DMK 33GP031: Tropfenbeobachtung für Inkjet-Anwendungen

Das folgende Interview mit The Institute for Printing (iPrint) enthält spezifische Anwendungsinformationen über den DMK 33GP031, der in unserem Blogbeitragvom 1. Mai 2017 erwähnt wurde. Wenn Sie weitere Informationen über den Kurs Inkjet Training wünschen, besuchen Sie bitte iPrint.

Sie haben sich für das Kameramodell DMK 33GP031 entschieden. Warum war gerade dieses Modell das richtige für Ihre Anwendung? Die DMK 33GP031 erfüllt alle Anforderungen an verfügbare Treiber (unser Inkjet-Analysesystem arbeitet primär mit Matlab-Treibern), Synchronisation, Auflösung, Farbtiefe und Bildraten, die für die Analyse von Inkjet-Systemen notwendig sind, und das zu einem unseres Wissens nach unschlagbaren Preis-/Leistungsverhältnis. Für viele Inkjet-Analysen (insbesondere Volumenmessungen und Messungen mit mehreren unabhängigen Farbkanälen) sind mehrere Kameras notwendig. Dank der Gigabit-Ethernet-Schnittstelle können wir alle unsere Controller mit minimalem Aufwand ausstatten.

Wofür wurden die Kameras konkret eingesetzt? Während des Inkjet-Trainingskurses verwenden wir die DMK 33GP031 für die Inkjet-Tropfenanalyse (Dropwatching). Die Belichtung der Kamera, der Tropfengenerator und die Blitzdiode werden über einen FPGA-basierten Controller miteinander synchronisiert. Tintenstrahltropfen haben eine Geschwindigkeit von etwa 1-20 m/s. Um die kleinsten Hochgeschwindigkeitstropfen mit minimaler Bewegungsverzerrung zu erfassen, sind sehr kurze Blitzdauern erforderlich. Bei einer Blitzdauer von nur einer Mikrosekunde und einer Tröpfchengeschwindigkeit von 10 m/s wird das Tröpfchenbild auf 10 µm gestreckt. Durch die Steuerung der Blitzdauer können mehrere Tropfen gestapelt werden. Indem man ein Tröpfchen zweimal an verschiedenen Punkten während seines Fluges beleuchtet, können Tröpfchengeschwindigkeiten oder Flugwinkel unabhängig von den Hintergrundschwankungen, die die Tröpfchengeschwindigkeit beeinflussen (Jitter), bestimmt werden.

Um Details der Tröpfchenbildung zu erfassen und zu messen, sind Auflösungen von ca. 1 - 2,5 µm /Pixel notwendig. Mit einer Pixelgröße von 2,2 µm sind die Pixel des DMK 33GP031 bereits recht klein. Wir konnten ein preiswertes Standard Objektiv mit minimaler Vergrößerung verwenden, um die von uns benötigte Auflösung zu erreichen. Darüber hinaus sind Farbinformationen wertvoll für die Interpolation von Konturen oder das Stapeln mehrerer Messungen. Mit 12 Bit Farbtiefe bietet der DMK 33GP031 ausreichende Farbinformationen für die meisten Inkjet-Analysen. Dank der 5-MP-Auflösung können wir auch bei hohen Auflösungen ein großes Sichtfeld beibehalten.

Im Vergleich zum Vorgängermodell kann die DMK 33GP031 dank ihrer 12-Bit-Farbtiefe auch höhere Bildraten erreichen; sie unterstützt über den Trigger gesteuerte Belichtungszeiten, was eine stark vereinfachte und effiziente Synchronisation mit unserem Analysesystem ermöglichte. Ein weiterer wichtiger Pluspunkt der Kamera ist ihre hohe Bildrate bei Verwendung einer reduzierten Region of Interest (ROI). Bei 2592 x 24 Pixeln erreichten wir Bildwiederholraten von bis zu 500 Hz; bei Verwendung von zwei Kameras und geschichteten Messverfahren konnten wir das Vorhandensein aller Tröpfchen mit Frequenzen von über 10 kHz nachweisen.

Wie fließen die von den Kameras erfassten Bilder/Daten in Ihre Anwendung ein (z. B. Qualitätskontrolle usw.)? Anhand der aufgenommenen Bilder können wir die Einstellungen des Drucksystems oder des Druckers selbst anpassen, so dass wir mit höherer Qualität und Effizienz drucken können. Da jeder Piezo-Tintenstrahldruckkopf eine etwas andere Arbeitsspannung benötigt, um die gleiche Tröpfchengeschwindigkeit zu erzeugen, geben die Druckkopfhersteller eine Nennspannung an, mit der eine bestimmte Tröpfchengröße und -geschwindigkeit erreicht werden kann.

Um mit der eigenen Druckflüssigkeit/Farbe bei der angegebenen Nennspannung die gleichen Ergebnisse zu erzielen wie mit der Testtinte, testen wir mit Hilfe der Tröpfchenanalyse mehrere Nennspannungen, bis wir zu Einstellungen kommen, die uns die gewünschten Druckeigenschaften liefern.

Welche Software haben Sie in Verbindung mit den Kameras verwendet? Wir haben Matlab, IC-Capture und IC-Measure verwendet (wir verwenden auch das DMK 23GP031 an unseren Mikroskopen).

Wie waren Ihre Erfahrungen mit den Kameras und der Software? Die Leistung der The Imaging Source Kameras ist sehr gut. Das leistungsfähige Treiberpaket ermöglicht eine einfache und effiziente Integration. Gelegentlich hatte die Matlab-Schnittstelle bei längeren Live-Previews auf leistungsschwächeren PCs einige Probleme. In solchen Fällen verwenden wir IC Capture für die Live-Vorschau vor den Messungen; in den Einstellungen kann man von Live-Preview auf Matlab umschalten. IC Capture ist auch ein hilfreiches Werkzeug für die problemlose Aufzeichnung von Bildsequenzen und zum Testen von Kameraeinstellungen und -leistung. Wir setzen IC Measure auch in Verbindung mit unseren Mikroskopen ein und finden, dass es mit seinen vielfältigen Messmöglichkeiten und seiner Kompatibilität ein hervorragendes Werkzeug für die Mikroskopie ist.