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Analisi d'immagine dinamica dimensione granulometrica e caratterizzazione della forma all'avanguardia

L'Analisi D'Immagine Dinamica - Dynamic Image Analysis (DIA) è un innovativo metodo di caratterizzazione delle particelle per la determinazione delle distribuzioni dimensionali e dei parametri di forma delle particelle. Consente analisi rapide con eccellente precisione e riproducibilità su un intervallo di misura estremamente ampio. Con il rinomato sistema CAMSIZER, Microtrac ha introdotto il suo primo analizzatore d'immagine dinamica oltre 20 anni fa e da allora ha spinto l'innovazione tecnologica nella caratterizzazione granulometrica.

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Tecnologia di tracciamento delle particelle 3D

CAMSIZER 3D
CAMSIZER 3D

Analisi d'immagine dinamica Tecnologie
Analisi d'immagine dinamica Tecnologie

Analizzatore delle dimensioni e della forma delle particelle CAMSIZER X2
Analizzatore delle dimensioni e della forma delle particelle CAMSIZER X2

Analizzatore delle dimensioni e della forma delle particelle CAMSIZER XL
Analizzatore delle dimensioni e della forma delle particelle CAMSIZER XL

Analizzatore delle dimensioni e della forma delle particelle CAMSIZER ONLINE
Analizzatore delle dimensioni e della forma delle particelle CAMSIZER ONLINE

  • Range di misura: 30 µm - 35 mm
  • Sistema online per l'integrazione dei processi tramite dispositivi di consegna campioni di terze parti
  • Autopulente
  • informazioni sul prodotto

Analizzatore delle dimensioni e della forma delle particelle CAMSIZER ONLINE XL
Analizzatore delle dimensioni e della forma delle particelle CAMSIZER ONLINE XL

  • Range di misura: 160 µm - 135 mm
  • Sistema online per l'integrazione dei processi tramite dispositivi di consegna campioni di terze parti
  • Autopulente
  • informazioni sul prodotto
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Introduzione all'analisi d'immagine dinamica (DIA)

In molte applicazioni, le informazioni sulla dimensione e sulla forma delle particelle sono importanti indicatori di processo e di qualità. Con la tecnologia Dynamic Image Analysis secondo ISO 13322-2, è possibile analizzare direttamente le importanti proprietà del materiale-campione in modo dettagliato e rappresentativo.

Nell'Analisi dell'Immagine Dinamica viene generato un flusso di particelle che viene registrato e analizzato da un sistema di telecamere. Le particelle sono quindi in movimento durante l'acquisizione dell'immagine. Nella maggior parte dei casi, l'analisi dinamica dell'immagine prevede l'illuminazione del flusso di particelle da un lato mediante una sorgente luminosa e la registrazione delle immagini delle particelle come proiezioni di ombre. Le particelle si muovono o si trovano in caduta libera (nel caso di granuli colabili e scorrevoli), in un liquido o in un flusso d'aria. Il movimento garantisce la separazione delle particelle, anche per le polveri agglomerate.

Soprattutto l'ultima configurazione richiede tempi di esposizione brevi e velocità di acquisizione elevate per ottenere rilevamenti di particelle sufficienti durante la misurazione e per prevenire l'effetto mosso. Una misurazione delle particelle richiede in genere 1-5 minuti e solitamente rileva da decine di migliaia a molti milioni di particelle a seconda del campione.


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Analisi d'immagine dinamica - Principio di funzionamento

La differenza tra Analisi d'Immagine Statica e Dinamica

La differenza cruciale tra l'Analisi d'Immagine Statica e quella Dinamica è che nell'analisi delle immagini statica le particelle si trovano su un supporto e non si muovono rispetto alla fotocamera durante l'acquisizione, come succede in un microscopio.

