Rapports d’applications

Sur la piste d'une goutte

Mesure de l'angle de contact à l’aide d’une caméra professionnelle haute-résolution USB 3.0

Mesure de l'angle de contact à l’aide d’une caméra professionnelle haute-résolution USB 3.0
Les caméras professionnelles avec interface USB 3.0 connaissent une croissance. L'interface crée un pont vers les derniers capteurs CMOS haute-performance, en éliminant les précédentes limitations. Ceci ouvre de nouvelles possibilités pour de nombreuses applications vision, en particulier pour celles requérant de la haute-résolution, des taux de fréquences d'images élevés, et une sensibilité à la lumière maximale. Ce sont des éléments-clé pour le fabricant d'appareils de mesure KRÜSS.

C'est pourquoi, il utilise des caméras USB 3.0 d’IDS dans ses systèmes d'analyse de goutte, basés sur la vidéo. Jusqu'à 200 images par seconde, à une résolution de 1200 x 800 pixels, permettent que les processus de mouillage soient captés sans interruption, puis analysés avec précision.

Utilisations

L'analyse de goutte est une méthode d'analyse d'image qui détermine l'angle de contact à partir de l'image de l'ombre d'une goutte de liquide fixe et la tension de surface ou d'interface, à partir de l 'image de l'ombre d'une goutte en  suspens. Cette méthode permet que le processus de mouillage ou d'adhésion des liquides sur des surfaces soit mesuré et analysé; elle est utilisée en matière d'assurance qualité industrielle, ainsi que dans la recherche et le développement par les industries chimique et pharmaceutique.
 
La tension de surface des liquides présente de l'intérêt dans les processus de nettoyage, ou dans l'imprimerie, la peinture ou le revêtement, par exemple; ces processus peuvent être optimisés en exerçant une influence ciblée sur la tension de
surface. La mesure de l 'angle de contact est une mesure de « mouillabilité » d'un solide prêt pour le contact avec un liquide. Cette « mouillabilité » peut être aussi délibérément influencée; selon les besoins, elle peut être améliorée (par ex. pour la préparation d'une peinture) ou réduite (par ex. si des liquides doivent couler mieux).
Instrument de mesure DSA100, basée sur la vidéo, de l 'angle de contact et pour l'analyse de goutte
Instrument de mesure DSA100
KRÜSS GmbH est un des fournisseurs-leaders de technologie de mesure pour les analyses de mouillage et de  revêtement. Avec ses instruments de mesure DSA25, DSA30, et DSA100, la société basée à Hambourg développe et construit des analyseurs universels de gouttes pour la mesure, basée sur la vidéo, de l 'angle de contact et pour l'analyse de goutte.
 
Le fonctionnement essentiel de ces systèmes peut être expliqué assez simplement : une goutte est versée sur une surface solide (goutte fixe) ou se trouve au bout d'une aiguille (goutte en suspens). Une caméra est utilisée pour capter une image de la goutte, qui est transférée au logiciel d'analyse d'image. Une analyse de l'image en échelle de gris est utilisée pour produire une détection initiale de contour. La seconde étape est d'adapter au contour un modèle géomét rique décrivant la goutte. Ceci permet de déterminer l'angle de contact, puisqu'il est donné par l'angle entre la fonction calculée de la goutte et la surface de contact, dont la projection dans l'image de la goutte est renseignée comme ligne de base.
 
« La mesure de l'angle de contact implique généralement de capter les dynamiques du mouillage, ce qui signifie qu'une combinaison haute-résolution et taux de fréquence d'images élevé soit essentielle. La performance requise de la transmission nécessite également une interface avec une bande passante suffisamment grande. », souligne Carsten  Scheithauer, R&D Manager chez KRÜSS, résumant les prérequis de la caméra utilisée.

Caméra

USB 3 uEye CP : caméra professionnelle compacte USB 3.0 avec connexions à vis
Caméra industrielle USB 3 uEye CP
KRÜSS intègre des caméras professionnelles USB 3.0 des séries USB 3 uEye CP d’IDS dans ses analyseurs de goutte, dont la UI-3060CP Rev. 2 avec capteur IMX174 de Sony.
 
Cette caméra professionnelle polyvalente a un design très compact, seulement 29 x 29 x 29 mm, lui permettant d'être intégrée dans des instruments de mesure, où l'espace est limité. Des connexions USB 3.0 et Hirose micro à vis rendent la caméra adaptée à des applications professionnelles, dans des environnements industriels comme non-industriels.

