Hyper Vision HPV-X2 - Anwendungen

High-Speed Video Camera

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Synchronaufnahmefunktion mit zwei Kameras

Mit zwei Kameras kann eine präzise synchronisierte Aufnahme mit einer Bildrate von 10 Millionen Bildern/Sekunde durchgeführt werden, sodass Hochgeschwindigkeitsphänomene gleichzeitig aus zwei Richtungen aufgezeichnet werden können. Auch eine 3D-Bildanalyse kann in Kombination mit handelsüblicher Bildanalysesoftware durchgeführt werden.

High-Speed Synchronized Recording Function Using Two Cameras

Zweidirektionale Aufzeichnung des Bruchs von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) in einem Zugversuch

Aufnahmegeschwindigkeit: 1 Million Bilder/Sekunde

Two Directional Simultaneous Recording of the Breakage of Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) in a Tensile Test
Hyper Vision HPV-X2

Halbleiterindustrie

Application: Semiconductor Fields

・ Das Verhalten von Plasma in Plasmageneratoren
・ Beobachtung des Ausfallprozesses von Halbleiterbauelementen

Hochgeschwindigkeitskameras werden für die Fehleranalyse eingesetzt, einschließlich der Beobachtung des Zeitpunkts der Zerstörung der Isolierschicht auf den Halbleiterbauteilen.

Dielektrischer Durchschlag des Halbleiterbauelements

Es wird ein dielektrischer Durchschlag von MOS-Geräten (Metall-Oxid-Silizium, die Basis integrierter Halbleiterschaltkreise) beobachtet. Der Durchschlagsprozess wird erfasst, bei dem sich die Dünnfilm-Metallelektrode vom Oxidfilm ablöst und dabei einen Blitz erzeugt.
(Bereitgestellt vom Sugawa Kuroda Laboratory der Universität Tohoku)

Aufnahmegeschwindigkeit: 1 Million Bilder/Sekunde
Breite Field of View: Ca. 0,8 mm

 

 

Automobilindustrie

Application: Automotive Field

・ Das Versagensverhalten von Karosseriewerkstoffen
・ Analyse des Verbrennungsprozess in Motoren
・ Beobachten Einspritzvorgang in Kraftstoffeinspritzgeräten

Für die Entwicklung leistungsfähiger und hocheffizienter Motoren für Kraftfahrzeuge sind detaillierte Beobachtungen und Analysen der strukturellen Komponenten des Motors erforderlich. Dazu gehören der Prozess der Kraftstoffeinspritzung durch Einspritzanlagen (Injektoren) und der Prozess der Kraftstoffzündung durch Zündkerzen.
Darüber hinaus wird die Entwicklung von Automobilkarosserien unter Verwendung neuer Materialien wie leichter und sehr fester kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe (CFK) aktiv vorangetrieben. Bei der Entwicklung solcher neuer Materialien ist es jedoch notwendig, das Verformungs- und Versagensverhalten von Materialien bei Unfällen zu beobachten und zu analysieren.
In den letzten Jahren wurde das Verformungsverhalten von Materialien, die mit Hochgeschwindigkeitskameras aufgenommen wurden, mit Hilfe von Bildanalysesoftware analysiert. Auch dynamische Analysen der 2D- oder 3D-Dehnungsverteilung im Material wurden durchgeführt.
Darüber hinaus werden Hochgeschwindigkeitskameras eingesetzt, um den Verbrennungsprozess im Motor und das Verhalten von Airbags zu beobachten.

Beobachtung und Analyse von Motorkomponenten

Die Entladung der Zündkerze oder die Kraftstoffeinspritzung aus der Düse können teilweise allein oder per Visualisierungsmotor beobachtet und detailliert analysiert werden.

