CN106918305B - 一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法 - Google Patents

一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法，包括以下步骤：选取模具，清洗模具与颗粒，配制标本液，制作标本，固化，三视图拍照，利用软件对图片进行处理；本发明解决了普通照相显微镜只能拍出颗粒材料一个方向上的轮廓图的问题，提出了一种工艺简单、易于操作、成本较低的基于普通照相显微镜的颗粒材料轮廓三视图的成像方法。

Description

一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法
技术领域
本发明涉及一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法，主要应用于颗粒材料的物理及力学性质研究等领域。
背景技术
在研究颗粒材料的形状时，广大科研院所普遍使用的普通照相显微镜只能拍出颗粒材料一个方向上的轮廓图，将图片处理、分析后得到对应的几何参数，这并不能全面地反映颗粒材料的形状，因此相关技术人员发明了《三维物体观测显微镜》(公开号：1273368)、《三维旋转观察视频显微镜》(公开号：1800902)等发明专利，但是上述发明专利均是对显微镜进行改造，改造后的显微镜结构复杂、操作较为繁琐，且成本高昂，因此有必要发明一种基于普通照相显微镜的颗粒材料轮廓三视图的观测及成像方法。
发明内容
本发明提供一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法，解决了普通照相显微镜只能拍出颗粒材料一个方向上的轮廓图的问题，提出了一种工艺简单、易于操作、成本较低的基于普通照相显微镜的颗粒材料轮廓三视图的成像方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法，包括以下步骤：
第一步：选取模具：首先根据颗粒材料的大小选取边长合适的正方体模具；
第二步：清洗模具与颗粒：对模具与颗粒材料表面进行清洗，清洗干净后进行干燥，保证模具内表面光滑洁净；
第三步：配制标本液：按照质量配比3:1分别称量环氧树脂水晶滴胶A、B剂，将两者混合后沿一个方向充分搅拌，搅拌均匀后静置几分钟待其中的气泡自动消失；
第四步：制作标本：使用滴管吸取混合后的环氧树脂水晶滴胶，将其滴入正方体模具中，滴加至正方体模具内一半高度时，将清洗干燥后的颗粒材料放入正方体模具中心位置处，保证颗粒材料在正方体模具中不下沉，若颗粒材料在正方体模具中下沉，可先将滴有一半环氧树脂水晶滴胶的正方体模具放入烘箱中加热，使环氧树脂水晶滴胶变稠，然后将颗粒材料重新放入正方体模具中心位置处，继续滴加环氧树脂水晶滴胶，直至滴满正方体模具；
第五步：固化：将滴满环氧树脂水晶滴胶的正方体模具置于常温或者烘箱中进行固化，待其完全固化后，取出标本；
第六步：三视图拍照：将标本置于照相显微镜载物台的载玻片上，调整焦距，直至照相显微镜的目镜中出现清晰的颗粒轮廓图后，在与照相显微镜相连的计算机上将图片保存并标注标本信息，转动标本，将标本的三个正交面分别置于载玻片上进行拍照，即可得到颗粒材料轮廓的三视图；
第七步：利用PhotoShop软件对三视图进行二值化处理，导入ImajeJ图片分析软件，可得到颗粒材料三个正交方向上的几何参数，包括面积A、周长P、最大费雷特直径L、最小费雷特直径B和等效直径D等，由几何参数计算得到各种形状参数，并求出这些形状参数在三个正交方向上的几何平均数；
作为本发明的进一步优选，先将滴有一半环氧树脂水晶滴胶的正方体模具放入烘箱中，在60℃的温度下加热20分钟，使其恰好变稠至能使颗粒材料不下沉，又不完全固化以致与后面滴加的上半层滴胶出现分层现象。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明工艺简单、易于操作、成本较低，利用普通照相显微镜即可得到颗粒材料轮廓的三视图，为无粘性土等颗粒材料的物理、力学性质研究带来便利，具有一定的推广价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例制作时的整体结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的某颗粒标本示意图；
图3是本发明的优选实施例处理过的某颗粒材料轮廓三视图，其中3a为x向视图，3b为y向视图，3c为z向视图。
图中：1为正方体模具，2为滴管，3为环氧树脂水晶滴胶，4为颗粒材料。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明的一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法，包括以下技术特征：正方体模具1，滴管2，环氧树脂水晶滴胶3，颗粒材料4；
