Az osztrák medPhoton orvostechnikai vállalat első ízben 2014-ben mutatta be sugárterápiákhoz kifejlesztett képalkotó rendszerét. Ezzel a most már mozgatható változatban is elérhető „Imaging Ring” elnevezésű megoldással a sebészeti kórtermekben fekvő betegek testéről az orvosok műtét előtt, után, sőt, közben is képet alkothatnak. A rendszer a Beckhoff PC- és EtherCAT-alapú vezérlés- és hajtástechnikájával állítja be a röntgensugár-forrás kívánt megvilágítási szögeit és milliméter pontossággal a pozícióját.

A 2012-ben Heinz Deutschmann által alapított medPhoton vállalat a Paracelsus Orvosi Magánegyetemből és a Salzburgi Állami Klinikákból (SALK) kivált vállalkozás. Az eredetileg orvostechnikai szakemberekből és szoftverfejlesztőkből álló kis csapattal közösen a kiváló fizikus a diagnosztikai képalkotás „svájci bicskáját” tervezte létrehozni, és önálló vállalkozóvá válása után a piacra bevezetni. A vállalat ma évente mintegy 35 általánosan alkalmazható eszközt épít.

„Az úgynevezett képalkotó gyűrűnk egy nagy felbontású számítógépes tomográf, amely nemcsak két- és háromdimenziós képek, hanem röntgensugár-impulzusokkal működő fluoroszkópiás felvételek készítésére is alkalmas. Ennek a képességének köszönhetően különösen anatómiai változások műtét közben való megtekintésére és digitalizálására használható”

– fejtette ki Michael Hubauer-Brenner, a medPhoton operatív ügyvezető igazgatója, hangsúlyozva, hogy a rendszer számos különféle kezelési folyamatba beintegrálható.

A salzburgiak találmánya az onkológiában a tumorok megjelenítése és a célzott sugárkezelések terén mutatja meg erejét, sebészeti területeken pedig a műtétet végző orvosoknak nyújt háromdimenziós tájékozódási segítséget.

„Vállalati hátterünket tekintve a sugárterápia felől érkeztünk, ahol eszközeinket általában a mennyezetre vagy a kezelőasztalhoz rögzítik. Az ilyen környezetek elég tágasak két vagy három vezérlőszekrény elhelyezéséhez, viszont teljesen más a helyzet a számítógéppel segített és képi támogatással végzett műtéteknél”

– nyilatkozta Andreas Schippani, a medPhoton pénzügyi igazgatója a műtők általában rendkívül zsúfolt körülményeire utalva. Számítógépes tomográfjainak legújabb generációjában ezért a vállalat megpróbálta az automatizálási technológia összes elemét a képalkotó gyűrű karjaiban, lábaiban és tartóelemeiben elhelyezni. Ezt a kialakítást a Beckhoff berendezéseinek kis mérete, valamint elosztott vezérlési és hajtási intelligenciája, azaz a rendszer decentralizált jellege tette lehetővé.

Rugalmasság a mozgatásban és a képalkotásban

A képalkotó gyűrű m/Loop-X nevű mobil képalkotó robotjának kifejlesztése során a medPhoton szorosan együttműködött a Brainlab céggel, amely a szoftveralapú orvostechnológia világvisznylatban élvonalbeli szakvállalata. A mindössze 182 x 87 x 189 cm méretű robot kivételesen tág mozgástartománnyal rendelkezik.

„Két lábon áll, amelyek mindegyikére két-két, egymástól független irányban elforgatható kerék van szerelve. Ennek köszönhetően képes előre, hátra és elforgova mozogni, saját súlypontja vagy a terem bármely más pontja körül elfordulni sőt, akkumulátoros üzemmódban akár át is vihető egyik műtőből a másikba – és mindezt teljesen autonóm módon. A kezelőnek mindössze ki kell adnia a megfelelő navigációs parancsokat a vezérlőpanelen”

– részletezte Armin Schlattau, a medPhoton automatizálásfejlesztési vezetője.

Fontos, hogy a robot nemcsak a mozgatás terén rendkívül rugalmas, hanem a képalkotásban is. A sugárforrás és a detektor sugárirányú elrendezésének és a kettő egyidejű, de egymástól független mozgatásának számos előnye van; például, rendkívül nagy a rendszer háromdimenziós látótére és nem‑izocentrikus képalkotás is végezhető vele.

