Library data transfer method between laser spectroscopy systems for industrial sample analysis

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F02731410%3A_____%2F22%3AN0000002" target="_blank" >RIV/02731410:_____/22:N0000002 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="https://lightigo.com/projects/gsoutputs" target="_blank" >https://lightigo.com/projects/gsoutputs</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Metoda přenosu knihoven dat mezi systémy laserové spektroskopie pro analýzu průmyslových vzorků

Original language description

Ověřená technologie dosažená v projektu GlobalStars popisuje metodiku přípravy vzorků, jejich analýzu metodou LIBS a zpracování získaných dat. Tento metodický proces je vytvořen s cílem efektivního využití naměřených dat a jejich přenosem mezi systémy s různým analytickým výkonem. Obvyklou výzvou při použití LIBS je vytvoření robustních kalibračních knihoven: souborů dat velkého počtu vzorků, které adekvátně reprezentují materiály, jež mají být analyzovány během nasazení spektroskopického systému. Charakteristická spektroskopická odezva systémů LIBS se výrazně liší s ohledem na jednotlivé analytické přístroje a jejich výkon; dochází k výrazným odchylkám při měření stejných vzorků různými systémy. Tyto systematické a nevyhnutelné změny v charakteristické odezvě byly potlačeny vhodnou implementací pokročilých statistických metod a strojového učení a současně se znalostí chování laserem buzeného plazmatu a jeho časově-prostorového vývoje. Tato metodika byla vyvinuta pro zlepšení analytického výkonu spektroskopie laserem indukovaného plazmatu (LIBS z anglického laser-induced breakdown spectroscopy) v kontextu kvantitativní analýzy ocelových vzorků v průmyslovém prostředí. Je tedy možné ji považovat jako jeden ze základních kroků k dosažení pokročilého senzoru pro Průmysl 4.0 a její koncept je možné uvažovat pro využití i v dalších aplikacích, např. kosmický výzkum. Dosažený metodický postup postavený na strojovém učení byl ověřen třetí stranou (Odbor slévárenství, Fakulta strojního inženýrství, VUT v Brně) a je tak vhodný pro přenosu stávajících kalibračních knihoven napříč různými spektroskopickými LIBS systémy při analýzách ocelových vzorků.

Czech name

Metoda přenosu knihoven dat mezi systémy laserové spektroskopie pro analýzu průmyslových vzorků

Czech description

—

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

10406 - Analytical chemistry

Project

<a href="/en/project/LTE121002" target="_blank" >LTE121002: Laser Spectroscopy in Steel Industry</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

PG_GS22_OT01

Numerical identification

Z

Technical parameters

Vyvinutá metodika se skládá z architektury umělé neuronové sítě, jejího efektivního trénovacího procesu a přístupu přenosového učení aplikovaného na neuronovou síť. Neuronová síť se skládá ze dvou částí. První část se skládá ze 3 vrstev o 4096, 2048 a 1024 neuronech. Druhá část se skládá z několika modulů, přičemž každý modul je specifický pro jeden analyt (naproti tomu první část je společná pro všechny analyty). Každý modul v druhé části sítě se skládá ze dvou vrstev po 2048 neuronech, resp. 1 neuronu. Postup trénování sítě se týká pravidel používaných k aktualizaci vah neuronové sítě během trénování (optimalizér) a optimalizace souvisejících hyperparametrů. A konečně, vyvinutý přístup přenosového učení využívá data shromážděná za různých podmínek měření pro zlepšení výkonu sítě na datech shromážděných za cílových podmínek. Sestavená databáze vzorků a odpovídající optimalizovaný algoritmus pro přesnou predikci koncentrace analytu je umístěna na serveru společnosti Lightigo a bude možné ji využít pro implementaci do analytického SW při predikci koncentrace zvoleného analytu v neznámém vzorku. Metodu je možné licencovat třetím stranám, ale její využití je v současnosti plánováno pouze v rámci integrace do analytických systémů společnosti Lightigo. Možnosti využití ochrany průmyslového vlastnictví budou zvažovány pouze v případě, že dojde ke strategické změně využití výsledku a tento nebo jeho část (knihovna dat, metodika strojového učení) budou nabízeny jako samostatné řešení.

Economical parameters

Výsledkem je sestavená databáze vzorků a odpovídající optimalizovaný algoritmus pro přesnou predikci koncentrace analytu. Komercializace bude probíhat na obou stranách řešitelského konsorcia. Toto řešení bude možné komerčně využít a dodávat do výrobních procesů, kde bude využita technologie LIBS pro predikci koncentrace zvoleného analytu v neznámém vzorku. Svojí univerzálností ji bude možné využít i v dalších aplikacích a průmyslových odvětvích; případně separátně bez zbylé LIBS sestavy pro výzkumná centra a univerzity. Předpokládáme integraci do LIBS instrumentace, kde to zjednoduší analytický proces a zvýší přesnost výsledků a zjednoduší klasifikaci zkoumaných vzorků. To výší atraktivitu přístroje a očekáváme díky tomu akvizici nových zákazníků. Odhadujeme navýšení až o 30%, což činí cca 1 500 000 za rok.

Application category by cost

—

Owner IČO

02731410

Owner name

Lightigo

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

https://lightigo.com/projects/gsoutputs