Hyper Vision HPV-X2
Cameră video de mare viteză extrem de sensibilă
| Tip de test | 10 milioane de cadre/secundă |
| Tip | Dispozitiv mobil |
Sensibilitate eXtremă
Viteză de înregistrare eXtremă
- ISO 16.000 - sensibilitate de 6 ori mai mare comparativ cu aparatele foto convenționale,
cel mai bun din clasa sa * - 10 milioane de cadre pe secundă - cel mai bun din clasa sa
- Echipat cu o funcție de recodare sincronizată cu două camere
- Permite controlul direct al camerei de către un software comercial de analiză a imaginilor **
* Sensibilitatea ISO este o valoare de referință.
** Software-ul suportat este VIC-3D. (Consultați P.14)
Tehnologia de vizualizare este unul dintre motoarele
Forțele care stau la baza progresului în știință și tehnologie
Știința și ingineria medicală au făcut progrese spectaculoase datorită tehnologiei de vizualizare. Exemplele includ
inventarea de microscoape capabile de observații extinse ale fenomenelor care au loc în domeniul microscopic, invizibile
ochiului uman, sistemele de inspecție cu raze X, care permit observarea imaginilor cu ajutorul luminii la niveluri imperceptibile
lungimi de undă și camere în infraroșu. Ochii noștri sunt incapabili să surprindă fenomenele care au loc la intervale mai mici de 50-100 ms. Prin urmare, camerele video de mare viteză au devenit necesare pentru a înregistra fenomenele care au loc la intervale care nu pot fi văzute cu ochiul uman și pentru a le reda apoi la o viteză mai mică, astfel încât să poată fi vizualizate.
Ca instrument standard pentru vizualizarea domeniilor de foarte mare viteză, camera video de mare viteză Hyper Vision contribuie la
înțelegerea fenomenelor de foarte mare viteză într-o varietate de domenii.
Numeroase subiecte de observație care necesită timp
Rezoluție de o milionime de secundă sau mai puțin
Echipamente aerospațiale
- Fluxul de aer în testele din tunelul aerodinamic
- Teste de impact de mare viteză pentru materiale aerospațiale
- Comportamentul obiectelor zburătoare de mare viteză
- Generarea și propagarea undelor de șoc
Automobile
- Comportamentul la rupere al materialelor de caroserie auto
- Procesul de ardere în motoare
- Procesul de injecție în echipamentul de injecție a combustibilului
Echipamente medicale avansate
- Procesul de eliberare a medicamentului în sistemele de administrare a medicamentului
- Procesul de generare și dispariție a microbulilor, care sunt utilizate pentru sterilizare și diagnosticare cu ultrasunete
Electronică de consum
- Materialele procesului de descărcare a cernelii cu jet de cerneală
- Procesul de defectare a sticlei smartphone
- Comportamentul dispozitivelor MEMS utilizate în proiectoare
Tehnologia de vizualizare, bazată pe înregistrarea de mare viteză și reluarea cu încetinitorul a fenomenelor prin intermediul unei camere video de mare viteză, este utilizată pe scară largă într-o varietate de domenii.
Următoarele sunt exemple de domenii care necesită observații de mare viteză, care necesită o rezoluție de timp de o milionime de secundă sau mai puțin.
Semiconductor
- Comportamentul plasmei în generatoarele de plasmă
- Observarea procesului de defectare a dispozitivelor semiconductoare
Echipamente industriale
- Observarea procesului de prelucrare în echipamente de sudură și echipamente de prelucrare
- Analiza erorilor de funcționare a echipamentelor de producție
Materii prime și alte materiale
- Procesul de fabricare a nanomaterialelor prin atomizare
- Procesul de denaturare a metalelor
Echipamente sportive
- Analiza mișcării
- Dezvoltarea de echipamente sportive
Domeniul aerospațial
- Fluxul de aer în testele din tunelul aerodinamic
- Teste de impact de mare viteză pentru materiale aerospațiale
- Comportamentul obiectelor zburătoare de mare viteză
- Generarea și propagarea undelor de șoc
Coliziunea la viteză mare a unui laminat transparent cu o sferă de rășină
Teste CFRP privind lovirea de trăsnet
Testele de lovire de trăsnet sunt utilizate pentru investigarea daunelor produse de trăsnete asupra materialelor plastice ranforsate cu fibre de carbon (CFRP), care sunt din ce în ce mai utilizate ca materiale structurale pentru aeronave. Imaginea ilustrează gazeificarea instantanee a rășinii de către curentul de trăsnet care curge de-a lungul direcției fibrelor CFRP
Test în tunelul aerodinamic supersonic
Bumbele sonice, undele de șoc generate de avioanele de pasageri cu ultrasunete, provoacă un zgomot puternic la sol, astfel încât se studiază modelele aerodinamice ca mijloc de reducere a acestei probleme. Imaginea prezintă un test ultrasonic în tunelul aerodinamic Mach 2. Variațiile subtile ale fluxului de aer sunt surprinse de camera de mare viteză.