L'Analisi d'Immagine Statica (Static Image Analysis) viene utilizzata principalmente per misurare distribuzioni dimensionali ristrette con particolare attenzione alla caratterizzazione di particelle molto fini. Questo metodo fornisce immagini di particelle ad alta risoluzione che consentono la descrizione delle dimensioni e della forma con la massima precisione, ed è utilizzato principalmente nelle applicazioni di ricerca e sviluppo.
L'analisi dinamica d'immagine, d'altra parte, è ideale per le misurazioni di routine di merci sfuse, polveri, granuli e sospensioni. Questo metodo è caratterizzato da un'elevata produttività del campione, affidabilità ed eccellente riproducibilità.

Analisi d'Immagine Statica (ISO 13322-1)

Analisi d'Immagine Statica (ISO 13322-1)

Analisi d'immagine dinamica (ISO 13322-2)

Analisi d'Immagine Statica (ISO 13322-2)

Range di misura e calibrazione con l'analisi dinamica dell'immagine

La scala di riproduzione di un sistema ad analisi d'immagine dinamica è determinata dalla calibrazione. A tal fine, gli obiettivi di riferimento ad alta precisione vengono inseriti nel dispositivo e misurati dalle telecamere.
Tale tecnologia permette quindi di effettuare una scala dell'immagine in pixel/millimetri e determinare la risoluzione, nonché il limite di rilevamento del sistema di misurazione.

Gli obiettivi di riferimento consistono solitamente in lastre di vetro alle quali vengono applicati degli elementi circolari definiti mediante litografia elettronica. La calibrazione viene eseguita di serie ma può essere ripetuta e verificata dall'utente in qualsiasi momento in soli 1-2 minuti.

Il limite superiore del range di misurazione è limitato dalla dimensione dell'immagine. Le particelle fino a ca. 1/3 della diagonale dell'immagine possono essere ancora ragionevolmente rilevate con l'Analisi Dinamica D'Immagine.
Reticolo di calibrazione per un sistema Microtrac CAMSIZER

Reticolo di calibrazione per un sistema Microtrac CAMSIZER

Tecnologia a doppia fotocamera negli analizzatori di immagini dinamici

L'uso simultaneo di due telecamere in un analizzatore estende notevolmente il campo di misura dell'analisi d'immagine dinamica. Le due fotocamere degli analizzatori di particelle della serie CAMSIZER sono ottimizzate per diversi intervalli dimensionali: la fotocamera ZOOM cattura le piccole particelle con grande precisione grazie all'alta risoluzione, mentre la fotocamera BASIC analizza contemporaneamente le particelle di grandi dimensioni con un campo visivo più ampio.

Ciò fornisce condizioni di misurazione ideali per ogni intervallo dimensionale. Il risultato complessivo si ottiene combinando le telecamere ZOOM e BASIC.

Il grande vantaggio del metodo di analisi d'immagini dinamica (Dynamic Image Analysis) è un ampio intervallo di misurazione dinamico con un fattore fino a 10.000 tra i limiti inferiore e superiore, e questo senza regolazioni dei componenti ottici (nessun cambio di obiettivi o lenti).
Principio di misura

Due telecamere operano durante la misurazione: la telecamera BASIC (rossa) analizza le particelle più grandi, la telecamera ZOOM (blu) identifica le particelle piccole. Questa procedura garantisce condizioni di misurazione ottimali per tutte le dimensioni delle particelle presenti nella distribuzione granulometrica.

Dimensione e forma delle particelle con l'analisi d'immagini dinamica

Con l'Analisi D'Immagine Dinamica si possono registrare e valutare quantitativamente molti parametri morfologici differenti per tutte le particelle. La distribuzione delle dimensioni delle particelle  può basarsi su definizioni di dimensioni diverse come, ad esempio, la larghezza e la lunghezza delle particelle, o il diametro del cerchio di area uguale.

Le dimensioni sono determinate, ad esempio, come dimensioni della corda, lunghezze Feret o diametri Martin. L'analisi dinamica dell'immagine può essere utilizzata anche per l'analisi della forma delle particelle, ad esempio per caratterizzare innumerevoli parametri come rotondità, circolarità, proporzioni, convessità, simmetria e molte altre caratteristiche.
Dimensione e forma delle particelle con l'analisi d'immagini dinamica

Ulteriori vantaggi dell'analisi dinamica delle immagini

1. Sostitutivo della setacciatura

In molti settori, il metodo dell'analisi d'immagine dinamica ha già sostituito la tradizionale analisi per setacciatura.

