Dynamiczna Analiza Obrazu (DIA) to nowoczesna metoda charakteryzowania cząstek służąca do określania rozkładów wielkości i parametrów kształtu. Umożliwia ona wykonywanie szybkiej analizy z doskonałą dokładnością i powtarzalnością w niezwykle szerokim zakresie pomiarowym. Ponad 20 lat temu firma Microtrac wprowadziła na rynek swój pierwszy analizator cząstek wykorzystujący metodę jaką jest dynamiczna analiza obrazu - CAMSIZER. Od tamtej pory Microtrac regularnie wprowadza kolejne innowacje techniczne w tej dziedzinie.
W wielu aplikacjach informacja o wielkości i kształcie cząstek stanowi istotny wskaźnik do oceny jakości. Zastosowanie Dynamicznej Analizy Obrazu zgodnej z ISO 13322-2 pozwala na analizę tych istotnych właściwości próbki danego materiału w sposób szczegółowy i reprezentatywny. W metodzie jaką jest Dynamiczna Analiza Obrazu, strumień cząstek jest fotografowany i analizowany za pomocą systemu kamer. Cząstki są w ruchu podczas ich rejestracji. W większości przypadków strumień cząstek jest oświetlany z jednej strony za pomocą źródła światła, a projekcja (cień) cząstek jest rejestrowany przez kamery umieszczone z drugiej strony. Cząstki mogą zarówno swobodnie opadać (proszki i granulaty), jak i przepływać w cieczy lub rozpędzonym strumieniu powietrza, co dodatkowo gwarantuje ich prawidłową dyspersję i umożliwia rozbicie aglomeratów. Zwłaszcza ostatni wymieniony sposób dyspersji i transportu cząstek wymaga częstego próbkowania i krótkich czasów ekspozycji, tak by uzyskać obrazy zawierające ostre i wyraźne cząstki. Czas pomiaru wynosi zwykle między 1 a 5 minut, co pozwala na detekcję dziesiątek / setek tysięcy a nawet milionów cząstek w zależności od rodzaju próbki.
Dynamiczna analiza obrazu - Zasada działania
Podstawowa różnica między Statyczną a Dynamiczną Analizą Obrazu polega na tym, że w przypadku metody Statycznej cząstki są ułożone na podstawce i nie poruszają się przed kamerą podczas pomiaru. Pomiar przypomina nieco działanie mikroskopu. Statyczna Analiza Obrazu jest głównie stosowana w przypadku bardzo wąskich rozkładów oraz w sytuacjach, gdy istotny jest pomiar bardzo drobnych cząstek. Metoda ta dostarcza obrazy w bardzo wysokiej rozdzielczości, przez co jest chętnie stosowana przez laboratoria badawcze R&D. Z drugiej strony Dynamiczna Analiza Obrazu jest chętnie stosowana do rutynowych pomiarów materiałów sypkich, granulatów czy zawiesin. Cechuje ją duża przepustowość, dokładność i wyśmienita powtarzalność.
Wzorzec do kalibracji urządzeń typu Microtrac CAMSIZER
Podczas pomiaru działają dwie kamery: kamera BASIC (czerwona) analizuje większe cząstki, kamera ZOOM (niebieska) wychwytuje małe cząstki. Ta procedura zapewnia optymalne warunki pomiaru dla wszystkich rozmiarów cząstek w rozkładzie.
Doskonała zgodność analizy sitowej i pomiaru urządzeniem CAMSIZER P4 dla próbki granulowanego nawozu
Dynamiczna Analiza Obrazu może być również zintegrowana bezpośrednio z procesem jako pomiar online do wielu zastosowań.
Solidność urządzeń pomiarowych pozwala na ich zastosowanie w warunkach produkcyjnych: zapylenie, wibracje czy zmiany temperatury nie mają wpływu na przebieg i wynik pomiaru.
Materiał podawany jest w sposób ciągły do urządzenia pomiarowego za pomocą automatycznego podajnika. Zmiany w procesie lub w jakości badanego produktu są wykrywane praktycznie w czasie rzeczywistym.
Rysunek pokazuje Dynamiczny Analizator Cząstek Microtrac pracujący w systemie pomiarowym online w fabryce nawozów sztucznych.
W pełni automatyczny system online w warunkach producyjnych
W bardzo wielu przypadkach podczas pomiaru cząstek istotna jest niezawodna i bezbłędna detekcja nadziarna - jest tak na przykład przy produkcji materiałów ściernych lub proszków metali stosowanych do druku 3D. W takich właśnie sytuacjach Dynamiczna Analiza Obrazu sprawdza się idealnie. Jeśli tylko dana cząstka pojawi się przed kamerą, na pewno znajdzie swoje odzwierciedlenie w wyniku pomiaru. Prawdopodobieństwo uchwycenia danej cząstki jest bardzo wysokie ponieważ urządzenie pomiarowe pobiera do 320 klatek na sekundę, a przez to mierzy ogromną ilość cząstek. W niektórych aplikacjach zagwarantowana jest nawet 100% detekcja. Przykład pokazuje analizę proszku metalu, do którego ręcznie dodano różne ilości nadziarna. Dynamiczny Analizator Cząstek CAMSIZER X2 jest w stanie wykryć nawet 0,005% nadziarna!