Resturile de sateliți și rachete, denumite deșeuri spațiale, se învârt în jurul Pământului la viteze mari pe orbitele sateliților. Gunoiul spațial provoacă probleme atunci când se ciocnește de navele spațiale în zbor, provocând daune. În plus, în ultimii ani, conversia pieselor de aeronave în materiale plastice ranforsate cu fibre de carbon (CFRP) a avansat. Cu toate acestea, aeronavele se confruntă cu descărcări electrice și coliziuni cu păsări și grindină în timpul zborului, astfel încât rezistența la impact a materialelor și daunele cauzate de aceste evenimente trebuie să fie investigate în prealabil. În dezvoltarea materialelor aerospațiale, camerele de mare viteză sunt utilizate pentru a investiga comportamentul de rupere al materialelor cauzat de obiecte zburătoare de mare viteză, precum și comportamentul de deformare și rupere al materialelor cauzat de impacturi de mare viteză. În plus, camerele de mare viteză sunt utilizate pentru dezvoltarea generatoarelor de împingere, proiectarea aerodinamică prin teste în tunelul de vânt, observarea daunelor în testele de trăsnet și cercetarea de bază privind undele de șoc, undele de detonare și alte fenomene de mișcare a undelor de mare viteză.
Aceste imagini arată procesul de defectare cauzat de coliziunea la viteză mare a unei sfere de rășină (nylonsphere) cu un bloc dintr-un laminat transparent (policarbonat). Imaginile ilustrează producerea și creșterea fisurilor în interiorul blocului din cauza undei de tensiune cauzate de coliziune.
Furnizat de profesorul Arai de la Universitatea Hosei, profesorul Sato de la JAXA, profesorul Kawai de la Universitatea Kumamoto
Coliziunea la viteză mare a unui laminat transparent cu o sferă de rășină
O sferă de rășină este injectată la 3,5 km pe secundă din pistolul cu gaz. Coliziunea de mare viteză a unui laminat transparent cu sfera de rășină este captată în sistemul de iluminare din spate pentru a face față camerei și luminii stroboscopice.
Domeniul industrial auto
- Comportamentul la rupere al materialelor de caroserie auto
- Procesul de ardere în motoare
- Procesul de injecție în echipamentul de injecție a combustibilului
Duză de injecție a combustibilului (injector) pentru un motor de automobil
Combustibilul lichid este injectat din injectorul de combustibil al motorului. Analiza procesului de atomizare, prin care combustibilul este transformat în particule fine de dimensiuni uniforme, este indispensabilă pentru dezvoltarea motoarelor de mare putere și eficiență. Imaginile ilustrează modul în care combustibilul lichid injectat la viteză mare din porii din vârful duzei formează o peliculă de formă conică, care apoi se transformă în picături.
Furnizat de profesorul Kawahara de la Universitatea Okayama
Bujii
Imaginea înregistrată arată descărcarea scânteii care are loc între electrozii bujiei. Este evident că scânteia este îndoită semnificativ de impactul combustibilului injectat din partea stângă în partea dreaptă a imaginii. Furnizat de profesorul Kawahara de la Universitatea Okayama
Încercare la tracțiune de mare viteză a materialelor plastice ranforsate cu fibre de carbon (CFRP)
Imaginea ilustrează ruperea CFRP de către mașina de testare la tracțiune de mare viteză. CFRP se fracturează instantaneu la sarcina limită, astfel încât este necesară o viteză de înregistrare de 10 milioane de cadre/secundă pentru a surprinde în detaliu procesul de fracturare.