„Ez azt jelenti, hogy röntgenezéskor a betegnek nem muszáj a gyűrűnyílás közepén lennie, ugyanis a rendszer teljesen automatikusan a megfelelő területre állítja be a letapogatást”

– magyarázta Andreas Schippani, amihez munkatársa, Armin Schlattau a következőket tette hozzá:

„Bár a detektorunk felülete kicsi, az egyes tengelyek eltérő sebességű folyamatos mozgatásával képesek vagyunk dinamikusan különböző szögekből panorámaképeket készíteni.”

Az összesen 26 tengely összehangolt mozgatását egy C6015 típusú, Intel^® Atom™ négymagos processzorral rendelkező ultrakompakt, mindössze 82 x 82 x 40 mm méretű ipari PC vezérli, amely a medPhoton szerint tökéletesen illeszkedik a képalkotó robot szerkezeti kialakításához. Az ipari számítógép egyrészt összehangolja az összes mozgásvezérlési feladatot, másrészt TCP/IP kiszolgálóként is működik, biztosítva a kapcsolatot a magas szintű adatfeldolgozó számítógéppel a TwinCAT ADS adatátviteli könyvtáron keresztül.

Andreas Schippani (néhány kompakt telepítésű EtherCAT terminál mellett lefényképezve), a medPhoton ügyvezető pénzügyi igazgatója nagyra tartja, hogy a Beckhoff nemcsak telefonos támogatást nyújt, hanem szükség esetén szakszerű helyszíni támogatást is © Beckhoff

Pályavezérelt háromdimenziós röntgen

A medPhoton berendezése a TwinCAT NC Camming nevű vezérmű-modul segítségével vonal, kereszt vagy téglalap alakzatban lézeres vezetővonalakat vetít a betegre, optikailag segítve a pozicionálást az összes rendelkezésre álló képalkotási folyamatnál. A vezérmű-modul nemlineáris kapcsolatokat hoz létre master és slave tengelyek között.

„Amikor háromdimenziós térfogati képet alkotunk több száz kétdimenziós vetületből, pontosan tudnunk kell, hogy az egyes képek mikor és milyen szögből készültek. Bármely hiba végzetes következményekkel járna, végül is orvosi beavatkozásokról van szó”

– hangsúlyozta Michael Hubauer-Brenner a pontos és időbélyegekkel ellátott jelek fontosságára utalva.

„Nemcsak a helyzetadatoknak kell pontosaknak lenniük, hanem nanoszekundumos pontossággal mérjük azt is, hogy melyik irányból mennyi ideig röntgenezünk”

– részletezte Armin Schlattau a folyamatot, amelynél többek között az XFC időbélyegző funkcióval rendelkező EL1252 típusú digitális bemeneti terminált használják.

Bezeczky Balázs, a Beckhoff bécsi értékesítési irodájának vezetője; Heinz Deutschmann, a medPhoton alapítója; és Michael Hubauer-Brenner, a medPhoton operatív ügyvezető igazgatója (balról jobbra) © Beckhoff

Széles termékpaletta egyetlen forrásból

A képalkotó robot több mint tízféle a Beckhoff által gyártott terminált tartalmaz, többek között EL1904 vagy EL6910 típusú TwinSAFE egységet, EL7037-sorozatú léptetőmotor-terminálokat, továbbá EL7221-9014 típusú, egykábeles (OCT) technológiával ellátott szervomotor-terminálokat.

„Amikor 2017 májusában a linzi Smart Automation szakvásáron vezérléstechnikai beszállítót kerestünk Imaging Ring termékünk mozgatható változatához, nagyon gyorsan meggyőzött bennünket a Beckhoff kompakt termékeinek széles választéka”

– idézte fel Armin Schlattau. Az automatizálásfejlesztő mérnök szerint a Beckhoff vállalat melletti fő érvek közé tartozott, hogy a cég rendelkezik inkrementális jeladóval egybeépített léptetőmotor-terminállal, a teljes értékű szervohajtás csak 12 mm széles és EtherCAT-terminál formájában elérhető, valamint AM8121 típusú szervomotorjai esetében egyetlen motorkábelen keresztül biztosít tápellátást és digitális visszacsatolást.

