JP4694847B2 - Rubber material form display method - Google Patents

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この発明は、ゴムに充填剤を配合したゴム材料におけるゴムと充填剤とが吸着した高密度のポリマー層の形態を表示するゴム材料の形態表示方法に関するものである。 The present invention relates to the form table How to Display the rubber material and rubber and a filler in the rubber material blended with filler to the rubber to display the form of a dense polymer layer adsorbed.

従来からゴムにカーボンブラックやシリカ等の充填剤を配合すると補強効果があるが知られており、特に、ゴムにカーボンブラックを配合したゴム材料がタイヤ等のゴム製品に広く用いられている。   Conventionally, it has been known that a filler such as carbon black or silica has a reinforcing effect when it is blended with rubber. In particular, rubber materials in which carbon black is blended with rubber are widely used for rubber products such as tires.

この充填剤を配合したゴム材料では、配合された充填剤のゴム材料内部での分散状態によって変形挙動に変化を生じるため、ゴム材料の内部の充填剤の状態を観察する技術が各種提案されている。非特許文献1には、CTスキャナ(コンピュータ・トモグラフィ・スキャナ)により透過型電子線トモグラフィー法(Transmission Electron Microtomography、TEMT)を用いて撮影した複数枚の画像からゴム材料の内部の3次元基本モデルを生成して充填剤を観察する技術が示されている。この非特許文献1の技術によりゴム材料の内部の良好なスライス画像を得ることができた。
Shinbori.Y,Jinnai.K,Nishikawa.Y,Kaneko.T,Niihara.K,and Nishi.T、Polymer Preprints,Japan Vol.53,NO.1(2004)873
In rubber materials blended with this filler, deformation behavior changes depending on the dispersion state of the blended filler inside the rubber material, and various techniques for observing the state of the filler inside the rubber material have been proposed. Yes. Non-Patent Document 1 describes a three-dimensional basic model inside a rubber material from a plurality of images taken by a transmission electron microtomography (TEMT) using a CT scanner (computer tomography scanner). A technique for observing fillers by producing With the technique of Non-Patent Document 1, a good slice image inside the rubber material could be obtained.
Shinbori.Y, Jinnai.K, Nishikawa.Y, Kaneko.T, Niihara.K, and Nishi.T, Polymer Preprints, Japan Vol.53, NO.1 (2004) 873

ところで、充填剤としてカーボンブラックを配合したゴム材料では、当該カーボンブラックのまわりにカーボンブックとゴムとが物理的あるいは化学的に吸着した高密度のポリマー層(所謂、カーボンゲル)が形成されているといわれている。   By the way, in a rubber material in which carbon black is blended as a filler, a high-density polymer layer (so-called carbon gel) in which carbon book and rubber are physically or chemically adsorbed is formed around the carbon black. It is said that.

しかしながら、このカーボンブックとゴムとが吸着している高密度のポリマー層を特定して形態を可視化することができていない、という問題点があった。   However, there is a problem that the high-density polymer layer on which the carbon book and rubber are adsorbed cannot be identified to visualize the form.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、充填剤とゴムとが吸着している高密度のポリマー層の形態を可視化することができるゴム材料の形態表示方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, a filler and rubber to provide the form table How to Display the rubber material can be visualized in the form of a dense polymer layer adsorbed For the purpose.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、ゴムに充填剤を配合して前記ゴムと前記充填剤とが吸着した高密度のポリマー層が形成された所定形状のゴム材料を透過型電子線トモグラフィー法を用いて撮影した複数枚の画像を計算機トモグラフィー法により3次元基本モデルに再構築し、当該3次元基本モデルを所定平面によりスライスしたときの内部構造を含む断面形状を表すスライス画像を取得し、前記ゴム材料に含まれる前記高密度のポリマー層とゴム部分及び充填剤部分とを判別するための前記スライス画像における画像濃度のしきい値を調整し、前記スライス画像を縦横所定数で分割した各画素の濃度値と調整された前記しきい値とに基づいて前記スライス画像を、前記しきい値に該当する画素を他の画素と異なる濃度値とする変換画像に変換し、変換された前記変換画像を表示手段に表示するIn order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 transmits a rubber material having a predetermined shape in which a high-density polymer layer in which the rubber and the filler are adsorbed by adding a filler to the rubber is formed. A slice representing a cross-sectional shape including an internal structure when a plurality of images taken using a scanning electron tomography method are reconstructed into a three-dimensional basic model by a computer tomography method and the three-dimensional basic model is sliced by a predetermined plane An image is acquired, the threshold value of the image density in the slice image for discriminating between the high-density polymer layer, the rubber part and the filler part contained in the rubber material is adjusted, and the slice image is vertically and horizontally predetermined. The slice image based on the density value of each pixel divided by the number and the adjusted threshold value, and the pixel corresponding to the threshold value is different from other pixels Converted into image to be displayed and converting said transformed image was on the display means.

請求項1記載の発明によれば、透過型電子線トモグラフィー法を用いてゴム材料を撮影した複数枚の画像を3次元基本モデルに再構築し、3次元基本モデルをスライスしたスライス画像を取得し、このスライス画像について、ゴムと充填剤とが吸着した高密度のポリマー層と、ゴム及び充填剤と、を判別するための画像濃度のしきい値を調整する。なお、高密度のポリマー層とは、充填剤のまわりに充填剤とゴムとが物理的あるいは化学的に吸着して充填剤表面にゴムが拘束された結果、高密度に凝縮しているポリマー層である。ここで、本願発明では、ライス画像のしきい値に該当する画素を他の画素と異なる濃度値とする変換画像に変換する。従って、変換画像の高密度のポリマー層の領域はゴム部分又は充填剤部分の領域と異なる濃度値となる。そして、換された変換画像を表示する。これによって、充填剤とゴムとが吸着している高密度のポリマー層の形態を可視化することができる。 According to the first aspect of the invention, obtains a transmission by using an electron beam tomography reconstructs a plurality of images obtained by photographing a rubber material into a three-dimensional base model, a slice image images obtained by slicing a three-dimensional base model and, for this slice image, adjusting the density of the polymer layer and the rubber and filler is adsorbed, the rubber and filler, the threshold value of image density to determine. The high-density polymer layer is a polymer layer that is condensed at high density as a result of physical or chemical adsorption of the filler and rubber around the filler to constrain the rubber on the surface of the filler. It is. Here, in the present invention, to convert the pixels corresponding to the threshold of the slice image in the converted image to different density values with other pixel. Accordingly, the high density polymer layer region of the converted image has a density value different from that of the rubber portion or the filler portion region. Then, to display the converted image is converted. This makes it possible to visualize the form of the high-density polymer layer in which the filler and rubber are adsorbed.