本发明的一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法，包括以下步骤：
第一步：选取模具：首先根据颗粒材料的大小选取边长合适的正方体模具；
第二步：清洗模具与颗粒：对模具与颗粒材料表面进行清洗，清洗干净后进行干燥，保证模具内表面光滑洁净；
第三步：配制标本液：按照质量配比3:1分别称量环氧树脂水晶滴胶A、B剂，将两者混合后沿一个方向充分搅拌，搅拌均匀后静置几分钟待其中的气泡自动消失；
第四步：制作标本：使用滴管吸取混合后的环氧树脂水晶滴胶，将其滴入正方体模具中，滴加至正方体模具内一半高度时，将清洗干燥后的颗粒材料放入正方体模具中心位置处，保证颗粒材料在正方体模具中不下沉，若颗粒材料在正方体模具中下沉，可先将滴有一半环氧树脂水晶滴胶的正方体模具放入烘箱中加热，使环氧树脂水晶滴胶变稠，然后将颗粒材料重新放入正方体模具中心位置处，继续滴加环氧树脂水晶滴胶，直至滴满正方体模具；
第五步：固化：将滴满环氧树脂水晶滴胶的正方体模具置于常温或者烘箱中进行固化，待其完全固化后，取出标本；
第六步：三视图拍照：将标本置于照相显微镜载物台的载玻片上，调整焦距，直至照相显微镜的目镜中出现清晰的颗粒轮廓图后，在与照相显微镜相连的计算机上将图片保存并标注标本信息，转动标本，将标本的三个正交面分别置于载玻片上进行拍照，即可得到颗粒材料轮廓的三视图；
第七步：利用PhotoShop等软件手动选取颗粒材料轮廓，对三视图进行二值化处理，导入ImajeJ等图片分析软件，可得到颗粒材料三个正交方向上的几何参数(一次参数)，如面积A(颗粒所有像素之和)、周长P(颗粒连续边界像素的距离之和)、最大费雷特直径L(外切平行线最大间距)、最小费雷特直径B(外切平行线最小间距)、等效直径D(与颗粒具有相同面积的圆直径)等。然后研究人员根据研究需求或自行定义，可由这些几何参数(一次参数)计算得到各种形状参数(二次参数)，如长短轴比T(最大费雷特直径L与最小费雷特直径B之比)等，或者自定义形状参数等，并求出三个正交方向上这些形状参数的几何平均数等；得到大量颗粒材料的形状参数及其几何平均数的统计规律，将其与颗粒材料聚合体的力学性质联系起来，更好地从微观上解释宏观力学性质的差异；
作为本发明的进一步优选，先将滴有一半环氧树脂水晶滴胶的正方体模具放入烘箱中，在60℃的温度下加热20分钟，使其恰好变稠至能使颗粒材料不下沉，又不完全固化以致与后面滴加的上半层滴胶出现分层现象。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种颗粒材料轮廓三视图的成像方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：选取模具：首先根据颗粒材料的大小选取边长合适的正方体模具；
第二步：清洗模具与颗粒：对模具与颗粒材料表面进行清洗，清洗干净后进行干燥，保证模具内表面光滑洁净；
第三步：配制标本液：按照质量配比3:1分别称量环氧树脂水晶滴胶A、B剂，将两者混合后沿一个方向充分搅拌，搅拌均匀后静置几分钟待其中的气泡自动消失；
第四步：制作标本：使用滴管吸取混合后的环氧树脂水晶滴胶，将其滴入正方体模具中，滴加至正方体模具内一半高度时，将清洗干燥后的颗粒材料放入正方体模具中心位置处，保证颗粒材料在正方体模具中不下沉，若颗粒材料在正方体模具中下沉，可先将滴有一半环氧树脂水晶滴胶的正方体模具放入烘箱中加热，使环氧树脂水晶滴胶变稠，然后将颗粒材料重新放入正方体模具中心位置处，继续滴加环氧树脂水晶滴胶，直至滴满正方体模具；
第五步：固化：将滴满环氧树脂水晶滴胶的正方体模具置于常温或者烘箱中进行固化，待其完全固化后，取出标本；
第六步：三视图拍照：将标本置于照相显微镜载物台的载玻片上，调整焦距，直至照相显微镜的目镜中出现清晰的颗粒轮廓图后，在与照相显微镜相连的计算机上将图片保存并标注标本信息，转动标本，将标本的三个正交面分别置于载玻片上进行拍照，即可得到颗粒材料轮廓的三视图；
第七步：利用PhotoShop软件对三视图进行二值化处理，导入ImajeJ图片分析软件，可得到颗粒材料三个正交方向上的几何参数，包括面积A、周长P、最大费雷特直径L、最小费雷特直径B和等效直径D，由几何参数计算得到各种形状参数，并求出这些形状参数在三个正交方向上的几何平均数。
2.根据权利要求1所述的颗粒材料轮廓三视图的成像方法，其特征在于：先将滴有一半环氧树脂水晶滴胶的正方体模具放入烘箱中，在60℃的温度下加热20分钟，使其恰好变稠至能使颗粒材料不下沉，又不完全固化以致与后面滴加的上半层滴胶出现分层现象。
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