微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置，包括：光源、聚光透镜、透明圆柱体通道、视频显微镜、数字摄像机、两组平面镜组。光源发出的高亮度闪光，通过聚光透镜后聚光为平行光，该平行光被分成三路，从不同的方向垂直地透过透明圆柱体通道并投射在视频显微镜上，数字摄像机记录一系列由上述三路光通过视频显微镜后形成的3幅图像。圆柱体通道内流动的是含待测微小颗粒的透明液体，于是这3幅图像就是从不同角度同时摄得的同一部分颗粒的图像。识别出3张图像中的同一颗粒后，再经过对3张图像的二维轮廓比较及恢复计算得到颗粒的3D尺寸，最后由计算机对系列图像中多个颗粒的统计，结合每个颗粒的3D尺寸，得到颗粒的3D尺寸分布。

【技术实现步骤摘要】
微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置
本专利技术涉及一种光学测量系统，特别涉及微小颗粒的3D尺寸及分布测量。
技术介绍
利用光学法测量微小颗粒的相关物理量因具有不接触样品的优点已得到广泛应用，其测量方法有散射法、衍射法、透射法、图像法等。专利文献CN1664501A、CN102834689A、US2011310386A1、CN102564928A、US007528959B2、JP2007298327A、WO8904472A1等公开了利用散射法测量颗粒大小及分布的一些装置。文献CN101802589A通过衍射法测量粒子大小。文献CN202119698U则利用透射法实现了对细胞颗粒的计数。文献CN102834689A采用图像法测量颗粒大小、空间位置及亮度。文献CN20103491A基于图像法测量颗粒大小、数量及浓度分布。而文献CN102692364A则基于模糊图像处理的动态颗粒测量空间位置及大小。上述专利文献公开了测量颗粒大小及分布的一些装置，由于颗粒一般非球形，所以这种大小通常是指颗粒的等效体积球直径值或Stoke直径或面积体积直径d32，但无论是哪种直径都不能反映颗粒的三维尺寸大小。关于非球形颗粒的检测，文献CN102323191A、WO8904472A1、CN102519850A公开了一些检测方法，但这些文献也仅仅检测了颗粒的形状率，即长宽比，不能给出颗粒的三维尺寸。至于传统的非自动化的显微镜或电子显微镜的观察方法可以检测颗粒的二维图像，从而测量颗粒的二维尺寸，但也不能得到颗粒的三维尺寸。为此，本专利技术旨在提供一种微小颗粒三维尺寸及其分布的测量装置。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置，对微小颗粒3D尺寸的测量特别有效。为了达到上述目的，本专利技术提出的一种微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置，组成包括：光源，为高强度氙气闪灯光源，用于发出高亮度的闪光；聚光透镜，用于将光源发出的光聚光为平行光，并射出；透明圆柱体通道，直径1.5~2.00mm，内部充满沿轴向流动的混入有待测颗粒的透明液体，所述平行光与透明圆柱体通道的轴线垂直；视频显微镜，位于透明圆柱体通道远离光源的一侧，并且正对所述平行光，用于接收透过透明圆柱体通道的光线并放大待测颗粒的图像；数字摄像机，用于对所述视频显微镜的放大的颗粒图像完成成像；第一、第二平面镜组，用于对平行光进行反射换向，分别包括位于透明圆柱体通道两侧的两个平面镜；平行光中的第一路光线直接透过透明圆柱体通道后射向视频显微镜；第二路光线经过第一平面镜组的一个平面镜后形成与所述第一路光线垂直的光线，垂直地透过透明圆柱体通道，并由另一平面镜将透出的光线反射后垂直地射向视频显微镜；第三路光线经过第二平面镜组的一个平面镜后形成与所述第一路光线呈45°夹角的光线，垂直地透过透明圆柱体通道，并由另一平面镜将透出的光线反射后垂直地射向视频显微镜；三路光线透过透明圆柱体通道后经视频显微镜在数字摄像机内分区域的完成成像。