L'analyse dynamique d'images (DIA) est une méthode moderne de caractérisation des particules pour la détermination des tailles et des formes de particules. Elle permet des analyses rapides avec une excellente précision et reproductibilité sur une gamme de mesure extrêmement large. Avec le célèbre système CAMSIZER, Microtrac a lancé son premier analyseur dynamique d'images il y a plus de 20 ans et a continué l'innovation technologique depuis.
- Plage de mesure: 0.9 µm - 8 mm
- Analyse sèche et humide des poudres et des suspensions
Informations générales sur le principe de fonctionnement, les avantages et l'utilisation de l'analyse dynamique des images
- Plage de mesure: 20 µm - 30 mm
- Analyse à sec des granulés et des matériaux en vrac
- Plage de mesure: 30 µm - 5 mm
- Analyse à sec des granulés et des matériaux en vrac
- Plage de mesure: 160 µm - 135 mm
- Convient aux particules de très grande taille
- Plage de mesure: 30 µm - 30 mm (ONLINE) / 160 µm - 135 mm (ONLINE XL)
- Système en ligne permettant l'intégration de processus avec des dispositifs tiers de prélèvement d'échantillons
Introduction à l'analyse dynamique des images (DIA)
Dans de nombreuses applications, les informations sur la taille et la forme des particules sont des indicateurs importants de processus et de qualité. Avec l'analyse dynamique d'image selon la norme ISO 13322-2, il est directement possible d'analyser ces propriétés importantes du matériau de l'échantillon de manière détaillée et représentative.
L'analyse dynamique des images génère un flux de particules qui est enregistré et analysé par un système de caméra. Les particules sont donc en mouvement pendant l'acquisition des images. Dans la plupart des cas, l'analyse dynamique d'image consiste à éclairer le flux de particules d'un côté par une source lumineuse et à enregistrer les images des particules sous forme de projections d'ombres. Les particules se déplacent soit en chute libre (dans le cas de granulés fluides et coulants), soit dans un liquide, soit dans un flux d'air, ce qui garantit la séparation des particules même pour les poudres agglomérées.
Cette dernière configuration nécessite des temps d'exposition courts et des taux d'acquisition élevés afin d'obtenir une détection suffisante des particules pendant la mesure et d'éviter le flou de mouvement. Une mesure de particules prend généralement de 1 à 5 minutes et détecte habituellement des dizaines de milliers à plusieurs millions de particules, selon l'échantillon.
La différence entre l'analyse statique et l'analyse dynamique d'images
La différence essentielle entre l'analyse statique et dynamique des images est que, dans l'analyse statique, les particules sont placées sur un support et ne bougent pas par rapport à la caméra pendant l'acquisition, comme c'est le cas avec un microscope.
L'analyse statique des images est principalement utilisée pour mesurer des distributions granulométriques étroites, en mettant l'accent sur la caractérisation des particules très fines. Cette méthode fournit des images de particules à haute résolution qui permettent une description de la taille et de la forme avec une extrême précision et elle est principalement utilisée dans les applications de Recherche et de Développement.
L'analyse dynamique des images, quant à elle, convient parfaitement aux mesures de routine des produits en vrac, des poudres, des granulés et des suspensions. Cette méthode se caractérise par un débit d'échantillons élevé, une grande fiabilité et une excellente reproductibilité.
Analyse statique des images (ISO 13322-1)
Analyse dynamique d'images (ISO 13322-2)
Gamme de mesures et étalonnage d'un système d'analyse dynamique des images
L'échelle de reproduction d'un système d'analyse dynamique de l'image est déterminée par l'étalonnage. À cette fin, des objets de référence de haute précision sont insérés dans l'appareil et mesurés par les caméras.
Il en résulte l'échelle de reproduction en pixels / millimètres et détermine la résolution et la limite de détection du système de mesure.
Les objets de référence sont généralement des plaques de verre sur lesquelles des éléments circulaires définis ont été appliqués par lithographie électronique. L'étalonnage est effectué en usine mais peut être répété et vérifié par l'utilisateur à tout moment en seulement 1 à 2 minutes.
La limite supérieure de la gamme de mesure est limitée par la taille de l'image. Les particules jusqu'à environ 1/3 de la diagonale de l'image peuvent encore être raisonnablement détectées avec l'analyse dynamique de l'image.
Mire de calibration pour analyseur Microtrac CAMSIZER
La technologie à double caméra dans les analyseurs dynamiques d'images
L'utilisation simultanée de deux caméras dans un seul analyseur étend considérablement la plage de mesure de l'analyse dynamique d'images. Les deux caméras des analyseurs de particules de la série CAMSIZER sont optimisées pour différentes gammes de tailles : la caméra ZOOM capture les petites particules avec une grande précision grâce à sa haute résolution, tandis que la caméra BASIC analyse simultanément les grosses particules avec un champ de vision plus large.
On obtient ainsi des conditions de mesure idéales pour chaque gamme de taille. Le résultat global est obtenu en combinant les caméras ZOOM et BASIC.
