Ocena ilościowa z automatycznym pomiarem i analizą kształtu cząstek

Okrągłość

Jest to najczęściej stosowany parametr w pomiarach kształtu cząstek. Ogólnie rzecz biorąc, wyraża stopień zbliżenia cząstki do idealnej kuli. Jednym z przykładów jego zastosowania jest ocena właściwości ściernych cząstek ściernych.
Zakładając, że S jest obszarem rzutowanym, a L obwodem, parametr ten oblicza się według poniższego wzoru. Okrągłość równa 1 oznacza idealną kulę. Im bardziej złożony kształt, tym mniejsza staje się okrągłość (mniejsza niż 1).

Współczynnik kształtu i wydłużenie

Współczynnik kształtu to stosunek długości dwóch z następujących osi: X, Y i Z. Stosuje się go do rozróżniania cząstek mających różne wymiary wzdłuż jednej osi, takich jak cząstki w kształcie igieł i jajek, oraz cząstek kulistych i kwadratowych.
Przyjmując, że a jest średnicą w osi krótkiej cząstki, a b jest jej średnicą w osi długiej, można wyznaczyć stosunek (a/b). Wydłużenie, które wskazuje długość i wąskość cząstki, wynosi 0, gdy współczynnik kształtu wynosi 1, tak jak w przypadku kół i kwadratów. Wydłużenie oblicza się według poniższego wzoru.

Stopień okalania

Ten parametr jest używany do wykrywania zagregowanych cząstek oraz do oceny chropowatości powierzchni. Czasami, mimo że rzeczywiste cząstki mają skomplikowane kształty, ocena nie wymaga poznania szczegółowego kształtu każdej z nich. Stopień okalania ułatwia ocenę, upraszczając nieco otaczający kształt.

Aby obliczyć ten parametr, należy użyć obwodu okalania, który można traktować jako długość wydłużonej gumki tymczasowo rozciągniętej wokół konturu cząstki i który jest również nazywany obwodem cząstki (powierzchnia styku krawędzi).

Na podstawie tego obwodu można obliczyć wypukłość i spoistość za pomocą następujących wzorów.

Im gładszy jest kontur cząstki, tym bardziej stopień okalania i spoistość zbliżają się do 1. Z drugiej strony, w przypadku zagregowanych cząstek pierwotnych i cząstek o nierównym zarysie stopień okalania i spoistość są mniejsze niż 1.

W następnej części zostaną przedstawione objaśnienia, w jaki sposób uzyskać wartości pomiarowe niezbędne do obliczenia tych parametrów.

Co to jest binaryzacja?

Jest to przetwarzanie, które przekształca obraz mający wiele odcieni w obraz mający dwa kolory. W określonym zakresie wartość każdego piksela jest porównywana z wartościami progowymi, aby przypisać piksel do jednej z dwóch kategorii.
Zastosowanie binaryzacji na obrazie umożliwia wydobycie tylko niezbędnych informacji z wymaganej części, co pozwala na łatwiejsze i szybsze mierzenie i obliczanie kształtu cząsteczek.

Analiza obrazu podczas pomiaru kształtu cząstek

W tej części wykorzystamy pomiar i obliczanie spoistości, jednego z parametrów pomiaru kształtu cząstek, do wyjaśnienia analizy obrazu.

Ten prosty schemat przedstawia przykład znajdowania spoistości poprzez binaryzację według pikseli. Poniższą wartość można obliczyć, definiując 13 pikseli na obrazie jako obszar rzeczywistej cząstki, a 25 pikseli na obrazie jako obszar okalającego ją obwodu.

Czytaj dalej, aby zapoznać się z przykładem zastosowania naszego mikroskopu cyfrowego 4K, który z łatwością dokonuje oceny ilościowej, rejestrując wyraźne obrazy 4K i wykorzystując inteligentne funkcje automatycznego pomiaru i analizy.

Automatyzacja i optymalizacja pomiarów i analizy kształtu cząstek za pomocą mikroskopu cyfrowego 4K

Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX wykorzystuje system optyczny, matrycę 4K CMOS i oryginalny system obserwacji, które łączą wysoką rozdzielczość z dużą głębią ostrości. Można łatwo uzyskać obrazy o wysokiej rozdzielczości 4K, co pozwala uniknąć fałszywego wykrywania i błędnej identyfikacji oraz umożliwia dokładne pomiary i analizy.
Choć określenie warunków oświetleniowych wymaga dużo czasu, problem ten można rozwiązać dzięki funkcji multioświetlenia, która po naciśnięciu jednego przycisku automatycznie gromadzi dane z wielu zdjęć zrobionych z wielokierunkowym oświetleniem. Wystarczy wizualnie wybrać obraz odpowiadający celowi, by szybko rozpocząć obserwację i analizę. Dodatkowo, jeśli wybrane zostanie starsze zdjęcie, odtworzone zostaną warunki, w jakich zostało ono zrobione. Pozwala to na przeprowadzenie pomiarów i analizy w takich samych warunkach, nawet w przypadku innej próbki i innego operatora.

Funkcja automatycznego pomiaru obszaru/zliczania może być użyta do bezproblemowego automatycznego pomiaru i analizy cząsteczek w obszarze wybranym na zdjęciu. Funkcja ta nie tylko dokładnie liczy liczbę cząsteczek, ale też automatycznie mierzy i oblicza szczegółowe wartości na poziomie submikrometrowym, takie jak okrągłość, średnica maksymalna, średnica minimalna, wypukłość i spoistość, a także ich średnią, odchylenie standardowe, wartość maksymalną, wartość minimalną i sumę, a następnie wyświetla te wartości w postaci listy.
Zastosowania obejmują obliczanie współczynnika kształtu na podstawie stosunku średnicy maksymalnej i minimalnej oraz bardzo dokładne określanie spoistości każdej cząstki za pomocą obrazów o wysokim kontraście.