A dinamikus képfeldolgozás (DIA: Dynamic Image Analysis) a szemcsék méret- és alakeloszlása meghatározására szolgáló modern módszer. Ez a gyors analízis nagyon széles méréstartományban szolgáltat rendkívül helyes és reprodukálható eredményeket. A Microtrac cég a megújult CAMSIZER készülékkel már több, mint 20 évvel ezelőtt bevezette a dinamikus képfeldolgozás elvén működő első analizátort és azóta is e technológia úttörője.
- Méréstartomány: 0.9 µm - 8 mm
- Porok és szuszpenziók száraz és nedves analízise
Háttérinformációk a dinamikus képfeldolgozás működési elvéről, előnyeiről és alkalmazásairól
- Méréstartomány: 20 µm - 30 mm
- Granulátumok és ömlesztett anyagok száraz analízise
- Méréstartomány: 30 µm - 5 mm
- Granulátumok és ömlesztett anyagok száraz analízise
- Méréstartomány: 160 µm - 135 mm
- Suitable for extra-large particles
- Méréstartomány: 30 µm - 30 mm (ONLINE) / 160 µm - 135 mm (ONLINE XL)
- Online system for process integration with 3rd party sample delivery devices
Bevezetés a dinamikus képfeldolgozásba (DIA: Dynamic Image Analysis)
A szemcsék méretére és alakjára vonatkozó információ sok alkalmazásban fontos műveleti és minősítési paraméter. Az ISO 13322-2 szabvány szerint végzett dinamikus képfeldolgozás közvetlenül, részletes és reprezentatív módon módon képes analizálni a minták ezen fontos anyagi tulajdonságait.
A dinamikus képfeldolgozás során áramló szemcséket hoznak létre, melyekről azután kamerarendszer felvételeket készít és ezeket kiértékeli. A szemcsék tehát mozognak a képfelvétel alatt. A legtöbb esetben a dinamikus képfeldolgozás során fényforrással oldalról megvilágítják az áramló szemcséket és a szemcsék vetületi árnyékai adják a szemcsék képeit. A szemcsék mozoghatnak szabad esésben (szabadon szóródó granulátumok esetében) vagy folyadék- vagy légáramban, ez utóbbiak még az összetapadni hajlamos finom porok szemcsét is szétválasztják.
Különösen ez utóbbi kialakítás igényel rövid megvilágítási időket és nagy képfelvételi sebességet, hogy a mérés alatt elegendő számú szemcse detektálódjék és a szemcsék képei azok mozgása miatti életlensége megakadályozható legyen. A mérés jellemzően 1-5 percet vesz igénybe és ezalatt - a mintától függően - rendszerint tízezer és több millió közötti darab szemcséről készül képfelvétel.
Sztatikus és dinamikus képfeldolgozás közötti különbség
A sztatikus és a dinamikus képfeldolgozás közötti fő különbség, hogy sztatikus módszernél a szemcsék egy hordozóra vannak felhelyezve és a mikroszkópi megfigyeléshez hasonlóan a képfelvétel alatt nem mozognak a kamerához képest.
Sztatikus képfeldolgozást főleg szűk méreteloszlású minták analízisére használják, ahol a hangsúly a nagyon finom szemcsék jellemzésén van. Ez a módszer a szemcsék nagyfelbontású képeit szolgáltaja, melyek a szemcsék mérete és alakja leghelyesebb jellemzését teszi lehetővé - főleg kutatás-fejlesztési alkalmazásokban használják.
A dinamikus képfeldolgozás viszont ideálisan alkalmas ömlesztett anyagok, porok, granulátumok és szuszpenziók rutinszerű analízisére. E módszer jellemzői a nagy termelékenység, a megbízhatóság és a kiváló ismételhetőség.
Sztatikus képfeldolgozás (ISO 13322-1)
Dinamikus képfeldolgozás (ISO 13322-2)
Dinamikus képfeldolgozó rendszer méréstartománya és kalibrálása
A dinamikus képfeldolgozó rendszer kalibrálásával határozzák meg annak leképezési mértékét. Ebből a célból nagypontosságú méretű referenciamintákat helyeznek a készülékbe és megmérik azokat a kamerákkal.
Ez a mérés szolgáltatja a pixel/mm mértékegységben megadott leképezési mértéket, amely egyben meghatározza a mérés felbontását és alsó méréshatárát is.