Le grand avantage de cette méthode d'analyse dynamique d'images est une large plage de mesure dynamique avec un facteur allant jusqu'à 10 000 entre les limites inférieures et supérieures, et ce sans ajustement des composants optiques (pas de changement de lentilles ou d'objectifs).
Deux caméras fonctionnent pendant la mesure : la caméra dite ‘’BASIC’’ (rouge) analyse les plus grosses particules, la caméra ‘’ZOOM’’ (bleue) capture les petites particules. Cette procédure garantit des conditions de mesure optimales pour toutes les tailles de particules dans une distribution.
Taille et forme des particules grâce à l'analyse dynamique des images
L'analyse dynamique des images permet d'enregistrer et d'évaluer quantitativement de nombreux paramètres morphologiques différents pour toutes les particules détectées. La distribution de taille peut être basée sur différentes définitions de taille, telles que la largeur de la particule, la longueur de la particule ou le diamètre du cercle de surface égale.
Les tailles sont déterminées, par exemple, comme les dimensions de la corde, les longueurs de Feret ou les diamètres de Martin. L'analyse dynamique des images peut également être utilisée pour caractériser la forme des particules, par exemple la rondeur, la circularité, le rapport d'aspect, la convexité, la symétrie, et bien d'autres encore.
Classification de particules assistée par IA
Des images à la classification intelligente
La série CAMSIZER combine l'Analyse dynamique d'images avec des filtres IA dans le logiciel DIMENSIONS pour classer automatiquement les particules dans des échantillons mélangés. Sur la base d'un grand nombre d'images de particules individuelles, l'analyse assistée par IA permet une séparation fiable des différentes populations de particules et fournit des résultats statistiquement robustes. Les filtres IA permettent de distinguer les particules même lorsque les distributions de taille se chevauchent, par exemple, en séparant les particules rondes des particules angulaires, le produit désiré des contaminants, ou les particules intactes des défauts. La classification peut être basée sur des descripteurs de taille et de forme mesurés tels que xc_min, largeur, épaisseur, Rapport d'aspect (b/l), rondeur, compacité ou transparence, ou directement sur les informations de mélange d'image de particules IA, indépendamment des descripteurs prédéfinis. Les filtres IA peuvent être appliqués pendant la mesure ou recalculés en quelques secondes sur des données stockées. Les particules classées sont affichées directement dans le Visualiseur de particules, permettant une validation visuelle immédiate de chaque classe et garantissant des résultats transparents et objectifs avec une influence réduite de l'opérateur.
Des filtres IA aux résultats quantitatifs
Les filtres IA de la série CAMSIZER font plus que trier les images de particules — ils permettent une évaluation avancée spécifique à chaque classe. Après classification, DIMENSIONS recalcule automatiquement les distributions de taille et de forme séparément pour chaque classe de particules. De plus, le logiciel calcule le pourcentage volumique de chaque classe, fournissant des informations quantitatives directes sur les ratios des composants, les contaminants ou les fractions défectueuses. Cela soutient un contrôle qualité robuste, une comparaison d'un lot à l'autre et une détection fiable de petites populations aberrantes telles que les agglomérats ou les particules surdimensionnées. Les applications typiques comprennent l'évaluation des matériaux mélangés, l'identification des queues de qualité de forme et la qualification des particules étrangères dans les poudres, les grains, les granulés ou les abrasifs. Les filtres IA entraînable par l'utilisateur peuvent être adaptés à des matériaux spécifiques et réutilisés pour le contrôle qualité de routine ou la R&D, offrant une productivité plus élevée, une vision plus approfondie et un contrôle qualité robuste à partir d'une seule mesure d'Analyse dynamique d'images.
Autres avantages de l'analyse dynamique des images
1. Remplacement du tamisage
Dans de nombreuses industries, la méthode d'analyse dynamique d'images a déjà remplacé l'analyse traditionnelle par tamisage.
Les résultats sont presque à 100% comparables et, grâce à la mesure largement automatique, un débit d'échantillons beaucoup plus élevé peut être atteint avec des exigences de nettoyage et de maintenance réduites.
De nombreux clients de Microtrac ont pu remplacer l'analyse par tamisage, qui prenait beaucoup de temps, en utilisant un système CAMSIZER sans avoir à sacrifier les spécifications de qualité habituelles.
Parfaite coïncidence entre les résultats obtenus par tamisage et ceux obtenus avec le CAMSIZER P4, sur l’exemple d’engrais granulés.
2. Opération en ligne
L'analyse dynamique des images peut également être intégrée directement dans un processus en tant que système de mesure en ligne pour de nombreuses applications.
La robustesse des appareils permet de les utiliser dans des environnements de production : La poussière, les vibrations et les fluctuations de température n'affectent pas la mesure.
Le matériau est alimenté en continu au dispositif de mesure via un échantillonneur automatique, les changements dans le processus ou dans la qualité du produit peuvent ainsi être détectés pratiquement en temps réel.
La photo montre un système d'analyse dynamique d'images Microtrac en fonctionnement en ligne dans une usine d'engrais.
