액체 액적 영향의 높은 처리량 분석

이 프로토콜을 통해 액체 낙하 영향이 고체 표면에 미치는 효율적인 연구를 가능하게 하며, 이는 업계에서 매우 중요한 일상적인 현상입니다. 결과는 정말 복잡할 수 있으며 많은 다른 실험 매개 변수에 따라 달라집니다. 데이터 수집 및 분석이 조정됨에 따라 단기간에 많은 실험을 수행할 수 있으며 데이터의 품질을 신속하게 평가할 수 있습니다.

이 방법은 기본 낙하 영향 매개 변수를 연구하는 데 유용합니다. 모든 액체, 낙하 크기, 낙하 충격 속도, 기판 재료 및 환경 조건하에서. 이 방법은 정말 효율적이지만 올바르게 설정하는 데 필요한 여러 가지 중요한 단계가 있습니다.

데모를 따르는 것이 오류를 방지하는 가장 좋은 방법입니다. 고속 카메라를 설정하려면 샘플 스테이지의 중앙 위치에 정렬 마커를 배치하고 카메라를 향하고 카메라의 배율을 조정하여 사각형 마커가 시야 내에 맞도록 합니다. 마커가 포커스가 되면 이미지를 캡처합니다.

MATLAB에서 액적 영향 분석 소프트웨어에 대한 그래픽 사용자 인터페이스를 로드하고, 카메라 보정을 클릭하고, 캡처된 이미지를 선택하여 이미지 분석 코드를 실행합니다. 보정 사각형의 크기를 밀리미터 단위로 입력하고 확인을 클릭합니다. 교정 사각형이 사각형 내의 유일한 개체가 될 때까지 사각형을 이동하고 확인을 클릭합니다. 소프트웨어가 전환 계수를 자동으로 계산합니다.

실험 시스템을 정렬하려면 바늘 마운트를 눈 높이에 배치하여 적재의 용이성을 위해 튜브가 뒤틀리지 않는지 확인합니다. 안전하고 깨끗한 바늘이 있는 주사기를 사용하여, 튜브와 바늘을 수직 위치에 유지하면서 잔류 액의 튜브를 수동으로 제거합니다. 그리고 관심의 유체로 주사기를 채웁니다.

주사기를 컴퓨터 제어 주사기 펌프에 부착하고 주사기 펌프의 디스펜스 버튼을 클릭하고 잡고 유체 내에 거품이 없을 때까지 바늘을 제거합니다. 펌프를 설정하여 개별 유체 물방울의 방출에 적합한 부피를 분배하고 바늘 아래에 샘플을 정렬합니다. 그런 다음 펌프를 사용하여 샘플에 단일 방울을 분배하고 액적이 샘플에 대한 관심 영역을 가로질러 착륙하고 퍼지는지 확인합니다.

액적 설정이 확인되면 표면이 카메라 의 시야 중심과 수평이 될 때까지 샘플 홀더의 수직 위치를 조정하고 샘플의 액적이 시야의 중앙에 정렬되도록 카메라의 수평 위치를 조정합니다. 그런 다음 LED의 수직 및 수평 위치를 조정하여 카메라의 위치와 일치하여 빛의 중심이 시야 의 중앙에 나타나도록 합니다. 그리고 액적이 초점에 오도록 물방울에서 카메라의 거리를 조정합니다.

시스템이 정렬되고 보정되면 카메라의 프레임 속도를 기록중인 개체에 대한 최적의 값으로 설정합니다. 카메라의 노출 시간을 충분한 조명을 유지하면서 가능한 한 작은 값으로 설정합니다. 렌즈 조리개를 사용 가능한 가장 작은 설정으로 조정하면서 충분한 조명을 유지합니다.

그런 다음 카메라가 트리거에서 중지하기 전에 녹화를 버퍼링하도록 엔드 모드 트리거를 사용하여 카메라의 트리거를 설정합니다. 실험을 수행하려면 현재 실험 일괄 처리에 대한 동영상을 저장하는 폴더를 만들고 이 폴더를 카메라 제조업체의 카메라 가이드에 따라 카메라 소프트웨어의 저장 위치로 설정합니다. 캡처된 이미지의 파일 형식이 TIFF로 설정되어 있는지 확인합니다.

이미지 분석 그래픽 사용자 인터페이스에서 경로 설정을 클릭하고 저장 위치 폴더를 선택하여 소프트웨어가 새 비디오에 대해 이 폴더를 모니터링합니다. 일괄 처리 실험에 대한 폴더 구조를 만들려면 폴더 만들기를 클릭하고 최소 방울 방출 높이, 최대 릴리스 높이, 각 실험 사이의 높이 단계 및 각 높이의 반복 실험 수를 입력합니다. 그리고 확인을 클릭하여 폴더 만들기 스크립트를 실행합니다.

