A Análise Dinâmica de Imagens (DIA) é uma técnica de Análise de Imagens de Partículas que captura continuamente imagens de partículas em movimento enquanto passam por uma zona de medição. Ao extrair os contornos das partículas dessas imagens, o sistema calcula a distribuição do tamanho das partículas e descritores de forma, como circularidade e relação de aspecto. Por ser capaz de medir um grande número de partículas em um curto período de tempo, a DIA é amplamente utilizada para avaliação do tamanho de partículas e controle de qualidade morfológica.
Figura: Sistema de Observação DIA
Dados abrangentes sobre tamanho e forma
Além do tamanho básico das partículas, a Análise Dinâmica de Imagens analisa quantitativamente características morfológicas distintas, garantindo a detecção precisa de variações na proporção, circularidade, comprimento e largura.
Medição rápida de grandes volumes de partículas
Ao capturar continuamente imagens de um fluxo de partículas, esse método adquire facilmente um tamanho de amostra estatisticamente robusto em um tempo significativamente menor.
Ampla faixa de medição
Ao empregar técnicas como o uso simultâneo de múltiplas câmeras para ampliar a faixa de medição, a Análise Dinâmica de Imagens torna-se altamente adaptável a amostras com uma ampla distribuição de tamanhos de partículas. Consequentemente, ela vem sendo cada vez mais adotada em aplicações que tradicionalmente dependiam da análise granulométrica por peneiramento.
A Análise Dinâmica de Imagens é especialmente útil quando se necessita de distribuições granulométricas estatisticamente robustas, visto que resultados precisos podem exigir dados de dezenas de milhares de partículas ou mais. É também amplamente utilizada em aplicações que tradicionalmente dependiam da peneiração, pois parâmetros de tamanho adequados podem produzir resultados que correspondem de perto às medições por peneiramento, fornecendo ainda informações sobre a forma das partículas. Além disso, permite medições rápidas e eficientes, tornando-a adequada para inspeção de rotina e controle de qualidade.
Embora a Análise de Imagem Estática seja frequentemente preferida para amostras estacionárias quando são necessárias imagens detalhadas de partículas ou análises correlativas, a Análise de Imagem Dinâmica é mais adequada para medir um grande número de partículas rapidamente e gerar distribuições de tamanho estatisticamente robustas.
A Análise Dinâmica de Imagens utiliza muitas das mesmas etapas de processamento de imagem que a Análise Estática de Imagens. No entanto, a preparação da amostra é diferente, pois a amostra está em movimento durante a medição, e o processo de medição é normalmente mais automatizado.
Para uma comparação mais detalhada, consulte a tabela comparativa na página de Análise de Imagens de Partículas.
Um aspecto crucial no projeto de sistemas de Análise Dinâmica de Imagens é a otimização da intensidade da iluminação, da transmissão óptica e da velocidade do obturador. Como as partículas atravessam a zona de medição em alta velocidade, capturá-las sem configurações especializadas resulta em desfoque de movimento — imagens alongadas das partículas, semelhantes a fotografar um trem em alta velocidade com uma câmera comum. Embora diminuir a velocidade do obturador seja o método convencional para evitar esse desfoque, o hardware da câmera possui limitações fundamentais, e exposições mais curtas inevitavelmente levam a imagens mais escuras.
Para solucionar esse problema, sistemas avançados de Análise Dinâmica de Imagens empregam iluminação estroboscópica (flash). Ao emitir um flash de alta intensidade por uma fração de segundo, o tempo de exposição efetivo é limitado à duração do flash, congelando o movimento da partícula, mesmo que o obturador da câmera permaneça aberto por mais tempo. No entanto, como capturar luz em um intervalo tão breve escurece a imagem, a utilização de uma fonte de luz estroboscópica de alta intensidade e um sensor de câmera altamente sensível torna-se absolutamente essencial para uma análise precisa.
Ao contrário da Análise Estática de Imagens, onde as lentes podem ser facilmente trocadas para observar as mesmas partículas em diferentes ampliações, a Análise Dinâmica de Imagens enfrenta limitações de hardware quanto à faixa de tamanho que uma única câmera pode capturar. Um sensor de imagem padrão compreende vários milhões de pixels (tipicamente milhares por milhares). Para garantir a medição precisa do tamanho e da forma, uma partícula deve ocupar um número suficiente de pixels, mas permanecer pequena o bastante para não ultrapassar os limites do quadro. Devido a essas restrições geométricas, a faixa de tamanho mensurável por uma única câmera é geralmente limitada a uma faixa dinâmica de aproximadamente 100:1.
Para superar essa limitação e medir simultaneamente uma gama mais ampla de tamanhos de partículas, sistemas avançados de Análise Dinâmica de Imagens podem ser equipados com duas câmeras operando em ampliações diferentes. Essa configuração de câmera dupla captura o mesmo fluxo de partículas em uma faixa de tamanho significativamente maior. No entanto, essa configuração sofisticada introduz um desafio computacional complexo: o software do sistema deve integrar perfeitamente os conjuntos de dados distintos derivados das duas câmeras separadas para construir um histograma único e unificado da distribuição do tamanho das partículas.
A Análise Dinâmica de Imagens é uma técnica na qual partículas são continuamente passadas em frente a uma câmera e fotografadas em tempo real. Isso permite a medição rápida da distribuição do tamanho e da forma das partículas, fornecendo informações mais abrangentes em comparação com a análise granulométrica tradicional por peneiramento.
A análise de imagens estáticas envolve a obtenção de imagens de partículas estacionárias, geralmente em uma lâmina de microscópio. A análise de imagens dinâmicas, por outro lado, mede as partículas enquanto elas se movem pela área de observação. Os métodos dinâmicos são ideais para analisar um grande número de partículas rapidamente e para monitoramento em tempo real.
A Análise Dinâmica de Imagens é ideal para pós, grânulos e suspensões, onde é necessário medir um grande número de partículas e realizar análises estatísticas da distribuição do tamanho e da forma das partículas. É amplamente utilizada em indústrias como a farmacêutica, alimentícia, cerâmica e de mineração.
A análise de imagem fornece não apenas a distribuição do tamanho das partículas, mas também informações detalhadas sobre a forma, oferecendo uma caracterização mais completa do que a análise por peneiramento. Além disso, frações de partículas mais finas permitem a obtenção de distribuições de tamanho de partículas com maior resolução. É também mais adequada para partículas finas e medições automatizadas.
O limite superior é determinado pelo tamanho que excede o ângulo de visão. O limite inferior é determinado tanto pelo tamanho de um pixel quanto pela resolução óptica. O tamanho de um pixel também afeta a precisão com que as partículas podem ser medidas.
Para a Análise Dinâmica de Imagens, as amostras são normalmente dispersas em um líquido ou alimentadas a seco para garantir uma distribuição uniforme. A dispersão e a diluição adequadas são essenciais para uma medição precisa.
Partica da HORIBA utiliza múltiplas câmeras para realizar análises dinâmicas de imagem de amplo alcance e, simultaneamente, mede a distribuição do tamanho das partículas por meio de difração a laser. Isso permite obter informações de tamanho a partir de duas tecnologias de medição simultaneamente, bem como informações de forma a partir de uma análise de imagem.
Analisador de tamanho e forma de partículas por difração a laser e imagem dinâmica
Análise dinâmica de imagens
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