[發(fā)明專利]一種檢測橡膠中炭黑的方法

無效

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• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102830063A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉波;汪傳生
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于橡膠質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種運用圖像顯微法檢測橡膠中炭黑的方法，特別是一種處理橡膠檢測圖像中絲狀雜質(zhì)的方法。

背景技術(shù)：

炭黑、白炭黑等填料作為橡膠的重要補強劑，其大小和分布情況對膠料的物理機械性能和后續(xù)加工性能都有非常重要的影響。另外，炭黑(包含白炭黑等補強劑)聚集體的大小和分布與混煉設(shè)備和工藝有著非常緊密的關(guān)系。檢測橡膠中的炭黑，準確的獲取炭黑信息，將有利于研究炭黑的分散程度對膠料物理機械性能的影響，也有利于研究不同混煉設(shè)備和工藝對炭黑聚集體分散程度的影響，進一步優(yōu)化工藝流程和改進混煉設(shè)備。目前，已有的炭黑檢測系統(tǒng)的工作流程是先對膠料切片，制備出試樣；接著采用光學(xué)顯微裝置觀測膠料切面，經(jīng)光學(xué)放大的切面圖像通過CCD等數(shù)字成像設(shè)備輸入計算機中，顏色偏亮的為炭黑聚集體，顏色偏暗的為膠料，圖像中各像素點的灰度值在0到255之間；然后運用數(shù)字圖像處理技術(shù)對檢測圖像進行閾值分割，即設(shè)定一個閾值，灰度值在閾值以上的像素點，其新的灰度值被設(shè)為255(為白色，代表炭黑)，灰度值在閾值以下的像素點，其新的灰度值被設(shè)為0(為黑色，代表膠料)；最后對檢測圖像中所有的白色區(qū)域進行統(tǒng)計計算，獲取炭黑信息。在實際的炭黑檢測過程中，檢測圖像里會存在一些絲狀雜質(zhì)，這些雜質(zhì)有可能是依附在膠料表面的其他材料，也有可能是由于切片速度不夠迅速，或者切片裝置不夠鋒利而形成的殘留物，其成像顏色和炭黑接近，很容易和炭黑混淆，導(dǎo)致炭黑檢測結(jié)果存在較大誤差，現(xiàn)有的這種方法沒有很好的處理這些雜質(zhì)，但這些雜質(zhì)的甄別和刪除，對提高炭黑檢測的準確性有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，尋求設(shè)計提供一種可以更準確檢測膠料中炭黑的方法，特別是一種處理膠料檢測圖像中絲狀雜質(zhì)的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括獲取膠料圖像、圖像二值化處理、絲狀雜質(zhì)處理（包括簡單弧型雜質(zhì)識別和處理、交叉弧型雜質(zhì)識別和處理）、獲取炭黑信息五個工藝步驟：

（1）、獲取膠料圖像：選用硫化膠或混煉膠作為膠料，對膠料切片制成試樣，用常規(guī)的光學(xué)顯微裝置和數(shù)字成像裝置，將膠料切片的切面放大圖像通過計算機顯示出來；

（2）、圖像二值化處理：對膠料圖像中炭黑和膠料存在相對亮度差，采用大津法計算二值化分割閾值，并運用該值對膠料圖像作二值化處理；

（3）、簡單弧型雜質(zhì)識別和處理：對圖像中任何一個白色區(qū)域，存在可將該區(qū)域包含在內(nèi)的外接凸多邊形或稱為凸包，簡單弧型雜質(zhì)呈現(xiàn)出凹形(如圖2所示)，其凸包面積比弧型區(qū)域的面積大，而炭黑聚集體則差別不大，將區(qū)域面積和區(qū)域凸包面積的比值作為區(qū)別簡單弧型雜質(zhì)和炭黑聚集體的形態(tài)特征參數(shù)，當該比值大于0.63時，表示該區(qū)域為炭黑聚集體，當該比值小于等于0.63時，表示該區(qū)域為弧型雜質(zhì)；被判定為弧型雜質(zhì)的白色區(qū)域顏色被處理為黑色，以保證和炭黑區(qū)別開來；

（4）、交叉弧型雜質(zhì)識別和處理：交叉弧型的特征是弧線有交叉，所形成的白色區(qū)域有空洞(如圖3所示)，而代表炭黑聚集體的白色區(qū)域為實心；對圖像中任何一個白色區(qū)域，將其空洞的面積大小作為區(qū)別炭黑聚集體和交叉弧型雜質(zhì)的形態(tài)特征參數(shù)，當該值小于9個像素點時，該區(qū)域為炭黑聚集體，否則為交叉型雜質(zhì)；被判定為雜質(zhì)的白色區(qū)域顏色被處理為黑色，以保證和炭黑區(qū)別開來；

（5）、獲取炭黑信息：遍歷已完成雜質(zhì)處理的圖像的白色區(qū)域，計算其面積，并統(tǒng)計在各面積區(qū)間白色區(qū)域的個數(shù)，實現(xiàn)橡膠中炭黑的檢測。

本發(fā)明在檢測膠料中炭黑的同時，能處理膠料圖像中存在的雜質(zhì)，有利于提高炭黑的檢測精度和炭黑分散性評價的準確性，更好的體現(xiàn)不同混煉設(shè)備和混煉工藝對混煉效果的影響，還有利于建立炭黑分散性和膠料物理性能之間的關(guān)系，其整體工藝簡單，檢測精度高，處理雜質(zhì)效果好，應(yīng)用范圍廣，環(huán)境友好。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的工作流程結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2是本發(fā)明涉及的簡單弧型雜質(zhì)圖像示意圖。

圖3是本發(fā)明涉及的交叉弧型雜質(zhì)圖像示意圖。

圖4是本發(fā)明涉及的二值化處理膠料圖像結(jié)果圖。

圖5是本發(fā)明涉及的處理簡單弧型雜質(zhì)圖像結(jié)果圖。

圖6是本發(fā)明涉及的處理交叉弧型雜質(zhì)結(jié)果圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

實施例：

本實施例包括獲取膠料圖像、圖像二值化處理、簡單弧型雜質(zhì)識別和處理、交叉弧型雜質(zhì)識別和處理、獲取炭黑信息五個工藝步驟：