Динамический анализ изображений (ДАИ) - это современный метод определения характеристик частиц для определения распределения размеров и параметров формы. Он позволяет проводить быстрый анализ с превосходной точностью и воспроизводимостью в чрезвычайно широком диапазоне измерений. С помощью известной системы CAMSIZER компания Microtrac представила свой первый динамический анализатор изображений более 20 лет назад и с тех пор продвигает технологические инновации.
Во многих применениях информация о размере и форме частиц является важным показателем процесса и качества. С помощью динамического анализа изображений в соответствии с ISO 13322-2 можно непосредственно проанализировать эти важные свойства материала образца детальным и репрезентативным образом. При динамическом анализе изображений генерируется поток частиц, который регистрируется и анализируется системой камер (рис. 1). Таким образом, частицы находятся в движении во время получения изображения. Это принципиальное отличие от статического анализа изображений, когда частицы на предметном стекле не перемещаются относительно камеры во время съемки, например, с помощью микроскопа. В большинстве случаев динамический анализ изображений включает в себя освещение потока частиц с одной стороны источником света и запись изображений частиц в виде теневых проекций. Частицы движутся либо в свободном падении (в случае сыпучих свободнопросыпающихся гранул), в жидкости или в потоке воздуха, что обеспечивает разделение частиц даже для агломерированных порошков. Особенно последняя настройка требует короткого времени экспозиции и высокой скорости сбора данных для достижения достаточного обнаружения частиц во время измерения и предотвращения размытия движения. Измерение частиц с помощью динамического анализа изображений обычно занимает 1-5 минут и обычно обнаруживает от десятков тысяч до многих миллионов частиц, в зависимости от образца.
Динамический анализ изображения - Принцип работы
Существенное различие между статическим и динамическим анализом изображений заключается в том, что при статическом анализе изображений частицы располагаются на предметном стекле и не перемещаются относительно камеры во время сбора, например, с помощью микроскопа. Статический анализ изображений в основном используется для измерения узких распределений по размерам с акцентом на характеристику очень мелких частиц. Этот метод обеспечивает изображения частиц с высоким разрешением, которые позволяют с максимальной точностью описывать размер и форму, и в основном используется в исследованиях и разработках. С другой стороны, динамический анализ изображений идеально подходит для рутинных измерений сыпучих материалов, порошков, гранул и суспензий. Этот метод характеризуется высокой производительностью образцов, надежностью и отличной воспроизводимостью.
Калибровочный эталон прибора CAMSIZER P4
Во время измерения работают две камеры: основная камера Бейсик (Красная) анализирует более крупные частицы, Зум-Камера (синяя) захватывает мелкие частицы. Эта процедура обеспечивает оптимальные условия измерения для всех размеров частиц в распределении
Превосходная сопоставимость результатов измерения на ситах и анализаторе CAMSIZER P4 образцов гранулированных удобрений
Динамический анализ изображений также может быть интегрирован непосредственно в процесс в качестве онлайн-системы измерения для многих применений. Надежность приборов позволяет использовать их в производственных условиях: пыль, вибрация и колебания температуры не влияют на результаты измерений. Материал непрерывно подается в измерительное устройство через автоматический пробоотборник, таким образом, изменения в процессе или в качестве продукта могут быть обнаружены практически в режиме реального времени. На рисунке показана система динамического анализа изображений PartAn в режиме онлайн на заводе по производству удобрений.
Полностью автоматический динамический анализ изображений за счет онлайн-системы измерения.
Для многих задач в технологии измерения частиц решающее значение имеет надежное обнаружение крупногабаритных частиц, например, при анализе абразивов или характеристике металлических порошков для аддитивного производства. Динамический анализ изображений также идеально подходит для таких применений. Если камера обнаружит крупную частицу, она также будет представлена в результате. Вероятность обнаружения чрезвычайно высока благодаря высокой скорости захвата до 320 кадров в секунду и большому количеству захваченных частиц. В некоторых применениях может быть гарантирована даже 100% точность обнаружения. На примере показан анализ образца металлического порошка, к которому были добавлены различные пропорции крупногабаритных частиц. Система динамического анализа изображений CAMSIZER X2 обнаруживает даже 0,005 % крупногабаритных частиц!
