CN106767511A - Uo2核芯直径不圆度自动测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动测量技术领域，具体公开了UO2核芯直径不圆度自动测量方法，包括以下步骤：步骤一：装载样品并拍摄样品图像；步骤二：进行核芯直径不圆度测量。采用本发明方法全程无需手动测量，可实现UO2核芯直径不圆度的自动化检测，同时将图片测量时间由原有的1.5h/批，缩短至5min/批，测量更加快速、精确、稳定。
Description
技术领域
本发明属于自动测量技术领域，具体涉及一种UO2核芯直径不圆度自动测量方法。
背景技术
当前对颗粒的直径测量主要有以下几种方法：金相法、颗粒尺寸分析仪法、X射线照相图像分析法和显微镜法。
金相法是使颗粒互相贴近进行镶样，经研磨和抛光到颗粒的赤道面。抛光好的试样在金相显微镜上放大一定倍数后拍照。得到的UO2核芯照片在图像分析系统上进行测量，即可得到核芯直径。采用金相法测量核芯直径时，金相样品的制作过程繁琐，需要较长的时间，因此效率较低。此外，虽然采用金相法测量时用金相显微镜将颗粒放大一定倍数后拍照，再采用图像分析系统进行测量的测量过程精度较高，但由于UO2核芯的尺寸存在差异，金相样品的制作过程中很难控制将所有颗粒同时研磨到赤道面，因此制样过程中会引入误差，该误差导致金相法测量核芯直径的精度较低。
颗粒尺寸分析仪法由颗粒尺寸分析仪直接对UO2核芯颗粒进行动态检测。测量过程中先将UO2核芯颗粒倒人进样器中，进样器按一定的频率振动使颗粒分散，分散后的颗粒依次进人下落装置和测试区域，最后进人收集袋中。当颗粒进人测试区域时，采用一种快速的高精度光学数据采集系统对颗粒进行动态图像采集。再通过分析系统对图像进行分析。最终得到颗粒的尺寸信息。颗粒尺寸分析仪法可以得到颗粒的等积圆直径、最大Feret径、最小Feret径及平均Feret径等颗粒的尺寸信息，检测效率高，与其他方法相比，可以在更短的时间内检测更多的样本。由于设计制造之初硬件和软件的限制，颗粒尺寸分析仪的测量精度不高，应用较少。
X射线照相图像分析法首先对UO2核芯进行1:1的X光照相，再将照相得到的底片放在金相显微镜上放大一定倍数拍照成电子图片，通过图像分析软件对图片进行处理，根据放大倍数的调节，可以同时处理几个到十几个样品，对其进行图像分析，并最终测量得到颗粒的X向Feret径、Y向Feret径、最大Feret径、最小Feret径以及等积圆直径等信息。
显微镜法是将UO2核芯颗粒摆放在专用的载玻片上，装好样品后，置于金相显微镜下，选择物镜聚焦清晰后，开启数字摄像系统，对样品进行图像拍摄。拍摄结束后，进行颗粒直径测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种UO2核芯直径不圆度自动测量方法，实现对UO2核芯照片的自动识别。
本发明的技术方案如下：
UO2核芯直径不圆度自动测量方法，包括以下步骤：
一、装载样品，拍摄样品图像
(1)样品装载：在搪瓷盘上平铺一层工业擦拭纸，将载玻片放在上面，用尖头镊子将UO2核芯颗粒摆放在载玻片的小孔上；
(2)依次打开计算机、显微镜光源、显微镜电源；
(3)将载玻片放在载物台上，物镜选择10×，打开图像采集软件；
(4)调节显微镜焦距，调整载物台至载玻片的十字中心与视野中心重合，调整显微镜光强；
(5)设置载玻片中心，在所选择的区域内创建列表；
(6)显微镜自动聚焦、拍摄图像；
(7)对图像进行筛选，删除边缘模糊、不完整的图像，确保每个图像仅有一个UO2核芯颗粒与之对应，然后将图像保存在一个文件夹中；
二、进行核芯直径不圆度测量
(1)核芯边缘提取
a.对于每幅UO2核芯的图像，首先计算该图像的灰度直方图，然后确定核芯区域分割阀值，实现对核芯边缘的初始提取；
b.去除毛刺、粘连引起的伪边缘，实现对核芯边缘的精确提取；
(2)UO2核芯中心估计
计算提取的核芯边缘的一阶矩，估算核芯中心；
(3)进行直径测量
选择一个旋转角度m，经过核芯中心画n条直线，计算每条线与提取边缘两个交点的距离，将结果导入Excel，并计算确定最大值、最小值及平均值；
(4)输入每个像素的长度，开始处理图片；
(5)测量结果以Excel表格的形式自动导出，关闭显微镜、回收UO2核芯颗粒。
步骤一中，所述的样品装载是将200个以上UO2核芯颗粒按顺序摆放在载玻片的小孔上。
步骤一中，所述的图像采集软件为AxioVision SE64图像采集软件。
步骤一中，调整显微镜光强至界面内杂乱痕迹消失。
步骤一中，所述的列表设置为16行24列。
步骤一中，对图像进行筛选后，将其中的180个图像保存在一个文件夹中。
步骤二中，根据直方图双峰特点，确定核芯区域分割阀值。
步骤二中，基于全局优化方法，引入平滑因子，去除毛刺、粘连引起的伪边缘。
步骤二中，m×n＝360。
步骤二中，以0.3为旋转角度，经过核芯中心画1200条直线。
本发明的显著效果在于：
(1)采用本发明方法可将自动采集到的图像导入至软件，可设置检测数据导出路径；
(2)本发明方法支持像素大小与物理尺寸的比例系数设置；
(3)采用本发明方法对于每张图片能够自动以0.3为旋转角度进行卡规径测量1200次；
(4)采用本发明方法全程无需手动测量，可实现自动化检测，同时将图片测量时间由原有的1.5h/批，缩短至5min/批，测量更加快速、精确、稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
