Évaluation quantitative grâce à la mesure et l’analyse automatiques de la forme des particules
Les matériaux particulaires sont employés dans de nombreux domaines industriels. Afin d’évaluer l’état des particules et d’en comprendre les propriétés physiques, il est essentiel de connaître non seulement leur diamètre mais également leur forme. Tout site de production exploitant des matériaux particulaires se doit ainsi de mesurer quantitativement la forme des particules afin de gérer efficacement la qualité et la performance des procédés de fabrication et des produits en résultant.
Cette section détaille les domaines concernés par la mesure de la forme des particules ainsi que les principaux paramètres impliqués. Vous y retrouverez également un exemple d’utilisation de notre microscope numérique 4K pour mesurer automatiquement la forme des particules.
- Domaines concernés par la mesure de la forme des particules
- Paramètres de mesure de la forme des particules (circularité, rapport d’aspect et compacité)
- Méthode de mesure de la forme des particules
- Exemple de mesure et d’analyse automatiques de la forme des particules
- Un microscope numérique 4K qui accélère la mesure et l’évaluation quantitatives de la forme des particules
Domaines concernés par la mesure de la forme des particules
Les principaux domaines concernés par la mesure de la forme des particules et les caractéristiques évaluées lors de cette mesure sont donnés ci-dessous.
| Domaine | Caractéristique physique évaluée |
|---|---|
| Alimentaire |
• Texture |
| Produits pharmaceutiques |
• Fluidité des poudres dans les systèmes d’administration de médicament |
| Usinage et traitement des produits |
• Efficacité de meulage des abrasifs (SiC, etc.), outils, etc. |
Paramètres de mesure de la forme des particules (circularité, rapport d’aspect et compacité)
La circularité est le principal paramètre de mesure de la forme des particules mais le rapport d’aspect et la compacité (convexité et solidité) sont également communément utilisés. Ces paramètres, essentiels à la mesure et l’évaluation de la forme des particules, sont détaillés ci-dessous.
Circularité
Il s’agit du paramètre de mesure de la forme des particules le plus courant. En règle générale, il exprime le degré de ressemblance de la particule à une sphère parfaite. Il est notamment employé pour évaluer le caractère abrasif de particules abrasives.
En supposant que S est l’aire projetée et L la circonférence, ce paramètre est calculé selon la formule suivante. Une circularité de 1 indique une sphère parfaite. Plus la forme est complexe, moins la valeur de circularité est élevée (inférieure à 1).
Rapport d’aspect et allongement
Le rapport d’aspect désigne le rapport entre les longueurs suivant deux des axes X, Y et Z. Il est utilisé pour différencier les particules ayant des dimensions inégales suivant l’axe, telles que les particules en forme d’aiguille ou d'œuf ainsi que les particules sphériques des particules carrées.
En supposant que a est le diamètre selon l’axe court de la particule et b le diamètre selon l’axe long, le rapport (a/b) peut être déterminé L’allongement, qui indique la longueur et l’étroitesse de la particule, est égal à 0 lorsque le rapport d’aspect est égal à 1, par exemple pour les cercles et carrés. L’allongement est calculé selon la formule ci-dessous.
Compacité
Ce paramètre est utilisé lors de la détection de particules agrégées et lors de l’évaluation de la rugosité de surface. Parfois, malgré la forme complexe des particules, il est inutile d’évaluer la forme détaillée de chacune d’elles. Le paramètre de compacité facilite l’évaluation en simplifiant le contour de la particule.
Afin de calculer ce paramètre, utilisez le périmètre de l’enveloppe convexe, qui peut être représenté comme la longueur d’une bande de caoutchouc temporairement étirée tout autour de la particule, également appelée périmètre de la particule (surface de contact des contours).
À partir du périmètre de l’enveloppe convexe, les formules suivantes peuvent être utilisées pour calculer la convexité et la solidité.
Plus le contour de la particule est lisse, plus la convexité et la solidité s’approchent de 1. À l’inverse, la convexité et la solidité sont inférieures à 1 en présence de particules agrégées et de particules aux contours irréguliers.
La prochaine sous-section vous explique comment obtenir les valeurs nécessaires au calcul de ces paramètres.
Méthode de mesure de la forme des particules
La méthode la plus répandue pour mesurer la forme des particules, bien souvent tridimensionnelle et complexe, consiste à convertir une image grossie des particules en projection 2D pour l’analyser.
Le traitement d’image appliqué à l’image grossie des particules est dénommé binarisation (binarisation 2D). À partir des valeurs mesurées sur la forme, les données optimales pour l’analyse visée sont extraites afin de calculer les caractéristiques des paramètres requis pour l’évaluation.
Qu’est-ce que la binarisation ?
Il s’agit d’un traitement de conversion d’une image aux multiples nuances en une image bicolore. Dans la plage spécifiée, la valeur de chaque pixel est comparée à des seuils afin de trier chacun d’entre eux dans l’une des deux catégories.
