專利名稱：一種顆粒不圓度的測(cè)量方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不圓度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種顆粒不圓度的測(cè)量方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
模塊式高溫氣冷堆堆芯中裝有直徑為6cm的球形燃料元件，每個(gè)球形燃料元件內(nèi)有8000-16000多個(gè)包覆燃料顆粒彌散在石墨基體材料中，包覆燃料顆粒是由多層熱解炭和碳化硅等材料包覆在ニ氧化鈾微球上制成 的。ニ氧化鈾核芯的直徑和不圓度是重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)最終球形燃料元件的性能有重要影響。在包覆燃料顆粒的生產(chǎn)中，要求快速準(zhǔn)確地測(cè)量ニ氧化鈾核芯的直徑和不圓度，根據(jù)測(cè)量結(jié)果及時(shí)調(diào)整エ藝參數(shù)，確保制備出高性能的高溫氣冷堆包覆燃料顆粒。測(cè)量ニ氧化鈾核芯的直徑和不圓度的方法有投影放大-手動(dòng)測(cè)量法；測(cè)量投影儀測(cè)量法；圖像放大-手動(dòng)測(cè)量法。I、投影放大-手動(dòng)測(cè)量法該方法首先將顆粒固定放置在投影儀的載物臺(tái)上，投影儀將顆粒放大到投影屏幕上，再用直尺在投影屏幕上測(cè)量放大一定倍數(shù)的顆粒直徑，以及最大、最小直徑。采用該方法測(cè)量時(shí)，投影屏上被測(cè)顆粒的直徑約為10cm，而直尺的分格為1mm，分辨率低，為5/1000。該方法精度較低，數(shù)據(jù)處理工作量大。2、測(cè)量投影儀測(cè)量法測(cè)量投影儀法與投影放大手動(dòng)測(cè)量法均采用投影儀進(jìn)行測(cè)試，但精密測(cè)量投影儀法與投影放太-手動(dòng)測(cè)量法的區(qū)別是可以通過(guò)精密測(cè)量投影儀直接測(cè)量顆粒的尺寸，無(wú)需再采用直尺在屏幕上進(jìn)行測(cè)量。由于精密測(cè)量投影儀測(cè)量存在一定的誤差，且通過(guò)目測(cè)判斷其最大最小直徑的位置時(shí)容易出現(xiàn)偏差，因此該方法的測(cè)量精度也較低。3、圖像放大-手動(dòng)測(cè)量法圖像放大-手動(dòng)測(cè)量法首先用X射線透射照相法，攝取ニ氧化鈾等微球的X射線干板照片，再將X射線干板照片安放在生物顯微鏡的載物臺(tái)上，聚焦試樣，在監(jiān)視器上得到邊界清楚的圖像。再通過(guò)肉眼觀察和軟件手動(dòng)圖像處理系統(tǒng)測(cè)量得到顆粒的最大和最小直徑，最大和最小直徑之比即為不圓度。該方法操作簡(jiǎn)單，但不圓度測(cè)量精度比較低，其中主要原因有兩個(gè)第一是用肉眼觀察顆粒放大圖像，目測(cè)選擇最大和最小直徑容易出現(xiàn)偏差；第二是測(cè)量方式為用鼠標(biāo)拉線測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)不易與顆粒圖像邊界完全重合，使直徑測(cè)量產(chǎn)生偏差。以上測(cè)量最大和最小直徑時(shí)產(chǎn)生的偏差，最終影響不圓度的測(cè)量結(jié)果，導(dǎo)致該法測(cè)量不圓度精度較低。此外，該方法測(cè)量時(shí)圖像不能保存，不利于重復(fù)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提高測(cè)量顆粒不圓度的測(cè)量精度。(ニ)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種顆粒不圓度的測(cè)量方法，所述方法包括SI :獲取待測(cè)顆粒的X射線干板照片；S2 :利用所述X射線干板照片獲取所述待測(cè)顆粒的圖像；S3 :識(shí)別所述圖像上所述待測(cè)顆粒的邊界，并利用所述邊界獲取所述待測(cè)顆粒上預(yù)設(shè)方向的直徑；S4 :選擇步驟S3中獲取直徑的最大值和最小值，并利用所述最大值和最小值計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度。 優(yōu)選地，步驟S3之后還包括以下步驟S5 :計(jì)算步驟S3中獲取直徑的平均值，并將所述平均值作為所述待測(cè)顆粒的直徑。優(yōu)選地,步驟SI具體包括Sll :將所述待測(cè)顆粒置于X光相機(jī)樣品支撐網(wǎng)膜中，并將所述X光相機(jī)樣品支撐網(wǎng)膜置于X射線晶體分析儀的照相箱； S12 :將所述X光相機(jī)放入所述照相箱內(nèi)，將預(yù)先裁好的干板底片插入所述X光相機(jī)內(nèi)；S13 :關(guān)閉所述照相箱，再啟動(dòng)所述X光相機(jī)進(jìn)行拍照，以獲得所述待測(cè)顆粒的X射線干板照片。