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Análisis dinámico de imágenes state-of-the-art particle size and shape characterization

El análisis dinámico de imágenes (DIA) es un moderno método de caracterización de partículas para la determinación de las distribuciones de tamaño y los parámetros de forma. Permite realizar análisis rápidos con una excelente precisión y reproducibilidad en un rango de medición extremadamente amplio. Con el renombrado sistema CAMSIZER, Microtrac introdujo su primer Analizador de Imagen Dinámica hace más de 20 años y ha impulsado la innovación tecnológica desde entonces.

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Tecnología 3D de rastreo de partículas

CAMSIZER 3D
CAMSIZER 3D

Análisis dinámico de imágenes Tecnología
Análisis dinámico de imágenes Tecnología

Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER X2
Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER X2

Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER XL
Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER XL

Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER ONLINE
Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER ONLINE

  • Rango de medición: 30 µm - 35 mm
  • Sistema en línea para el proceso de integración con dispositivos de entrega de muestras de terceros
  • Autolimpieza
  • información del producto

Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER ONLINE XL
Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER ONLINE XL

  • Rango de medición: 160 µm - 135 mm
  • Sistema en línea para el proceso de integración con dispositivos de entrega de muestras de terceros
  • Autolimpieza
  • información del producto
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Introducción al análisis dinámico de imágenes (DIA)

En muchas aplicaciones, la información sobre el tamaño y la forma de las partículas son indicadores importantes del proceso y la calidad. Con el análisis dinámico de imágenes según la norma ISO 13322-2, es posible analizar directamente estas importantes propiedades del material de la muestra de forma detallada y representativa. 

En el análisis dinámico de imágenes, se genera un flujo de partículas que es registrado y analizado por un sistema de cámaras. Por lo tanto, las partículas están en movimiento durante la adquisición de la imagen. En la mayoría de los casos, el Análisis Dinámico de Imágenes implica la iluminación del flujo de partículas desde un lado por una fuente de luz y la grabación de las imágenes de las partículas como proyecciones de sombra. Las partículas se mueven en caída libre (en el caso de los gránulos que fluyen libremente), en un líquido o en una corriente de aire, lo que garantiza la separación de las partículas incluso en el caso de los polvos aglomerados.

Especialmente la última configuración requiere tiempos de exposición cortos y altas velocidades de adquisición para lograr suficientes detecciones de partículas durante la medición y evitar el desenfoque por movimiento. Una medición de partículas suele durar entre 1 y 5 minutos y suele detectar entre decenas de miles y muchos millones de partículas, dependiendo de la muestra.


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Análisis dinámico de imágenes - Principio de funcionamiento

La diferencia entre el Análisis de Imagen Estático y Dinámico

La diferencia básica entre el Análisis de Imagen Estático y Dinámico es que en el Análisis de Imagen Estático las partículas se encuentransobre un soporte y no se mueven en ralación con la cámara durante la adquisición, como ocurre con un microscopio.

El Análisis de Imagen Estático se utiliza predominantemente para medir distribuciones de tamaño estrechas con un enfoque en la caracterización de partículas muy finas. Este método proporciona imágenes de partículas de alta resolución que permiten describir el tamaño y la forma con la máxima precisión y se utiliza principalmente en aplicaciones de desarrollo de la investigación.

El Análisis de Imagen Dinámica, por otro lado, es ideal para las mediciones de rutina de productos a granel, polvos, gránulos y suspensiones. Este método se caracteriza por su alto flujo de muestras, su fiabilidad y su excelente reproducibilidad.

Análisis estático de imágenes (ISO 13322-1)

Análisis estático de imágenes (ISO 13322-1)

Análisis dinámico de imágenes (ISO 13322-2)

Análisis estático de imágenes (ISO 13322-2)

Rango de medición y calibración de un sistema de Análisis Dinámico de Imágenes

La escala de reproducción de un sistema de Análisis Dinámico de Imágenes se determina mediante la calibración. Para ello, se introducen en el aparato objetos de referencia de alta precisión que son medidos por las cámaras.

Esto da como resultado la escala de reproducción en píxeles / milímetros y determina la resolución y el límite de detección del sistema de medición.

Los objetos de referencia suelen ser placas de vidrio a las que se han aplicado elementos circulares definidos mediante litografía electrónica. La calibración se realiza en la fábrica, pero puede ser repetida y comprobada por el usuario en cualquier momento en sólo 1-2 minutos.