請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明において、記3次元基本モデルを所定平面により所定間隔でスライスした複数のスライス画像を取得し、記変換画像として2値化画像に変換し、換された複数の2値化画像を各スライス画像のスライス位置の順序でかつ前記所定間隔で積層し、各2値化画像間で同一値の画素を同一の要素として統合した領域を形成することにより3次元モデルを生成し、生成された前記3次元モデルに基づいて少なくとも前記高密度のポリマー層領域と前記ゴム部分及び前記充填剤部分の領域との濃度値を異なるものとした当該前記3次元モデルのスライス画像を表示することを特徴とする。 The invention of claim 2 is the invention of claim 1, wherein the pre-Symbol 3-dimensional base model to obtain a plurality of slice images obtained by slicing at predetermined intervals in a predetermined plane, the binarized image as a pre-Symbol converted image conversion, a plurality of binarized image is converted laminated in order is and the predetermined distance of the slice position of the slice image, by integrating pixels of the same value as the same elements among the binarized image area raw form a three-dimensional model by forming a different density value of the raw made at least the dense polymer layer region based on the three-dimensional model was as the rubber portion and the filler portion of the area that The slice image of the three-dimensional model is displayed.

請求項2記載の発明によれば、ム材料を所定間隔でスライスしたスライス画像を取得し、各スライス画像の各画素を調整されたしきい値に基づいて2値化画像に変換し、変換した複数の2値化画像を各スライス画像のスライス位置の順序でかつ前記所定間隔で積層し、2値化画像間で同一値の画素を同一の要素として統合した領域を形成して3次元モデルを生成する。従って、この3次元モデルは、高密度のポリマー層領域とゴム及び充填剤の領域とに分かれている。そして、3次元モデルの高密度のポリマー層領域と当該高密度のポリマー層以外の領域との濃度値を異なるものとした3次元モデルのスライス画像を表示する。これによって、充填剤とゴムとが吸着している高密度のポリマー層の形態を可視化することができる。 According to the second aspect of the present invention to obtain a slice image obtained by slicing the rubber material at predetermined intervals, into a binary image based on a threshold that is adjusted each pixel of each slice image, converted A three-dimensional model is formed by stacking a plurality of binarized images in the order of slice positions of each slice image and at the predetermined interval to form a region in which pixels having the same value are integrated as the same element between the binarized images. Is generated. Therefore, this three-dimensional model is divided into a high-density polymer layer region and a rubber and filler region. Then, a slice image of the three-dimensional model in which the density values of the high-density polymer layer region of the three-dimensional model and the region other than the high-density polymer layer are different is displayed. This makes it possible to visualize the form of the high-density polymer layer in which the filler and rubber are adsorbed.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記調整手段により調整された前記しきい値を記憶する記憶手段をさらに有し、前記変換手段は、前記スライス画像の各画素の濃度値と前記記憶手段に記憶された前記しきい値とに基づいて前記各スライス画像を変換画像に変換することを特徴とする。   The invention according to claim 3 further comprises storage means for storing the threshold value adjusted by the adjusting means in the invention according to claim 1 or 2, wherein the converting means is the slice image. Each slice image is converted into a converted image based on the density value of each pixel and the threshold value stored in the storage means.

請求項3記載の発明によれば、調整手段により調整されたしきい値を記憶手段に記憶させる。これにより、一旦適正に調整が行われるとしいき値を再度調整する必要がなく、変換手段によって取得したスライス画像をすみやかに変換画像に変換することができる。 According to the invention described in claim 3, the threshold value adjusted by the adjusting means is stored in the storage means . Thus, once the adjustment is properly performed, it is not necessary to adjust the threshold value again, and the slice image acquired by the conversion unit can be immediately converted into a converted image.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3記載の何れか1項記載の発明において、前記ゴム材料は、前記ゴムに充填剤としてカーボンブラックが配合されて前記ゴムと前記カーボンブラックとが吸着した高密度のポリマー層が形成されており、前記画像濃度のしきい値を、ゴム材料に含まれる前記高密度のポリマー層とゴム部分及びカーボンブラック部分とを判別するための濃度値とすることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the rubber material comprises the rubber and the carbon black mixed with carbon rubber as a filler. Is formed, and a density value for discriminating the threshold value of the image density from the high-density polymer layer contained in the rubber material from the rubber part and the carbon black part. It is characterized by.

請求項4記載の発明によれば、ゴムに充填剤としてカーボンブラックを配合したゴム材料において、ゴムとカーボンブラックとが吸着した高密度のポリマー層の形態を可視化することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, in a rubber material in which carbon black is blended as a filler in rubber, the form of a high-density polymer layer in which rubber and carbon black are adsorbed can be visualized.

請求項5に記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記ゴム材料は、前記ゴムに充填剤としてシリカがさらに配合されており、前記画像濃度のしきい値を、ゴム材料に含まれる前記高密度のポリマー層及びシリカ部分とゴム部分及びカーボンブラック部分とを判別する濃度値とし、前記表示手段は、前記3次元モデルに基づいて少なくとも前記高密度のポリマー層及びシリカ部分の領域と前記ゴム部分及び前記カーボンブラック部分の領域との濃度値を異なるものとした当該前記3次元モデルのスライス画像を表示することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the rubber material further includes silica as a filler in the rubber, and the threshold value of the image density is included in the rubber material. A density value for discriminating between the high-density polymer layer and the silica portion and the rubber portion and the carbon black portion, and the display means is based on the three-dimensional model and at least the high-density polymer layer and the silica portion region and the The slice image of the three-dimensional model in which the density values of the rubber part and the carbon black part are different from each other is displayed.

請求項5記載の発明によれば、シリカはゴムと吸着しないため高密度のポリマー層が形成されない。一方、カーボンブラックは、ゴムと吸着してカーボンブラックとゴムの界面に高密度のポリマー層が形成される。従って、表示手段に3次元モデルに基づくスライス画像を表示すると、高密度のポリマー層の領域は内部がカーボンブラックであるため異なる濃度値の中空画像となり、シリカの領域は内部が同一濃度値の画像となる。よって、表示されたスライス画像ら高密度のポリマー層とシリカとを判別することができる。 According to the invention described in claim 5, since silica does not adsorb rubber, a high-density polymer layer is not formed. On the other hand, carbon black adsorbs to rubber and forms a high-density polymer layer at the interface between carbon black and rubber. Therefore, when a slice image based on the three-dimensional model is displayed on the display means, the high-density polymer layer region is a hollow image having different density values because the inside is carbon black, and the silica region is an image having the same density value inside. It becomes. Therefore, it is possible to determine the displayed slice image or al dense polymer layer and silica.

以上説明したように、本発明によれば、透過型電子線トモグラフィー法を用いて生成されたゴム材料の3次元基本モデルをスライスしたスライス画像を取得し、取得したスライス画像を高密度のポリマー層部分とゴム部分及び充填剤部分とを判別するように調整された画像濃度のしきい値に基づいて変換画像に変換し、変換した変換画像を表示しているので、充填剤とゴムとが吸着している高密度のポリマー層の形態を可視化することができる、という優れた効果を有する。   As described above, according to the present invention, a slice image obtained by slicing a three-dimensional basic model of a rubber material generated by using the transmission electron beam tomography method is obtained, and the obtained slice image is obtained as a high-density polymer layer. The image is converted into a converted image based on an image density threshold adjusted to discriminate between the rubber portion and the filler portion, and the converted image is displayed, so that the filler and rubber are adsorbed. It has the outstanding effect that the form of the high-density polymer layer currently made can be visualized.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1には本発明に係るゴム材料の形態表示システム10の構成が示されている。   FIG. 1 shows the configuration of a rubber material form display system 10 according to the present invention.

