Alkalmazás fejlesztések
Spektroszkópiai alkalmazás fejlesztések a felhasználó igényeire szabva
A következőben felsorolt készülékek és szoftverek az Ocean Optics cég miniatűr spektrométereit használják, és azok közvetlen vezérlésével működnek. A berendezéseket a felhasználó mérési és számítási igényeinek megfelelően készítjük el, kis méretben és alacsony fogyasztással. A szoftverek másolással telepíthetők és felhasználóbarát módon, egyszerűen és megbízhatóan működnek.
A PC program Ocean Optics miniatűr spektrométerek vezérlésével és a spektrumok felvételével egy időben gyors, valósidejű MCR (Multivariate Curve Resolution) számítást is végez. A számítás a komponensek tiszta spektrumát és evolúciós profilját előzetes információk nélkül is meghatározza. A program alapvonal korrekciót, zavaros oldatok esetén pedig opalitás abszorbancia korrekciót végez. RAMAN méréseknél a fluoreszcencia komponens automatikus felismerése és kompenzációja is beállítható. A Minta/Spektrum adatbázissal a felhasználó spektrumkönyvtárat hozhat létre a mintáinak spektrumaiból. Ez a könyvtár amellett, hogy kiváló elektronikus dokumentáció, kereshető is spektrum vagy mintakomponens alapján. Az adatbázis kezelővel lehetséges a kémiai részszerkezet vagy részspektrum szerinti keresés is. A részszerkezet keresés révén a hasonló szerkezetű vegyületeket tartalmazó minták spektrumai tanulmányozhatók, a részspektrum alapján történő keresések pedig felfedik a minta spektrumok kémiai szerkezettől való függését is. A rendszer öntanuló üzemmódjában ipari, mezőgazdasági folyamatok termékeinek vagy melléktermékeinek folyamatos figyelésére, dokumentálására, valamint az új vagy lényegesen megváltozott mennyiségű komponensek automatikus jelzésére is használható. A tanuló algoritmus kémiai komponensek automatikus felismerésére és mennyiségének meghatározására zavaros vagy intenzív fluoreszkáló hátteret tartalmazó spektrumok esetén is alkalmazható. A program komponens szám felismerő üzemmódjában egy reakcióelegy folyamatosan felvett spektrumainak analizálásával a kijelzi a reakcióban résztvevő komponensek számának megváltozását, például a termék megjelenését vagy az egyik vagy több reagens koncentrációjának megváltozását.
A nagyteljesítményű, 8-magos, 32-bites mikrokontroller Ocean Optics típusú miniatűr spektrométerek vezérlését végzi azok RS232 interfészén keresztül. A készülékkel a spektrumok felvételén, tárolásán és továbbításán kívül pontos időzítések és a külső eszközök, pl. fényforrások, tápegységek logikai vezérlése is megoldható. E célra a felhasználó rendelkezésére áll egy szabadon programozható 8 csatornás digitális logika, mely a spektrumok felvételével szinkronizált módon működik. A vezérlő lehetővé teszi a mérési rendszer komponenseinek pontosan időzített működtetését, kapcsolását. A vezérlő a mérés eredményeképpen kapott spektrumot a PC felé nagysebességű RS232 interfészen keresztül továbbítja. A mikrokontrolleres vezérlő plug and play módon bővíthető Kemometria és Kolorimetria koprocesszor áramkörökkel.