Observation and Analysis of Engine Components

Kraftstoffeinspritzdüse (Injektor) für einen Fahrzeugmotor

Der Kraftstoff wird aus der Einspritzdüse des Motors in flüssiger Form eingespritzt. Die Analyse des Zerstäubungsprozesses, bei dem der Kraftstoff in feine Partikel einheitlicher Größe zerlegt wird, ist für die Entwicklung leistungsfähiger Motoren mit hohem Wirkungsgrad unerlässlich. Die Bilder zeigen, wie der flüssige Kraftstoff, der mit hoher Geschwindigkeit aus den Öffnungen der Düsenspitze eingespritzt wird, einen kegelförmigen Film bildet, der sich dann in Tröpfchen umwandelt.
(Bereitgestellt von Professor Kawahara von der Universität Okayama)

Aufnahmegeschwindigkeit: 2 Millionen Bilder/Sekunde
Breite des Sichtfeldes: Ca. 1,2 mm

Kraftstoffeinspritzdüse

Zerstäubungsprozess von Kraftstoffen

Der aus der Düse eingespritzte Kraftstoff wird mitgenommen. Der Flüssigkeitsfilm verwandelt sich mit zunehmendem Abstand von der Düse in Tröpfchen.
(Bereitgestellt von Professor Kawahara von der Universität Okayama)

Aufnahmegeschwindigkeit: 10 Millionen Bilder/Sekunde
Breite des Sichtfeldes: Ca. 1,2 mm

Zerstäubungsprozess von Kraftstoffen

Zerstäubungsprozess von Kraftstoffen 1 mm von der Düse entfernt

Zerstäubungsprozess von Kraftstoffen 2 mm von der Düse entfernt

Zündkerzen

Das aufgenommene Bild zeigt die Funkenentladung zwischen den Elektroden der Zündkerze. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Funke durch die Einwirkung des eingespritzten Kraftstoffs von der linken auf die rechte Seite des Bildes stark abgelenkt wird.
(Bereitgestellt von Professor Kawahara von der Universität Okayama)

Aufnahmegeschwindigkeit: 1 Million Bilder/Sekunde
Breite des Sichtfeldes: Ca. 30 mm

Zündkerzen

Hochgeschwindigkeitszugversuch von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK)

Das Bild veranschaulicht den Bruch des Werkstoffs CFK durch die Hochgeschwindigkeits-Zugprüfmaschine. Das CFK bricht bei der Grenzlast augenblicklich, sodass eine Aufnahmegeschwindigkeit von 10 Millionen Bildern/Sekunde erforderlich ist, um den Bruchvorgang detailliert zu erfassen.

Aufnahmegeschwindigkeit: 10 Millionen Bilder/Sekunde
Breite des Sichtfeldes: Ca. 10 mm

Schnellzerreiß-Versuche von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen

Dynamische Beobachtung der Dehnungsverteilung im Schnellzerreiß-Versuche

Das Bruchverhalten von Harzteststücken mit verschiedenen Geometrien wurde in einem Hochgeschwindigkeits-Zugversuch beobachtet und die Spannungsverteilung auf der Probenoberfläche wurde durch eine DIC-Analyse der im Test aufgenommenen Hochgeschwindigkeitsbilder visualisiert.

 

(1) Flach-Zugprobe

Prüfgeschwindigkeit: 10 m/s
Bildrate: 250 kfps

(2) Probe mit Loch

Prüfgeschwindigkeit: 10 m/s
Bildrate: 1 Mfps

 

Prüfgeschwindigkeit: 10 m/s
Bildrate: 5 Mfps

(3) Gekerbtes Prüfkörper

Prüfgeschwindigkeit: 10 m/s
Bildrate: 1 Mfps

 

Prüfgeschwindigkeit: 10 m/s
Bildrate: 5 Mfps

Maschinenbau

Application: Industrial Equipment Fields

・ Beobachtung des Bearbeitungsprozesses in in Schweißanlagen

・ Betriebsfehleranalyse von Fertigungsanlagen

Hochgeschwindigkeitskameras werden zur Beobachtung und Messung von Hochgeschwindigkeitsphänomenen eingesetzt. Dazu gehören das Verhalten von Gasplasma in Ätzanlagen, Sputteranlagen und anderen Plasmaanlagen sowie Bearbeitungsprozesse in Laserbearbeitungsanlagen, Funkenerosionsmaschinen und Schneidmaschinen.