3. Particules surdimensionnées
Pour de nombreuses tâches dans la technologie de mesure des particules, la détection fiable des particules surdimensionnées est cruciale, par exemple dans l'analyse des abrasifs ou la caractérisation des poudres métalliques pour la fabrication additive. L'analyse dynamique d'images est parfaitement adaptée à ces applications. Si la particule surdimensionnée est détectée par la caméra, elle sera également représentée dans le résultat.
La probabilité de détection est extrêmement élevée grâce au taux d'acquisition élevé, jusqu'à 320 images par seconde, et au grand nombre de particules capturées. Dans certaines applications, une précision de détection de 100 % peut même être garantie. L'exemple montre l'analyse d'un échantillon de poudre métallique auquel différentes proportions de particules surdimensionnées ont été ajoutées. Le système d'analyse dynamique d'images CAMSIZER X2 détecte même 0,005 % de grosses particules !
Détection fiable des surdimensionnés dans un échantillon de poudre métallique. La poudre métallique est inférieure à 100 µm, les surdimensionnés sont supérieurs à 200 µm. Le tableau montre la quantité des surdimensionnés ajoutée et le pourcentage des surdimensionnés détecté par le CAMSIZER X2.
4. Répétabilité
Le grand nombre de détections de particules en analyse dynamique d'images présente un autre avantage : une très bonne répétabilité des résultats est obtenue.
Le graphique montre cinq mesures consécutives d'un mélange 3 modal de billes de verre dans une gamme de taille allant de 50 μm à 1,5 mm.
Chaque mesure a duré environ 2,5 minutes, avec 5 millions de particules détectées par mesure.
Avec l'analyse dynamique des images, la répétabilité est excellente.
5. L'analyse dynamique des images complète la diffraction laser
L'analyse dynamique d'images est applicable aux échantillons d'une taille supérieure à environ 1 µm. Si des particules plus petites doivent également être mesurées, la diffraction laser est la méthode de choix.
Cependant, cette technique ne fournit pas d'informations sur la forme des particules et la détection des particules surdimensionnées est beaucoup moins sensible.
Pour cette raison, le SYNC de Microtrac est un nouvel instrument de mesure qui complète de manière unique la diffraction laser avec l'analyse dynamique d'images !
Le SYNC est l'analyseur de diffraction laser le plus avancé de Microtrac.
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Analyse dynamique d'images – FAQ
Quelle est la différence entre l'analyse statique et l'analyse dynamique des images ?
Dans l'analyse statique des images (SIA, ISO 13322-1), les particules sont au repos lorsque les images sont enregistrées, comme avec un microscope. Dans l'analyse dynamique d'images (DIA, ISO 13322-2), un flux de particules est capturé par un système de caméra. La méthode statique produit des images détaillées de quelques particules, alors que l'analyse dynamique d'images permet d'évaluer de nombreuses particules en un temps très court. Par conséquent, la répétabilité et la probabilité de détection de particules surdimensionnées sont nettement meilleures avec l'analyse dynamique d'images.
L'analyse dynamique d'images peut-elle remplacer l'analyse par tamisage ?
Un avantage majeur de l'analyse dynamique d'images est la compatibilité des résultats avec ceux de l'analyse par tamisage traditionnelle. Les utilisateurs bénéficient d'un temps de mesure plus court et donc d'un débit d'échantillons plus élevé, d'un haut niveau d'automatisation (par exemple, mesure en ligne) et d'une moindre susceptibilité aux erreurs humaines. Plus besoin de pesées longues et de nettoyage de tamis avec l'analyse dynamique des images !
Quelle est la gamme de mesure de l'analyse dynamique des images ?
La limite inférieure de mesure pour l'analyse dynamique d'images est de ~0,8 µm, les plus grandes particules détectables sont d’environ 135 mm. La limite inférieure de chaque système d'analyse dynamique d'images est limitée par la résolution des caméras, la limite supérieure par la taille du champ de vision (environ 1/3 de la diagonale de l'image). En utilisant deux caméras dans un seul instrument, les analyseurs peuvent atteindre des plages de mesure avec un facteur allant jusqu'à 10000 entre les limites inférieures et supérieures.
Quels échantillons conviennent à l'analyse dynamique des images ?
L'analyse dynamique d'images convient à un large éventail d'applications différentes. Elle est utilisée pour le Contrôle Qualité de routine et la surveillance de la production, ainsi que pour les tâches de Recherche et Développement. De nombreuses industries profitent déjà des avantages de l'analyse dynamique d'images, par exemple pour les produits pharmaceutiques, les aliments, les engrais, le sable, les matériaux de construction, les plastiques et partout où l'on travaille avec des produits pulvérulents ou granuleux.
Combien de temps dure une mesure avec analyse dynamique des images ?
Grâce au taux élevé d'acquisition d'images de l'analyse dynamique des images (60 à 320 images par seconde, selon l'instrument), un grand nombre de particules sont évaluées en un temps très court. Ainsi, un résultat significatif est obtenu rapidement. En général, les temps de mesure de l'analyse dynamique des images sont de 1 à 5 minutes. Comme la mesure est sans contact, les efforts de nettoyage et de maintenance sont très faibles.