„Rendszerünk bonyolultságának és teljesítőképességének fokozása mellett tizedére tudtuk csökkenteni az automatizálási technológia helyigényét”

– nyilatkozta Michael Hubauer-Brenner, örömmel nyugtázva a produktív együttműködés minden eddigi várakozást felülmúló eredményeit. Ezzel azonban még nem ért véget ez a történet:

„Bizonyosan tovább fogjuk fejleszteni Imaging Ring termékcsaládunkat, és számítunk a Beckhoff további kreatív támogatására”

– zárta le gondolatait Andreas Schippani. Bezeczky Balázs, a Beckhoff bécsi értékesítési irodájának vezetője azonnal reagált erre saját első optimalizálási ötletével:

„Új fémházas, ELM72xx-sorozatú szervomotor-termináljainkkal még kompaktabbá lehet tenni a hajtástechnikát. Az ELM72xx-9018 típusú változattal emellett kialakítható egy átfogó Safe Motion (biztonságos mozgatás) nevű funkciócsomag, amely többek között a Safe Limited Speed (biztonsági sebességkorlátozás) és a Safe Limited Position (biztonsági pozíciókorlátozás) opciókat is tartalmazhatná.”

A medPhoton már el is fogadta a meghívást a kétcsatornás ELM72x2 típusú egység kipróbálására.

www.medphoton.at

www.beckhoff.com/compact-drive-technology

The post Kompakt hajtástechnológia teszi mozgathatóvá a csúcstechnológiás CT-egységet appeared first on Műszaki Magazin.

Ez sok tekintetben igaz, de ha az analóg fénymikroszkópokat a legújabb digitális képalkotás vívmányaival egészítjük ki, korábban nem ismert funkciókat kapunk, amivel nagyban segítjük a mikroszkóp felhasználókat.

A digitális képfeldolgozás fejlődése új lehetőségeket kínál az optikai termékek piacán. A korszerű digitális eszközök az ember számára jobban befogadható és feldolgozható információkat adnak; úm. nagyított, éles és részletdús kép, extra nagyítás, feljavított kép, kontraszt és színek, továbbá kiterjesztett képdinamikai tartomány(HDR), nagy mélységélességű un. hyperfocus képek és háromdimenziós megjelenítés. Ezek a technikák mind nagyban segítenek az olyan munkáknál, mint minőség-ellenőrzés, miniatűr tartományban való mérés, dokumentálás, termékkövető rendszerhez mérési jegyzőkönyv készítés, stb. A tiszta, éles képet adó digitális eszközök a jó kamera, az optika, a megvilágítás és a korszerű képfeldolgozás négyesére épülnek. Az analóg hagyományos mikroszkópot az okuláron történő meglehetősen előnytelen testhelyzetben szokták használni. Ez hosszú távon egészségileg nem előnyös a felhasználóknak. Egyre több cég ismeri fel hogy, ez fizikailag fárasztja a felhasználót, aki kevésbé lesz hatékony a nap végére. A digitális mikroszkópoknál azonban a kép egy ergonomikusan állítható ISP monitoron jelenik meg, alapvetően nem hat negatívan a felhasználó egészségére.

Digitális mikroszkóp

Gyorskalibráció egy kattintásra

A kamera illetve az optikai rendszer kalibrációja a méretellenőrzés szükséges feltétele. Ha ez egyszerű és gyors, a mérőrendszert rugalmasan, több feladatra és több beállításban lehet használni. A 2D-s kalibrációhoz kalibrációs kártyát illetve üvegetalonon lévő sakktáblamintát használunk. Ezt az alkalmazásszoftver rögtön felismeri és automatikusan bekalibrálja a kamerát. Ha folyadékoptikával ellátott optikai rendszert használunk akkor a kalibráció mellett szükséges egy adott optikához tartozó kalibrációs fájl behívása is. Ebben az esetben a folyadékoptika által kínált fókusztartományon belül szabadon mozoghatunk újrakalibrálás szüksége nélkül.

Kiterjesztett dinamikatartományú kép (HDR)

Az emberi látás viszonylag széles fénydinamika tartományban képes működni, köszönhető annak, hogy az egész látórendszerünket segíti az agyunk működése. Az agyunk képes a szélsőséges megvilágítottságú képek részleteinek kiegészítésére és mozaikként „összeilleszti” és kipótolja a kevésbé érzékelt részleteket. A CMOS- vagy CCD-szenzorokkal szerelt eszközöknél nagy fénydinamikájú környezetben gyakori, hogy a kép bizonyos részei túl sötétek vagy nagyon világosak. Ezek a pixelek a szenzorban vagy túlexponálódtak vagy  nagyon kevés fotont nyeltek el. A HDR (High Dynamic Range) alkalmazásával a széles dinamikatartományú fényviszonyok is jól kezelhetők. Ilyenkor olyan részletek is megjelennek, amely az emberi szem számára is gondot jelentenének. Ez a technika  nagyban segíti a felhasználót pl. egy esetleges hiba detektálásában. A HDR eljárás során több kép készül, különböző expozíciós idők alkalmazásával. A SANXO-Scope HD két opcionális eljárást használ: a,  real HDR ill. b, az Image Fusion technikát. Ezek a felhasználó által kiválaszthatók és igényeknek megfelelően hangolható algoritmosok.