ゴム材料の形態表示システム10は、CTスキャナ(コンピュータ・トモグラフィ・スキャナ)11と、コンピュータ12と、から構成されている。CTスキャナ11とコンピュータ12とはケーブル20により接続されている。   The rubber material form display system 10 includes a CT scanner (computer tomography scanner) 11 and a computer 12. The CT scanner 11 and the computer 12 are connected by a cable 20.

CTスキャナ11は、透過型電子顕微鏡と試料台とを内蔵している。CTスキャナ11は、試料台に載置された解析対象ゴム材料を前記透過型電子顕微鏡により撮影し、撮影により得られたデータを計算機トモグラフィー法(CT法)により3次元基本モデルに再構成する。CTスキャナ11は、再構成した当該3次元基本モデルを所定平面により所定間隔でスライスした複数枚のスライス画像データを生成する。   The CT scanner 11 incorporates a transmission electron microscope and a sample stage. The CT scanner 11 images the rubber material to be analyzed placed on the sample stage with the transmission electron microscope, and reconstructs the data obtained by the imaging into a three-dimensional basic model by a computer tomography method (CT method). The CT scanner 11 generates a plurality of slice image data obtained by slicing the reconstructed three-dimensional basic model at a predetermined interval with a predetermined plane.

コンピュータ12は、解析を行う際の各種条件を入力するためのキーボード15と、予め記憶された処理プログラムに従って画像を解析するコンピュータ本体13と、及びコンピュータ本体13の演算結果等を表示するディスプレイ14と、から構成されている。コンピュータ12は、CTスキャナ11により生成されたスライス画像データを用いてゴム材料に含まれる充填剤とゴムとが吸着した高密度のポリマー層の形態の解析を実施する。   The computer 12 includes a keyboard 15 for inputting various conditions for analysis, a computer main body 13 for analyzing an image according to a pre-stored processing program, and a display 14 for displaying calculation results of the computer main body 13. , Is composed of. The computer 12 uses the slice image data generated by the CT scanner 11 to analyze the form of the high-density polymer layer in which the filler and rubber contained in the rubber material are adsorbed.

また、コンピュータ本体13には、記録媒体としてのフレキシブルディスク(以下、FDという。)16が挿抜可能なフレキシブルディスクドライブユニット(以下、FDUという。)18を備えている。   The computer main body 13 includes a flexible disk drive unit (hereinafter referred to as FDU) 18 into which a flexible disk (hereinafter referred to as FD) 16 as a recording medium can be inserted and removed.

次に、図2を参照して、コンピュータ12の電気系の要部構成を説明する。   Next, with reference to FIG. 2, the configuration of the main part of the electrical system of the computer 12 will be described.

コンピュータ12は、装置全体の動作を司るCPU(中央処理装置)40と、コンピュータ12を制御する制御プログラムを含む各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたROM42と、各種データを一時的に記憶するRAM48と、ケーブル20に接続されたコネクタ59に接続され、コネクタ59を介してCTスキャナ11からスライス画像データを取得する外部I/O制御部60と、取得したスライス画像データ及び後述するしきい値保持データを記憶するHDD(ハードディスクドライブ)56と、FDU18に装着されたFD16とのデータの入出力を行うフレキシブルディスクI/F部52と、ディスプレイ14への各種情報の表示を制御するディスプレイドライバ44と、キーボード15へのキー操作を検出する操作入力検出部46と、を備えている。   The computer 12 temporarily stores a CPU (central processing unit) 40 that controls the operation of the entire apparatus, a ROM 42 that stores various programs and various parameters including a control program for controlling the computer 12, and various data. An external I / O control unit 60 that is connected to the RAM 48 and a connector 59 connected to the cable 20 and acquires slice image data from the CT scanner 11 via the connector 59, acquired slice image data, and a threshold value to be described later An HDD (Hard Disk Drive) 56 for storing retained data, a flexible disk I / F unit 52 for inputting / outputting data between the FD 16 mounted on the FDU 18, and a display driver 44 for controlling display of various information on the display 14. And an operation for detecting a key operation on the keyboard 15. An input detection unit 46, and a.

CPU40、RAM48、ROM42、HDD56、外部I/O制御部60、フレキシブルディスクI/F部52、ディスプレイドライバ44、及び操作入力検出部46は、システムバスBUSを介して相互に接続されている。従って、CPU40は、RAM48、ROM42、HDD56へのアクセス、フレキシブルディスクI/F部52を介してのFDU18に装着されたFD16へのアクセス、外部I/O制御部60を介したデータの送受信の制御、ディスプレイドライバ44を介したディスプレイ14への各種情報の表示、を各々行うことができる。また、CPU40は、キーボード15に対するキー操作を常時把握できる。   The CPU 40, RAM 48, ROM 42, HDD 56, external I / O control unit 60, flexible disk I / F unit 52, display driver 44, and operation input detection unit 46 are connected to each other via a system bus BUS. Therefore, the CPU 40 controls access to the RAM 48, ROM 42 and HDD 56, access to the FD 16 mounted on the FDU 18 via the flexible disk I / F unit 52, and control of data transmission / reception via the external I / O control unit 60. Various information can be displayed on the display 14 via the display driver 44. Further, the CPU 40 can always grasp key operations on the keyboard 15.

なお、後述する3次元モデル生成処理プログラムは、FDU18を用いてFD16に対して読み書き可能である。従って、後述する3次元モデル生成処理プログラムはを予めFD16に記録しておき、FDU18を介してFD16に記録された3次元モデル生成処理プログラムを実行してもよい。また、FD16に記録された3次元モデル生成処理プログラムをHDD56へ格納(インストール)して実行するようにしてもよい。また、記録媒体としては、記録テープ、CD−ROMやDVD等の光ディスクや、MD,MO等の光磁気ディスクがあり、これらを用いるときには、上記FDU18に代えてまたはさらに対応する読み書き装置を用いればよい。   Note that a three-dimensional model generation processing program, which will be described later, can be read from and written to the FD 16 using the FDU 18. Therefore, a 3D model generation processing program to be described later may be recorded in the FD 16 in advance, and the 3D model generation processing program recorded in the FD 16 may be executed via the FDU 18. Further, the three-dimensional model generation processing program recorded in the FD 16 may be stored (installed) in the HDD 56 and executed. As the recording medium, there are recording tapes, optical disks such as CD-ROM and DVD, and magneto-optical disks such as MD and MO. When these are used, instead of the FDU 18 or a corresponding read / write device is used. Good.