A mikrokontrolleres spektrométer vezérlőhöz plug and play módon kapcsolható koprocesszor áramkör valós idejű MCR (Multivariate Curve Resolution) analízist végez a mért spektrumok alapján, külső számítógép igénybe vétele nélkül. A kisméretű, rendkívül alacsony fogyasztású, robosztus konstrukció terepi vagy ipari alkalmazásokra is alkalmas, a laboratóriumban pedig kevés helyet foglal. A készülék a felhasználó igényei alapját konfigurálható az elvégzendő számításokra. Az áramkör 8 magos, 32-bites CMOS mikrokontrollere 64-bites lebegőpontos numerikus társprocesszorral működik együtt a gyors számítások esetében. A valósidejű adatfeldolgozás, megfelelően intenzív fényviszonyok esetén akár 5 spektrum/másodperc sebességgel is történhet. Az áramkör beállítható emissziós, RAMAN, abszorpciós vagy maping spektrum sorozatok feldolgozására. A program alapvonal korrekciót, zavaros oldatok abszorpció mérése esetén pedig opalitás abszorbancia korrekciót végezhet. RAMAN méréseknél a fluoreszcencia komponens automatikus kompenzációja is beállítható az MCR analízis elvégzése előtt. Az áramkör öntanuló üzemmódjában ipari, mezőgazdasági folyamatok termékeinek vagy melléktermékeinek folyamatos figyelésére, dokumentálására, valamint az új vagy lényegesen megváltozott mennyiségű komponensek automatikus jelzésére is használható. A tanuló algoritmus kémiai komponensek automatikus felismerésére és mennyiségének meghatározására, erősen zavaros vagy intenzív fluoreszkáló hátteret tartalmazó spektrumok esetén is alkalmazható. Az áramkör beállítása RS232 interfészen keresztül történik a mellékelt PC program segítségével. A mért spektrumok, vagy Kemometria eredmények folyamatos kiolvasása ugyanezen interfészen keresztül zajlik. Of-line üzemmódban az adattárolást 32 GB kapacitással, FAT32-es, PC kompatibilis fájlformátummal, pendrájvon végzi az áramkör.
A PC program Ocean Optics miniatűr spektrométerek vezérlésével egy időben gyors, valósidejű Kolorimetria analízist végez emissziós vagy reflexiós források estén. A CIE szabványos kolorimetriai számítások 1 nm felbontású CIE táblázatok alapján zajlanak. A spektrumonként kiszámolt adatok a következők: Emissziós forrásoknál: X, Y, Z, u, v színkoordináták PAL, SECAM, NTSC, SMPTE és Apple szabványoknak megfelelő RGB koordináták Nyomdatechnikai CMYK koordináták Domináns hullámhossz 1, 4 és 10-es McAdam ellipszisek a mért vagy referencia pontban Fényintenzitás (lux), adott irányban, távolságban, kalibrációval Fényáram (lumen) integráló rendszer vagy gömb esetén kalibrációval Fehér fényű LED-ek esetében a következő adatok is kiszámításra kerülnek: CCT színhőmérséklet CRI színvisszaadási index 8+6 szabványos referencia szín alapján Reflektált fény esetén (reflektancia standard használatával): Hullámhossz - Abszorbancia függvény A, C, D50, D55, D65, D75 CIE szabványos megvilágításoknál reflektált fényt leíró kolorimetria adatok: X, Y, Z, u, v színkoordináták PAL, SECAM, NTSC, SMPTE és Apple szabványoknak megfelelő RGB koordináták Nyomdatechnikai CMYK koordináták Domináns hullámhossz 1, 4 és 10-es McAdam ellipszisek a számított vagy referencia pontban A program a mért spektrumokat, abszorbancia görbéket és a számított Kolorimetria adatokat grafikusan ábrázolja, valamint eltárolni is képes azokat. Adatbázis rendszere segítségével az adatok mintajel vagy felvétel időpontja alapján előkereshetők. Adott mintatípus esetén a szoftver a minőségbiztosítási szempontoknak megfelelő mérési statisztikákat is készít, pl. a típusról készült felvételek idő szerinti csoportosításaira, valamint grafikusan megjeleníti a mért adatok időbeli változását.