Nagy mélységélességű kép (focus stacking)

A fókuszsorozat-kép egy olyan képfeldolgozási módszer, amely több kép felhasználásával  egy megnövelt mélységélességű képet hoz létre. Ehhez olyan számítógéppel vezérelhető folyadékoptikát használ fel, amivel rendkívűl gyorsan (10ms), finom lépésekkel változtatható a fókusztávolság. Így a mélységgel rendelkező tárgyról sorozatkép felvétel készül. Az optikai rendszer lényeges beállítása, hogy a nyitott apertúra mellett a tárgynak csak egy adott fókusztávolságra eső része legyen éles. Ezeket a rétegeket az algoritmus elkülöníti, majd összeilleszti az egymást követő rétegek képeit egy nagy mélységélességű – hyperfocus – képpé.

 3D-s képalkotás

A focus stacking algoritmus finomításával, a mélységkép alkalmazásával, a képsorozat releváns részeit textúraként felhasználva egy 3D-s felületmodell is készíthető a “beszkennelt” tárgyról. Mivel a mélységi információ csak egy “kamera-nézőpontból” származik, így az optikai tengelyre merőleges felületekről csak minimális információ jut az optikába. Itt az algoritmus interpolációval egészíti ki a rétegek összekötését. Az irodalom ezért is nevezi 2.5 törtdimenziós képalkotásnak.

A mikroszkóppal készített 3D-s felületmodellek

Mérési protokoll és mérési jegyzőkönyv

A SANXO-Scope HD mikroszkópba integrált mérőszoftverrel távolság, átmérő, ív, szög és párhuzammossági méréseket lehet végezni, illetve mérési láncot lehet létrehozni. Nagy előnye a szoftvernek még, a mérési protokoll létrehozása. Ez egy sablon, amit elmentve majd később újra behívva a felhasználót végigvezeti, hogy a terméken hol kell éleket, furatokat stb. kijelölni. A sablon a többi egymásra épülő lépéseket már elvégzi, így megkönnyíti a felhasználó munkáját és csökkenti a hibázási lehetőséget. Továbbá a szoftverrel egyedi céges logóval ellátott mérési jegyzőkönyvet lehet létrehozni.

Rétegvastagság mérés 0.5mikron pontossággal

Beton réteg és összetevő vizsgálat

Modularitás és variációk

Természetesen nem lehet minden tárgyat ugyanazzal az optikával és megvilágítással vizsgálni. Ezért is nagy előny, ha moduláris optikai rendszerrel van egy mikroszkóp ellátva, így az optikákat egyszerűen cserélhetjük az alkalmazás függvényében. A mozgatható tárgyasztallal kombinált alsó megvilágítás transzparens tárgyak vizsgálatát teszik lehetővé.

Analógból digitálist

A SANXO által kifejlesztett rendszer alkalmas meglévő analóg mikroszkópok utólagos korszerűsítésére felkínálva ugyanazon szolgáltatásokat, mint egy digitális mikroszkópnál elvárhatunk. Sőt lehet kombinálni is, azaz egy digitális mikroszkóp állomás több kamerát és optikai rendszert is ki tud szolgálni egyszerre. Ez utóbbi amiatt előnyös, mert így több nagyítási tartományt lehet egyszerre jól kezelni.

www.sanxo.eu

Szerző: J.Tóth Sándor

The post Miért éri meg digitális mérő-mikroszkóppal dolgozni? appeared first on Műszaki Magazin.

Az űrkutatással foglalkozó magánvállalkozásoktól érkezett eddigi legnagyobb összegű megrendelés keretében az ABB spekrofotometriás képalkotó rendszereket fog szállítani egy kanadai adatelemző és analitikai cég, az EarthDaily Analytics részére.

Az ABB nagyjából 30 millió dollár értékben szerződött a kanadai székhelyű EarthDaily Analytics Corp. (EDA) adatelemző és analitikai céggel a spektrofotometriás képalkotó rendszerek következő generációjának kifejlesztésére és gyártására. Ezeket a rendszereket 10 Föld körül keringő műholdon fogják elhelyezni (köztük egy orbitális pályán mozgó tartalék műholdon is). A megrendelés 2022. első negyedévében érkezett.