次に、本実施の形態の係る高密度のポリマー層の形態の表示を行う際の動作を簡単に説明する。   Next, the operation when displaying the form of the high-density polymer layer according to the present embodiment will be briefly described.

本実施の形態では、ユーザよってカーボンブラックを充填剤として配合した所定形状のゴム材料に対して金コロイドでマーキングが行われ、CTスキャナ11に設けられた試料台に載置され、CTスキャナ11に対して処理開始の所定操作が行われると後述するスライス画像生成処理が実行される。   In the present embodiment, a user performs marking with a gold colloid on a rubber material having a predetermined shape blended with carbon black as a filler, is placed on a sample stage provided in the CT scanner 11, and is placed on the CT scanner 11. On the other hand, when a predetermined operation for starting the process is performed, a slice image generation process to be described later is executed.

本実施の形態に係るCTスキャナ11は、透過型電子線トモグラフィー法(TEMT)を用いたコンピュータ構成を含む計測装置として構成されている。CTスキャナ11は、透過型電子顕微鏡とゴム材料が載置された試料台とを所定の角度範囲(本実施の形態では、−60度から+60度の範囲)で所定角度(例えば、2度間隔)ずつ相対的に回転移動させつつスキャンすることによりゴム材料の連続傾斜画像を撮影する。CTスキャナ11は、撮影した61枚の傾斜画像の画像データを用い、各画像間の回転軸を求め、計算機トモグラフィー法により3次元基本モデルに再構成する。そして、CTスキャナ11は、再構成した3次元基本モデルを各面に平行な所定間隔でスライスしたスライス画像を生成する。この生成されたスライス画像データはケーブル20を介してコンピュータ12へ出力される。   The CT scanner 11 according to the present embodiment is configured as a measuring apparatus including a computer configuration using a transmission electron beam tomography method (TEMT). The CT scanner 11 has a predetermined angle (for example, an interval of 2 degrees) between a transmission electron microscope and a sample table on which a rubber material is placed within a predetermined angle range (in the present embodiment, a range of −60 degrees to +60 degrees). ) A continuous inclined image of the rubber material is taken by scanning while relatively rotating each one. The CT scanner 11 uses the image data of the 61 tilted images that have been taken, finds the rotation axis between the images, and reconstructs it into a three-dimensional basic model by computer tomography. Then, the CT scanner 11 generates a slice image obtained by slicing the reconstructed three-dimensional basic model at a predetermined interval parallel to each surface. The generated slice image data is output to the computer 12 via the cable 20.

コンピュータ12は、ケーブル20を介して取得したスライス画像データをHDD56に記憶する。   The computer 12 stores the slice image data acquired via the cable 20 in the HDD 56.

コンピュータ12は、ユーザによりキーボード15を介して3次元モデルの生成開始の所定操作が行われると後述する3次元モデル生成処理を実行する。後述する3次元モデル生成処理では、HDD56に記憶されたスライス画像データにより示される3次元モデルを生成し、生成した3次元モデルの立体像及びスライス画像をディスプレイ14に表示する。   When the user performs a predetermined operation for starting generation of a three-dimensional model via the keyboard 15, the computer 12 executes a three-dimensional model generation process described later. In a three-dimensional model generation process described later, a three-dimensional model indicated by slice image data stored in the HDD 56 is generated, and a three-dimensional image and a slice image of the generated three-dimensional model are displayed on the display 14.

次に、図3を参照しつつ、CTスキャナ11により実行されるスライス画像生成処理の作用を詳細に説明する。なお、図3は、スライス画像生成処理プログラムの流れを示すフローチャ−トである。   Next, the operation of the slice image generation process executed by the CT scanner 11 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the slice image generation processing program.

同図のステップ100では、初期処理として所定形状のゴム材料が載置された試料台と透過型電子顕微鏡とを相対的に移動させて位置関係を初期位置(本実施の形態では−60度の位置)とする。次のステップ102では、透過型電子顕微鏡によりゴム材料の撮影を行いゴム材料の傾斜画像を取得する。   In step 100 of the figure, as an initial process, the sample table on which a rubber material having a predetermined shape is placed and the transmission electron microscope are relatively moved to change the positional relationship to the initial position (in this embodiment, −60 degrees). Position). In the next step 102, the rubber material is photographed by a transmission electron microscope to obtain an inclined image of the rubber material.

次のステップ104では、透過型電子顕微鏡と試料台と位置関係が所定の角度範囲の終了位置(本実施の形態では、+60度)であるか否かから、所定の角度範囲(本実施の形態では、−60度から+60度まで)での撮影が完了したか否かを判定しており、肯定判定の場合はステップ108へ移行し、否定判定の場合はステップ106へ移行する。ステップ106では、透過型電子顕微鏡と試料台とを相対的に所定角度(例えば、2度)だけ回転移動させてステップ102へ移行し、再度ゴム材料の撮影を行う。   In the next step 104, whether or not the positional relationship between the transmission electron microscope and the sample stage is the end position of the predetermined angular range (in this embodiment, +60 degrees), it is determined whether or not the predetermined angular range (the present embodiment). Then, it is determined whether or not the photographing at −60 degrees to +60 degrees has been completed. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 108, and if the determination is negative, the process proceeds to step 106. In step 106, the transmission electron microscope and the sample stage are relatively rotated by a predetermined angle (for example, 2 degrees), the process proceeds to step 102, and the rubber material is imaged again.

一方、ステップ108では、上述した所定の角度範囲での撮影が完了しているので、撮影によって得られた各傾斜画像からゴム材料にマーキングされた金コロイドの位置を特定し、各傾斜像の金コロイドの位置の変化(軌跡)からゴム材料の回転軸を特定する。そして、この特定した回転軸と複数の傾斜画像の画像データからCT法により3次元基本モデルを生成する。   On the other hand, in step 108, since the photographing within the predetermined angle range described above has been completed, the position of the gold colloid marked on the rubber material is identified from each inclined image obtained by photographing, and the gold of each inclined image is determined. The rotation axis of the rubber material is specified from the change (trajectory) of the position of the colloid. Then, a three-dimensional basic model is generated by the CT method from the identified rotation axis and image data of a plurality of tilt images.

次のステップ110では、生成した3次元基本モデルを所定平面によりこの所定平面に平行な面で所定間隔(本実施の形態では、4[nm]間隔)毎にスライスしたときの内部構造を含む断面形状を表す複数枚(本実施の形態では、67枚)のスライス画像を生成する。このスライス画像のスライス画像データは、ケーブル20を介してコンピュータ12へ出力される。なお、この所定間隔は、ゴム材料に配合される充填剤により変更可能あり、予め実験的に求めた値を用いることができる。   In the next step 110, a cross section including the internal structure when the generated three-dimensional basic model is sliced by a predetermined plane at a predetermined interval (4 [nm] interval in this embodiment) on a plane parallel to the predetermined plane. A plurality of (67 in the present embodiment) slice images representing the shape are generated. The slice image data of this slice image is output to the computer 12 via the cable 20. The predetermined interval can be changed depending on the filler blended in the rubber material, and a value obtained in advance by experiment can be used.

