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Camera-based sample-position detection and control for microgravity electrostatic levitation

Bräuer, Dirk und Neumann, Christian (2020) Camera-based sample-position detection and control for microgravity electrostatic levitation. Review of Scientific Instruments, 91 (4), 043904. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.5121883. ISSN 0034-6748.

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Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5121883

Kurzfassung

This paper presents a method for high-speed sample detection and position control in an electrostatic levitator. The algorithm uses images acquired from two charge coupled device cameras and allows for robust and reliable detection of the sample position under various process conditions. The results show improvements over position sensitive detector systems especially under harsh environments and during autonomous operation under microgravity conditions. The position of samples with a radius from 0.6 mm to 1.1 mm is detected in three dimensions with an accuracy of ±40 μm inside a 7 mm × 7 mm × 7 mm levitation area. The two orthogonally arranged cameras, recording images at a resolution of 260 px × 260 px, are used to calculate the position every 5 ms. The control model and the corresponding position controller for the three axes are presented as well. The system was successfully tested in the laboratory and under microgravity conditions at the drop tower, during parabolic flights, and on the MAPHEUS sounding rocket.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135065/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Camera-based sample-position detection and control for microgravity electrostatic levitation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bräuer, DirkDirk.Braeuer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neumann, ChristianChristian.Neumann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0178-7338NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 April 2020
Erschienen in:Review of Scientific Instruments
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:91
DOI:10.1063/1.5121883
Seitenbereich:043904
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0034-6748
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Electrostatic Levitation Microgravity MAPHEUS
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Mapheus (Nutzlast) (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Bräuer, Dirk
Hinterlegt am:02 Jun 2020 07:12
Letzte Änderung:24 Okt 2023 11:11

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