Oft wird die Partikelanalyse mit Partikel- und Dispersionsanalysatoren und Mikroskopen durchgeführt. In den letzten Jahren sind leistungsstarke Digitalmikroskope aufgrund von Verbesserungen der CMOS-Bildsensoren, der Objektivgenauigkeit, der Beleuchtungstechnik und der Bildverarbeitungstechnologie in die Liste dieser Messgeräte aufgenommen worden.
Neuere Digitalmikroskope haben nicht nur eine hohe Bildqualität, sondern sind auch mit einer Partikelextraktion und -quantifizierung durch binäre Bildverarbeitung, Reproduktion von Messbedingungen und anderen derartigen Funktionen ausgestattet, um eine Vielzahl von Anforderungen zu unterstützen.
In diesem Abschnitt werden Anwendungsbeispiele des neuesten Digitalmikroskops der Modellreihe VHX von KEYENCE zur Problemlösung bei der Partikelgrößenverteilung und -analyse vorgestellt.

Partikelgrößenverteilung und -analyse mittels Bildverarbeitung

Was versteht man unter Partikelgrößenverteilung und -analyse mittels Bildverarbeitung?

Unter binärer Bildverarbeitung versteht man die Umwandlung eines Bildes mit Abstufungen in Schwarz und Weiß. Der Wert jedes Pixels wird mit einem willkürlich festgelegten Schwellenwert verglichen. Werte, die größer als der Schwellenwert sind, werden in Schwarz umgewandelt. Werte, die kleiner als der Schwellenwert sind, werden in Weiß umgewandelt. Der Bereich, über den die Binärverarbeitung durchgeführt werden soll, kann ebenfalls angegeben werden.
Durch die Binärverarbeitung eines Bildes lässt sich lediglich die Information, ob ein Pixel schwarz oder weiß ist, aus dem gewünschten Bereich extrahieren, wodurch die Partikelgrößenanalyse einfacher und schneller wird.

Verfahren der binären Bildverarbeitung
Bild-Pixelwerte
Bild-Pixelwerte
Binär verarbeitetes Bild mit einem Schwellenwert von 127
Binär verarbeitetes Bild mit einem Schwellenwert von 127

Beispiele für Partikelgrößenverteilung und -analyse mit dem Digitalmikroskop von KEYENCE

Laserbeugungs- und Laserstreuungsverfahren können häufig nicht zur Betrachtung der eigentlichen Partikel verwendet werden.* Außerdem erfordert die Betrachtung mit Mikroskopen ein hohes Maß an Fachkenntnis, und die gewonnenen Daten müssen mit unterschiedlicher Software analysiert werden.

Bei der Partikelgrößenverteilung und -analyse mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX lassen sich verschiedene Messungen durchführen, während gleichzeitig die eigentlichen Partikel betrachtet werden können. Schließlich können die automatische Flächenmessung mithilfe der binären Bildverarbeitung sowie die Reproduktion und Kalibrierung der Bildeinstellungen sehr einfach durchgeführt werden, so dass auch unerfahrene Anwender diese Aufgaben problemlos vornehmen können.

Laserbeugungs- und Laserstreuungsverfahren
Verfahren, bei denen die Laseremission zur Partikelgrößenverteilung und -analyse genutzt wird. Diese Mess- bzw. Analyseverfahren nutzen die Regelmäßigkeit, wie sich die Stärke der Laserstreuung zur Partikelanzahl verhält, sowie das Verhältnis zwischen der Partikelgröße und dem Streuungs- bzw. Beugungsmuster.

Automatische Flächenmessung

Flächenmessungen und Zählungen können einfach innerhalb des vorgegebenen Bereichs auf dem Messobjekt durchgeführt werden. Aus den binär verarbeiteten Bilddaten können Parameter wie Fläche, maximaler und minimaler Durchmesser berechnet werden. Segmente, die nicht benötigt werden, können ausgeschlossen, und überlappende Segmente können getrennt werden. Mithilfe von bereits gemessenen Bilddaten ist es auch möglich, Analysen unter gleichen Bedingungen durchzuführen.
Darüber hinaus können die Messwerte in Tabellen und Histogrammen ausgegeben werden, was eine quantitative Bestimmung der Partikelgrößenverteilung ermöglicht.