ここで、図5には、本実施の形態に係るCTスキャナ11により生成されたスライス画像の1例が示されている。   Here, FIG. 5 shows an example of a slice image generated by the CT scanner 11 according to the present embodiment.

図5に示されるスライス画像は、ゴム材料を構成するゴム、カーボンブラック、及びゴムとカーボンブラックとが吸着した高密度のポリマー層、とでそれぞれ物質的に透過率が異なるため、階調画像となっている。よって、スライス画像の各画素の濃度に基づいて高密度のポリマー層を判別することができる。すなわち、図11に示すように、スライス画像では、ゴム部分、カーボンブラック部分、高密度のポリマー層で濃度値が異なっている。
よって、後述する3次元モデル生成処理プログラムでは、このスライス画像の濃度のしきい値を調整することにより、このスライス画像から高密度のポリマー層とゴム部分及びカーボンブラック部分とを判別している。この調整したしきい値はHDD56に記憶させておくことができる。また、HDD58からしきい値を読み出して再度調整を行った後にHDD58に再度記憶させることもできる。
The slice image shown in FIG. 5 is different from the tone image because the transmittance of the rubber, carbon black, and the high-density polymer layer on which the rubber and carbon black are adsorbed are different. It has become. Therefore, a high-density polymer layer can be discriminated based on the density of each pixel of the slice image. That is, as shown in FIG. 11, in the slice image, the density values are different in the rubber part, the carbon black part, and the high-density polymer layer.
Therefore, in the later-described three-dimensional model generation processing program, the high density polymer layer, the rubber portion, and the carbon black portion are discriminated from the slice image by adjusting the threshold value of the density of the slice image. This adjusted threshold value can be stored in the HDD 56. It is also possible to read the threshold value from the HDD 58 and adjust it again, and then store it again in the HDD 58.

次に、図4を参照しつつ、コンピュータ12により実行される3次元モデル生成処理の作用を詳細に説明する。なお、図4は、3次元モデル生成処理プログラムの流れを示すフローチャ−トである。   Next, the operation of the three-dimensional model generation process executed by the computer 12 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the three-dimensional model generation processing program.

同図のステップ150では、HDD58に記憶されているしきい値保持データから値を読み出す。読み出した値をディスプレイ14にしきい値として表示する。ユーザはキーボード15からの操作によってディスプレイ14に表示されたしきい値を調整する。次のステップ151では、ユーザによりキーボード15を介してしきい値を確定する所定操作が行われると、ディスプレイ14に表示しているしきい値をゴム及びカーボンブラックを判別するための濃度値をしきい値hとして設定する。なお、本実施の形態に係る3次元モデル生成処理では、しきい値hとして図11に示されるBよりも大きく且つD以下の値が設定されたとする。
次のステップ152では、カウンタnに1を設定する。次のステップ154では、HDD58からn枚目のスライス画像を示すスライス画像データを読み込みを行う。次のステップ155では、カウンタnが1であるか否かを判別し、肯定判定の場合はステップ156へ移行し、否定判定の場合はステップ157へ移行する。
In step 150 in the figure, the value is read from the threshold value holding data stored in the HDD 58. The read value is displayed on the display 14 as a threshold value. The user adjusts the threshold value displayed on the display 14 by an operation from the keyboard 15. In the next step 151, when a predetermined operation for determining the threshold value is performed by the user via the keyboard 15, the threshold value displayed on the display 14 is set to a density value for discriminating rubber and carbon black. Set as threshold h. In the three-dimensional model generation process according to the present embodiment, it is assumed that a value larger than B and less than or equal to D shown in FIG.
In the next step 152, 1 is set to the counter n. In the next step 154, slice image data indicating the nth slice image is read from the HDD 58. In the next step 155, it is determined whether or not the counter n is 1. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 156. If the determination is negative, the process proceeds to step 157.

ステップ156では、カウンタnが1であり最初のスライス画像に対する処理であるため、スライス画像を2値化するしきい値をしきい値hを基準としてキーボード15により変更可能する。そして、変更されたしきい値hによりスライス画像を2値化した2値化画像をディスプレイ14に表示する。また、しきい値hを基準として所定の範囲で微調整したしきい値(h±Δh)でスライス画像を2値化した2値化画像をディスプレイ14に表示する。なお、この表示は、ディスプレイ14の表示領域を分割して表示してもよい。また、一定期間毎に各スライス画像を切替えて表示してもよい。ユーザがキーボード15を用いて適切な表示となっている2値化画像を選択すると、選択さられた2値化画像に用いたしきい値をしきい値hとして再設定する。また、再設定したしきい値hの値をしきい値保持データとしてHDD58に記憶させる。   In step 156, since the counter n is 1 and the process is for the first slice image, the threshold value for binarizing the slice image can be changed by the keyboard 15 with the threshold value h as a reference. Then, a binarized image obtained by binarizing the slice image with the changed threshold value h is displayed on the display 14. Further, a binary image obtained by binarizing the slice image with a threshold value (h ± Δh) finely adjusted within a predetermined range with reference to the threshold value h is displayed on the display 14. This display may be performed by dividing the display area of the display 14. In addition, each slice image may be switched and displayed at regular intervals. When the user selects a binarized image that is appropriately displayed using the keyboard 15, the threshold value used for the selected binarized image is reset as the threshold value h. Further, the reset value of the threshold value h is stored in the HDD 58 as threshold value holding data.

図6には、図5に示されるスライス画像の各画素の濃度値を再設定したしきい値hと比較し、しきい値h以上の画素を黒、しきい値h未満の画素を白として2値化した2値化画像が示されている。図6では、黒の部分が高密度のポリマー層部分、白の部分がゴム部分及びカーボンブラック部分となっている。   FIG. 6 compares the density value of each pixel of the slice image shown in FIG. 5 with the reset threshold value h, and determines that pixels above the threshold value h are black and pixels below the threshold value h are white. A binarized binarized image is shown. In FIG. 6, the black portion is a high-density polymer layer portion, and the white portion is a rubber portion and a carbon black portion.

なお、スライス画像の各画素の濃度値が変更されたしきい値hとなる画素を他の画素と異なる濃度値とする変換画像をディスプレイ14に表示してもよい。図12には、図5に示されるスライス画像の各画素の濃度値を再設定したしきい値hと比較し、しきい値hの画素を黒として変換した変換画像が示されている。   Note that a converted image in which the pixel having the threshold value h in which the density value of each pixel of the slice image is changed is different from the other pixels may be displayed on the display 14. FIG. 12 shows a converted image obtained by comparing the density value of each pixel of the slice image shown in FIG. 5 with the reset threshold value h and converting the pixel of the threshold value h as black.