La binarisation de l’image permet d’extraire uniquement les informations nécessaires à partir de toutes les données acquises, facilitant et accélérant la mesure et le calcul de la forme des particules.
Analyse d’image lors de la mesure de la forme des particules
Cette sous-section se base sur la mesure et le calcul de la solidité, l’un des paramètres de mesure de la forme des particules, pour expliquer le processus d’analyse de l’image.
Ce schéma simplifié illustre un exemple de détermination de la solidité par binarisation des pixels. Pour calculer la valeur suivante, 13 pixels sont considérés couvrir la particule réelle et 25 pixels le périmètre de l’enveloppe convexe.
Découvrez à présent un exemple d'application de notre microscope numérique 4K, qui facilite l’évaluation quantitative grâce à des images 4K entièrement nettes et des fonctions de mesure et d’analyse automatiques intelligentes.
Exemple de mesure et d’analyse automatiques de la forme des particules
Afin de mesurer des valeurs précises à partir des images des particules, la première étape consiste à capturer au microscope des images sous grossissement affichant nettement les particules. Ensuite, il est nécessaire de calculer des paramètres fiables en mesurant la forme de toutes les particules, généralement présentes en grand nombre dans le champ de vision.
Ceci étant, il est extrêmement difficile de déterminer les conditions de capture optimales et d’effectuer une mise au point parfaite sur les particules, exigeant une grande maîtrise de l'opérateur et des compétences techniques avancées. Et même pour un opérateur chevronné, la mesure des particules se chevauchant demeure extrêmement compliquée.
Le microscope numérique 4K Série VHX de KEYENCE est équipé d’un système optique avancé et d’une platine motorisée, assurant l’acquisition des images nettes en tout point indispensables à l’analyse précise des particules. Le système d’observation, qui propose de nombreuses fonctions accessibles en quelques étapes simples, facilite considérablement l’analyse. La fonction d’analyse automatique des images 4K capturées permet de réaliser des mesures avancées, plus facilement et plus rapidement que jamais.
Découvrez un exemple d’utilisation de la Série VHX pour capturer des images sous grossissement parfaitement nettes des particules et exécuter une mesure et une analyse automatiques de leur forme.
Automatisation et optimisation de la mesure et de l’analyse de la forme des particules grâce au microscope numérique 4K
Le microscope numérique 4K Série VHX exploite un système optique, un capteur d’image CMOS 4K et un système d’observation exclusif, qui combinent haute résolution et grande profondeur de champ. Le système acquiert des images haute résolution 4K en toute simplicité, évitant les erreurs de détection et d’identification et garantissant une mesure et une analyse précises.
Habituellement particulièrement chronophage, la détermination des conditions d’éclairage optimales est plus rapide que jamais grâce à la fonction d’éclairage multiple, qui capture automatiquement plusieurs images sous différents éclairages d’une simple pression sur un bouton. Il vous suffit ensuite de sélectionner l’image qui vous paraît la plus nette pour démarrer immédiatement l’observation et l’analyse. En outre, la sélection d’une image capturée précédemment permet de reproduire les conditions appliquées, pour réaliser la mesure et l’analyse dans les mêmes conditions malgré un changement d’échantillon ou d’opérateur.
La fonction de comptage/mesure automatique de surface mesure et analyse automatiquement les particules présentes dans la zone sélectionnée sur l’image acquise. Cette fonction ne se contente pas de compter automatiquement le nombre de particules mais mesure et calcule des caractéristiques à l’échelle submicronique, telles que la circularité, le diamètre maximal, le diamètre minimal, la convexité et la solidité ainsi que la moyenne, l’écart-type, la valeur maximale, la valeur minimale et la valeur totale et affiche les résultats sous forme de liste.
Ses applications incluent le calcul du rapport d’aspect à partir du rapport entre diamètre maximal et diamètre minimal et le calcul précis de la solidité de chaque particule à partir d’images à fort contraste.
Un microscope numérique 4K qui accélère la mesure et l’évaluation quantitatives de la forme des particules
Le microscope numérique 4K Série VHX exécute des évaluations quantitatives grâce à l’acquisition rapide et fluide d’images 4K entièrement nettes et à la mesure et l’analyse automatiques en quelques étapes simples.
De plus, Excel peut être directement installé sur la Série VHX, vous permettant de créer automatiquement des rapports détaillés par transfert des images et valeurs pertinentes dans des modèles prédéfinis. Réalisez facilement toute une série d’opérations, de la capture d’images sous grossissement et la mesure/analyse des particules jusqu’à la création de rapports, pour une évaluation considérablement optimisée.
Pour plus d’informations ou pour toute demande concernant la Série VHX et ses remarquables capacités de mesure de la forme des particules, cliquez sur les boutons ci-dessous.