Laserablation-Filmbildungsvorrichtung

Wenn der Laserpuls auf eine Zielsubstanz gestrahlt wird, wird eine Substanzoberfläche abgetragen (Ablation), wobei Partikel mit einer lichtemittierenden, sogenannten Wolke, herausspringen. Die Laserablations-Filmbildungsvorrichtung nutzt dieses Phänomen, indem ein Substrat, auf dem ein Film gebildet werden soll, gegenüber der Zielsubstanz angeordnet wird und ein Film durch Ablagerung der durch Abrieb erzeugten Partikel auf dem Substrat erzeugt wird. Das Bild entsteht durch Beobachtung des Entstehungs- und Verschwindungsprozesses der Wolke mit den horizontal von links emittierten Laserimpulsen.
Bereitgestellt vom Tanabe Laboratory der Universität Kyoto

Aufnahmegeschwindigkeit: 10 Millionen Bilder/Sekunde
Breite des Sichtfeldes: Ca. 50 mm

Laser Ablation Film Forming Apparatus

Laserablation-Filmbildungsvorrichtung

Medizintechnik

Applications: Advanced Medical Equipment Fields

・ Der Arzneimittelfreisetzungsprozess in Verabreichungssystemen
・ Der Prozess der Entstehung und des Verschwindens von Mikrobläschen, die zur Sterilisation und Ultraschalldiagnose eingesetzt werden

In den Bereichen medizinische Behandlung und Biotechnologie schreitet die Forschung voran und nutzt die Dynamik sogenannter Mikrobläschen, mikroskopisch kleine Bläschen in der Größenordnung von 1 bis 100 Mikrometern.
Wenn Mikrobläschen in einer Flüssigkeit Ultraschallwellen ausgesetzt werden, dehnen sie sich aus, ziehen sich zusammen und verschwinden dann. Dieser Prozess erzeugt einen lokalisierten Hochgeschwindigkeitsstrom, der als Mikrostrahl bezeichnet wird. Derzeit wird daran geforscht, dieses Phänomen zu nutzen, um Poren in Zellen zu öffnen und so Gene und pharmazeutische Wirkstoffe direkt in Zellen einzuführen.
Mikrobläschen sind extrem klein, daher erfolgt der Prozess der Expansion, Kontraktion und Zerstörung mit sehr hoher Geschwindigkeit. Zur Analyse dieses Verhaltens ist dementsprechend eine hochempfindliche Hochgeschwindigkeitskamera erforderlich.
Darüber hinaus werden Hochgeschwindigkeitskameras eingesetzt, um das Verhalten von Ultraschallwellen von Ultraschallgeneratoren zu beobachten.

Der Zerstörungsprozess von Mikrobläschen in der Nähe von Krebszellen mithilfe von Ultraschallwellen

Die Forschung arbeitet an einem System zur Verabreichung von Arzneimitteln, bei dem Mikrokapseln mit pharmazeutischen Wirkstoffen und Mikrobläschen in die Nähe von Krebszellen gebracht werden. Durch die Einwirkung von Ultraschallwellen werden die Kapseln aufgebrochen, und die Arzneimittel werden dann in die Krebszellen geleitet. Die Bilder veranschaulichen die Ausdehnung, Kontraktion und Zerstörung der Mikrobläschen in der Nähe der Krebszellen sowie die mechanischen Auswirkungen dieses Prozesses auf die Zellen.
(Bereitgestellt von der Abteilung für Bioingenieurwesen und Bioinformatik der Universität Hokkaido)

Aufnahmegeschwindigkeit: 10 Millionen Bilder/Sekunde
Breite des Sichtfeldes: Ca. 130 μm

 

 

Hochgeschwindigkeitskontraktion von Mikrobläschen

Die Bilder veranschaulichen das Zusammenziehen und Verschwinden von Mikrobläschen, die durch eine elektrische Entladung an der Spitze eines mikroskopischen Röhrchens entstehen. Derzeit werden Mikroskalpelle und andere Anwendungen erforscht, die den Hochgeschwindigkeitsfluss nutzen, der beim Verschwinden von Mikrobläschen entsteht.
(Bereitgestellt vom Yamanishi Laboratory am Shibaura Institute of Technology)

Aufnahmegeschwindigkeit: 1 Million Bilder/Sekunde
Breite des Sichtfeldes: Ca. 0,2 mm