A spektrofotometriás képalkotó rendszerek meghatározott hullámhossz tartományon belül, széles spektrumban rögzítik az adatokat, így az EarthDaily Constellation műholdhálózat 22 spektrális sávban, akár ötméteres felbontásban is képes lesz kiváló minőségű képeket készíteni.

“Büszkék vagyunk arra, hogy az úttörő jelentőségű EarthDaily Constellation fejlesztésén együttműködhetünk az ABB-vel. Ez a projekt a Föld egyedülálló napi globális lefedettségét fogja biztosítani, mégpedig egészen magas – tudományos kutatásra alkalmas – képminőség mellett. A Földünket jelenleg megfigyelő műholdrendszerek vagy kiváló képminőséget biztosítanak alacsony lefedettség mellett, vagy gyenge képminőséget magas lefedettség mellett. Az EarthDaily Constellation a kiváló képminőséget és a gazdag spektrális sávdiverzitást napi globális lefedettség mellett biztosítja, ami eddig nem volt megvalósítható. Az ABB sikertörténete a világűrbe telepített szenzorok és a földmegfigyelő rendszerek piacvezetőjeként nemcsak arra garancia, hogy a kategória legjobb technológiájához juthatunk hozzá, de egyfajta magabiztosságot is ad nekünk, hiszen a világ egyik vezető technológiai vállalatával folytathatunk szoros együttműködést”

– mondta Don Osborne, az EarthDaily Analytics vezérigazgatója.

Az ABB műholdhálózatra telepített technológiája folyamatosan készíti majd a képeket bolygónk szárazföldi, illetve nagy kiterjedésű, tengerrel borított területeiről, miközben a műholdak a Föld körül keringenek. Az EDA mesterséges intelligencia alapú analitikai rendszere ezután feldolgozza a változásokat rögzítő képekről nyert adatokat és ezekből olyan, a reagálásra lehetőséget biztosító adatsorokat generál, amelyek fontos információkat hordoznak a Föld ökorendszereinek állapotáról, valamint a klímaváltozás hatásairól és folyamatáról.

Azon túl, hogy ezek a mérések információkkal látnak el minket az éghajlatváltozásról, a növények egészségi állapotának nyomon követésétől az erdőtüzek terjedésének előrejelzéséig tudósaink segítségére lehetnek a világ előtt álló legsúlyosabb kihívások kezelésében. Az összegyűjtött adatok értékes információkkal szolgálnak, ami lehetővé teszi a környezet védelmében tett lépések támogatását, ezen belül annak megóvását és a fenntartható erőforrás-gazdálkodást.

„Az ABB büszke arra, hogy részese lehet az EarthDaily Constellation projektnek, melynek célja, hogy átformálja a Földön megfigyelhető természetes és ember által okozott változások értelmezését. Világszínvonalú spektrofotometriás képalkotó technológiánk az ipari elemző megoldások terén szerzett gazdag szakmai ismereteink és az űrprogramok megvalósításának két évtizede alatt felhalmozott tapasztalataink eredménye. A tény, hogy az ABB elnyerhette ezt a szerződést, bizonyítja, hogy kínálatunk versenyképes a privát űrvállalkozások hatalmas léptekkel fejlődő szektorában. Meg vagyunk győződve arról, hogy ez a projekt sokat hozzátesz majd ahhoz, hogy az ipar különböző területein működő vállalkozások minél jobb döntéseket hozhassanak és elérhessék fenntarthatósági céljaikat”

– mondta Jacques Mulbert, az ABB Measurement & Analytics divíziójának elnöke.

A projekt megvalósítása során az ABB a nagy teljesítményű adatfeldolgozó elektronika űrinformatikai megoldásainak szakértőjével, a Xiphos Systems Corporationnel, valamint az EarthDaily Constellation űrinfrastruktúra-szolgáltatójával, a Loft Orbitallal fog együttműködni.

A 2022-es év az ABB orbitális pályán mozgó optikai berendezéseinek 100 éve megbízható működését jelöli, melyek alapvetően járulnak hozzá világszerte az űrügynökségek kiemelt küldetéseinek megvalósításához. Az ABB mérési és analitikai divízióján belül működő űrkutatási csoport a világűrbe telepített mérési képességek fejlesztésére szakosodott, így tevékenysége a napi időjárás-előrejelzésektől kezdve az üvegházhatású gázok légköri mennyiségének pontos nyomon követésén át az erős károsanyag-kibocsátók észleléséig a legváltozatosabb területeket fedi le.

The post Az ABB 30 millió dolláros megrendelést kapott appeared first on Műszaki Magazin.