ステップ157では、読み込んだスライス画像データにより示されるスライス画像の各画素の濃度値をしきい値hと比較して各画素を2値化した2値化画像の2値化画像データを生成する。次のステップ158では、2値化画像データに対して2値化画像の黒の部分の画素の値を「1」、その他の画素の値を「0」とした2値化画像データにフォーマット変換する。図7には、図6に示される2値化画像の各画素を数値に変換した2値化画像データがその配列を含めたイメージとして示されている。図7では、画素の値が「1」の部分が高密度のポリマー層部分、画素の値が「0」の部分はゴム部分及びカーボンブラック部分となっている。   In step 157, the density value of each pixel of the slice image indicated by the read slice image data is compared with the threshold value h to generate binary image data of a binary image obtained by binarizing each pixel. In the next step 158, the format of the binarized image data is converted into binarized image data in which the value of the black portion of the binarized image is “1” and the values of the other pixels are “0”. To do. FIG. 7 shows binary image data obtained by converting each pixel of the binary image shown in FIG. 6 into a numerical value as an image including the array. In FIG. 7, a portion having a pixel value “1” is a high-density polymer layer portion, and a portion having a pixel value “0” is a rubber portion and a carbon black portion.

次のステップ160では、全てのスライス画像データ(本実施の形態では、67枚のスライス画像の各スライス画像データ)に対して読み込みからフォーマット変換までの処理が終了したか否かを判定しており、肯定判定の場合はステップ164へ移行し、否定判定の場合はステップ162へ移行する。ステップ162では、カウンタnを1カウントアップしてステップ154へ移行し、次のスライス画像データの読み込みを行う。   In the next step 160, it is determined whether or not the processing from reading to format conversion has been completed for all slice image data (in this embodiment, each slice image data of 67 slice images). If the determination is affirmative, the process proceeds to step 164. If the determination is negative, the process proceeds to step 162. In step 162, the counter n is incremented by 1, and the process proceeds to step 154 to read the next slice image data.

一方、ステップ164では、フォーマット変換した各2値化画像データに基づき、2値化画像を各スライス画像のスライス位置の順序でかつ上述した所定間隔で積層して3次元の構造とする。そして、各2値化画像の間で同一値の画素を同一の要素として統合した3次元領域を形成する画像処理を行い、3次元モデルを生成し、当該3次元モデルの立体像をディスプレイ14に表示する。また、ユーザからのキーボード15を介して指示に応じて生成した3次元モデルを指定された面でスライスした内部構造を含む断面形状を表すスライス画像をディスプレイ14に表示する。   On the other hand, in step 164, based on each binarized image data subjected to format conversion, the binarized images are stacked in the order of the slice positions of each slice image and at the above-described predetermined intervals to form a three-dimensional structure. Then, image processing is performed to form a three-dimensional region in which pixels having the same value are integrated as the same element between the respective binarized images, a three-dimensional model is generated, and a stereoscopic image of the three-dimensional model is displayed on the display 14. indicate. In addition, a slice image representing a cross-sectional shape including an internal structure obtained by slicing a three-dimensional model generated according to an instruction via the keyboard 15 from the user on a specified surface is displayed on the display 14.

ここで、図8には、ディスプレイ14に表示される3次元モデルの立体像の1例が示されている。この例では、3次元モデル生成処理でのしきい値を高密度のポリマー層とゴム部分及びカーボンブラックとを判別する濃度値(図11に示されるBよりも大きく且つD以下)に調整している。よって、図8には、高密度のポリマー層の立体像が示されている。カーボンブラックはゴム材料の内部でネットワーク構造を形成しているので、図8に示されるように、ゴムとカーボンブラックとが吸着した高密度のポリマー層も複雑な3次元構造となっている。なお、図8に示す3次元モデルの立体像は、スライス画像として取得したゴム材料の範囲内で再構築を行っているので、取得したスライス画像の境界までのゴム材料が表示される。このため、高密度のポリマー層がスライス画像をまたいで連続する場合、境界部分は、所定の平面で切断されたようになる。   Here, FIG. 8 shows an example of a three-dimensional model three-dimensional image displayed on the display 14. In this example, the threshold value in the three-dimensional model generation process is adjusted to a concentration value (greater than B and less than D shown in FIG. 11) for discriminating between a high-density polymer layer, a rubber part, and carbon black. Yes. Therefore, FIG. 8 shows a three-dimensional image of the high-density polymer layer. Since carbon black forms a network structure inside the rubber material, as shown in FIG. 8, the high-density polymer layer on which rubber and carbon black are adsorbed has a complicated three-dimensional structure. Note that since the three-dimensional image of the three-dimensional model shown in FIG. 8 is reconstructed within the range of the rubber material acquired as a slice image, the rubber material up to the boundary of the acquired slice image is displayed. For this reason, when a high-density polymer layer continues across a slice image, the boundary part will be cut | disconnected by the predetermined plane.

図9には、図8に示された3次元モデルの立体像を所定の平面においてスライスした内部構造を含む断面形状を表すスライス画像が示されている。高密度のポリマー層はゴムとカーボンブラックとの界面部分に生じるため、高密度のポリマー層の中空となっている内側がカーボンブラック部分であると特定することができる。また、図9に示されるスライス画像から高密度のポリマー層の厚さを測定することもできる。   FIG. 9 shows a slice image representing a cross-sectional shape including an internal structure obtained by slicing the stereoscopic image of the three-dimensional model shown in FIG. 8 in a predetermined plane. Since the high-density polymer layer is generated at the interface portion between the rubber and the carbon black, it can be specified that the hollow inside of the high-density polymer layer is the carbon black portion. Moreover, the thickness of a high-density polymer layer can also be measured from the slice image shown in FIG.

一方、図10には、充填剤としてシリカとカーボンブラックとを共に配合したゴム材料に対して、本実施の形態に係るゴム材料の形態表示システム10を用いて3次元モデルを生成し、当該3次元モデルの立体像を所定の平面においてスライスしたスライス画像の1例が示されている。この例では、3次元モデル生成処理でのしきい値を高密度のポリマー層及びシリカとゴム部分及びカーボンブラック部分とを判別する濃度値(図11に示されるBよりも大きく且つC以下)に調整している。このしきい値を用いることによりスライス画像を2値化した2値化画像では、シリカ部分が高密度のポリマー層と同様にの黒の部分となる。しかし、シリカは、ゴムに配合されてもシリカの回りに高密度のポリマー層が生じないことが実験的に分かっている。従って、図10に示される画像から高密度のポリマー層は内側がカーボンブラックであるため中空となっている。よって、3次元モデルをスライスしたスライス画像からカーボンブラックとシリカを区別することができる。   On the other hand, in FIG. 10, a three-dimensional model is generated for the rubber material in which silica and carbon black are blended as fillers by using the rubber material configuration display system 10 according to the present embodiment. An example of a slice image obtained by slicing a three-dimensional image of a dimensional model in a predetermined plane is shown. In this example, the threshold value in the three-dimensional model generation process is set to a concentration value (greater than B and less than C shown in FIG. 11) for distinguishing the high-density polymer layer, silica, rubber portion, and carbon black portion. It is adjusted. In the binarized image obtained by binarizing the slice image by using this threshold value, the silica portion becomes a black portion similar to the high-density polymer layer. However, it has been experimentally found that silica does not form a dense polymer layer around silica even when blended with rubber. Therefore, from the image shown in FIG. 10, the high-density polymer layer is hollow because the inside is carbon black. Therefore, carbon black and silica can be distinguished from the slice image obtained by slicing the three-dimensional model.

