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Micro-jetting 精密微液滴视觉观测系统


Micro-jetting在液滴调试过程中,由于液滴喷射的频率较高(观测常用喷射频率范围在500-5000Hz,最高喷射频率可达30kHz),采用普通的相机及光源很难捕捉到单个液滴的运动图像。为了更好的观测液滴的飞行状态,我们设计了inkjet液滴观测系统。该系统可以观测液滴的飞行状态,可以测量液滴直径及飞行速度,给实验研究或工程制造提供依据。

inkjet液滴观测系统工作原理

观测系统主要由3部分组成:CCD相机,工业远心镜头,频闪灯。CCD相机和工业远心镜头组成相机观测模块,频闪灯提供观测液滴所需的光明背景,三者相互配合来获得清晰的液滴图像。


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观测系统中,相机观测模块,可以根据不同的分辨精度的要求选择不同配置的工业相机及镜头。MicroFab的电控制器可产生频率范围为0-30kHz的电压波形信号来驱动喷头喷射,同时电控制器驱动频闪灯闪烁,闪烁频率与喷头喷射频率相同。当喷头按某一个设定好的频率连续稳定喷射时,次频闪灯闪烁照亮背景的时候,CCD相机才能拍摄到在空中飞行的液滴图像,又因为闪烁频率与喷射频率相同,所以每次连续拍摄图像的时候,总是在相同的空间位置上看到有液滴,于是便产生了连续图像上液滴静止在空间的效果,而事实上,我们所看到的静止在某个空间位置的液滴是由许许多多连续喷射下落的液滴经过这个位置的时候被拍摄到的效果。

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视觉观测的sweep功能

已经知道当喷头喷射频率和频闪灯闪烁频率相同的时候,我们可以观测到似乎是静止在空间某个位置的液滴形态(其实是连续液滴在相同空间位置被捕捉到的影像)。当改变频闪的时间相位的时候,也就是说闪烁的时间被提前或者延后,我们能看到液滴的位置也发生了变化,于是我们可以通过改变频闪的时间相位来观察不同位置的液滴形态,而sweep功能则是利用程序设定好一个连续的频闪时间相位变化,从而得到液滴在空中缓慢下落的动态影像。关于频闪时间相位原理请参考‘借助频闪灯观测液滴原理分析’。


资料链接:

借助频闪灯观测液滴原理分析.pdf