A mikrokontrolleres spektrométer vezérlőhöz plug and play módon kapcsolható áramkör valós idejű Kolorimetriai analízist végez a mért spektrumok alapján, külső számítógép igénybe vétele nélkül. A kisméretű, rendkívül alacsony fogyasztású, robosztus konstrukció terepi vagy ipari alkalmazásokra is alkalmas, a laboratóriumban pedig kevés helyet foglal. A készülék a felhasználó igényei alapját konfigurálható az elvégzendő számításokra. A 8 magos, 32-bites mikrokontroller 64-bites numerikus társprocesszorral működik együtt a gyors lebegőpontos számítások esetében. A CIE szabványos Kolorimetriai számítások 5 nm-es felbontású CIE táblázatok alapján zajlanak. A spektrumonként kiszámolt adatok a következők: Emissziós forrásoknál: X, Y, Z, u, v színkoordináták PAL, SECAM, NTSC, SMPTE és Apple szabványoknak megfelelő RGB koordináták Nyomdatechnikai CMYK koordináták Domináns hullámhossz 1, 4 és 10-es McAdam ellipszisek a mért vagy referencia pontban Fényintenzitás (lux), adott irányban, távolságban, kalibrációval Fényáram (lumen) integráló rendszer vagy gömb esetén kalibrációval Fehér fényű LED-ek esetében a következő adatok is kiszámításra kerülnek: CCT színhőmérséklet CRI színvisszaadási index 8+6 szabványos referencia szín alapján Reflektált fény esetén (reflektancia standard használatával): Hullámhossz - Abszorbancia függvény A, C, D50, D55, D65, D75 CIE szabványos megvilágításoknál reflektált fényt leíró kolorimetria adatok: X, Y, Z, u, v színkoordináták PAL, SECAM, NTSC, SMPTE és Apple szabványoknak megfelelő RGB koordináták Nyomdatechnikai CMYK koordináták Domináns hullámhossz Az áramkör beállítása RS232 interfészen keresztül történik a mellékelt PC program segítségével. A mért spektrumok, vagy a Kolorimetria adatok folyamatos kiolvasása ugyanezen interfészen keresztül zajlik. Of-line üzemmódban az adattárolást 32 GB kapacitással, FAT32-es, PC kompatibilis fájlformátummal, pendrájvon végzi az áramkör.
A speciális detektor szétválasztja a megvilágítás tükrözött fényét a mintafelület valódi színét adó, diffúzan reflektált fénytől. Ily módon tetszőlegesen tükröző, akár szabálytalan felületek valódi színe speciális mintatartó vagy előkészítés nélkül is precízen meghatározható. A detektor automatikusan kompenzálja a környezet szórt fényét is, ily módon az aktív fényforrással rendelkező detektort elegendő a mért minta fölé helyezni, nem kell, hogy az érintkezzen annak felületével. A detektor 2 másodpercenként méri a minta objektum valódi színét leíró abszorpciós görbét. A detektorhoz adott kezelő szoftver automatikus azonosítja az összetett színű objektumok sorozat felvételeiből a színspektrum komponenseket, például többszínű virágszirom minták esetén kiszámítja, hogy hányféle és milyen spektrumú színek vannak a szirmokon. A detektor alkalmas ipari termékek, pl. autók, festékek, zöldségek, gyümölcsök vagy élelmiszerek színének gyors és pontos meghatározására. A kezelő program a vizsgált minták valódi szín szerinti felismerésére, osztályozásra és a színeltérések kvantitatív értékelésére, dokumentálására is képes. A detektor program Kolorimetria modulja a mért minta fényabszorpciós görbéjéből kiszámolja a szabványos CIE fényforrásokkal megvilágítva (A, C, D50, D55, D65 és D75) diffúzan reflektált fény spektrumának következő Kolorimetriai adatait: X, Y, Z, u, v színkoordináták PAL, SECAM, NTSC, SMPTE és Apple szabványoknak megfelelő RGB koordináták Nyomdatechnikai CMYK koordináták Domináns hullámhossz A rendszer használható a biometriában is a színváltozással járó rendellenességek felismerésére. Az egészséges és beteg minták szín komponenseinek megtanulását követően a detektor a vizsgált mintákon megjelenő betegséget indikáló színspektrumú részeket már a korai stádiumban érzékelheti. Adott mintatípus esetén a szoftver a minőségbiztosítási szempontoknak megfelelő mérési statisztikákat is készít, pl. a felvételek idő szerinti csoportosításaira, valamint grafikusan megjeleníti a mért adatok időbeli változását.