以上のように本実施の形態によれば、コンピュータ12は、ゴム材料の複数のスライス画像データをケーブル20を介して外部I/O制御部60から取得する。スライス画像における画像濃度のしきい値hは、ユーザによりキーボード15を介して調整される。CPU40は、3次元モデル生成処理が実行されると、スライス画像の各画素の濃度値としいき値hとに基づいて各スライス画像を2値化画像に変換する。また、CPU40は、3次元モデル生成処理において、変換した複数の2値化画像を各スライス画像のスライス位置の順序でかつ所定間隔で積層し、各2値化画像間で同一値の画素の領域を統合した3次元モデルを生成する。ディスプレイ14は、生成した前記3次元モデルの高密度のポリマー層領域と高密度のポリマー層以外の領域との濃度値を異なるものとしたスライス画像を表示する。これにより、カーボンブラックとゴムとが吸着している高密度のポリマー層の形態を可視化することができる。   As described above, according to the present embodiment, the computer 12 acquires a plurality of slice image data of a rubber material from the external I / O control unit 60 via the cable 20. The threshold value h of the image density in the slice image is adjusted by the user via the keyboard 15. When the three-dimensional model generation process is executed, the CPU 40 converts each slice image into a binary image based on the density value of each pixel of the slice image and the threshold value h. Further, in the three-dimensional model generation process, the CPU 40 stacks a plurality of converted binarized images in the order of slice positions of each slice image at a predetermined interval, and a pixel region having the same value between the binarized images. To generate a three-dimensional model. The display 14 displays slice images in which the density values of the generated high-density polymer layer region and the region other than the high-density polymer layer in the generated three-dimensional model are different. Thereby, the form of the high-density polymer layer which carbon black and rubber have adsorbed can be visualized.

また、濃度のしきい値hをHDD58に記憶することにより調整したしきい値を用いることができ、調整の手間を軽減することができる。   Further, the threshold value adjusted by storing the density threshold value h in the HDD 58 can be used, and the labor of adjustment can be reduced.

また、本実施の形態では、3次元モデル生成処理においてHDD58に記憶されているしきい値保持データから値をしきち値をディスプレイ14に表示し、調整を行ったしきい値をしきい値hとして設定して処理を行っている場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、3次元モデル生成処理とは別の処理においてHDD58に記憶しているしきい値保持データの値を調整し、3次元モデル生成処理においてHDD58に記憶しているしきい値保持データの値を用いてスライス画像の各画素を2値化してもよい。これにより、一旦適正に調整が行われるとしいき値を再度調整する必要がなく、取得したスライス画像をすみやかに2値化画像に変換することができる。   Further, in the present embodiment, a threshold value is displayed on the display 14 from the threshold value holding data stored in the HDD 58 in the three-dimensional model generation process, and the adjusted threshold value is set as the threshold value h. However, the present invention is not limited to this. For example, the threshold value stored in the HDD 58 in a process different from the three-dimensional model generation process is described. Data values may be adjusted, and each pixel of the slice image may be binarized using the value of the threshold value holding data stored in the HDD 58 in the three-dimensional model generation process. As a result, once the adjustment is properly performed, it is not necessary to adjust the threshold value again, and the acquired slice image can be immediately converted into a binarized image.

また、実験等によって高密度のポリマー層とゴム部分及びカーボンブラック部分とを判別する適正なしきい値、並びに高密度のポリマー層及びシリカ部分とゴム部分及びカーボンブラック部分とを判別する適正なしきい値を予め求めてHDD58に記憶させておいてもよい。これにより、しきい値を調整する手間を省くことができる。   In addition, an appropriate threshold value for discriminating a high-density polymer layer from a rubber portion and a carbon black portion by an experiment, etc. May be obtained in advance and stored in the HDD 58. Thereby, the trouble of adjusting the threshold value can be saved.

また、本実施の形態では、スライス画像を調整された画像濃度のしきい値に基づいて2値化画像へ変換する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、スライス画像の画像濃度が所定の範囲(例えば、画像濃度が図11に示すB以上且つC未満)の画素とその他の画素とで2値化画像としてもよい。これにより、ゴム部分のみやカーボンブラック部分のみの形態を可視化することができる。   In the present embodiment, the case where the slice image is converted into the binarized image based on the adjusted threshold value of the image density has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, A sliced image may be a binarized image with pixels in which the image density is in a predetermined range (for example, the image density is not less than B and less than C shown in FIG. 11) and other pixels. Thereby, the form of only a rubber part or only a carbon black part can be visualized.

また、本実施の形態では、コンピュータ12はケーブル20でCTスキャナ11と接続してスライス画像データを取得する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、記録テープ、MO、メモリーカード、CD−ROM等の記録媒体を介して取得する構成としてもよい。これらを用いるときには、コンピュータ12に対応する読み書き装置を備えるようにすればよい。   In the present embodiment, the case where the computer 12 is connected to the CT scanner 11 via the cable 20 to acquire slice image data has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a recording tape, The configuration may be such that acquisition is performed via a recording medium such as an MO, a memory card, or a CD-ROM. When these are used, a read / write device corresponding to the computer 12 may be provided.

なお、本実施の形態で説明したCTスキャナ11及びコンピュータ12の構成は、一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。   It should be noted that the configurations of the CT scanner 11 and the computer 12 described in the present embodiment are merely examples, and it goes without saying that they can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

また、本実施の形態で説明したスライス画像生成処理、3次元モデル生成処理の処理の流れ(図3、図4参照。)も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。   The processing flow of the slice image generation process and the three-dimensional model generation process (see FIGS. 3 and 4) described in the present embodiment is also an example, and can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Needless to say.

