOS, a to díky přijetí nového procesu CMOS.
Poznámka: Senzory FTCMOS a FTCMOS2 byly vyvinuty ve spolupráci s profesorem Shigetoshi Sugawou z Tohoku University. Patenty: 04931160, 04844853, 04844854
Vylepšený poměr signálu k šumu díky šestinásobné citlivosti oproti běžným přístrojům
Světelná citlivost HPV-X2 byla ve srovnání s našimi běžnými produkty šestinásobně zvýšena použitím obrazového snímače FTCMOS2. Výsledné zlepšení poměru signálu k šumu přináší jasnější snímky ve srovnání s běžnými produkty, pokud jsou optické systémy stejné.
Režim FP a režim HP
- Snímač FTCMOS2 má 100 000 pixelů a 12,8 milionu bitů paměti.
- V režimu FP je každému 128bitovému paměťovému prvku přiřazeno 100 000 pixelů.
- V režimu HP je každému 256bitovému paměťovému prvku přiřazeno 50 000 pixelů.
- Maximální rychlost záznamu v režimu HP je 10 milionů snímků za sekundu a počet zaznamenaných snímků je 256, což je dvojnásobek počtu v režimu FP. Rozlišení je však 1/2, tedy 50 000 pixelů*.
* Při zobrazování snímků pomocí softwaru a při ukládání obrazových dat jsou pixely, které nejsou použity v režimu HP, doplněny softwarem, takže se zobrazí nebo uloží ekvivalent 100 000 pixelů.
Nový obrazový snímač FTCMOS2
Konvenční obrazový snímač FTCMOS
| Režim HP (Half Pixel) | Režim FP (Full Pixel) | |
|---|---|---|
| Max. Rychlost záznamu | 10 milionů snímků za sekundu | 5 milionů snímků za sekundu |
| Rozlišení | 50 000 pixelů | 100 000 pixelů |
| Počet zaznamenaných snímků | 256 | 128 |
Funkce vysokorychlostního synchronizovaného záznamu pomocí dvou kamer
Přesný synchronizovaný záznam lze provádět pomocí dvou kamer se snímkovou frekvencí 10 milionů snímků za sekundu, takže vysokorychlostní jevy lze zaznamenávat současně ze dvou směrů. V kombinaci s komerčně dostupným softwarem pro analýzu obrazu lze také provádět analýzu 3D obrazu.
- Současné nahrávání ve dvou směrech pomocí dvou kamer
- 3D analýza obrazu v kombinaci s komerčně dostupným softwarem pro analýzu obrazu
Dvousměrný simultánní záznam porušení plastu vyztuženého uhlíkovými vlákny (CFRP) při tahové zkoušce
Přední strana
Strana
Ovládací software kompatibilní se systémem Windows
- Dodává se ovládací software kompatibilní se systémem Windows. Stačí propojit kameru a počítač pomocí kabelu LAN, nakonfigurovat jednoduchá nastavení a okamžitě začít nahrávat vysokou rychlostí.
- Kromě speciálního formátu lze zaznamenané snímky ukládat v běžných formátech, jako jsou AVI, BMP, JPEG a TIFF.
Aplikace
Kameru lze použít v kombinaci s komerčně dostupným softwarem pro analýzu obrazu
- Vysokorychlostní jevy lze podrobit obrazové analýze a numerické analýze uložením zaznamenaných snímků v běžném formátu a jejich následným načtením do komerčně dostupného softwaru pro analýzu obrazu.
- K získání rozložení deformace vzorků při zkouškách materiálu lze použít zejména komerčně dostupný software pro analýzu rozložení deformace, který pracuje na principu digitální obrazové korelace (DIC).
3-D deformační analýza tenké desky z CFRP
Deformační chování tenké desky CFRP při srážce s ocelovou kuličkou vypouštěnou plynovou pistolí nadzvukovou rychlostí bylo zachyceno dvěma vysokorychlostními kamerami. Pomocí softwaru 3D-DIC je možné analyzovat časovou změnu rozložení deformace ve směru kolmém k povrchu.
tenkou desku.