A referenciaminták (kalibrálólemez) üveglemezre általában elektron-litográfiával felvitt meghatározott méretű pontszerű elemek. A kalibrálást gyárilag elvégzik, de a felhasználó bármikor megismételheti és ellenőrizheti ezt a csupán 1-2 perces művelettel.
A mérés felső méréshatárát a szemcsékről készülő képek mérete határozza meg. A kép átlója kb. 1/3-szeresének megfelelő méretű szemcse még megfelelően mérhető dinamikus képfeldolgozással.
Kalibrálólemez Microtrac CAMSIZER készülékhez
2-kamera technológia a dinamikus képfeldolgozásban
Két kamera egyidejű használata egy analizátorban lényegesen kibővíti a dinamikus képfeldolgozás méréstartományát. A CAMSIZER készülékek két kamerája különböző méretű szemcsék mérésére van optimalizálva: míg a ZOOM kamera nagy felbontásának köszönhetően a kis szemcsékről készít nagy helyességű képeket, eközben a BASIC kamera nagy látóterének köszönhetően a nagy szemcséket képes analizálni.
Ez ideális mérési körülményeket biztosít mindegyik méréstartományban. A végeredményt a ZOOM és a BASIC kamera egyidejű, kombinált alkalmazása szolgáltatja.
A dinamikus képfeldolgozás ezen módszerének nagy előnye a széles - alsó és felső határértéke közötti 10 000-szeres arányt elérő - méréstartomány mérhetősége bármely optikai komponens módosítsa (lencsék vagy objektívek cseréje) nélkül.
A mérés során két kamera működik: a BASIC kamera (vörös) a nagyobb, a ZOOM kamera (kék) a kisebb szemcsékről készít felvételeket. Ez optimális mérési körülményeket biztosít a méreteloszlás minden mérettartományában.
Szemcsék mérete és alakja mérése dinamikus képfeldolgozással
Dinamikus képfeldolgozással az összes detektált szemcse sokféle különböző morfológiai paramétere meghatározható és mennyiségileg kiértékelhető. A szemcsék méreteloszlása különbözőképpen definiált szemcseméretekre pl. szélességükre (width), hosszukra (length) vagy vetületi kép területével azonos területű kör átmérőjükre vonatkoztatva is megadható.
A szemcsék méreteit pl. húrhosszúságok, Feret-hosszok vagy Martin-átmérők fejezik ki. A dinamikus képfeldolgozás a szemcsék alakeloszlása, pl. kerekségük, cirkularitásuk, oldalaik aránya (aspect ratio), konvexitásuk, szimmetrikusságuk és még sok egyéb alakparaméterük meghatározására is szolgálhat.
AI-alapú részecskeklasszifikáció
Képből intelligens osztályozásig
A CAMSIZER sorozat Dinamikus képfeldolgozást AI szűrőkkel kombinál a DIMENSIONS szoftverben, hogy automatikusan osztályozza a keverékben lévő részecskéket. Nagyszámú egyedi részecskekép alapján az AI-segített elemzés lehetővé teszi a különböző részecsketulajdonságok megbízható elkülönítését és statisztikailag erős eredményeket ad. Az AI szűrők lehetővé teszik a részecskék megkülönböztetését még akkor is, ha a méreteloszlások átfednek, például kerek részecskék és szögletes részecskék, kívánt termék és szennyeződések, vagy egészséges részecskék és hibák elkülönítése. Az osztályozás mért méret- és alakleírók alapján történhet, mint például xc_min, szélesség, vastagság, Arány (b/l), kerekesség, kompaktusság vagy átlátszóság, vagy közvetlenül a részecskekép AI Keverék információi alapján, előre meghatározott leíróktól függetlenül. Az AI szűrőket a mérés során alkalmazhatják, vagy másodpercek alatt újra kiszámíthatják tárolt adatokon. Az osztályozott részecskéket közvetlenül a Részecske nézőben jelenítik meg, ami azonnali vizuális ellenőrzést tesz lehetővé minden osztály számára, és biztosítja átlátható, objektív eredményeket csökkentett operatív befolyással.
