CN108495114A - 一种基于扫描电镜的水泥基材料的3d图像获得方法及观看3d图像的眼镜 - Google Patents

Abstract

一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法及观看3D图像的眼镜，涉及一种水泥基材料的3D图像获得方法，为了解决现有使用SEM对水泥基材料的细观结构进行观测时，试验结果趋于平面化，试验结果存在偏差的问题。SEM试验平台绕X轴和/或Y轴至少转动一个角度，采集平台水平时和平台转动后的试件图像；以SEM试验平台所在的水平面为xy平面，以SEM试验台中心为原点建立X轴和Y轴；根据平台水平时和平台转动后的试件图像生成3D图像，转动的角度个数与生成的3D图像的个数相同。本发明适用于观测水泥基材料。

Description

一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法及观看3D 图像的眼镜

技术领域

本发明涉及一种水泥基材料的3D图像获得方法。

背景技术

水泥基材料作为一种结构材料，其强度以及物理、化学性能与内部微观结构有着密切的关系。水泥浆体是一种多相、多组分、多孔的非均匀固体材料，其内部细观结构和组成不仅复杂且容易受各种外界因素的影响。因而，对水泥基材料的研究客观上受到仪器条件的限制。电子显微分析技术的发展为水泥基材的组成和结构、水泥的水化、水泥浆体与集料反应的研究提供有了效的分析方法。扫描电镜(Scanning Electron Microscope)，简写为SEM，是一个复杂的系统。其浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术，并且具有景深大、立体感强以及样品制备简单等优点。目前，扫描电镜是水泥基细观结构、水化产物形貌和微区化学成分分析以及元素分布状态等研究中十分有效的分析方法之一。因此，在水泥基材料的细观试验过程中，扫描电镜的试验景深、观测清晰度就显得越来越重要。

然而，在使用SEM对水泥基材料的细观结构进行观测时，获得的试验结果虽然能够具有较大的景深，但是通常境况下会得到断口较为粗糙、断裂表面较为不规范的试验观测结果。这使得试验结果趋于平面化，最终导致试验结果的偏差。因此，如何将SEM观测的结果进行立体化，是目前运用SEM对水泥基材料、尤其是水泥基材料的水化研究领域内的重点与难点问题之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有使用SEM对水泥基材料的细观结构进行观测时，试验结果趋于平面化，试验结果存在偏差的问题，从而提供一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法及观看3D图像的眼镜。

本发明所述的一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法，该方法包括：

SEM试验平台绕X轴和/或Y轴至少转动一个角度，采集平台水平时和平台转动后的试件图像；以SEM试验平台所在的水平面为xy平面，以SEM试验台中心为原点建立X轴和Y轴；

根据平台水平时和平台转动后的试件图像生成3D图像，转动的角度个数与生成的3D图像的个数相同。

优选的是，转动的角度范围为1°～8°。

优选的是，平台每转动一个角度后回正，再进行下一个角度的转动。

优选的是，根据平台水平时和平台转动后的试件图像生成3D图像具体为：

对各幅平台转动后的试件图像进行裁剪和旋转，使平台转动后的试件图像均与平台水平时的试件图像重合；

再将各幅平台转动后的试件图像分别与平台水平时的试件图像进行重叠，并将重叠后的图像进行水平修正，得到多幅重叠图像；

根据多幅重叠图像分别生成多幅3D图像。

本发明的观看3D图像的眼镜，该眼镜的左眼镜片为绿色镜片，右眼镜片为红色镜片。

本发明的一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法与现有的扫描电镜试验方法相比，具有试验结果更立体直观、景深更大的优点，采用本发明的眼镜观看获得的3D图像。本发明有利于从立体角度分析水泥基材料的细观结构。

附图说明

图1是本发明所述的一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法的流程图；

图2是SEM试验平台的结构示意图；

图3是本发明的观看3D图像的眼镜的结构示意图；

图4是对养护14天的矿渣水泥砂浆试件进行观测得到的图像，(a)、(b)、(c)和(d)分别对应SEM试验平台绕X轴转动0°、5°、3°和8°；

图5是对养护28天的水泥砂浆试件进行观测得到的图像，(a)、(b)、(c)和(d)分别对应SEM试验平台绕Y轴转动0°、5°、3°和8°。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法，该方法包括：

以SEM试验平台中心为原点，水平向右为Y轴方向，与该轴垂直的方向为X轴方向。将试验试件放于SEM试验平台中心，并在试验平台下设定转动轴，转动轴与X或Y轴某一方向的轴线平行，如图2示，图中1为转动轴，2为SEM试验平台，3为试验试件。这时，试验平台的CTR试验观测屏幕中会出现初始时的试件图像。将SEM试验平台绕着X轴方向或者Y轴方向进行转动，转动的角度范围为1°～8°，按照下列顺序分步转动：