Procesul de atomizare a combustibililor
Viteza de înregistrare: 10 milioane de cadre/secundă Lățimea câmpului vizual: Aprox. 1,2 mm.
Combustibilul lichid injectat de la duză este captat. Pelicula lichidă se transformă în picături odată cu creșterea distanței de la duză. Furnizat de profesorul Kawahara de la Universitatea Okayama
Procesul de atomizare a combustibililor
Pentru a dezvolta motoare de automobile cu randament ridicat și eficiență ridicată, sunt necesare observații și analize detaliate ale componentelor structurale ale motorului. Aceasta include procesul de injectare a combustibilului cu ajutorul echipamentelor de injectare a combustibilului (injectoare) și procesul de aprindere a combustibilului cu ajutorul bujiilor. În plus, se urmărește în mod activ dezvoltarea caroseriilor automobilelor care utilizează materiale noi, cum ar fi materialele plastice ușoare și foarte rezistente, armate cu fibre de carbon (CFRP).
Cu toate acestea, în dezvoltarea unor astfel de materiale noi, este necesar să se observe și să se analizeze comportamentul de deformare și rupere al materialelor atunci când acestea sunt supuse unui impact. În ultimii ani, comportamentul de deformare al materialelor înregistrat cu ajutorul camerelor de mare viteză a fost analizat cu ajutorul software-ului de analiză a imaginilor. De asemenea, se efectuează analize dinamice ale distribuției deformațiilor 2D sau 3D în material. În plus, camerele de mare viteză sunt utilizate pentru a observa procesul de ardere a motorului și comportamentul airbagurilor.
Observarea și analiza componentelor motorului
Descărcarea bujiei sau a injecției de combustibil din duză poate fi observată parțial sau prin vizualizarea motorului și analizată în detaliu.
Domenii de tratament medical și biotehnologie
- Procesul de eliberare a medicamentului în sistemele de administrare a medicamentului
- Procesul de generare și dispariție a microbulilor, care sunt utilizate pentru sterilizare și diagnosticare cu ultrasunete
În domeniul tratamentelor medicale și al biotehnologiei, cercetările avansează folosind dinamica așa-numitelor microbulii, bule microscopice de ordinul 1-100 microni. Atunci când microbulile dintr-un fluid sunt expuse la unde ultrasonice, acestea se dilată, se contractă și apoi dispar, un proces care generează un flux localizat, de mare viteză, denumit microjet. Se efectuează cercetări privind utilizarea acestui fenomen pentru a deschide pori în celule, astfel încât să se introducă gene și agenți farmaceutici direct în celule. Microbulile sunt extrem de mici, astfel încât procesul de expansiune, contracție și distrugere are loc la viteze foarte mari. În consecință, este necesară o cameră de mare viteză, cu sensibilitate ridicată, pentru a analiza acest comportament. În plus, camerele de mare viteză sunt utilizate pentru a observa comportamentul undelor ultrasonice de la generatoarele ultrasonice.
Procesul de distrugere a microbulilor în apropierea celulelor canceroase cu ajutorul undelor ultrasonice
Cercetările avansează în ceea ce privește un sistem de administrare a medicamentelor în care microcapsulele care conțin agenți farmaceutici și microbulii sunt introduse în apropierea celulelor canceroase. Expunerea la unde ultrasonice este utilizată pentru a rupe capsulele, iar agenții farmaceutici sunt apoi ghidați în celulele canceroase. Imaginile ilustrează expansiunea, contracția și distrugerea microbulelor în apropierea celulelor canceroase, precum și impactul mecanic al acestui proces asupra celulelor.
Furnizat de Divizia de Bioinginerie și Bioinformatică de la Universitatea Hokkaido
Contracția de mare viteză a microbulilor
Imaginile ilustrează contracția și dispariția microbulilor rezultate în urma unei descărcări electrice la vârful unui tub microscopic. În prezent, se efectuează cercetări în domeniul micro-scalpelilor și al altor aplicații care utilizează fluxul de mare viteză generat de dispariția microbulilor.