Elektronik

Application: Consumer Electronics Fields

・ Das Abgeben von Tinte beim Drucken
・ Der Rissausbreitung von verstärktem Glas
・ Das Verhalten von MEMS-Geräten, die in Projektoren verwendet werden

Hochgeschwindigkeitskameras werden eingesetzt, um Hochgeschwindigkeitsphänomene im Mikrobereich zu beobachten. Dazu gehören die Beobachtung des Versagens von spröden Materialien wie verstärktem Glas, das in Mobilgeräten verwendet wird, der Tintenausstoß in Tintenstrahldruckern und das Verhalten von MEMS-Bauteilen, die in Projektoren verwendet werden.

Tintenstrahldrucker

Bei der Entwicklung von Tintenstrahldruckern ist es notwendig, die aus der Düse austretende mikroskopische Menge an Tinte zu vergrößern und ihr Verhalten mithilfe von Hochgeschwindigkeitskameras im Detail zu beobachten.
(Bereitgestellt von außerordentlichem Professor Enomoto von der Universität Kanazawa)

Aufnahmegeschwindigkeit: 5 Millionen Bilder/Sekunde
Breite des Sichtfeldes: Ca. 0,2 mm

 

 

Hochgeschwindigkeits-Videokamera

Bedienerfreundliche Software, optimiert für Ultra-High-Speed-Aufnahmen

Hyper Vision HPV-X2

Phänomene, die auf herkömmliche Weise nicht bestätigt werden konnten, lassen sich heute in vielen Bereichen beobachten, in denen Hochgeschwindigkeitsaufnahmen erforderlich sind. Dazu gehören die Entwicklung von Hochtechnologie, die wissenschaftliche und technische Forschung, die biologische Forschung und die Qualitätsbewertung.

Zerbrechendes Glas – (Aufnahmegeschwindigkeit 10 Mfps)

Ultrahohe Geschwindigkeit und hohe räumliche Auflösung! 10 Millionen Bilder pro Sekunde – HyperVision HPV-X2-Kamera. Das Glas wird durch den Aufprall eines Hochgeschwindigkeitsprojektils zerbrochen. Der Prozess der Rissausbreitung bei hohen Geschwindigkeiten ist deutlich zu beobachten.

Rissausbreitung (Glas) Aufnahmegeschwindigkeit: 10 Millionen Bilder/Sekunde

Das Glas wird durch den Aufprall eines Hochgeschwindigkeitsprojektils zerbrochen. Der Prozess der Rissausbreitung bei hohen Geschwindigkeiten ist deutlich zu beobachten.

Sofortige Blitzbeleuchtung. Aufnahmegeschwindigkeit: 10 Millionen Bilder/Sekunde

Die Übertragung eines Funkens beim Anzünden einer Xenon-Blitzlampe kann im Detail beobachtet werden.

CFRP-Hochgeschwindigkeits-Zugversuch. Aufnahmegeschwindigkeit: 5 Millionen Bilder/Sekunde

Bei der CFK-Materialprüfung mit einem Hochgeschwindigkeits-Zugprüfgerät kann der augenblickliche Bruch von Materialien detailliert beobachtet werden.
(Prüfgeschwindigkeit 10 m/s)

Wasserstrahl-Aufnahmegeschwindigkeit: 4 Millionen Bilder/Sekunde

Der Prozess, bei dem die mit hoher Geschwindigkeit aus einer Düse versprühte Flüssigkeit zu feinen Wassertröpfchen wird und anschließend verteilt wird, lässt sich im Detail beobachten.

MEMS-Hochgeschwindigkeitsbetrieb. Aufnahmegeschwindigkeit: 5 Millionen Bilder/Sekunde

Die Hochgeschwindigkeitsverschiebung des mikroskopischen Spiegels in einem MEMS-Gerät, das in einem PC-Projektor verwendet wird, kann im Detail beobachtet werden.