本実施の形態に係るゴム材料変形挙動予測システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a rubber material deformation behavior prediction system according to an embodiment. 本実施の形態に係るコンピュータの電気系の構成図である。It is a block diagram of the electric system of the computer which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係るスライス画像生成処理の処理の流れを示すフローである。It is a flow which shows the flow of a process of the slice image generation process which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る3次元モデル生成処理の処理の流れを示すフローである。It is a flow which shows the flow of a process of the three-dimensional model generation process which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係るスライス画像の1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the slice image which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る図5のスライス画像を2値化した2値化画像を示す図である。It is a figure which shows the binarized image which binarized the slice image of FIG. 5 which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る図6に示される2値化画像の各画素を数値に変換した2値化画像データの配列を含めたイメージを示す図である。It is a figure which shows the image including the arrangement | sequence of the binarized image data which converted each pixel of the binarized image shown by FIG. 6 which concerns on this Embodiment into the numerical value. 本実施の形態に係るディスプレイに表示される3次元モデルの立体像を1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the three-dimensional model of the three-dimensional model displayed on the display which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係るディスプレイに表示される図8に示す3次元モデルの立体像を所定の平面においてスライスしたスライス画像の1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the slice image which sliced the solid image of the three-dimensional model shown in FIG. 8 displayed on the display which concerns on this Embodiment in the predetermined plane. 本実施の形態に係るディスプレイに表示されるシリカとカーボンブラックとを配合したゴム材料について3次元モデルを生成し、当該3次元モデルの立体像を所定の平面においてスライスしたスライス画像の1例を示す図である。An example of a slice image in which a three-dimensional model is generated for a rubber material containing silica and carbon black displayed on the display according to the present embodiment and a stereoscopic image of the three-dimensional model is sliced in a predetermined plane is shown. FIG. 本実施の形態に係るスライス画像のゴム部分、カーボンブラック部分、シリカ部分、及び高密度のポリマー層部分の濃度値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the density | concentration value of the rubber part of a slice image which concerns on this Embodiment, a carbon black part, a silica part, and a high-density polymer layer part. 本実施の形態に係る図5のスライス画像を変換した変換画像を示す図である。It is a figure which shows the conversion image which converted the slice image of FIG. 5 which concerns on this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 ゴム材料の形態表示システム
12 コンピュータ(変形挙動予測装置)
14 ディスプレイ(表示手段)
15 キーボード(調整手段)
40 CPU(変換手段、生成手段)
60 外部I/O制御部(取得手段)
10 Rubber Material Form Display System 12 Computer (Deformation Behavior Prediction Device)
14 Display (display means)
15 Keyboard (Adjustment means)
40 CPU (conversion means, generation means)
60 External I / O control unit (acquisition means)

Claims (5)

ゴムに充填剤を配合して前記ゴムと前記充填剤とが吸着した高密度のポリマー層が形成された所定形状のゴム材料を透過型電子線トモグラフィー法を用いて撮影した複数枚の画像を計算機トモグラフィー法により3次元基本モデルに再構築し、当該3次元基本モデルを所定平面によりスライスしたときの内部構造を含む断面形状を表すスライス画像を取得し、
前記ゴム材料に含まれる前記高密度のポリマー層とゴム部分及び充填剤部分とを判別するための前記スライス画像における画像濃度のしきい値を調整し、
前記スライス画像を縦横所定数で分割した各画素の濃度値と調整された前記しきい値とに基づいて前記スライス画像を、前記しきい値に該当する画素を他の画素と異なる濃度値とする変換画像に変換し、
変換された前記変換画像を表示手段に表示する
ゴム材料の形態表示方法。
A plurality of images obtained by using a transmission electron tomography method of a rubber material having a predetermined shape in which a high-density polymer layer in which the rubber and the filler are adsorbed is formed by mixing a filler with rubber. Reconstructing a three-dimensional basic model by a tomography method, obtaining a slice image representing a cross-sectional shape including an internal structure when the three-dimensional basic model is sliced by a predetermined plane,
Adjusting a threshold value of image density in the slice image for discriminating the high-density polymer layer, rubber part and filler part contained in the rubber material;
Based on the density value of each pixel obtained by dividing the slice image by a predetermined number of lengths and widths and the adjusted threshold value, the slice image is set to a pixel value corresponding to the threshold value that is different from other pixels. Convert to converted image,
A method for displaying a form of a rubber material, wherein the converted image is displayed on a display means.
記3次元基本モデルを所定平面により所定間隔でスライスした複数のスライス画像を取得し、
記変換画像として2値化画像に変換し、
換された複数の2値化画像を各スライス画像のスライス位置の順序でかつ前記所定間隔で積層し、各2値化画像間で同一値の画素を同一の要素として統合した領域を形成することにより3次元モデルを生成し、
成された前記3次元モデルに基づいて少なくとも前記高密度のポリマー層領域と前記ゴム部分及び前記充填剤部分の領域との濃度値を異なるものとした当該前記3次元モデルのスライス画像を表示する
ことを特徴とする請求項1記載のゴム材料の形態表示方法
Obtaining a plurality of slice images obtained by slicing at predetermined intervals before Symbol 3-dimensional base model through a predetermined plane,
Converts as before Symbol conversion image into a binary image,
A plurality of binarized image is converted laminated in order is and the predetermined distance of the slice position of the slice image, to form a region that integrates pixels of the same value as the same elements among the binarized image To generate a 3D model ,
Displaying at least the density of the the polymer layer regions rubber part and slice image of the said three-dimensional model of the density value was different from that of said filler portion of the region based on that were generated the three-dimensional model The method for indicating the form of a rubber material according to claim 1.
調整された前記しきい値を記憶手段に記憶させ、
前記スライス画像の各画素の濃度値と前記記憶手段に記憶された前記しきい値とに基づいて前記各スライス画像を変換画像に変換する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のゴム材料の形態表示方法
Stored in the storage means adjusted by said threshold,
The rubber according to claim 1 or 2, wherein each slice image is converted into a converted image based on a density value of each pixel of the slice image and the threshold value stored in the storage means. Material form display method .
前記ゴム材料は、前記ゴムに充填剤としてカーボンブラックが配合されて前記ゴムと前記カーボンブラックとが吸着した高密度のポリマー層が形成されており、
前記画像濃度のしきい値を、ゴム材料に含まれる前記高密度のポリマー層とゴム部分及びカーボンブラック部分とを判別するための濃度値とする
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項記載のゴム材料の形態表示方法
In the rubber material, carbon black is blended in the rubber as a filler to form a high-density polymer layer in which the rubber and the carbon black are adsorbed,
The threshold value of the image density is a density value for discriminating between the high-density polymer layer contained in the rubber material and a rubber part and a carbon black part. A method for indicating the form of a rubber material according to any one of the preceding claims .
前記ゴム材料は、前記ゴムに充填剤としてシリカがさらに配合されており、
前記画像濃度のしきい値を、ゴム材料に含まれる前記高密度のポリマー層及びシリカ部分とゴム部分及びカーボンブラック部分とを判別する濃度値とし、
前記3次元モデルに基づいて少なくとも前記高密度のポリマー層及びシリカ部分の領域と前記ゴム部分及び前記カーボンブラック部分の領域との濃度値を異なるものとした当該前記3次元モデルのスライス画像を表示する
ことを特徴とする請求項4記載のゴム材料の形態表示方法
The rubber material is further blended with silica as a filler in the rubber,
The threshold value of the image density is a density value for discriminating between the high-density polymer layer and silica part and the rubber part and carbon black part contained in the rubber material,
Based on the three-dimensional model, a slice image of the three-dimensional model is displayed in which the density values of at least the high-density polymer layer and the silica portion region and the rubber portion and the carbon black portion region are different. The method for indicating the form of a rubber material according to claim 4.
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