優(yōu)選地，步驟S13中，所述待測(cè)顆粒的X射線干板照片是在不曝光的條件下，取出底片，在暗室里進(jìn)行顯影、定影、水沖洗和晾干獲取到的。優(yōu)選地，步驟S2中，獲取所述待測(cè)顆粒的圖像是通過(guò)在顯微鏡透射光源下，利用精密顯微鏡采集預(yù)設(shè)倍數(shù)下的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，所述步驟S2和步驟S3之間，還包括對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理。優(yōu)選地，所述預(yù)處理包括依次進(jìn)行的灰度轉(zhuǎn)換、ニ值化處理、填補(bǔ)內(nèi)孔和修補(bǔ)邊界。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)方向?yàn)橹辽賰蓚€(gè)不同的方向。優(yōu)選地，若所述待測(cè)顆粒的材料為放射性材料，則步驟Sf S2均在手套箱中進(jìn)行。本發(fā)明還公開了ー種顆粒不圓度的測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照片獲取模塊，用于獲取待測(cè)顆粒的X射線干板照片；圖像獲取模塊，用于利用所述X射線干板照片獲取所述待測(cè)顆粒的圖像；直徑測(cè)量模塊，用于識(shí)別所述圖像上所述待測(cè)顆粒的邊界，并利用所述邊界獲取所述待測(cè)顆粒上預(yù)設(shè)方向的直徑；不圓度計(jì)算模塊，用于選擇直徑測(cè)量模塊獲取直徑的最大值和最小值，井利用所述最大值和最小值計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度。(三)有益效果本發(fā)明通過(guò)識(shí)別待測(cè)顆粒的邊界，并利用邊界獲取預(yù)設(shè)方向的直徑，再計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度，避免引入了人為誤差，提高了對(duì)顆粒不圓度的測(cè)量精度，另外，本發(fā)明的測(cè)量方法的圖像能夠保存，便于重復(fù)測(cè)量。


圖I是按照本發(fā)明ー種實(shí)施方式的顆粒不圓度的測(cè)量方法的流程圖；圖2是按照本發(fā)明ー種實(shí)施方式的顆粒不圓度的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。圖I是按照本發(fā)明ー種實(shí)施方式的顆粒不圓度的測(cè)量方法的流程圖；參照?qǐng)D1，所述方法包括SI :獲取待測(cè)顆粒的X射線干板照片；S2 :利用所述X射線干板照片獲取所述待測(cè)顆粒的圖像； S3 :識(shí)別所述圖像上所述待測(cè)顆粒的邊界，并利用所述邊界獲取所述待測(cè)顆粒上預(yù)設(shè)方向的直徑；S4 :選擇步驟S3中獲取直徑的最大值和最小值，并利用所述最大值和最小值計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度。為實(shí)現(xiàn)計(jì)算所述待測(cè)顆粒的直徑，優(yōu)選地，步驟S3之后還包括以下步驟S5 :計(jì)算步驟S3中獲取直徑的平均值，并將所述平均值作為所述待測(cè)顆粒的直徑。優(yōu)選地,步驟SI具體包括Sll :將所述待測(cè)顆粒置于X光相機(jī)樣品支撐網(wǎng)膜中，并將所述X光相機(jī)樣品支撐網(wǎng)膜置于X射線晶體分析儀的照相箱；S12 :將所述X光相機(jī)放入所述照相箱內(nèi)，將預(yù)先裁好的干板底片插入所述X光相機(jī)內(nèi)；S13 :關(guān)閉所述照相箱，再啟動(dòng)所述X光相機(jī)進(jìn)行拍照，以獲得所述待測(cè)顆粒的X射線干板照片。優(yōu)選地，步驟S13中，所述待測(cè)顆粒的X射線干板照片是在不曝光的條件下，取出底片，在暗室里進(jìn)行顯影、定影、水沖洗和晾干獲取到的。優(yōu)選地，步驟S2中，獲取所述待測(cè)顆粒的圖像是通過(guò)在顯微鏡透射光源下，利用精密顯微鏡采集預(yù)設(shè)倍數(shù)下的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施方式中，所述預(yù)設(shè)倍數(shù)為50、100、200、500 或 1000。