I risultati sono comparabili quasi al 100% e, grazie alla misurazione in gran parte automatica, è possibile ottenere un rendimento del campione molto più elevato con requisiti di pulizia e manutenzione ridotti.
Molti clienti Microtrac sono stati in grado di sostituire le lunghe analisi tramite setacciatura senza dover sacrificare le note specifiche di qualità utilizzando un sistema CAMSIZER.
Perfetta corrispondenza dell'analisi con setacci e dei risultati delle misuraze con il CAMSIZER P4 per fertilizzanti granulari

Perfetta corrispondenza dell'analisi con setacci e dei risultati delle misuraze con il CAMSIZER P4 per fertilizzanti granulari

2. Operazione in linea

L'analisi dinamica dell'immagine può anche essere integrata direttamente in un processo come, ad esempio, il sistema di analisi online per molte applicazioni.

La robustezza dei dispositivi ne consente l'utilizzo in ambienti produttivi: polveri, vibrazioni e sbalzi di temperatura non influiscono sull'analisi.

Il materiale viene continuamente introdotto nel dispositivo tramite un campionatore automatico, i cambiamenti nel processo o nella qualità del prodotto possono quindi essere rilevati praticamente in tempo reale.

L'immagine mostra un sistema di analisi dell'immagine dinamica online di Microtrac in funzione in una fabbrica di fertilizzanti.

Sistema online completamente automatizzato in un ambiente produttivo

Sistema online completamente automatizzato in un ambiente produttivo

3. Particelle sovradimensionate

Nell'analisi delle particelle, è fondamentale che venga effettuato un rilevamento affidabile delle particelle sovradimensionate, ad esempio nell'analisi di abrasivi o nella caratterizzazione di polveri metalliche per la produzione additiva. L'analisi dinamica delle immagini è ideale anche per queste applicazioni. Se la particella sovradimensionata viene rilevata dalla fotocamera, verrà rappresentata anche nel risultato.

La probabilità di rilevamento è estremamente elevata grazie all'elevata velocità di acquisizione fino a 320 fotogrammi al secondo e all'elevato numero di particelle catturate. In alcune applicazioni può essere garantita anche una precisione di rilevamento del 100%. L'esempio mostra l'analisi di un campione di polvere metallica a cui sono state aggiunte diverse proporzioni di particelle sovradimensionate. Il sistema di analisi dinamica delle immagini CAMSIZER X2 rileva anche lo 0,005% di particelle sovradimensionate!

Rilevamento affidabile del sovradimensionamento in un campione di polvere metallica. La polvere metallica è inferiore a 100 µm, il sovradimensionamento è maggiore di 200 µm. La tabella mostra la quantità di sovradimensionamento aggiunta e la percentuale rilevata dal CAMSIZER X2

Rilevamento affidabile del sovradimensionamento in un campione di polvere metallica. La polvere metallica è inferiore a 100 µm, il sovradimensionamento è maggiore di 200 µm. La tabella mostra la quantità di sovradimensionamento aggiunta e la percentuale rilevata dal CAMSIZER X2

4. Ripetibilità

L'elevato numero di rilevamenti delle particelle nell'analisi d'immagine dinamica offre un altro vantaggio: si ottiene un'ottima ripetibilità dei risultati.

Il grafico mostra cinque misurazioni consecutive di una miscela 3-modale di perle di vetro in un intervallo dimensionale da 50 μm a 1,5 mm.

Ogni misurazione ha richiesto circa 2,5 minuti, con 5 milioni di particelle rilevate per misurazione.

Con l'analisi d'immagini dinamica la ripetibilità è eccellente

Con l'analisi d'immagini dinamica la ripetibilità è eccellente

5. L'Analisi d'Immagine Dinamica integra la diffrazione laser

L'analisi dinamica d'immagine è applicabile a campioni di circa 1 µm; per le particelle più piccole il metodo più adatto risiede nella Diffrazione Laser (Laser Diffraction).
Tuttavia, questa tecnica non fornisce informazioni sulla forma delle particelle e il rilevamento di particelle sovradimensionate risulta meno sensibile di quello effettuato con la tecnologia dell'Analisi D'Immagini Dinamica.

