化学、材料、原材料行业

颗粒形状自动测量和分析的评价定量化

颗粒材料被广泛应用于多种工业领域的产品之中。为了评价其性能、了解其物理性质，不但要测量粒径（颗粒直径），而且要掌握颗粒形状。因此，在使用颗粒材料的生产现场，必须定量地测量颗粒形状，以便正确管理产品品质、性能和生产流程。
下面凯发K8国际一触𒐪即发将为您说明颗粒形状的测量目的和代表性参数。并介绍使用4K数码显🍰微系统自动测量颗粒形状的案例。

颗粒形状测量的目的
颗粒形状测量的参数（圆形度、长宽比、包络度）
颗粒形状的测量方法
颗粒形状的自动测量和分析案例
- 测量和分析颗粒形状时使用4K数码显微系统实现自动化和高效化
使颗粒形状测量和评价实现定量化、高速化的4K数码显微系统

颗粒形状测量的目的

颗粒形状测量目标物的代表性产品领域案例，以及通过测量颗粒形状来评价的物理特性如下所示。

产品领域	评价的物理特性
食品	・口感
医药品	・药物传递系统（DDS）中的粉末流动性・易处理性
产品的加工和处理	・研磨剂（SiC等）、工具等的研磨效率・陶瓷的烧结特性

颗粒形状测量的参数（圆形度、长宽比、包络度）

作为颗粒形状测量的参数，“圆形度ജ（circularity）”很具代表性，除此之外，“长宽比（aspect ratio）”、“包络度（周长包络度［convexity］ / 面积包络度［solidity］）”等参数也十分🥀常见。下面将说明测量并评价这些颗粒形状时的重要参数。

圆形度

在测量颗粒形状时最常使用的参数是圆形度。圆形度通常表示颗粒接近完全球体的程度。该参数用于评价拥有耐磨损性的颗粒的磨耗特性等。
将投𝐆影面积设为S，周长设为L时，可通过以下公式计算。圆形度1指完全的圆形，形状越复杂，圆形度的值比1小得越多。

长宽比和延伸度

X、Y、Z轴之中的2根轴的长度之比为长宽比。用于区分针状、卵形等形状的颗粒在1个轴上具有不同尺寸的颗粒，以及球体、正方形等形状的颗粒。
将颗粒的短轴直径设为a，长轴直径设为b时，可求出两者之比（a/b）。如果是圆形、正方形等长宽比为1的形♏状，表示细ܫ长程度的“延伸度（elongation）”为0。延伸度由以下公式计算。

包络度

包络度是用于检测凝集的颗粒或评价表面粗糙度的参数。实际的颗粒拥有复杂形状，不过评价时可能无需掌握各颗粒的详细形状。因此，包络度就是可通过将周围形状简化到某种程度，𝔉使评价变得更容易的参数。

假设在颗粒轮廓周围箍🐻上橡皮筋，“包络周长”可比作此时处于伸长状态橡皮筋的长度，𝄹可用它来计算包络度。这也被称为颗粒周长（端面接触）。

可使用以下的公式根据该包络周长计算出“周长包络度”和“面积包络度”。

颗粒轮廓越光滑，包络度和面积包络度的值越接近1。而当凝集后的1次𒉰颗粒或颗粒的轮廓粗糙时，包络度和面积包络度的值会变得低于1。

在下一项内容中，将说明如何获取计算这些参数所需的测量值。

颗粒形状的测量方法

要测量立体、复杂的颗粒形状，一般采用将放大的颗粒图像转换为二维投影图的图像分析法。
对颗粒的图像进行名为“二值化（🎀二维二进制）”的图像处理。抽取出适用于执行分析的信息，获取颗粒形状的测量值，并计算出评价所需各类参数的特征量。

何谓二值化

二值化是指从拥有多个灰度级的图像转换成2种颜色的处理。在各种范围内，根据阈值比较每个像素的值后分成2类。
通过将图像二值化，可从必要部分抽各种信息，从而使颗粒形状的测量和计算更容易、更快速。

颗粒形状测量的图像分析法

在颗粒形状测量的参数中，以面积包络度的测量和计算为例，说明图像分析法。

简略图显示了二值化后通过像素数（pixel）求出面积包络度的示例。在图像中，将13 pixel定义为实际颗♛粒的面积，将25 pixel定义为📖包络周长的面积，可计算出以下值。

接下来，将介绍通过清晰4K图像的获取以ꦅ及智能自动测量和分析功能，轻松实现定量评价的4K数码๊显微系统的应用案例。

颗粒形状的自动测量和分析案例

要从颗粒的图像得到准确的测量值，首先必须以适当的条件用显微镜放大颗粒，进行清晰的拍摄。此外，对于视野内大量存在的各种颗粒，要求采用无偏差的颗粒形状测量来计算出具有高可靠性的参数。
但是，拍摄颗粒时设定条件和对焦目标物的难度很高，还要求测量人员具有熟练性和高技术。即使是经验丰富的测量人员，♏也很难测量相互重叠的颗粒，这也是存在的课题之一。

K8凯发的高精细4K数码显微系统“VHX系列”配备了先进的光学系统和全电动的硬件，可获取清晰的图像，实现准确的颗粒分析。可通过简单操作使用丰富功能的观察系统，为分析工作提供了强力支持。而且，自动分析获取的4K图像功能，可简单快速地实施难以做到的高水平测量和分析。
下面将介绍使用“VHX系列”获取清晰的颗粒放大图像以及自动测量、分析颗粒形状的案例。

测量和分析颗粒形状时使用4K数码显微系统实现自动化和高效化

4K数码显微系统“VHX系列”采用兼具普通光学显微镜20倍以上的大景深和高分辨率的光学系统和4K CMOS，以及特有的观察系统*。可轻松地获取高精细4K图像，避免误检测和误识别，实现准确的测量和分析。
与本公司旧VH系列产品的比较

设定照明条件通常需要大量时间，而现在可采用“多方位多功能照明”功能，只需一个按钮，即可自动获取在各个方向的照明条件下拍摄的多张图像数据，缩短了作业时间。只要从视觉上选择符合目的的图像，就可快速开始观察和分析。而且，只需要选择过去的图像就可复🌠制当时的条件，即使样品的个体和测量人员发生改变，也可在相同条件下完成测量和分析。

使用“自动面积测量、计数”功能，可对已获取图像选择范围的颗粒无缝实施自动测量和分析。除了颗粒的准确计数、圆形度、最大直径、最小直径、周长包络度、面积包络度之外，还可自动执行次微米级的测量、计算并列表显示上述参数的平均值、标准偏差、最大值、最小值、总计等。
例如，可根据各颗粒的最大直径和最小✤直径的比例求出长宽比，或者利用高对比度图像，高精度地获取各颗粒的面积包络度。