本發(fā)明涉及一種顆粒材料輪廓三視圖的成像方法，主要應(yīng)用于顆粒材料的物理及力學(xué)性質(zhì)研究等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在研究顆粒材料的形狀時(shí)，廣大科研院所普遍使用的普通照相顯微鏡只能拍出顆粒材料一個(gè)方向上的輪廓圖，將圖片處理、分析后得到對(duì)應(yīng)的幾何參數(shù)，這并不能全面地反映顆粒材料的形狀，因此相關(guān)技術(shù)人員發(fā)明了《三維物體觀測(cè)顯微鏡》(公開(kāi)號(hào)：1273368)、《三維旋轉(zhuǎn)觀察視頻顯微鏡》(公開(kāi)號(hào)：1800902)等發(fā)明專利，但是上述發(fā)明專利均是對(duì)顯微鏡進(jìn)行改造，改造后的顯微鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作較為繁瑣，且成本高昂，因此有必要發(fā)明一種基于普通照相顯微鏡的顆粒材料輪廓三視圖的觀測(cè)及成像方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種顆粒材料輪廓三視圖的成像方法，解決了普通照相顯微鏡只能拍出顆粒材料一個(gè)方向上的輪廓圖的問(wèn)題，提出了一種工藝簡(jiǎn)單、易于操作、成本較低的基于普通照相顯微鏡的顆粒材料輪廓三視圖的成像方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種顆粒材料輪廓三視圖的成像方法，包括以下步驟：

第一步：選取模具：首先根據(jù)顆粒材料的大小選取邊長(zhǎng)合適的正方體模具；

第二步：清洗模具與顆粒：對(duì)模具與顆粒材料表面進(jìn)行清洗，清洗干凈后進(jìn)行干燥，保證模具內(nèi)表面光滑潔凈；

第三步：配制標(biāo)本液：按照質(zhì)量配比3:1分別稱量環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠a、b劑，將兩者混合后沿一個(gè)方向充分?jǐn)嚢?，攪拌均勻后靜置幾分鐘待其中的氣泡自動(dòng)消失；

第四步：制作標(biāo)本：使用滴管吸取混合后的環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠，將其滴入正方體模具中，滴加至正方體模具內(nèi)一半高度時(shí)，將清洗干燥后的顆粒材料放入正方體模具中心位置處，保證顆粒材料在正方體模具中不下沉，若顆粒材料在正方體模具中下沉，可先將滴有一半環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠的正方體模具放入烘箱中加熱，使環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠變稠，然后將顆粒材料重新放入正方體模具中心位置處，繼續(xù)滴加環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠，直至滴滿正方體模具；

第五步：固化：將滴滿環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠的正方體模具置于常溫或者烘箱中進(jìn)行固化，待其完全固化后，取出標(biāo)本；

第六步：三視圖拍照：將標(biāo)本置于照相顯微鏡載物臺(tái)的載玻片上，調(diào)整焦距，直至照相顯微鏡的目鏡中出現(xiàn)清晰的顆粒輪廓圖后，在與照相顯微鏡相連的計(jì)算機(jī)上將圖片保存并標(biāo)注標(biāo)本信息，轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)本，將標(biāo)本的三個(gè)正交面分別置于載玻片上進(jìn)行拍照，即可得到顆粒材料輪廓的三視圖；

第七步：利用photoshop軟件對(duì)三視圖進(jìn)行二值化處理，導(dǎo)入imajej圖片分析軟件，可得到顆粒材料三個(gè)正交方向上的幾何參數(shù)，包括面積a、周長(zhǎng)p、最大費(fèi)雷特直徑l、最小費(fèi)雷特直徑b和等效直徑d等，由幾何參數(shù)計(jì)算得到各種形狀參數(shù)，并求出這些形狀參數(shù)在三個(gè)正交方向上的幾何平均數(shù)；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，先將滴有一半環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠的正方體模具放入烘箱中，在60℃的溫度下加熱20分鐘，使其恰好變稠至能使顆粒材料不下沉，又不完全固化以致與后面滴加的上半層滴膠出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

通過(guò)以上技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、易于操作、成本較低，利用普通照相顯微鏡即可得到顆粒材料輪廓的三視圖，為無(wú)粘性土等顆粒材料的物理、力學(xué)性質(zhì)研究帶來(lái)便利，具有一定的推廣價(jià)值。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例制作時(shí)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的某顆粒標(biāo)本示意圖；

