소프트 로봇 핀의 변형을 비간섭적으로 측정하는 능력은 수중 차량에 대한 핀 설계 및 제어를보다 잘 알리고 전산 모델을 검증 할 수 있기 때문에 중요합니다. 우리는 플래너 레이저 유도 형광이라고 불리는 유체 역학 내에서 기존 도구를 재사용하고 고체를 위해 확장 할 수 있으며, 고체와 유체의 동시 측정에 사용할 수 있습니다. 이 방법은 부드러운 로봇 시스템 및 재료로 일반화 할 수 있습니다.
우리는이 기술을 사용하여 유체 구조 상호 작용을 검증 할뿐만 아니라 센서 및 의료 응용 제품을위한 유연한 재료를 연구 할 수 있습니다. 지느러미 모양의 맞춤형 3D 인쇄 광택 완성 된 금형을 설계하고 제작하는 것으로 시작하십시오. 직사각형 유리 물 탱크에 펄스 레이저 시스템을 장착하여 30 헤르츠의 미드 플레인에서 탱크를 교차시키는 플래너 라이트 시트를 생성하여 실험 설정을 준비하십시오.
35mm 렌즈와 516나노미터의 장역 형광 필터가 장착된 4개의 메가픽셀 전하 결합 장치 또는 CCD 카메라를 설치합니다. 설치 후, 레이저 시트 평면에 배치된 눈금자를 사용하여 CCD 카메라에서 단일 이미지를 촬영하여 마이크로미터에서 픽셀 변환으로의 보정을 수행합니다. 그런 다음 카메라에서 두 위치를 선택하고 픽셀을 분리하여 거리를 마이크로 미터로 나눕니다.
마이크로미터 대 픽셀 비율이 응용 제품을 위한 충분히 작거나 서브 밀리미터 범위인지 확인하십시오. 핀 소프트웨어의 트리거 출력과 지연 발생기 및 관련 소프트웨어의 신호를 사용하여 레이저 펄스 및 카메라 이미지를 플래핑 핀과 동기화합니다. 모든 레이저 안전이 기관 지침에 부합하는지 확인하십시오.
레이저 시스템을 설정하려면 냉각기를 실행하는 전원 키를 사용하여 레이저 시스템을 켜서 레이저 헤드를 식히십시오. 시스템이 레이저에 전원을 공급할 준비가 될 때까지 오류 표시등이 깜박입니다. 트리거 소스를 외부 램프, 외부 Q 스위치로 설정합니다.
두 레이저 헤드의 경우 레이저 에너지를 최대 전력의 60~80%로 설정하고 각 Q 스위치 버튼을 누릅니다. 그런 다음 전원 버튼을 눌러 레이저를 켭니다. 그런 다음 카메라 설정 소프트웨어를 열고 적절한 포트를 선택하기 전에 전원 케이블을 카메라에 연결하고 컴퓨터에 올바르게 연결되었는지 확인하십시오.
지연 발생기를 켠 후 외부 게이트 채널을 핀 트리거에 연결하고, 채널 E를 카메라에 연결하고, A에서 D를 레이저에 연결합니다. 그런 다음 지연 발생기 소프트웨어를 열어 버스트 할 펄스 모드를 선택하고 시스템 해상도를 네 나노초로 선택하십시오. 기간을 초 단위로 설정합니다.
외부 트리거/게이트 모드를 트리거로 조정하고, 임계값을 0.20V로, 트리거 에지를 상승으로 조정합니다. 또한 스크립트에 설명된 대로 채널을 설정합니다. 레이저 시트가 스팬 현명한 위치에서 핀의 한 코드 방향 섹션을 통과하도록 핀을 정렬 한 다음 장착 하드웨어로 핀 플랫폼을 고정하십시오.
핀 제어 하드웨어 및 핀 모터에 전원을 연결하여 선택한 운동학으로 핀 플랩을 시작하고 모든 주변 조명을 끕니다. 지연 발생기 소프트웨어에서 런을 눌러 동기화된 실험을 시작하고 스트로크 사이클 전반에 걸쳐 레이저 시트와 핀의 교차점의 이미지를 획득합니다. 레이저 시트가 켜지고 주변 조명이 꺼진 상태에서 탱크에서 지느러미가 펄럭이는 것을 관찰하십시오.
완료되면 전원에서 핀을 분리하기 전에 중지를 누릅니다. 핀 플랫폼을 움직여 레이저 시트가 새로운 스팬 현명한 위치에서 교차하도록하십시오. 핀을 원하는 추가 핀 멤브레인으로 교체하고 원하는 수의 측정에 대한 이미지를 얻기 위해 전에 시연된 대로 실험을 수행합니다.
BW 영역에서 핀 단면을 나타내는 모든 흰색 개체를 추출하여 이미지를 분석하고, 도트 M 이진 이미지를 필트 도트 M으로 표시하고, M 쇼 도트 M으로 이미지를 표시합니다.그런 다음 각 이미지에 대한 이진 이미지 경계의 트레이스를 생성하여 검은 색 배경 픽셀에 닿는 모든 핀 픽셀을 선택하여 2D 모양을 얻습니다. 결과 핀 모양을 중심선에서 생성된 3D 유체 구조 상호 작용 또는 FSI 모델과 비교하여 공정을 고충실도 검증으로 사용할 수 있는 방법을 보여 줍니다. 프로그래밍 된 핀 운동학은 43 도의 스트로크 진폭과 17 도의 피치 진폭을 산출했습니다.
이미지는 선의 두 위치에서의 비교를 보여줍니다. 하나는 업스트로크의 중간에 있고 다른 하나는 다운스트로크의 중간에 있습니다. 또한, PDMS 10 내지 1개, 및 PDMS 20 내지 하나의 핀의 형상 변형을 비교하였다.
3D 핀 모양은 플라이너 레이저 유도 형광, FSI 및 중간 업스트로크의 딱딱한 케이스로 재구성되어 FSI 시뮬레이션에 대한 고충실도 검증을 제공하는 현재 기술의 기능을 보여줍니다. 실험에서, 핀 단면은 불투명한 경질 스파로 인해 모든 단계에서 보이지 않았다. 이미지는 지느러미가 보이지 않는 결과를 보여줍니다.
기억해야 할 가장 중요한 것은 전체 실험을 실행하기 전에 구성 요소의 동기화를 테스트하는 것입니다. 타이밍이 설정되면 먼저 테스트 실행을 수행합니다.