UO2核芯直径不圆度自动测量方法，包括以下步骤：
一、装载样品并拍摄样品图像
(1)样品装载：在搪瓷盘上平铺一层工业擦拭纸，将载玻片放在上面，用尖头镊子将200个以上UO2核芯颗粒按顺序摆放在载玻片的小孔上。
(2)依次打开计算机、显微镜光源、显微镜电源。
(3)将载玻片放在载物台上，物镜选择10×，打开AxioVision SE64图像采集软件。
(4)调节显微镜焦距，调整载物台至载玻片的十字中心与视野中心重合，调整显微镜光强至界面内杂乱痕迹消失。
(5)设置载玻片中心，在所选择的区域内创建列表，设置为16行24列。
(6)显微镜自动聚焦、拍摄图像。
(7)对图像进行筛选，删除边缘模糊、不完整的图像，确保每个图像仅有一个UO2核芯颗粒与之对应，然后将其中的180个图像保存在一个文件夹中。
二、进行核芯直径不圆度测量
(1)核芯边缘提取。
a.对于每幅UO2核芯的图像，首先计算该图像的灰度直方图，并根据直方图双峰特点，确定核芯区域分割阀值，实现对核芯边缘的初始提取；
b.基于全局优化方法，引入平滑因子，去除毛刺、粘连等引起的伪边缘，实现对核芯边缘的精确提取。
(2)UO2核芯中心估计。
计算提取的核芯边缘的一阶矩，估算核芯中心。
(3)进行直径测量。
选择一个旋转角度m，经过核芯中心画n条直线，其中m×n＝360。实施例选择以0.3为旋转角度，经过核芯中心画1200条直线，计算每条线与提取边缘两个交点的距离，将结果导入Excel，并给出最大值、最小值及平均值。
(4)输入每个像素的长度，开始处理图片。
(5)测量结果以Excel表格的形式自动导出，关闭显微镜、回收UO2核芯颗粒。
通过以上方法，实现了对UO2核芯照片的自动读取、自动识别、自动计算。
对同一批次的UO2核芯进行六组直径、不圆度测量，计算方法精密度，结果如表1所示。
表1精密度试验结果
结果显示，对UO2核芯直径的检测，自动检测方法的精密度优于手动测量方法的精密度，对于不圆度的检测，两种方法的精密度基本一致。
Claims (10)
1.UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、装载样品，拍摄样品图像
(1)样品装载：在搪瓷盘上平铺一层工业擦拭纸，将载玻片放在上面，用尖头镊子将UO2核芯颗粒摆放在载玻片的小孔上；
(2)依次打开计算机、显微镜光源、显微镜电源；
(3)将载玻片放在载物台上，物镜选择10×，打开图像采集软件；
(4)调节显微镜焦距，调整载物台至载玻片的十字中心与视野中心重合，调整显微镜光强；
(5)设置载玻片中心，在所选择的区域内创建列表；
(6)显微镜自动聚焦、拍摄图像；
(7)对图像进行筛选，删除边缘模糊、不完整的图像，确保每个图像仅有一个UO2核芯颗粒与之对应，然后将图像保存在一个文件夹中；
二、进行核芯直径不圆度测量
(1)核芯边缘提取
a.对于每幅UO2核芯的图像，首先计算该图像的灰度直方图，然后确定核芯区域分割阀值，实现对核芯边缘的初始提取；
b.去除毛刺、粘连引起的伪边缘，实现对核芯边缘的精确提取；
(2)UO2核芯中心估计
计算提取的核芯边缘的一阶矩，估算核芯中心；
(3)进行直径测量
选择一个旋转角度m，经过核芯中心画n条直线，计算每条线与提取边缘两个交点的距离，将结果导入Excel，并计算确定最大值、最小值及平均值；
(4)输入每个像素的长度，开始处理图片；
(5)测量结果以Excel表格的形式自动导出，关闭显微镜、回收UO2核芯颗粒。
2.如权利要求1所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤一中，所述的样品装载是将200个以上UO2核芯颗粒按顺序摆放在载玻片的小孔上。
3.如权利要求2所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤一中，所述的图像采集软件为AxioVision SE64图像采集软件。
4.如权利要求3所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤一中，调整显微镜光强至界面内杂乱痕迹消失。
5.如权利要求4所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤一中，所述的列表设置为16行24列。
6.如权利要求5所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤一中，对图像进行筛选后，将其中的180个图像保存在一个文件夹中。
7.如权利要求6所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤二中，根据直方图双峰特点，确定核芯区域分割阀值。
8.如权利要求7所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤二中，基于全局优化方法，引入平滑因子，去除毛刺、粘连引起的伪边缘。
9.如权利要求8所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤二中，m×n＝360。
10.如权利要求9所述的UO2核芯直径不圆度自动测量方法，其特征在于：步骤二中，以0.3为旋转角度，经过核芯中心画1200条直线。
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