圖3是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理過(guò)的某顆粒材料輪廓三視圖，其中3a為x向視圖，3b為y向視圖，3c為z向視圖。

圖中：1為正方體模具，2為滴管，3為環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠，4為顆粒材料。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示，本發(fā)明的一種顆粒材料輪廓三視圖的成像方法，包括以下技術(shù)特征：正方體模具1，滴管2，環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠3，顆粒材料4；

本發(fā)明的一種顆粒材料輪廓三視圖的成像方法，包括以下步驟：

第一步：選取模具：首先根據(jù)顆粒材料的大小選取邊長(zhǎng)合適的正方體模具；

第二步：清洗模具與顆粒：對(duì)模具與顆粒材料表面進(jìn)行清洗，清洗干凈后進(jìn)行干燥，保證模具內(nèi)表面光滑潔凈；

第三步：配制標(biāo)本液：按照質(zhì)量配比3:1分別稱量環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠a、b劑，將兩者混合后沿一個(gè)方向充分?jǐn)嚢?，攪拌均勻后靜置幾分鐘待其中的氣泡自動(dòng)消失；

第四步：制作標(biāo)本：使用滴管吸取混合后的環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠，將其滴入正方體模具中，滴加至正方體模具內(nèi)一半高度時(shí)，將清洗干燥后的顆粒材料放入正方體模具中心位置處，保證顆粒材料在正方體模具中不下沉，若顆粒材料在正方體模具中下沉，可先將滴有一半環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠的正方體模具放入烘箱中加熱，使環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠變稠，然后將顆粒材料重新放入正方體模具中心位置處，繼續(xù)滴加環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠，直至滴滿正方體模具；

第五步：固化：將滴滿環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠的正方體模具置于常溫或者烘箱中進(jìn)行固化，待其完全固化后，取出標(biāo)本；

第六步：三視圖拍照：將標(biāo)本置于照相顯微鏡載物臺(tái)的載玻片上，調(diào)整焦距，直至照相顯微鏡的目鏡中出現(xiàn)清晰的顆粒輪廓圖后，在與照相顯微鏡相連的計(jì)算機(jī)上將圖片保存并標(biāo)注標(biāo)本信息，轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)本，將標(biāo)本的三個(gè)正交面分別置于載玻片上進(jìn)行拍照，即可得到顆粒材料輪廓的三視圖；

第七步：利用photoshop等軟件手動(dòng)選取顆粒材料輪廓，對(duì)三視圖進(jìn)行二值化處理，導(dǎo)入imajej等圖片分析軟件，可得到顆粒材料三個(gè)正交方向上的幾何參數(shù)(一次參數(shù))，如面積a(顆粒所有像素之和)、周長(zhǎng)p(顆粒連續(xù)邊界像素的距離之和)、最大費(fèi)雷特直徑l(外切平行線最大間距)、最小費(fèi)雷特直徑b(外切平行線最小間距)、等效直徑d(與顆粒具有相同面積的圓直徑)等。然后研究人員根據(jù)研究需求或自行定義，可由這些幾何參數(shù)(一次參數(shù))計(jì)算得到各種形狀參數(shù)(二次參數(shù))，如長(zhǎng)短軸比t(最大費(fèi)雷特直徑l與最小費(fèi)雷特直徑b之比)等，或者自定義形狀參數(shù)等，并求出三個(gè)正交方向上這些形狀參數(shù)的幾何平均數(shù)等；得到大量顆粒材料的形狀參數(shù)及其幾何平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，將其與顆粒材料聚合體的力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)，更好地從微觀上解釋宏觀力學(xué)性質(zhì)的差異；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，先將滴有一半環(huán)氧樹(shù)脂水晶滴膠的正方體模具放入烘箱中，在60℃的溫度下加熱20分鐘，使其恰好變稠至能使顆粒材料不下沉，又不完全固化以致與后面滴加的上半層滴膠出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本申請(qǐng)所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。

本申請(qǐng)中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨(dú)存在或兩者同時(shí)存在的情況均包括在內(nèi)。

本申請(qǐng)中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過(guò)其它部件的間接連接。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。