Precyzyjna detekcja nadziarna w próbce proszku metalu. Proszek metalu ma ziarno mniejsze niż 100 µm, wielkość nadziarna to wynosi 200 µm. Tabela pokazuje ilość nadziarna dodanego do próbki oraz procent tych cząstek wykrytych przez CAMSIZER X2.
Duża ilość cząstek wykrytych i zmierzonych metodą Dynamicznej Analizy obrazu daje jeszcze inną korzyść, jaką jest osiągnięcie wyjątkowo dobrej powtarzalności wyników pomiaru. Wykres pokazuje pięć wykonanych kolejno pomiarów próbki składającej się z trzech dominujących frakcji w zakresie od 50 μm do 1,5 mm. Każdy pomiar trwał około 2,5 minuty, a urządzenie zarejestrowało ponad 5 milionów cząstek w każdym z pomiarów.
Dynamiczna analiza obrazu gwarantuje wyśmienitą powtarzalność
Dynamiczna Analiza Obrazu sprawdza się w przypadku pomiaru cząstek większych niż ok. 1 µm. Jeśli zachodzi konieczność pomiaru mniejszych cząstek, dobrym wyborem może być Dyfrakcja Laserowa. Należy jednak pamiętać, że ta metoda nie dostarcza informacji o kształcie cząstek i ma znacznie mniejszą wrażliwość na nadziarno. Z tego powodu firma Microtrac opracowała urządzenie SYNC, które łączy w sobie Dyfrakcję Laserową i Dynamiczną Analizę Obrazu!
SYNC to najbardziej zaawansowany laserowy miernik cząstek firmy Microtrac
Microtrac oferuje szeroki wybór urządzeń do Dynamicznej Analizy Obrazu.
Nasz zespół ekspertów z przyjemnością doradzi Państwu w zakresie Państwa zastosowań oraz naszego asortymentu produktów.
W Statycznej Analizie Obrazu (SIA, ISO 13322-1), cząstki pozostają nieruchome podczas rejestracji obrazu, podobnie jak w mikroskopie. Podczas Dynamicznej Analizy Obrazu (DIA, ISO 13322-2), strumień poruszających się cząstek jest rejestrowany przez system kamer. Analiza Statyczna dostarcza szczegółowych informacji o niewielkiej ilości cząstek, analiza Dynamiczna pozwala na pomiar bardzo wielu cząstek w krótkim czasie. W wyniku tego prawdopodobieństwo detekcji nadziarna (nawet w bardzo niewielkiej ilości) jest znacznie wyższe przy zastosowaniu Dynamicznej Analizy Obrazu.
Najważniejszą zaletą Dynamicznej Analizy Obrazu jest jej kompatybilność z tradycyjną analizą sitową. Korzyści dla użytkowników to krótszy czas pomiaru, większa przepustowość i wydajność, możliwość zautomatyzowania procesu (np. poprzez pomiar online) oraz mniejsze ryzyko błędów ludzkich. Przy Dynamicznej Analizie Obrazu zupełnie odchodzi czasochłonne ważenie i czyszczenie sit.
Dolną granicą zakresu pomiarowego w Dynamicznej Analizie Obrazu jest ~0,8 µm, największe mierzone ziarno może mieć ~135 mm. Zakres pomiarowy jest ograniczony poprzez rozdzielczość kamer (dolna granica) oraz pole widzenia (górna granica) - przyjmuje się górną granicę jako 1/3 wielkości przekątnej obszaru pomiarowego. Zastosowanie dwóch pracujących jednocześnie kamer pozwala na osiągnięcie zakresu o mnożniku 10 000 (między dolnym a górnym limitem).
Dynamiczna Analiza Obrazu sprawdza się w szerokim zakresie różnych aplikacji. Jest stosowana do rutynowej kontroli jakości czy monitoringu produkcji a także w laboratoriach R&D. Wiele firm docenia zalety Dynamicznej Analizy Obrazu w pomiarach np. produktów farmaceutycznych, żywności, nawozów, piasku, materiałów budowlanych, tworzyw sztucznych oraz wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z proszkami lub granulatami.
Dzięki wysokiej częstotliwości próbkowania w Dynamicznej Analizie Obrazu (60 - 320 zdjęć na sekundę w zależności od urządzenia), mierzonych jest bardzo wiele cząstek w bardzo krótkim czasie. Dzięki temu szybko można otrzymać wiarygodne rezultaty. Typowy czas pomiaru metodą Dynamicznej Analizy Obrazu wynosi 1 - 5 minut. Ponieważ jest to pomiar bezkontaktowy, potrzeba czyszczenia czy konserwacji sprzętu jest znikoma.