優(yōu)選地，所述步驟S2和步驟S3之間，還包括對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理。優(yōu)選地，所述預(yù)處理包括依次進(jìn)行的灰度轉(zhuǎn)換、ニ值化處理、填補(bǔ)內(nèi)孔和修補(bǔ)邊界。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)方向?yàn)橹辽賰蓚€(gè)不同的方向，本實(shí)施方式中，選擇二十個(gè)不同方向。所述待測(cè)顆粒為陶瓷微球、玻璃微球、軸承球以及合成的ニ氧化鈾核芯及包覆燃料顆粒等具有特定形狀的物質(zhì)，若所述待測(cè)顆粒的材料為放射性材料，則步驟SrS2均在手套箱中進(jìn)行。圖2是按照本發(fā)明ー種實(shí)施方式的顆粒不圓度的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；參照?qǐng)D2，本發(fā)明還公開了ー種顆粒不圓度的測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
照片獲取模塊，用于獲取待測(cè)顆粒的X射線干板照片；圖像獲取模塊，用于利用所述X射線干板照片獲取所述待測(cè)顆粒的圖像；直徑測(cè)量模塊，用于識(shí)別所述圖像上所述待測(cè)顆粒的邊界，并利用所述邊界獲取所述待測(cè)顆粒上預(yù)設(shè)方向的直徑；不圓度計(jì)算模塊，用于選擇直徑測(cè)量模塊獲取直徑的最大值和最小值，井利用所述最大值和最小值計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度。實(shí)施例
本實(shí)施例以所述待測(cè)顆粒為ニ氧化鈾核芯來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例的測(cè)量方法包括以下步驟SI、X 光照相a)在手套箱中，取約500個(gè)ニ氧化鈾核芯顆粒倒入X光相機(jī)的樣品支撐網(wǎng)膜上，盡量調(diào)整每個(gè)孔中有ー個(gè)ニ氧化鈾核芯顆粒。裝好樣品后，將X光相機(jī)放入X射線晶體分析儀的照相箱內(nèi)。b)將裁好的底片在不曝光的條件下插入X光相機(jī)內(nèi)，關(guān)閉照相箱，確保照相時(shí)底片不受除X射線以外的其它光線的曝光。c)啟動(dòng)X光機(jī)，調(diào)整電壓及電流值并開始照相。S2、照相結(jié)束后，在不曝光的條件下，取出底片，進(jìn)行顯影和定影。S3、采集圖像a)開啟攝像頭，調(diào)整光源為透射光。b)根據(jù)測(cè)試需要選擇適宜的物鏡倍數(shù)，可以為5X、10X、20X、50X或者100X。選用較低倍數(shù)的物鏡測(cè)試效率高，使用較高倍數(shù)的物鏡可以提高測(cè)試的精度，因此可以根據(jù)不同的測(cè)試要求選擇不同倍數(shù)的物鏡。c)選擇好適宜的物鏡后，調(diào)節(jié)光強(qiáng)并調(diào)焦，使顯微鏡聚焦清晰。d)通過(guò)移動(dòng)載物臺(tái)，拍攝底片中的顆粒照片，拍攝過(guò)程中可以微調(diào)焦距，保證每張照片的圖像清晰。S4、數(shù)據(jù)處理a)打開拍攝到的照片；b)根據(jù)選擇的拍照倍數(shù)，加載標(biāo)尺；c)調(diào)節(jié)照片參數(shù)使顆粒與背景的對(duì)比度明顯；d)選擇要測(cè)量的顆粒；f)對(duì)選中的顆粒進(jìn)行顆粒度分析，即可通過(guò)測(cè)量20個(gè)方向的直徑，得到顆粒的最大、最小直徑，從而計(jì)算得到顆粒的不圓度。采用本實(shí)施例的方法可以通過(guò)測(cè)量顆粒在20個(gè)不同方向的直徑得到最大直徑和最小直徑，其顯著效果為操作簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、精度較高，與現(xiàn)有技術(shù)的三種方法相比采用計(jì)算機(jī)采集和處理數(shù)據(jù)，大大降低了測(cè)量過(guò)程中人為誤差對(duì)不圓度測(cè)量結(jié)果的影響。而且還可以通過(guò)調(diào)節(jié)精密測(cè)量顯微鏡物鏡的放大倍數(shù)從而調(diào)整測(cè)量精度和效率，以滿足不同的測(cè)試需求。本實(shí)施例的方法特別適用于高溫氣冷堆燃料元件制造中的ニ氧化鈾核芯及包覆燃料顆粒的直徑和不圓度等技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)。 