第一步：X轴转动1°后回正或Y轴转动1°后回正；

第二步：X轴转动3°后回正或Y轴转动3°后回正；

第三步：X轴转动5°后回正或Y轴转动5°后回正；

第四步：X轴转动8°后回正或Y轴转动8°后回正。

要确保每次回正时CTR试验观测屏幕上试件图像的位置在初始时试件图像的位置。

通过大量的实验发现，转动的角度范围为1°～8°时能得到最清晰的3D图像。

为了实现SEM的三维观测试验数据分析，本发明提出了一种3D图像生成方法(G-R法即绿红法)。具体步骤如下：

首先，对转动到各角度时获取的试件图像进行裁剪、旋转，使平台转动后的试件图像均与平台水平时的试件图像重合。

然后，基于ArcSoft PhotoStadio 5.5软件，对图片进行编辑和重叠。例如：需要得到转动3°时的图像，可将X轴转动3°时的图像或Y轴转动3°时的图像与初始时试件图像重叠，并将重叠后的图像进行微旋转以便达到水平修正。

最后，在该软件的Green-Red模块中生成3D图像。

从得到的多幅3D图像中选出最清晰的一幅进行后续分析。

为了实现对3D图像的观察，本发明提供了一种观看3D图像的眼镜。该3D眼镜的结构如图3所示。该眼镜在使用时沿着中心轴进行对折，使用完毕后将眼镜还原为初始形态；该眼镜的左眼镜片为绿色镜片，右眼镜片为红色镜片，镜片采用玻璃树脂材质，眼镜架为树脂材料；该眼镜的镜片形状参照标准眼镜镜片形状，镜架材料参照相关标准。该眼镜的具体尺寸如下：长度L1为110mm；宽度为100mm和120mm，其中T型翼侧宽度W2为120mm，另一侧W1为100mm；T型下沿长度L2为92mm；T型上沿有一个长L3为40mm，宽为18mm的凹型开口；眼镜片距离眼镜中心轴距离L4为5mm，距离宽度为100mm的边的距离L5为15mm，距离宽度为120mm的边的距离L6为55mm，距离凹型开口底部的距离L7为37mm，L8为40mm，L9为6mm，L10为18mm，L11和L12均为40mm，A为红色镜片，B为绿色镜片。

实施例1：

采用本发明的方法对养护14天的矿渣水泥砂浆试件进行观测。试验试件尺寸和干燥准备按照相关标准进行，观测尺度为10μm。对其进行X轴方向的转动观测，转动角度为3°、5°和8°。其试验对比结果如图4所示。通过眼镜可以观测X轴转动8°时的试验结果更为立体和清晰，并可以发现原有平面中无法确认的细观孔结构的存在。

实施例2：

本实施例采用了与实施例一相同的步骤，但是水泥基材料、养护天数和旋转角度不同。对养护28天的水泥砂浆试件进行观测。试验试件尺寸和干燥准备按照相关标准进行，观测尺度为3.3μm。对其进行Y轴方向的转动观测，转动角度为3°、5°和8°。其试验对比结果如图5所示。通过3D眼镜可以观测Y轴转动5°时的试验结果更为立体和清晰，并可以发现原有平面中无法确认的细观凝胶水的存在。

Claims (5)

1.一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法，其特征在于，该方法包括：

SEM试验平台绕X轴和/或Y轴至少转动一个角度，采集平台水平时和平台转动后的试件图像；以SEM试验平台所在的水平面为xy平面，以SEM试验台中心为原点建立X轴和Y轴；

根据平台水平时和平台转动后的试件图像生成3D图像，转动的角度个数与生成的3D图像的个数相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法，其特征在于，转动的角度范围为1°～8°。

3.根据权利要求1所述的一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法，其特征在于，平台每转动一个角度后回正，再进行下一个角度的转动。

4.根据权利要求1所述的一种基于扫描电镜的水泥基材料的3D图像获得方法，其特征在于，所述根据平台水平时和平台转动后的试件图像生成3D图像具体为：

对各幅平台转动后的试件图像进行裁剪和旋转，使平台转动后的试件图像均与平台水平时的试件图像重合；

再将各幅平台转动后的试件图像分别与平台水平时的试件图像进行重叠，并将重叠后的图像进行水平修正，得到多幅重叠图像；

根据多幅重叠图像分别生成多幅3D图像。

5.观看3D图像的眼镜，其特征在于，该眼镜的左眼镜片为绿色镜片，右眼镜片为红色镜片。