(Furnizat de Laboratorul Yamanishi de la Institutul de Tehnologie Shibaura)
Domeniul Consumermer Electronics
- Procesul de descărcare a cernelii cu jet de cerneală
- Procesul de rupere a sticlei armate
- Comportamentul dispozitivelor MEMS utilizate în proiectoare
Camerele de mare viteză sunt utilizate pentru a observa fenomene de mare viteză în domeniul micro. Acestea includ observarea procesului de defectare a materialelor fragile, cum ar fi sticla armată utilizată în dispozitivele informatice mobile, procesul de descărcare a cernelii în imprimantele cu jet de cerneală și comportamentul dispozitivelor MEMS utilizate în proiectoare.
Imprimante cu jet de cerneală
În dezvoltarea imprimantelor cu jet de cerneală, este necesar să se mărească cantitatea microscopică de cerneală evacuată din duză și să se observe în detaliu comportamentul acesteia folosind camere de mare viteză.
(Furnizat de profesorul asociat Enomoto de la Universitatea Kanazawa)
Semiconductor și echipamente industriale
- Comportamentul plasmei în generatoarele de plasmă
- Observarea procesului de defectare a dispozitivelor semiconductoare
- Observarea procesului de prelucrare în echipamente de sudură și echipamente de prelucrare
- Analiza erorilor de funcționare a echipamentelor de producție
Sistem de depunere prin ablație laser
Camerele de mare viteză sunt utilizate pentru observarea și măsurarea fenomenelor de mare viteză. Acestea includ comportamentul plasmei în sistemele de gravare, sistemele de pulverizare și alte echipamente cu plasmă, precum și procesele de prelucrare în sistemele de prelucrare cu laser, mașinile cu descărcare electrică și mașinile de tăiat. În plus, acestea sunt utilizate pentru analiza modului de defectare, inclusiv pentru observarea momentului de distrugere a peliculei izolante de pe dispozitivele semiconductoare.
Aparat de formare a filmului prin ablație laser
În cazul în care pulsul laser este iradiat pe o substanță țintă, suprafața unei substanțe este îndepărtată (ablație), particulele cu o
emițătoare de lumină numită pană va ieși. Aparatul de formare a filmului prin ablație laser utilizează această
un substrat pentru formarea unui film este dispus opus substanței țintă, iar un film prin
depunerea pe substrat a particulelor generate prin abraziune. Imaginea este obținută prin observarea
procesul de generare și dispariție a penajului cu impulsurile laser emise orizontal din stânga.
Furnizat de Laboratorul Tanabe de la Universitatea din Kyoto
Furnizat de profesorul Kawahara de la Universitatea Okayama
Ruptura dielectrică a dispozitivului semiconductor
Se observă ruperea dielectrică a dispozitivului MOS (Metal - Oxid - Siliciu, baza circuitului integrat semiconductor). Se surprinde procesul de rupere în care electrodul metalic subțire se desprinde de pelicula de oxid, emițând în același timp un flash.
Furnizat de Laboratorul Sugawa Kuroda de la Universitatea Tohoku
Lățimea câmpului vizual: Aproximativ 0,8 mm
FTCMOS2 Avansat,
Senzor de imagine Burst de ultimă generație
Metoda Burst permite înregistrarea la viteză foarte mare
Pentru camerele video tipice de mare viteză, memoriile de stocare a imaginilor sunt situate în afara senzorului de imagine. Deoarece numărul de prize de ieșire a semnalului este covârșitor de mic în comparație cu numărul de pixeli, transferul semnalelor video de la pixeli la memorii trebuie să fie un proces secvențial în serie; prin urmare, nu s-a putut realiza o înregistrare de foarte mare viteză de peste 1 milion de cadre pe secundă. În schimb, senzorul de imagine în rafală de la Shimadzu are același număr de memorii încorporate ca și numărul de cadre înregistrate. În plus, un pixel și memoriile sunt conectate prin cablu în mod unu la unu pentru a transfera complet în paralel semnalul video de la pixeli la memorii. Acest lucru face posibilă realizarea unei înregistrări de foarte mare viteză la 10 milioane de cadre pe secundă. În plus, deoarece nu este limitat la numărul de prize de ieșire a semnalului, ca în cazul sistemului convențional de transfer serial, este posibilă înregistrarea de înaltă rezoluție la viteză foarte mare.