건조하고 단단한 표면에 영향을 미치기 위해 적합한 표준 프로토콜에 따라 표면을 청소하고 표면이 완전히 건조하도록 합니다. 액적 충격 이벤트를 기록하려면 샘플 샘플을 샘플 스테이지에 배치하여 카메라와 정렬하고 바늘을 원하는 방울 방출 높이로 이동합니다. 카메라 소프트웨어에서 이미지를 캡처하고 저장하기 전에 카메라의 뷰가 방해받지 않는지 확인합니다.

카메라가 녹화 및 버퍼링되도록 비디오 녹화를 시작하고 주사기 펌프를 사용하여 샘플에 하나의 방울을 분배합니다. 그런 다음 충격 이벤트가 완료되면 레코딩을 중지하도록 트리거합니다. 샘플 홀더에서 표면을 제거하고 적절하게 표면을 건조시.

분석을 위해 캡처된 비디오 파일을 준비하려면 고속 카메라 소프트웨어에서 비디오를 스캔하여 물방울이 시야 내에 완전히 있는 첫 번째 프레임을 찾고 비디오의 시작을 이 프레임으로 자르십시오. 충격 실험 중에 관심 있는 현상을 캡처하는 데 필요한 프레임 수로 이동하여 비디오의 끝을 이 프레임으로 자르게 합니다. 그런 다음 비디오를 AVI 파일로 저장하고 현재 실험 일괄 처리, 릴리스 높이 및 반복 번호에 대해 해당 폴더에 대한 저장 경로를 저장합니다.

이미지 분석 인터페이스에서 파일 정렬을 클릭하고 얻은 배경 이미지가 화면에 표시되는지 시각적으로 확인합니다. 그런 다음 실행 추적을 클릭하여 이미지 처리를 시작합니다. 비디오가 결과 이미지 처리 오버레이와 함께 표시됩니다.

비디오를 보면서 이미지 처리가 올바르게 작동하는지 질적으로 확인합니다. 원시 데이터 분석의 경우 이미지 분석 그래픽 사용자 인터페이스에서 프로세스 데이터를 클릭하여 원시 프로세스 데이터에서 기본 변수계산을 시작합니다. 그런 다음 기록, 유체 밀도, 유체 표면 장력 및 유체 점도 값의 프레임 속도를 입력하고 확인을 클릭합니다. 데이터는 비디오 폴더의 MAT 파일에 저장되고 CSV 파일로 내보냅니다.

참조 사각형은 카메라 시야에서 방해받지 않아야 하며 초점을 맞추어야 합니다. 참조 사각형의 잘못된 초점이 계산된 값에 체계적인 오류를 생성합니다. 액적 식별 소프트웨어는 이 이미지에서 관찰된 바와 같이 샘플이 카메라에 수평으로 표시되는 표면에 의존합니다.

구부러지거나 제대로 해결되지 않은 서피스는 이미지 처리 오류를 생성합니다. 소프트웨어에 의해 전체 액적 스프레드를 추적하려면 액적이 샘플 중앙에 착륙해야 합니다. 시스템이 잘못 정렬되면 액적방울이 중심 위치에서 표류할 수 있으며 초점이 맞지 않습니다.

충격액의 이미지 모서리가 날카롭게 나타나도록 하려면 사용 가능한 광원으로 가능한 가장 짧은 노출 시간을 사용해야 합니다. 카메라를 기준으로 조명 경로의 잘못된 정렬은 종종 카메라 조리개 및 노출 시간과 같은 다른 설정에 영향을 미치므로 이동 액적에 대한 퍼지 엣지가 발생합니다. 이 소프트웨어는 비디오 이미지의 액적의 전체 윤곽을 추적 할 수 있어야합니다.

추적이 완료되지 않으면 확산 액적 의 길이와 같은 측정된 값이 올바르지 않습니다. 카메라가 올바르게 초점을 맞추고 샘플과 정렬되며 저장된 비디오가 소프트웨어에 제공된 경로와 일치하는 것이 필수적입니다. 그렇지 않으면 분석이 실패합니다.

다양한 실험 파라미터에 걸쳐 충격 결과의 변형을 탐색할 수 있었습니다. 예를 들어, 액적이 튀기 시작하는 시기의 속도를 결정할 때.