Kvantitativní hodnocení s použitím automatického měření a analýzy tvaru částic

Kruhovitost

Toto je nejčastěji používaný parametr při měření tvaru částic. Obecně vyjadřuje, jak moc se tvar částice blíží dokonalé kouli. Příkladem jeho použití je hodnocení brusných vlastností abrazivních částic.
Předpokládejme, že S je plocha průmětu a L obvod částice. Tento parametr se vypočte z následujícího vzorce. Kruhovitost 1 znamená dokonalou kouli. Čím je tvar složitější, tím menší je kruhovitost (menší než 1).

Poměr stran a prodloužení

Poměr stran je poměr délek podél dvou z následujících os: X, Y a Z. Pomáhá od sebe odlišit částice, které mají různé rozměry podél jedné osy (například částice jehlovitého nebo vejcovitého tvaru), a kulovité částice od hranatých.
Předpokládejme, že „a“ je rozměr částice podél kratší osy a „b“ je rozměr podél delší osy. Pak lze určit tento poměr jako a/b. Prodloužení, které označuje délku a „tenkost“ částice, bude mít hodnotu 0, když je poměr stran 1. To je případ kruhů a čtverců. Prodloužení se vypočte z následujícího vzorce.

Stupeň přesnosti obálky

Tento parametr se používá při zkoumání shluků částic a hodnocení povrchové drsnosti. I když mají částice složitý tvar, není vždy nutné tento tvar znát podrobně. Stupeň přesnosti obálky usnadňuje hodnocení tím, že zjednodušuje obálku tvaru.

K výpočtu tohoto parametru lze použít obvod obálky, který lze chápat jako délku natažené gumičky, která obepíná obrys částice. Nazývá se také obvod částice (kontaktní plocha okraje).

Z tohoto parametru obálky lze pomocí následujících vzorců vypočítat konvexnost a jednolitost.

Čím hladší je obrys částice, tím více se stupeň přesnosti obálky a jednolitost blíží hodnotě 1. Naproti tomu v případě shluků hlavních částic a v případě částic s hrubými obrysy mají stupeň přesnosti obálky a jednolitost hodnotu menší než 1.

V další části vysvětlíme, jak měřit hodnoty potřebné k výpočtu těchto parametrů.

Co je binarizace?

Jde o zpracování, při němž je obraz s více úrovněmi odstínů převeden na obraz, který má pouze dvě barvy. V daném rozsahu je hodnota každého obrazového bodu porovnána s mezními hodnotami, aby byl obrazový bod zařazen do jedné ze dvou kategorií.
Binarizace obrazu umožňuje získat z požadované oblasti pouze nezbytné informace, což usnadňuje a urychluje měření a výpočet tvaru částic.

Analýza obrazu během měření tvaru částic

V této části je vysvětlena analýza obrazu na základě měření a výpočtu jednolitosti, která je jedním z parametrů měření tvaru částic.

Tento jednoduchý diagram znázorňuje příklad určení jednolitosti pomocí binarizace na základě obrazových bodů. Pokud definujeme 13 obrazových bodů na snímku jako oblast vlastní částice a 25 obrazových bodů jako oblast obvodu obálky, můžeme vypočítat následující hodnotu.

Níže v textu je příklad použití našeho digitálního 4K mikroskopu, se kterým lze snadno provádět kvantitativní hodnocení na základě pořizování jasných snímků v rozlišení 4K a použití funkcí inteligentního automatického měření a analýzy.

Automatizace a optimalizace měření a analýzy tvaru částic pomocí digitálního 4K mikroskopu

Díky použité optické soustavě, obrazovému senzoru CMOS s rozlišením 4K a původnímu pozorovacímu stojanu se digitální 4K mikroskop řady VHX vyznačuje vysokým rozlišením a velkou hloubkou ostrosti. Umožňuje snadno pořizovat obrazy s vysokým rozlišením 4K, což zabraňuje nesprávné detekci a identifikaci a zajišťuje přesné a rychlé pozorování a analýzu.
Ačkoliv je určení podmínek osvětlení časově náročné, lze časovou náročnost snížit pomocí funkce vícenásobného osvětlení. Tato funkce umožňuje stisknutím tlačítka automaticky získat data řady snímků pořízených s osvětlením ze všech směrů. Pozorování a analýzu pak zahájíte vizuálním výběrem snímku, který odpovídá požadovanému účelu. Pokud je navíc vybrán starší snímek, jsou podmínky použité k pořízení snímku reprodukovány. To umožňuje provést měření a analýzu za stejných podmínek, a to i pro odlišný vzorek a s jiným pracovníkem obsluhy.

Funkci automatického počítání a měření oblasti lze použít k plynulému automatickému měření a analýze částic v oblasti vybrané na pořízeném snímku. Tato funkce nejenže spočte částice, ale také automaticky změří a vypočítá detailní hodnoty na submikronové úrovni, jako je kruhovitost, maximální průměr, minimální průměr, konvexnost a jednolitost. Kromě těchto hodnot určí také jejich průměrnou hodnotu, směrodatnou odchylku, maximální hodnotu, minimální hodnotu a součet a tyto hodnoty zobrazí v seznamu.
Funkci lze využít například k výpočtu poměru stran z podílu maximálního a minimálního průměru nebo vysoce přesné stanovení jednolitosti částic z vysoce kontrastních snímků.