Senzor de imagine în rafală de ultimă generație bazat pe tehnologia CMOS
Senzorii convenționali de imagine în rafală se bazează pe tehnologia CCD, în care memoria este poziționată adiacent pixelilor. Ca urmare, există probleme legate de scăderea calității imaginii din cauza scurgerilor de semnal de la pixeli la memorie. În consecință, senzorul de imagine în rafală Shimadzu FTCMOS adoptă tehnologia CMOS, în care pixelii și memoria sunt separate spațial pentru a obține o calitate ridicată a imaginii fără scurgeri de semnal. În plus, cu FTCMOS2, sensibilitatea la lumină este de șase ori mai bună decât cu FTCMOS, datorită adoptării unui nou proces CMOS.
Notă: Senzorii FTCMOS și FTCMOS2 au fost dezvoltați prin cercetare în colaborare cu Prof. Shigetoshi Sugawa de la Universitatea Tohoku. Brevete: 04931160, 04844853, 04844854
Raport semnal-zgomot îmbunătățit datorită sensibilității de șase ori mai mari decât cea convențională
Sensibilitatea la lumină a HPV-X2 a fost îmbunătățită de șase ori comparativ cu produsele noastre convenționale prin adoptarea senzorului de imagine FTCMOS2. Îmbunătățirea rezultată a raportului semnal-zgomot generează imagini mai clare în comparație cu produsele convenționale, în cazul în care sistemele optice sunt aceleași.
Modul FP și modul HP
- Senzorul FTCMOS2 are 100.000 de pixeli și o memorie de 12,8 milioane de biți.
- În modul FP, fiecare element de memorie de 128 de biți este alocat la 100.000 de pixeli.
- În modul HP, fiecare element de memorie de 256 de biți este alocat la 50.000 de pixeli.
- Viteza maximă de înregistrare în modul HP este de 10 milioane de cadre/secundă, iar numărul de cadre înregistrate este de 256, de două ori mai mare decât în modul FP. Cu toate acestea, rezoluția este de 1/2, la 50.000 de pixeli.*
* Când imaginile sunt afișate cu ajutorul software-ului și când salvați date de imagine, pixelii care nu sunt utilizați în modul HP sunt suplimentați de software, astfel încât este afișat sau salvat echivalentul a 100.000 de pixeli.
Noul senzor de imagine FTCMOS2
Senzor de imagine convențional FTCMOS
| Modul HP (jumătate de pixel) | Modul FP (Full Pixel) | |
|---|---|---|
| Max. Viteza de înregistrare | 10 milioane de cadre/secundă | 5 milioane de cadre/secundă |
| Rezoluție | 50.000 pixeli | 100.000 pixeli |
| Numărul de cadre înregistrate | 256 | 128 |
Funcție de înregistrare sincronizată de mare viteză utilizând două camere
Înregistrarea sincronizată precisă poate fi efectuată utilizând două camere la o rată a cadrelor de 10 milioane de cadre/secundă, astfel încât fenomenele de mare viteză pot fi înregistrate simultan din două direcții. De asemenea, analiza imaginilor 3D poate fi efectuată în combinație cu software-ul de analiză a imaginilor disponibil în comerț.
- Înregistrare simultană bidirecțională folosind două camere
- Analiza imaginilor 3D în combinație cu software-ul de analiză a imaginilor disponibil în comerț
Înregistrarea simultană în două direcții a ruperii plasticului ranforsat cu fibre de carbon (CFRP) într-un test de tracțiune
Front
Lateral
Software de control compatibil cu Windows
- Este furnizat un software de control compatibil cu Windows. Trebuie doar să conectați camera și PC-ul utilizând un cablu LAN și să configurați setările simple pentru a începe imediat înregistrarea la viteze mari.
- În plus față de un format special, imaginile înregistrate pot fi salvate în formate obișnuite precum AVI, BMP, JPEG și TIFF.
Aplicații
Camera poate fi utilizată în combinație cu un software de analiză a imaginilor disponibil în comerț
- Fenomenele de mare viteză pot fi supuse analizei imaginilor și analizei numerice prin salvarea imaginilor înregistrate într-un format comun și apoi prin încărcarea acestora într-un software de analiză a imaginilor disponibil în comerț.
