Nowy przepływ pracy dla próbkowania i digitalizacji rdzeni przyrostowych

Opracowując nowe urządzenia, zamierzamy przesuwać granice w badaniach słojów drzew. Zastosowanie oprogramowania do modelowania 3D i drukarek 3D pozwala na szybkie i tanie tworzenie nowych urządzeń. Jednym z nich jest system przechwytywania obrazu Skippy, który pozwala na digitalizację powierzchni przebiegu przyrostu w wysokiej rozdzielczości i krótkim czasie.

Zazwyczaj podczas pobierania próbek w dendroekologii, dendrogeomorfologii lub dendroklimatologii pobieramy próbki drzew w odległych regionach, takich jak regiony na bardzo wysokich szerokościach geograficznych, a także tam, gdzie warunki klimatyczne są surowe. Dlatego oszczędność czasu jest bardzo ważna. A przyjmując ten protokół, zaoszczędzimy czas, czyli pieniądze.

Zastosowanie naszego protokołu pozwoli na produkcję większych zbiorów danych w krótszym czasie. Aby rozpocząć, otwórz model 3D uchwytu w programie Slicer kompatybilnym z drukarką 3D. Utwórz plik do druku, który może być odczytany przez drukarkę 3D, upewniając się, że jest zapisany jako plik G-code.

Za pomocą karty pamięci lub pamięci USB aktywuj plik do druku na drukarce 3D. Po wydrukowaniu uchwytu poczekaj, aż ostygnie do temperatury pokojowej. Wyjmij z drukarki płytkę, do której przykleja się uchwyt, lekko zegnij płytkę, aż uchwyt oddzieli się od powierzchni.

Na koniec usuń wszystkie nadmiarowe gwinty lub nasadki z uchwytu. Na początek weź wiertarko-wkrętarkę akumulatorową ze wzmacniaczem momentu obrotowego i rdzeniem przyrostowym. Po wybraniu pozycji rdzenia umieść rdzeń prostopadle do osi wzrostu łodygi.

Następnie rozpocznij rdzeniowanie, aż rdzeń osiągnie co najmniej połowę średnicy łodygi. Sprawdź głębokość, trzymając ekstraktor wzdłuż rdzenia. Jeśli używasz wiertarko-wkrętarki akumulatorowej, wyjmij wiertarkę.

Umieść uchwyt na rdzeniu. Weź ekstraktor otwartą stroną skierowaną do góry i włóż go całkowicie do rdzenia. Następnie obróć rdzeń przyrostowy do tyłu o jeden pełny obrót, aby oderwać rdzeń od trzpienia.

Następnie wyjmij ekstraktor, w tym rdzeń. Teraz wyjmij rdzeń z ekstraktora. Sprawdź kierunek włókna rdzenia, aby zapewnić pionową orientację podczas umieszczania rdzenia w uchwycie.

Następnie umieść rdzeń na uchwycie w kierunku włókna pionowo. Dociśnij rdzeń wszystkimi palcami, aż wsunie się do uchwytu. Za pomocą miękkiego ołówka oznacz rdzeń z boku uchwytu.

Umieść uchwyt z rdzeniem w skrzynce transportowej i zamknij pokrywę skrzyni transportowej. Aby rozpocząć, umieść stalową skrzynkę z pokrywą wyposażoną w zawór do podłączenia pompy próżniowej na płycie grzejnej. Napełnij pudełko do około dwóch centymetrów parafiną i poczekaj, aż całkowicie się rozpuści.

Wyjmij zamontowane rdzenie ze skrzynki transportowej. Umieść uchwyty z rdzeniami w ciekłej parafinie i zamknij pokrywkę. Następnie uruchom pompę próżniową i zastosuj stałe lekkie podciśnienie do pojemnika.

Po zatrzymaniu pompy próżniowej otwórz pokrywę. Wyjmij uchwyty z rdzeniami, umieść je na siatce i pozwól im ostygnąć. W razie potrzeby usuń nadmiar parafiny z boków uchwytu.

Wyjmij zamontowane rdzenie ze skrzyni transportowej lub kąpieli parafinowej. Umieścić uchwyt wraz z rdzeniem w uchwycie na próbkę mikrotomu rdzeniowego. Upewnij się, że późne drewno pierścieni jest skierowane w stronę ostrza.

Teraz dokręć uchwytu próbki, aż uchwyt rdzenia będzie całkowicie bezpieczny. Podnieś uchwyt próbki, aż rdzeń lekko dotknie ostrza. Przeciągnij ostrze przez cały zakres rdzenia, aby odciąć pierwszą część góry.

Następnie wepchnij nóż za rdzeń i podnieś uchwyt próbki o kilka mikronów. Po przycięciu powierzchni zgodnie z przeznaczeniem wyjąć uchwyt rdzenia z uchwytu na próbkę mikrotomu. Aby rozpocząć, umieść uchwyt rdzenia z gładką powierzchnią rdzenia na stole systemu przechwytywania obrazu, takiego jak system WSL Skippy.

Dopasuj uchwyt rdzenia do kierunku ruchu stołu lub kamery. Umieść stół z uchwytem rdzenia pod kamerą, tak aby najbardziej zewnętrzny pierścień znajdował się w środku view pod obiektywem aparatu. Teraz umieść skalę obok początku rdzenia i zrób zdjęcie w celu kalibracji.

Zdefiniuj długość rdzenia w oprogramowaniu i rozpocznij proces przechwytywania obrazu. Po zrobieniu ostatniego zdjęcia stół wraca do pozycji wyjściowej. Następnie wyjmij próbkę ze stołu.

Umieść następny uchwyt pod kamerą. Następnie użyj oprogramowania do łączenia bez zniekształceń, takiego jak PD GUI, aby połączyć pojedyncze obrazy w jeden ostateczny obraz powierzchni rdzenia. Weź analizowane rdzenie do uchwytu i umieść je w przenośnym stojaku do przechowywania wydrukowanym za pomocą drukarki 3D.

Oznacz stojak, aby zidentyfikować rdzenie z zewnątrz. Przechowuj stojak na półce lub innym dostępnym archiwum. System kamer o wysokiej rozdzielczości osiągnął rzeczywistą rozdzielczość 6 500 DPI w porównaniu do 1 825 DPI ze skanera płaskiego.

System kamer zapewniał wyraźne obrazy pojedynczych komórek, umożliwiając precyzyjną identyfikację granic pierścieni. System ułatwił obrazowanie mikroprzekrojów rdzeni drzew o wysokości do 40 centymetrów w świetle przechodzącym, co jest przydatne w badaniach dendrogeomorfologicznych.