Per questo motivo, SYNC di Microtrac è un nuovo dispositivo di misurazione che integra in modo unico la diffrazione laser con l'analisi dinamica dell'immagine!

Oggi, il SYNC è l'analizzatore di diffrazione laser più avanzato di Microtrac.

Oggi, il SYNC è l'analizzatore di diffrazione laser più avanzato di Microtrac.

Microtrac MRB Prodotti & Contatto

Microtrac offre un'ampia gamma di strumenti per l'Analisi d'Immagine Dinamica.


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Analisi d'immagine dinamica - FAQ

Qual è la differenza tra analisi d'Immagine Statica e Dinamica?

Nell'Analisi Statica delle immagini, o Static Image Analysis (SIA, ISO 13322-1), le immagini vengono registrate quando le particelle sono a riposo, come succede in un microscopio. Nell'Analisi Dinamica dell'Immagine, o Dynamic Image Analysis (DIA, ISO 13322-2), il sistema di telecamere cattura un flusso di particelle. Il metodo Statico produce immagini dettagliate di poche particelle, mentre l'analisi dinamica dell'immagine può valutare molte particelle in tempi molto brevi. Di conseguenza, la ripetibilità e la probabilità di rilevamento di particelle sovradimensionate sono significativamente migliori con gli analizzatori granulometrici a tecnologia di analisi d'immagine dinamica.

L'analisi d'immagine dinamica può sostituire l'analisi mediante setacciatura?

Uno dei principali vantaggi dell'analisi d'immagine dinamica è la compatibilità dei risultati con quelli dell'analisi tramite setacciatura tradizionale. Gli utenti beneficiano del tempo di misurazione più breve e quindi di una maggiore produttività del campione, di un alto livello di automazione (ad es. misurazione online) e di una minore suscettibilità agli errori umani. La lunga pesatura e pulizia dei setacci non è più necessaria con l'analisi delle immagini dinamica - Dynamic Image Analysis.

Qual è il range di misura dell'analisi d'immagine dinamica?

L'intervallo di misurazione inferiore per l'analisi dinamica delle immagini è ~0,8 µm e le particelle più voluminose rilevabili sono ~135 mm. Il limite inferiore di ogni sistema di analisi dinamica dell'immagine è limitato dalla risoluzione delle telecamere, mentre il limite superiore dalla dimensione del campo visivo (circa 1/3 della diagonale dell'immagine). Utilizzando due telecamere in uno strumento, gli analizzatori possono raggiungere campi di misura con un fattore fino a 10.000 tra i limiti inferiore e superiore.

Quali campioni sono adatti per l'Analisi D'Immagine Dinamica?

L'analisi dinamica delle immagini è adatta per un'ampia gamma di applicazioni. Viene utilizzata per il controllo qualità di routine e il monitoraggio della produzione, nonché per attività di ricerca e sviluppo. Molti settori stanno già sfruttando i vantaggi dell'analisi d'immagini dinamica o Dynamic Image Analysis, ad esempio per l'analisi di prodotti farmaceutici, alimenti, fertilizzanti, sabbia, materiali da costruzione, plastica e ovunque si lavori con prodotti in polvere o granulati.

Quanto tempo impiega una misurazione con l'analisi dinamica d'immagine?

Grazie all'elevata velocità di acquisizione delle immagini con il Dynamic Image Analysis (60 - 320 immagini al secondo, a seconda del dispositivo), si può analizzare un gran numero di particelle in tempi molto brevi. Pertanto, è possibile ottenere risultati significativi rapidamente. Solitamente, i tempi di misurazione dell'analisi dell'immagine dinamica variano da 1 a 5 minuti. Inoltre, poiché l'analisi viene effettuata senza contatto diretto con il campione, i tempi di pulizia e manutenzione dello strumenti sono molto ridotti.