Elle a une mémoire intégrée et son design est axé sur la dernière génération de capteurs CMOS haute performance. Ceux-ci comprennent le capteur IMX174 2,3 mégapixels de Sony, qui délivre des images très fines, même à des taux de fréquence d'images élevés. Un capteur avec mémoire analogique prévient efficacement la distorsion du plan focal par lecture simultanée de tous les signaux pixel. Il supporte aussi un mode de production « dual-frame » avec des temps d'exposition variés.
Analyse en direct de l'image de la goutte pendant le versement
Analyse en direct de l'image
La combinaison des deux images augmente la plage dynamique à 73 dB (12 bits), avec une sensibilité élevée et un très  faible bruit. « Pour un traitement spécialisé, comme une mesure d'angle de contact, un faible bruit et un éclai rage  très efficace sont extrêmement importants. », dit Carsten Scheithauer. Grâce au capteur CMOS IMX174, très sensible à la lumière, la caméra utilisée peut même détecter plusieurs photons.

Dans les analyseurs de goutte KRÜSS, les caméras captent généralement les processus de mouillage jusqu'à 200 images par seconde à une résolution de 1200 x 800 pixels. Selon la tâche de mesure, les vidéos peuvent durer entre une  milliseconde et plusieurs heures. « Pour étudier les processus très rapides, comme le mouillage de matériaux absorbants, il est possible d'obteni r un taux de fréquence d'images jusqu'à 2000 images par seconde en réduisant la taille de l'image à 90 x 60 pixels, et les données obtenues permettent encore des analyses fiables », dit Carsten  Scheithauer, soulignant les possibilités offertes par la caméra USB 3 uEye CP d'IDS. « Toutes les images des vidéos sont utilisées, puisqu'avec notre méthode l'angle de contact est continûment déterminé. »

L'interface USB 3.0 transfère l'énorme volume d'informations image, à grande vitesse et sans pertes, au logiciel KRÜSS ADVANCE, où l'analyse de goutte est réalisée entièrement automatiquement. Ce qui garantit des données de mesure objectives non affectées par les interventions de l'utilisateur. Lors de la présentation des résultats, le logiciel attribue l'image de goutte correspondant à chaque valeur mesurée et l'affiche.
 
L'image peut être ré-analysée à tout moment en utilisant différents paramètres ou méthodes. Pas de perte de temps, de téléchargement, ni de gestion des fichiers d'images. Une fonction très spéciale est l'enregistrement continu de l'image caméra. Elle se déroule lorsqu'aucune mesure n'est en cours. L'image en temps réel peut être stoppée à tout moment pour analyser la période précédente ou la conserver dans un fichier vidéo. Donc, les informations précieuses ne peuvent pas être perdues, si aucune mesure n'a débuté au moment du mouillage, par exemple.

Logiciel

Le pack logiciel "IDS Software Suite" est identique pour toutes les caméras IDS et permet une totale interchangeabilité au sein de toute la gamme des produits IDS, même avec différentes interfaces.
Le pack logiciel "IDS Software Suite" - identique
pour toutes les caméras IDS
La caméra est intégrée dans le logiciel d'analyse d'image KRÜSS en utilisant le uEye API, qui fait partie du kit de développement logiciel IDS (SDK) et supporte toutes les fonctionnalités des capteurs modernes CMOS, tels que l'IMX174 de Sony. Le package caméra IDS inclut le SDK pour Windows et Linux (32 et 64 bits) et il est identique pour tous les modèles, qu'il y ait une connexion USB 3.0, USB 2.0 ou GigE.

Les bénéfices pour les clients OEM comme KRÜSS sont doubles. En premier lieu, la caméra peut être intégrée dans le système très rapidement et facilement. En second lieu, elle fonctionne avec tous les modèles et interfaces. Ce qui signifie que les changements, de modèle par exemple, sont possibles à tout moment. L'application ne nécessite pas d'être reprogrammée, seuls les paramètres spécifiques à la caméra doivent être ajustés. La philosophie du pilote IDS est tournée vers l'avenir, tout comme l'interface USB 3.0. Les clients OEM, tels que KRÜSS, peuvent s'appuyer sur le fait qu'ils resteront un standard sur PC sur le long terme, puisque disponibilité totale, confort plug & play et taux élevés de transfert de données sont des avantages qui assureront le succès continuel de l'interface dans le futur et fourniront une base à un développement ultérieur.

USB 3 uEye CP - Incroyablement rapide, incroyablement fiable, des capteurs incroyables

IDS caméra industrielle USB 3 uEye CP - UI3060CP Rev. 2
Interface :  USB 3.0
Type de capteur :  CMOS Monochrome
Fabricant :  Sony
Fréquence d'image :  166 fps
Résolution (h x v) :  1936 x 1216 px
Mode d'obturateur :  Global Shutter
Classe de capteur optique :  1/1.2"
Dimensions :  29 x 29 x 29 mm
Poids :  52 g
Port interfaces :  USB 3.0 Micro-B, vissable
Connexion E/S :  Fiche Hirose 8 pôles

Client : KRÜSS

KRÜSS est un spécialiste de la chimie interfaciale et le fournisseur leader dans le monde d'instruments de mesure pour tension de surface et interfaciale. Les clients de solutions produit haute précision et de conseils scientifiques sont avant tout les laboratoires de recherche et développement.

www.kruss.de

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