Tintenstrahlentladung – Aufnahmegeschwindigkeit: 5 Millionen Bilder/Sek

  • Aufnahmeübersicht
    Eine aus der Spitze einer Druckkopfdüse austretende Flüssigkeitsprobe wird mit dem HPV-X2 beobachtet und aufgezeichnet, um zu zeigen, wie sich die Probe in ein Tröpfchen umformt und unnötigen Sprühnebel erzeugt. Eine Hochgeschwindigkeits-Videokamera ist erforderlich, da die vergrößerten Bilder in einem mikroskopischen Bereich aufgenommen werden.
  • Anwendungsbereiche
    Forschung und Entwicklung Elektronikprodukte

Kollision von Hochgeschwindigkeitsprojektilen – Aufnahmegeschwindigkeit: 10 Millionen Bilder/Sek

  • Aufnahmeübersicht
    Dieses mit der HPV-X2 aufgenommene Bild zeigt den Moment, in dem ein Harzkugel, die von einer zweistufigen Leichtgaskanone mit etwa 3 km/s abgefeuert wird, mit hoher Geschwindigkeit auf das Ziel trifft. Es ermöglicht die Überprüfung der intensiven Lichtemission des Harzkügelchens, wenn es durch den Aufprall in Plasma umgewandelt wird, und der explosiven Streuung.
  • Aufnahmeübersicht
    Forschung und Entwicklung von Mechanismen, die Schutz vor Weltraummüll bieten, der durch die Weltraumentwicklung entsteht. Untersuchung von Meteoritenkollisionen in der Weltraumphysik.

Zeitlupenwiedergabe von Phänomenen über einen Zeitraum von 25,6 μ

Hochgeschwindigkeitskollision einer Harzkugel – Aufnahmegeschwindigkeit: 2 Millionen Bilder/Sek., 5 Millionen Bilder/Sek.

  • Aufnahmeübersicht
    Dieses mit einem HPV-X2 aufgenommene Bild zeigt die Ausbreitung von Spannungswellen und die Entwicklung von Rissen, die im Inneren eines transparenten Harzblocks auftreten, die durch die Hochgeschwindigkeitskollision einer mit etwa 3,5 km/s aus einer Zweistufe abgefeuerten Harzkugel verursacht werden leichte Gaspistole.
  • Anwendungsbereiche
    Untersuchung von Materialbruchmechanismen.
 

Zeitlupenwiedergabe von Phänomenen über einen Zeitraum von 64 μs
 

 

Zeitlupenwiedergabe von Phänomenen über einen Zeitraum von 51,2 μs

Zerstörungsfortschritt der LED durch eine Stromspitze

  • Ultraschnelle Videoaufzeichnung mit bis zu 10 Millionen Bildern pro Sekunde!
  • Ultrahohe Geschwindigkeit und hohe räumliche Auflösung.
    FP-Modus: 400×250 Pixel (bis 5 M fps)
    HP-Modus: 50.000 Pixel (bis 10 Mfps)
  • Die maximale Anzahl an Aufnahmebildern beträgt 128/256
    FP-Modus: 128 Bilder (bis 5 M fps)
    HP-Modus: 256 Bilder (bis 10 Mfps)

Milchkrone

  • Ultraschnelle Videoaufzeichnung mit bis zu 10 Millionen Bildern pro Sekunde!
  • Ultrahohe Geschwindigkeit und hohe räumliche Auflösung.
    FP-Modus: 400×250 Pixel (bis 5 M fps)
    HP-Modus: 50.000 Pixel (bis 10 Mfps)
  • Die maximale Anzahl an Aufnahmebildern beträgt 128/256
    FP-Modus: 128 Bilder (bis 5 M fps)
    HP-Modus: 256 Bilder (bis 10 Mfps)

Ausbreitung der Detonation

  • Ultraschnelle Videoaufzeichnung mit bis zu 10 Millionen Bildern pro Sekunde!
  • Ultrahohe Geschwindigkeit und hohe räumliche Auflösung.
    FP-Modus: 400×250 Pixel (bis 5 M fps)
    HP-Modus: 50.000 Pixel (bis 10 Mfps)
  • Die maximale Anzahl an Aufnahmebildern beträgt 128/256
    FP-Modus: 128 Bilder (bis 5 M fps)
    HP-Modus: 256 Bilder (bis 10 Mfps)