Poskytuje Tanabeho laboratoř na Nagojské univerzitě
Software pro analýzu 3D-DIC VIC-3D
(Možnost: Correlated Solutions Inc.)
VIC-3D může ovládat dvě jednotky HPV-X2 přímo prostřednictvím svého'
grafické uživatelské rozhraní pro provádění vysokorychlostní trojrozměrné deformační analýzy.
*Pro zpřístupnění funkce přímého ovládání HPV-X2 pomocí VIC-3D je třeba získat licenci
Kromě VIC-3D je vyžadována ověřovací sada (S348-09838-01).
Technické údaje: Hyper Vision HPV-X2
 | ||
| Hyper Vision HPV-X2 | ||
|---|---|---|
| Hlava fotoaparátu | ||
| Uchycení objektivu | Nikon F-mount1) | |
| Obrazový snímač | Obrazový snímač FTCMOS2 | |
| Rychlost záznamu2) (snímková frekvence) |
|
|
| Kapacita nepřetržitého záznamu |
|
|
| Rozlišení |
|
|
| Barva/stupně | Monochromatický, 10 bitů4) | |
| Doba expozice5) |
| |
| Externí spouštěcí vstup | Dva kanály (TRIGIN, STANDBY) úroveň TTL (5 V), s kladnou nebo zápornou polaritou | |
| Režim nahrávání | Interní spoušť, externí spoušť, kontinuální spoušť | |
| Funkce synchronizace | Možnost synchronizovaného nahrávání se dvěma připojenými kamerami | |
| Volitelné výstupy | Dva kanály (časování začátku expozice, časování detekce spouště, nebo jiné výstupy v závislosti na nastavení) | |
| Nastavení spouštěcího bodu | Lze nastavit na libovolný snímek od druhého snímku. | |
| Rozhraní | Jeden port 1000 Base-T/100 Base-TX | |
| Výstup externího monitoru6 | Výstup NTSC/PAL | |
| Formát datové paměti | 10bitový vyhrazený formát, BMP, AVI, JPEG, TIFF (podporovány jsou 8bitové a 16bitové formáty) | |
| Napájecí jednotka | ||
| Hodnocení výkonu | Jednofázový 120 V/220-230 V, 200 VA, 50/60 Hz | |
| Požadované specifikace řídicího počítače | ||
| Operační systém | Windows10 Pro7) (64bit) | |
| CPU | Intel Core i5 nebo rychlejší | |
| Paměť | ||
| HDD | 250 GB nebo více | |
| Velikost obrazovky | 1 366 × 768 nebo větší | |
| Rozhraní | 1000 Base-T/100 Base-TX | |
| Externí záznamové zařízení | DVD-RW | |
| Ostatní periferní zařízení | Myš a klávesnice | |
| Podmínky prostředí | 4 GB nebo více | |
| Rozsah provozních teplot | 5 až 40 °C | |
| Rozsah provozní vlhkosti | 35 až 75 % relativní vlhkosti bez kondenzace | |
| Rozsah skladovacích teplot | 0 až 50 °C | |
| Rozsah skladovací vlhkosti | 20 až 80 % relativní vlhkosti bez kondenzace | |
| Velikost a hmotnost | ||
| Hlava fotoaparátu | Š160 × D330 × H260 mm, cca 6,4 kg | |
| Napájecí jednotka | Š150 × D392 × V185 mm, cca 5,2 kg | |
| Délka kabelu rozhraní mezi kamerou a řídicím počítačem | Přibližně 2 m | |
| Délka kabelu mezi kamerou a napájecí jednotkou | Přibližně 2,8 m |
Vnější rozměry
English 
German 
Czech 
Slovak 
Bulgarian 
Romanian 