Sur la piste d'une goutte

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.

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.

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. »