Automatische Flächenmessung mit binärer Bildverarbeitung mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtungsmonitor
Betrachtungsmonitor
Partikelgrößenanalyse und Histogrammanzeige mittels Binärverarbeitung (400x)
Partikelgrößenanalyse und Histogrammanzeige mittels Binärverarbeitung (400x)

Reproduktion und Kalibrierung von Bildeinstellungen

Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX können bereits vorhandene Aufnahmeeinstellungen einfach durch Auswahl gespeicherter Aufnahmen aus der Vorlage reproduziert werden. Es können dieselben Aufnahmeeinstellungen wie bei der vorherigen Betrachtung zeit- und benutzerunabhängig verwendet werden.

Reproduktion von Bildeinstellungen mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Vorhandene Aufnahmebedingungen können automatisch reproduziert werden, indem einfach ein Bild aus einer Vorlage ausgewählt wird.
Vorhandene Aufnahmebedingungen können automatisch reproduziert werden, indem einfach eine Aufnahme aus einer Vorlage ausgewählt wird.
Vor der Reproduktion
Vor der Reproduktion
Nach der Reproduktion
Nach der Reproduktion

Bisher musste zur Kalibrierung eine Glasskala in eine genaue Position gebracht werden. Die Modellreihe VHX ermöglicht jedoch eine Kalibrierung per Knopfdruck – einfach eine entsprechende Skala verwenden und die automatische Messung per Klick durchführen. Dabei werden die Beleuchtungseinstellungen, die Belichtungszeit, der Weißabgleich und andere vom Objektiv benötigte Korrekturwerte geladen und die Motorsteuerung der X, Y- und Z-Achsen zur automatischen Positions- und Fokusausrichtung durchgeführt.

Erweiterte automatische Zoomfunktion und Kalibrierungsfunktion des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX
A. Hochauflösendes Objektiv B. Motorisierter Revolver
  • A. Hochauflösendes Objektiv
  • B. Motorisierter Revolver
Automatische Kalibrierung per Mausklick ist möglich
Automatische Kalibrierung per Mausklick ist möglich

Die hochauflösenden Objektive und der motorisierte Revolver des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX ermöglichen eine nahtlose Zoomfunktion, die automatisch die Vergrößerung zwischen 20x und 6000x ohne manuellen Objektivwechsel ändert. Dadurch wird der Arbeitsaufwand bei der Partikelgrößenanalyse erheblich reduziert. Sämtliche Vorgänge sind einfach auszuführen, sodass selbst unerfahrene Anwender ohne spezielle Schulung schnell und präzise Betrachtungen und Analysen vornehmen können.

Betrachten, Erfassen und Messen mit nur einem einzigen Gerät

Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX bietet eine hervorragende Effizienz und ermöglicht es, anwenderabhängige Schwankungen zu vermeiden und eine genaue Partikelgrößenverteilung und -analyse sicherzustellen.
Die hochauflösenden Aufnahmen, die durch modernste optische Bildverarbeitungs- und Automatisierungstechniken erzeugt werden, ermöglichen eine Partikelgrößenverteilung und -analyse bei zugleich einfacher Bedienung und tragen dazu bei, schnelle und anspruchsvolle Analyseergebnisse zu erzielen.
Die erfassten bzw. gemessenen Daten können mit der Berichtsfunktion einfach als Bericht mit einem festen Format ausgegeben werden. Die gemeinsame Nutzung dieser Daten über einen Intranet-Server ist nicht nur für die Qualitätssicherung und die Gewährleistung der Konformität gemäß Industriestandards nützlich, sondern auch für die Ursachenanalyse von eventuellen Problemen sowie für die Prozessoptimierung.
Dank einer Vielzahl an erweiterten Messfunktionen ist die Modellreihe VHX ein leistungsstarker Partner für die Partikelgrößenverteilung und -analyse. Für weitere Informationen klicken Sie bitte auf die unten angezeigte Schaltfläche, um die Broschüre herunterzuladen. Für Anfragen klicken Sie bitte auf die entsprechende Schaltfläche, um KEYENCE zu kontaktieren.