- În special, pentru a obține distribuția deformațiilor probelor în timpul încercărilor materialelor, se poate utiliza un software de analiză a distribuției deformațiilor disponibil în comerț, care funcționează pe principiul corelației digitale a imaginilor (DIC).
Analiza deformării 3-D a plăcii subțiri CFRP
Comportamentul de deformare al unei plăci subțiri CFRP care se ciocnește cu o bilă de oțel emisă de un pistol cu gaz la viteză supersonică a fost surprins de două camere de mare viteză. Prin utilizarea software-ului 3D-DIC, este posibil să se analizeze o schimbare temporală a distribuției deformațiilor în direcția perpendiculară pe
placa subțire.
Furnizat de Laboratorul Tanabe de la Universitatea Nagoya
Software de analiză 3D-DIC VIC-3D
(Opțiune: Correlated Solutions Inc.)
VIC-3D poate controla două unități HPV-X2 în mod direct prin intermediul său'
interfață grafică cu utilizatorul pentru a efectua analize tridimensionale de mare viteză.
*Pentru a face disponibilă funcția de control direct HPV-X2 prin VIC-3D, o licență
(S348-09838-01) este necesar în plus față de VIC-3D.
Date tehnice: Hyper Vision HPV-X2
 | ||
| Hyper Vision HPV-X2 | ||
|---|---|---|
| Cap de cameră | ||
| Montura obiectivului | Nikon F-mount1) | |
| Senzor de imagine | Senzor de imagine FTCMOS2 | |
| Viteza de înregistrare2) (rata cadrelor) |
|
|
| Capacitate de înregistrare continuă |
|
|
| Rezoluție |
|
|
| Culoare/Graduri | Monocrom, 10 biți4) | |
| Timp de expunere5) |
| |
| Intrare declanșator extern | Două canale (TRIGIN, STANDBY) Nivel TTL (5 V), capabile de polaritate pozitivă sau negativă | |
| Modul de înregistrare | Declanșare internă, declanșare externă, declanșare continuă | |
| Funcția de sincronizare | Capabil de înregistrare sincronizată cu două camere conectate | |
| Ieșiri opționale | Două canale (temporizarea începerii expunerii, temporizarea detectării declanșatorului, sau alte ieșiri în funcție de setări) | |
| Setarea punctului de declanșare | Poate fi setat la orice cadru începând cu al doilea cadru. | |
| Interfață | Un port 1000 Base-T/100 Base-TX | |
| Ieșire monitor extern6 | Ieșire NTSC/PAL | |
| Formatul memoriei de date | Format dedicat pe 10 biți, BMP, AVI, JPEG, TIFF (sunt acceptate formatele pe 8 și 16 biți) | |
| Unitate de alimentare | ||
| Putere nominală | Monofazat 120 V/220-230 V, 200 VA, 50/60 Hz | |
| Specificații necesare pentru PC-ul de control | ||
| Sistem de operare | Windows10 Pro7) (64bit) | |
| CPU | Intel Core i5 sau mai rapid | |
| Memorie | ||
| HDD | 250 GB sau mai mult | |
| Dimensiunea ecranului | 1.366 × 768 sau mai mare | |
| Interfață | 1000 Base-T/100 Base-TX | |
| Dispozitiv extern de înregistrare | DVD-RW | |
| Alte periferice | Mouse și tastatură | |
| Condiții de mediu | 4 GB sau mai mult | |
| Intervalul de temperatură de funcționare | 5 până la 40 °C | |
| Intervalul umidității de funcționare | 35 până la 75 % RH fără condens | |
| Intervalul temperaturii de depozitare | 0 până la 50 °C | |
| Intervalul umidității de depozitare | 20 până la 80 % RH fără condens | |
| Dimensiuni și greutate | ||
| Cap de cameră | L160 × D330 × H260 mm, aprox. 6,4 kg | |
| Unitate de alimentare | L150 × P392 × H185 mm, aprox. 5,2 kg | |
| Lungimea cablului de interfață între cameră și computerul de control | Aprox. 2 m | |
| Lungimea cablului dintre cameră și unitatea de alimentare | Aproximativ 2,8 m |
Dimensiuni externe
English 
German 
Czech 
Slovak 
Bulgarian 
Romanian 