如同水和油一样的两种不能混合的液体,如何构成液态镜头? Industrial Automation

    

基础知识

如同水和油一样的两种不能混合的液体,如何构成液态镜头?

如同水和油一样的两种不能混合的液体,如何构成液态镜头?

听起来简直不可思议:镜头怎么能由液体构成?它们会受到波浪的影响吗?浪会不会使它们完全失效?如何控制它们的形态?这简直是个完全不切合实际的想法。

凭借速度快,灵活性和可靠性,液态镜头在工业领域迅速的普及起来。让我们来看看这个异想天开的概念如何变成一个具有惊人能力的坚实技术。

工作原理

使液体透镜成为可能的科学过程是电润湿,其涉及将电场施加到特定物质以通过高度可控的方式改变其表面特性。 这个过程的基本原理是在1875年阐明的,当时法国 - 卢森堡的物理学家 - 发明家加布里尔·李普曼(Gabriel Lippmann)发现,当在汞和电解质之间施加电压时,与电解质溶液接触的汞的毛细管压降会改变。 目前,电润湿已经成为小型应用中操作液体的理想方法,例如用于DNA和蛋白质分析的“芯片实验室”技术。

https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AGabriel_Lippmann_1908.jpg

法国 - 卢森堡物理学家兼发明家乔纳斯·费迪南德·加布里尔·李普曼(Jonas Ferdinand Gabriel Lippmann)和诺贝尔物理学奖获得者

在液态镜头中,电润湿效应施加于非混合流体 - 通常是一种导电的水溶液和一种不导电的油 - 具有不同的折射率,这意味着光以不同的方式穿过每一个流体。由于流体不混合,它们形成像透镜一样弯曲的液 - 液界面。该界面非常光滑,并且其聚焦特性 - 基本上是其焦距 - 可以通过向导电水溶液施加电压而变化。电压改变水表面与油表面相互作用的方式,从而改变界面的曲率。两种流体的密度必须相同,以便透镜可以在任何方向上工作。

基于测距传感器的输入,液态镜头装置可将电压设定为达到正确焦距所需的水平。

为什么液态镜头备受青睐?

液态镜头非常准确,能够在几毫秒内在不同曲率之间无缝转换。这使得它们成为自动对焦系统的理想组件。 由于镜头本身不包含移动的机械部件,因此它们也能抵抗振动,冲击和整体磨损。主要功能是由存储两种不混溶液体的无污染腔提供,所以液态镜头不受造成机械镜头失败的压力所影响。此外,它们卓越的灵活性和多功能性使该镜头可以检查各种各样的产品而无需建立一堆不同的图像系统。

由于液态镜头非常适合工业成像应用,因此它们是包括MicroHAWK工业读码器在内的多个欧姆龙迈思肯设备的关键组件。