Надежное обнаружение негабаритных частиц в образце металлического порошка. Металлический порошок меньше 100 мкм, негабаритный-больше 200 мкм. В таблице показано количество добавленных негабаритных частиц и процент негабарита, обнаруженного CAMSIZER X2
Большое количество обнаружений частиц при динамическом анализе изображений дает еще одно преимущество: достигается чрезвычайно хорошая повторяемость результатов. На графике показаны пять последовательных измерений 3-модальной смеси стеклянных шариков в диапазоне размеров от 50 мкм до 1,5 мм. Каждое измерение занимало примерно 2,5 минуты, при этом за одно измерение было обнаружено 5 миллионов частиц.
При динамическом анализе изображений повторяемость результатов превосходная
Динамический анализ изображений применим для образцов размером более 1 мкм. Если необходимо также измерять более мелкие частицы, то предпочтительным методом является лазерная дифракция. Однако этот метод не дает информации о форме частиц, а обнаружение крупногабаритных частиц гораздо менее чувствительно. По этой причине прибор SYNC -это новое устройство для измерения частиц, которое уникально дополняет лазерную дифракцию динамическим анализом изображений.
На сегодняшний день SYNC является самым передовым лазерным дифракционным анализатором Microtrac.
Компания Microtrac предлагает широкий спектр инструментов для динамического анализа изображений
Наша команда экспертов будет рада проконсультировать вас о вашем применении и о нашем ассортименте продуктов.
При статическом анализе изображений (САИ, ISO 13322-1) частицы находятся в состоянии покоя при записи изображений, как в световом или электронном микроскопе. При динамическом анализе изображений (ДАИ, ISO 13322-2) поток частиц захватывается системой камер. Статический метод дает детальные изображения нескольких частиц, в то время как динамический анализ изображений может оценить множество частиц за очень короткое время. В результате повторяемость и вероятность обнаружения крупногабаритных частиц значительно улучшаются при динамическом анализе изображений, а время измерений значительно сокращается.
Основным преимуществом динамического анализа изображений является совместимость результатов с результатами традиционного ситового анализа. Пользователи извлекают выгоду из более короткого времени измерения и, следовательно, более высокой пропускной способности, высокого уровня автоматизации (например, онлайн-измерения) и более низкой восприимчивости к человеческим ошибкам. При динамическом анализе изображений больше не требуется трудоемкое взвешивание и очистка сит.
Нижний предел диапазона измерений для динамического анализа изображений составляет 0,8 мкм (CAMSIZER X2), самые крупные обнаруживаемые частицы-135 мм (CAMSIZER XL). Нижний предел каждой системы динамического анализа изображений ограничен разрешением камер (масштаб воспроизведения), верхний предел-размером поля зрения (приблизительно 1/3 диагонали изображения). Используя две камеры с различными масштабами изображения в одном приборе, динамический анализ изображений позволяет достичь диапазонов измерений с коэффициентом до 10 000 между нижним и верхним пределами диапазона измерения.
Динамический анализ изображений подходит для широкого спектра различных применений. Он используется для рутинного контроля качества и мониторинга производства, а также для задач НИОКР. Многие отрасли промышленности уже используют преимущества динамического анализа изображений, например, для фармацевтических продуктов, продуктов питания, удобрений, песка, строительных материалов, пластмасс а также повсеместно, где люди работают с порошкообразными или гранулированными продуктами.
Благодаря высокой скорости получения изображений от 60 до 320 изображений в секунду (в зависимости от прибора) большое количество частиц оценивается за очень короткое время. Таким образом, значимый результат получается быстро. Как правило, время измерения для динамического анализа изображений составляет 1-5 минут. Поскольку измерение бесконтактное, затраты на очистку и техническое обслуживание очень малы.