以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種顆粒不圓度的測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括 Si:獲取待測(cè)顆粒的X射線干板照片； 52:利用所述X射線干板照片獲取所述待測(cè)顆粒的圖像； 53:識(shí)別所述圖像上所述待測(cè)顆粒的邊界，并利用所述邊界獲取所述待測(cè)顆粒上預(yù)設(shè)方向的直徑； 54:選擇步驟S3中獲取直徑的最大值和最小值，并利用所述最大值和最小值計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S3之后還包括以下步驟55:計(jì)算步驟S3中獲取直徑的平均值，并將所述平均值作為所述待測(cè)顆粒的直徑。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟SI具體包括 511:將所述待測(cè)顆粒置于X光相機(jī)樣品支撐網(wǎng)膜中，并將所述X光相機(jī)樣品支撐網(wǎng)膜置于X射線晶體分析儀的照相箱；512:將所述X光相機(jī)放入所述照相箱內(nèi)，將預(yù)先裁好的干板底片插入所述X光相機(jī)內(nèi)； 513:關(guān)閉所述照相箱，再啟動(dòng)所述X光相機(jī)進(jìn)行拍照，以獲得所述待測(cè)顆粒的X射線干板照片。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S13中，所述待測(cè)顆粒的X射線干板照片是在不曝光的條件下，取出底片，在暗室里進(jìn)行顯影、定影、水沖洗和晾干獲取到的。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S2中，獲取所述待測(cè)顆粒的圖像是通過(guò)在顯微鏡透射光源下，利用精密顯微鏡采集預(yù)設(shè)倍數(shù)下的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟S2和步驟S3之間，還包括對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括依次進(jìn)行的灰度轉(zhuǎn)換、ニ值化處理、填補(bǔ)內(nèi)孔和修補(bǔ)邊界。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)方向?yàn)橹辽賰蓚€(gè)不同的方向。
9.如權(quán)利要求Γ8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，若所述待測(cè)顆粒的材料為放射性材料，則步驟Sf S2均在手套箱中進(jìn)行。
10.一種顆粒不圓度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 照片獲取模塊，用于獲取待測(cè)顆粒的X射線干板照片； 圖像獲取模塊，用于利用所述X射線干板照片獲取所述待測(cè)顆粒的圖像； 直徑測(cè)量模塊，用于識(shí)別所述圖像上所述待測(cè)顆粒的邊界，并利用所述邊界獲取所述待測(cè)顆粒上預(yù)設(shè)方向的直徑； 不圓度計(jì)算模塊，用于選擇直徑測(cè)量模塊獲取直徑的最大值和最小值，井利用所述最大值和最小值計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顆粒不圓度的測(cè)量方法及系統(tǒng)，涉及不圓度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括S1獲取待測(cè)顆粒的X射線干板照片；S2利用所述X射線干板照片獲取所述待測(cè)顆粒的圖像；S3識(shí)別所述圖像上所述待測(cè)顆粒的邊界，并利用所述邊界獲取所述待測(cè)顆粒上預(yù)設(shè)方向的直徑；S4選擇步驟S3中獲取直徑的最大值和最小值，并利用所述最大值和最小值計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度。本發(fā)明通過(guò)識(shí)別待測(cè)顆粒的邊界，并利用邊界獲取預(yù)設(shè)方向的直徑，再計(jì)算所述待測(cè)顆粒的不圓度，避免了引入人為誤差，提高了對(duì)顆粒不圓度的測(cè)量精度，另外，本發(fā)明的測(cè)量方法的圖像能夠保存，便于重復(fù)測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N15/02GK102692365SQ20121018428
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者劉小雪, 唐春和, 張凱紅, 李自強(qiáng), 趙宏生 申請(qǐng)人:清華大學(xué)