El límite superior del rango de medición está limitado por el tamaño de la imagen. Las partículas de hasta aproximadamente 1/3 de la diagonal de la imagen pueden seguir detectándose razonablemente con el análisis dinámico de imágenes.
Retícula de calibración de un sistema Microtrac CAMSIZER

Retícula de calibración de un sistema Microtrac CAMSIZER

Tecnología de doble cámara en los analizadores dinámicos de imágenes

El uso simultáneo de dos cámaras en un analizador amplía significativamente el rango de medición del Análisis Dinámico de Imágenes. Las dos cámaras de los analizadores de partículas de la serie CAMSIZER están optimizadas para diferentes rangos de tamaño: la cámara ZOOM captura las partículas pequeñas con gran precisión gracias a su alta resolución, mientras que la cámara BASIC analiza simultáneamente las partículas grandes con un mayor campo de visión.

Esto proporciona unas condiciones de medición ideales para cada rango de tamaño. El resultado global se obtiene combinando las cámaras ZOOM y BASIC.

La gran ventaja de este método de análisis dinámico de imágenes es un amplio rango dinámico de medición con un factor de hasta 10 000 entre los límites inferior y superior, y ello sin necesidad de realizar ajustes en los componentes ópticos (sin cambiar las lentes ni los objetivos).
Principio de medición

Dos cámaras operan durante la medición: la cámara BÁSICA (roja) analiza las partículas más grandes, la cámara ZOOM (azul) identifica las partículas pequeñas. Este procedimiento asegura condiciones de medición óptimas para todos los tamaños de partículas presentes en la distribución de tamaños de partículas.

Tamaño y forma de las partículas con el análisis dinámico de imágenes

Con el Análisis Dinámico de Imágenes, se pueden registrar y evaluar cuantitativamente muchos parámetros morfológicos diferentes para todas las partículas detectadas. La distribución del tamaño de las partículas puede basarse en diferentes definiciones de tamaño, como la anchura de la partícula, la longitud de la partícula o el diámetro del círculo de área igual.

Los tamaños se determinan, por ejemplo, como dimensiones de cuerda, longitudes de Feret o diámetros de Martin. El análisis dinámico de imágenes también puede utilizarse para un análisis de la forma de las partículas, por ejemplo, para caracterizar parámetros como la redondez, la circularidad, la relación de aspecto, la convexidad, la simetría, y muchos más.
Tamaño y forma de las partículas con el análisis dinámico de imágenes

Otras ventajas del análisis dinámico de imágenes

1. Sustitución del análisis por tamiz

En muchas industrias, el método de análisis dinámico de imágenes ya ha sustituido al tradicional análisis de tamices.

Los resultados son comparables casi al 100% y, gracias a la medición en gran medida automática, se puede lograr un rendimiento de muestras mucho mayor con una reducción de los requisitos de limpieza y mantenimiento.

Muchos clientes de Microtrac han podido sustituir el lento análisis de tamices por un sistema CAMSIZER sin tener que sacrificar las conocidas especificaciones de calidad.
Perfecta correspondencia entre los resultados del CAMSIZER P4 y los del análisis por tamizado en la caracterización de fertilizantes granulados.

Perfecta correspondencia entre los resultados del CAMSIZER P4 y los del análisis por tamizado en la caracterización de fertilizantes granulados.

2. Funcionamiento en línea

El análisis dinámico de imágenes también puede integrarse directamente en produccion como un sistema de medición en línea para muchas aplicaciones.

La robustez de los dispositivos permite utilizarlos en entornos de producción: El polvo, las vibraciones y las fluctuaciones de temperatura no afectan a la medición.

El material se alimenta continuamente al dispositivo de medición a través de un muestreador automático, por lo que los cambios en el proceso o en la calidad del producto pueden detectarse prácticamente en tiempo real.

La imagen muestra un sistema Microtrac de análisis dinámico de imágenes en funcionamiento en línea en una fábrica de fertilizantes.

Sistema en línea completamente automatizado en un entorno de producción

Sistema en línea completamente automatizado en un entorno de producción

3. Partículas de gran tamaño

En el análisis de partículas, es imperativo que se lleve a cabo una detección fiable de partículas sobredimensionadas, por ejemplo en el análisis de abrasivos o en la caracterización de polvos metálicos para fabricación aditiva. El análisis dinámico de imágenes es ideal para estas aplicaciones. Si la partícula de gran tamaño es detectada por la cámara, también se representará en el resultado.

La probabilidad de detección es extremadamente alta gracias a la elevada velocidad de adquisición de hasta 320 imágenes por segundo y al gran número de partículas capturadas. En algunas aplicaciones, se puede garantizar incluso una precisión de detección del 100%. El ejemplo muestra el análisis de una muestra de polvo metálico a la que se han añadido diferentes proporciones de partículas de gran tamaño. El sistema de análisis dinámico de imágenes CAMSIZER X2 detecta incluso el 0,005 % de las partículas de gran tamaño.