Az AI szűrőktől a mennyiségi eredményekig
A CAMSIZER sorozatú AI szűrői több, mint pusztán a részecskek képeinek szűrést tesznek – lehetővé teszik a fejlett, osztályspecifikus értékelést. Klasszifikáció után a DIMENSIONS automatikusan külön-külön kiszámolja a méret- és alakeloszlásokat minden részecskaklasszánként.
Ezenkívül a szoftver kiszámítja minden osztály térfogatszázalékát, közvetlen mennyiségi információt nyújtva a komponens arányokról, szennyeződésekről vagy hibás frakciókról. Ez támogatja a robusztus minőségellenőrzést, a sorozat-sorozat összehasonlítást és a kis eltérő populációk, mint például a szagmolátumok vagy a túlméretezett részecskék megbízható felismerését.
A tipikus alkalmazások közé tartozik a keverékanyagok értékelése, az alakminőség-csillagok azonosítása és a külföldi részecskák minősítése porokban, gabonákban, pelletokban vagy abrazívokban. A felhasználó által trainálható AI szűrők adaptálhatók specifikus anyagokra és újrahasznosíthatók rutin minőségellenőrzéshez vagy kutatás-fejlesztéshez, egyetlen Dinamikus képfeldolgozás mérésből magasabb termelékenységet, mélyebb betekintést és robusztus minőségellenőrzést biztosítva.
Dinamikus képfeldolgozás további előnyei
1. Szitaelemzés helyettesítése
A dinamikus képfeldolgozás már több iparágban is helyettesíti a hagyományos szitaelemzést.
Az eredmények szinte 100%-ban összehasonlíthatók, a nagymértékben automatizált mérésnek köszönhetően sokkal nagyobb termelékenység érhető el kevesebb tisztítási és karbantartási követelményekkel.
Már sok Microtrac felhasználó helyettesítette az időigényes szitaelemzést CAMSIZER analizátor használatával anélkül, hogy fel kellett volna áldoznia a régi, ismerős minősítő specifikációkat.
Tökéletes egyezés szitálási analízis és CAMSIZER P4 eredményei között, granulált műtrágya példáján.
2. Online alkalmazás
A dinamikus képfeldolgozás online alkalmazásként közvetlenül integrálható sok eljárásban.
A készülékek robusztussága megengedi gyártási körülmények közötti alkalmazásukat: szennyezés, rezgés vagy hőmérsékletingadozás nem befolyásolja a mérési eredményeket.
Automatikus mintavevő folyamatosan adagolja az anyagot a mérőkészülékbe, így a gyártási folyamatban vagy a termék minőségében bekövetkező változás gyakorlatilag azonnal, valós időben detektálható.
A kép műtrágyagyárban online üzemmódban működő Microtrac dinamikus képfeldolgozó készüléket mutat.
3. Túlméretes szemcsék
Több szemcseméretmérési alkalmazásban lényeges követelmény a túlméretes szemcsék megbízható detektálása, pl. csiszolóanyagok vagy additív gyártásnál alkalmazott fémporok analízisénél. A dinamikus képfeldolgozás ideális az ilyen feladatokhoz. Ha a kamera detektálja a túlméretes szemcsét, akkor az meg is jelenik az eredményben.
A detektálás valószínűsége rendkívül magas a nagy, 320 felvétel/s képfelvételi sebességnek és a lefényképezett szemcsék nagy számának köszönhetően. Némely alkalmazásban akár 100%-os detektálási bizonyosság garantálható. A példa különböző mennyiségben hozzáadott túlméretes szemcséket tartalmazó fémporok analízise eredményét mutatja. A CAMSIZER X2 dinamikus képfeldolgozó analizátor már 0,005 %-nyi túlméretes szemcsét is képes detektálni!
Túlméretes szemcsék megbízható detektálása fémpor mintában. A fémpor szemcsemérete < 100 µm, a túlméretesé > 200 µm. A táblázat mutatja a hozzáadott túlméretes szemcsék mennyiségét és a CAMSIZER X2 analizátor által detektált túlméretes szemcsék %-os részarányát.
4. Ismételhetőség
A dinamikus képfeldolgozás során detektált szemcsék nagy száma egy másik előnnyel is szolgál: az eredmények rendkívül jó ismételhetőségével.
Az ábra 50 μm - 1,5 mm mérettartományba eső üveggyöngyök 3 módusú keveréke 5 egymásutáni mérését mutatja.
Mindegyik mérés kb. 2,5 percig tart, mérésenként 5 millió szemcse detektálása történik meg.