A kompakt berendezés nagyérzékenységű, alacsony zajú és nagyfelbontású Ocean Optics gyártmányú spektrométert tartalmaz. A 25,4 cm átmérőjű integráló gömb precíziós mintatartója révén a vizsgált LED pontosan reprodukálható helyzetben rögzíthető. A LED-et programozható stabilizált digitális tápegység látja el árammal. Ily módon a LED árama meghatározott módon változtatható, miközben a Kolorimetriás spektroszkópiai mérések folyamatosan zajlanak. Nagyobb méretű vagy speciális alakú fényforrások vizsgálatára fotometriailag optimalizált geometriájú integráló dobozt is készítünk. A teszter készülék másodpercenként 10 spektrum felvételére és kiértékelésére alkalmas. A spektrumonként automatikusan elvégzett CIE szabványos kolorimetriai számítások 1 nm-es felbontású CIE táblázatok alapján történnek. A kiszámolt adatok a következők: X, Y, Z, u, v színkoordináták PAL, SECAM, NTSC, SMPTE és Apple szabványoknak megfelelő RGB koordináták Nyomdatechnikai CMYK koordináták Domináns hullámhossz 1, 4 és 10-es McAdam ellipszisek a mért vagy referencia pontban Fényáram (lumen) kalibrációval Fehér fényű LED-ek esetében a következő adatok is kiszámításra kerülnek: CCT színhőmérséklet CRI színvisszaadási index 8+6 szabványos referencia szín alapján A LED áramán, feszültségén és fényén kívül a berendezés folyamatosan (5 mérés/másodperc) méri annak hőmérsékletét is, így a Kolorimetriás adatok az áram vagy teljesítményfüggésen kívül a LED hőmérsékletének függvényében is regisztrálhatók és természetesen grafikusan is megjeleníthetők. A mérési eredmények típus, LED azonosító szám és a mérés dátuma szerint kerülnek tárolásra. Adott mintatípus esetén a szoftver a minőségbiztosítási szempontoknak megfelelő mérési statisztikákat is készít, pl. a felvételek idő szerinti csoportosításaira, valamint grafikusan megjeleníti a mért adatok időbeli változását. A kezelőprogram beállítható minőségbiztosítási megfelel – nem felel meg döntésre is.
A felhasználó a D50, D55, D65 és D75 standard CIE napfényforrásoknak megfelelő spektrumú fényt választhat ki közvetlenül. A berendezés a kívánt spektrumú napfénynek megfelelő intenzív homogén fénynyalábot szolgáltat. Ezeken kívül a felhasználó tetszőlegesen megadhatja az emittált fény színhőmérsékletét a 2500 K és 10000 K színhőmérséklet tartományban. A készülék a sugárzott fény spektrumát digitálisan vezérelt UV-VIS LED fényforrásokkal állítja be a kívánt színhőmérsékletű teljesítmény spektrumra a 200 nm – 1025 nm spektrális tartományban. Ezt oly módon teszi, hogy az átlagos radiometrikus spektrális eltérés a kívánt napfény spektrumtól kevesebb, mint 10 %. A LED-ek fényárama elérheti a 2500 lument miközben a kimeneti nyaláb intenzitása folyamatosan állítható a 10 W/m2 - 120 W/m2 tartományban. A sugárzott fény spektrumát a készülék folyamatosan ellenőrzi és korrigálja a teljesítmény LED-ek melegedése miatti esetleges változásokat. A vizsgált eszközt Peltier cellás, termosztát mintatartó asztalra lehet helyezni a működési paraméterek hőmérséklet függésének vizsgálatára. A készülékhez a légköri gázabszorpciónak megfelelő hatású szűrők is rendelhetők.
A PC szoftver a PIXELTEQ gyártmányú SpectroCam-UV multispektrális kamera felvételeit dolgozza fel. Az MSI (MultiSpectral Imaging) kamerában 8 szűrő helyezhető el és a szűrősorozat a felhasználó igényeinek megfelelően alakítható ki. A kamera képsorozatokat készít mind a 8 szűrő felhasználásával. A program a felvétel sorozatokon kontúr, alak és árnyalat felismerést végez. A vizsgált objektumokról készített képsorozatokon beazonosított kontúrok, alakok és árnyalatok automatikusan eltárolásra kerülnek. A felhasználó tetszőleges kategorizálást kapcsolhat a mért tárgyakhoz a felvételek elkészülte után. Ezt követően a kategorizált tárgyakhoz vagy jelenségekhez tartozó kép objektumok és paramétereik egy mesterséges idegháló tanuló algoritmusának a bemenetei lesznek. A betanítást követően a mesterséges idegháló automatikusan és nagy megbízhatósággal, valós időben azonosítja az újonnan lefényképezett tárgyakat vagy jelenségeket.