Detección fiable del sobredimensionamiento en una muestra de polvo metálico. El polvo de metal es inferior a 100 µm, el sobredimensionamiento es superior a 200 µm. La tabla muestra la cantidad de sobredimensionamiento agregado y el porcentaje detectado por el CAMSIZER X2

Detección fiable del sobredimensionamiento en una muestra de polvo metálico. El polvo de metal es inferior a 100 µm, el sobredimensionamiento es superior a 200 µm. La tabla muestra la cantidad de sobredimensionamiento agregado y el porcentaje detectado por el CAMSIZER X2

4. Repetibilidad

El gran número de detecciones de partículas en el Análisis Dinámico de Imágenes aporta otra ventaja: se consigue una repetibilidad extremadamente buena de los resultados.

El gráfico muestra cinco mediciones consecutivas de una mezcla trimodal de perlas de vidrio en un rango de tamaño de 50 μm a 1,5 mm.

Cada medición duró aproximadamente 2,5 minutos, con 5 millones de partículas detectadas por medición.

Con el análisis dinámico de imágenes, la repetibilidad es excelente

Con el análisis dinámico de imágenes, la repetibilidad es excelente

5. El análisis dinámico de imágenes complementa la difracción láser

El análisis dinámico de imágenes es aplicable a muestras de aproximadamente 1 µm o mayores. Si hay que medir partículas más pequeñas, Difracción láser es el método más adecuado.

Sin embargo, esta técnica no proporciona información sobre la forma de las partículas y la detección de las partículas de gran tamaño es mucho menos sensible.

Por esta razón, el SYNC de Microtrac es un novedoso dispositivo de medición que complementa de forma única la difracción láser con el análisis dinámico de imágenes.

El SYNC es el analizador de difracción láser más avanzado de Microtrac.

El SYNC es el analizador de difracción láser más avanzado de Microtrac.

Microtrac MRB Productos & Contacto

Microtrac ofrece una amplia gama de instrumentos para el análisis dinámico de imágenes.


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Análisis dinámico de imágenes - FAQ

¿Cuál es la diferencia entre el análisis de imagen estático y el dinámico?

En el análisis estático de imágenes (SIA, ISO 13322-1), las partículas están en reposo cuando se registran las imágenes, como ocurre con un microscopio. En el análisis dinámico de imágenes (DIA, ISO 13322-2), un sistema de cámaras capta un flujo de partículas. El método estático produce imágenes detalladas de unas pocas partículas, mientras que el análisis dinámico de imágenes puede evaluar muchas partículas en muy poco tiempo. Como resultado, la repetibilidad y la probabilidad de detección de partículas de tamaño excesivo son significativamente mejores con el análisis dinámico de imágenes.

¿Puede el análisis dinámico de imágenes sustituir al análisis de tamices?

Una de las principales ventajas del análisis dinámico de imágenes es la compatibilidad de los resultados con los del análisis de tamizado tradicional. Los usuarios se benefician de un menor tiempo de medición y, por tanto, de un mayor rendimiento de las muestras, de un alto nivel de automatización (por ejemplo, medición en línea) y de una menor susceptibilidad a los errores humanos. Con el análisis dinámico de imágenes, ya no es necesario pesar y limpiar los tamices, lo que lleva mucho tiempo.

¿Cuál es el rango de medición del análisis dinámico de imágenes?

El rango de medición inferior del Análisis Dinámico de Imágenes es de ~0,8 µm, las partículas más grandes detectables son de ~135 mm. El límite inferior de cada sistema de Análisis Dinámico de Imágenes está limitado por la resolución de las cámaras, el límite superior por el tamaño del campo de visión (aproximadamente 1/3 de la diagonal de la imagen). Al utilizar dos cámaras en un solo instrumento, los analizadores pueden alcanzar rangos de medición con un factor de hasta 10.000 entre los límites inferior y superior.

¿Qué muestras son adecuadas para el análisis dinámico de imágenes?

El análisis dinámico de imágenes es adecuado para una amplia gama de aplicaciones diferentes. Se utiliza para el control de calidad rutinario y la supervisión de la producción, así como para tareas de I+D. Muchas industrias ya están aprovechando las ventajas del análisis dinámico de imágenes, por ejemplo, en productos farmacéuticos, alimentos, fertilizantes, arena, materiales de construcción, plásticos y en cualquier lugar donde se trabaje con productos en polvo o granulados.

¿Cuánto tiempo dura una medición con el análisis dinámico de imágenes?

Gracias a la elevada tasa de adquisición de imágenes del análisis dinámico de imágenes (60 - 320 imágenes por segundo, según el dispositivo), se evalúa un gran número de partículas en muy poco tiempo. Así, se obtiene rápidamente un resultado significativo. Normalmente, los tiempos de medición del Análisis Dinámico de Imágenes son de 1 a 5 minutos. Dado que la medición se realiza sin contacto, el esfuerzo de limpieza y mantenimiento es muy reducido.