Kiváló a mérési ismételhetőség a dinamikus képfeldolgozással.
5. Dinamikus képfeldolgozás a lézerfénydiffrakció kiegészítése
Dinamikus képfeldolgozás kb. 1 µm-nél nagyobb szemcséjű mintákhoz alkalmazható. Ha kisebb szemcséket is mérni kell, akkor lézerfénydiffrakció módszere választandó.
Ez a módszer azonban nem ad információt a szemcsék alakjáról és sokkal kevésbé érzékeny a túlméretes szemcsék detektálásában.
Ezen ok miatt az új Microtrac SYNC analizátorban egyedülálló módon a lézerfénydiffrakciót dinamikus képfeldolgozás egészíti ki!
SYNC: a Microtrac cég legfejlettebb lézerfénydiffrakciós analizátora
Forduljon hozzánk ingyenes konzultációért!
Vegye fel a kapcsolatot a MICROTRAC-val egy ingyenes konzultációhoz, hogy megtudja, melyik megoldás nyújtja az eredményeket és a keresett befektetés megtérülését.
Dinamikus képfeldolgozás - Gyakori kérdések
Mi a különbség a sztatikus és a dinamikus képfeldolgozás között?
Sztatikus képfeldolgozás (SIA: Static Image Analysis, ISO 13322-1) mérése során a szemcsék a képfelvételek alatt nyugalomban vannak, a mikroszkópi elemzéshez hasonlóan. Dinamikus képfeldolgozás (DIA: Dynamic Image Analysis, ISO 13322-2) esetében viszont áramló (mozgó) szemcsékről készít képeket a kamerarendszer. A sztatikus módszer néhány szemcséről vesz fel részletgazdag képeket, a dinamikus módszer viszont sok szemcse rövid idő alatt történő kiértékelésére képes. Ennek megfelelően a mérési eredmények ismételhetősége sokkal jobb és a túlméretes szemcsék detektálási valószínűsége sokkal nagyobb dinamikus képfeldolgozás esetén.
Képes helyettesíteni a dinamikus képfeldolgozás a szitaelemzést?
A dinamikus képfeldolgozás egyik előnye eredményeinek a hagyományos szitaelemzés eredményeivel való kompatibilitása. Rövidebb mérési időket és így nagyobb termelékenységet, magasabb automatizáltsági szintet (pl. online mérést) és így kevesebb humán hibalehetőséget biztosít a felhasználóknak. Dinamikus képfeldolgozás esetén nincs szükség a sziták időigényes súlymérésére és tisztogatására sem.
Mi a dinamikus képfeldolgozás méréstartománya?
A dinamikus képfeldolgozás alsó mérési határa ~0.8 µm, a legnagyobb még detektálható szemcsék méret pedig ~135 mm. A dinamikus képfeldolgozó rendszer alsó méréshatárát a kamera felbontása korlátozza, a felső méréshatárát pedig a látómező mérete (a max. szemcseméret a látómező átlója kb. 1/3-szerese lehet). Egy készülékben két kamerát is alkalmazó analizátorok alsó és felső méréshatára között akár 10 000-es szorzó is lehet.
Milyen mintákhoz alkalmazható a dinamikus képfeldolgozás?
A dinamikus képfeldolgozás sokféle alkalmazásban hasznosítható. Használható rutin minőségellenőrzési és folyamatszabályozási ill. kutatás-fejlesztési feladatokban is. Sok iparágban élvezik már a dinamikus képfeldolgozás nyújtotta előnyöket, pl. gyógyszer-, élelmiszer-, műtrágyagyártásban, homok, építőanyagok, műanyagok feldolgozásában és mindenütt, ahol poralakú vagy granulált termékekkel dolgoznak.
Mennyi időt igényel a dinamikus képfeldolgozás mérése?
A dinamikus képfeldolgozás gyors (készüléktől függően 60 - 320 képfelvétel/s) képfelvételi sebességének köszönhetően nagyon nagy számú szemcse kiértékelése nagyon rövid idő alatt megtörténhet. Így gyorsan kapható értelmezhető eredmény. A dinamikus képfeldolgozás tipikus mérési ideje 1 -5 perc. S mivel a mérés érintésmentes, ezért a tisztítási és karbantartási igény is nagyon alacsony.