本专利技术微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置，还具有如下进一步的特征：1、所述第一平面镜组的两块平面镜在与平行光垂直的方向上进行布置，并分别位于透明圆柱体通道两侧；所述第二平面镜组的两块平面镜分别位于第一平面镜组的两块平面镜的外侧，其中一个靠近聚光透镜，另一个靠近视频显微镜。2、所述第一平面镜组的两块平面镜靠近透明圆柱体通道一侧各设置一块用于遮挡平行光的挡板。防止杂散光进入摄像机。3、所述视频显微镜前设置2个遮光条，用于分割三路光线的成像区域。这样在底片上形成2个空白窄条区域，并以此隔开3个图像，避免在数字图像处理时相混淆。本装置中，微小颗粒随着透明液体（如纯净水）流经透明圆柱形通道，氙气闪光灯光源发出的高亮度光经聚光透镜聚光后形成平行光垂直入射向透明圆柱形流体通道的侧面，其中1路光沿原方向（光轴）直接射到颗粒，另1路光经平面镜反射后以与光轴成90°的方向射向颗粒，第3路作为参考光沿与光轴成45°射向颗粒，这3路光透过颗粒后，射到大视角视频显微镜形成放大的部分颗粒图像，数字摄相机可记录一系列不同时刻的部分颗粒图像，某时刻的图像反映了3个不同角度的同一部分颗粒的图像，采用简单分隔设置可将该3张图像分开。每张图像都同时记录了正在流动的同一部分颗粒的图像，通过简单二值化处理可得到较为清晰的颗粒二维轮廓图像，然后通过配对可识别出3张图像中的同一颗粒，再经过对3张图像的二维轮廓比较及恢复计算得到颗粒的3D尺寸，由于圆柱体通道中的液体是流动的，所以不同时刻记录的系列图像包括了众多不同颗粒的信息，再通过对这些系列图像中多个颗粒的统计得到颗粒3D尺寸分布。本专利技术对颗粒3D尺寸的测量具有较高的精确度。本专利技术的有益效果是：现有技术中，传统的非自动化的显微镜或电子显微镜法只能检测微小颗粒的二维形状及二维尺寸，现有的光散射法的只能检测颗粒的大小及分布或形状率，现有的图像法只能检测颗粒的大小、空间位置及亮度，这些技术均不能给出颗粒的三维尺寸。而本专利技术能测量微小颗粒的3D尺寸及其分布，且具有较好的准确度。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1是本测量装置的立体图。图2是本测量装置的俯视图。图3是摄像机在同一时刻从3个不同角度记录的3幅图像示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1、图2所示，为本专利技术微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置，组成包括：光源1、聚光透镜2、透明圆柱体通道13、视频显微镜11、数字摄像机12、两组平面镜组（第一平面镜组由第一平面镜4和第二平面镜7组成，第二平面镜组由第三平面镜3和第四平面镜8组成），视频显微镜11和数字摄像机可采用莱卡配套产品（如ZA-APO视频显微镜和DFC420数字摄像机）。其中，光源1为高强度氙气闪灯光源，用于发出高亮度的闪光；聚光透镜2，用于将光源发出的光聚光为平行光，并射出；透明圆柱体通道13，直径1.5~2.00mm，内部充满沿轴向流动的混入有待测颗粒的纯净水（也可以是其他透明液体），平行光与透明圆柱体通道的轴线垂直；视频显微镜11位于透明圆柱体通道13远离光源1的一侧，并且正对平行光，用于接收透过透明圆柱体通道13的光线并放大待测颗粒的图像；该数字摄像机12，用于对视频显微镜11的放大的颗粒图像完成成像；第一、第二平面镜组，用于对平行光进行反射换向，分别包括位于透明圆柱体通道两侧的两个平面镜。平行光中的第一路光线直接透过透明圆柱体通道13后射向视频显微镜11；第二路光线经过第一平面镜4后形成与第一路光线垂直的光线，垂直地透过透明圆柱体通道13，并由第二平面镜7将透出的光线反射后垂直地射向视频显微镜11；第三路光线经过第三个平面镜3后形成与第一路光线呈45°夹角的光线，垂直地透过透明圆柱体通道13，并由第四平面镜8将透出的光线反射后垂直地射向视频显微镜11；三路光线透过透明圆柱体通道后经视频显微镜在数字摄像机内分区域的完成成像。如图2所示，第一平面镜组的两块平面镜（第一平面镜4、第二平面镜7）在平行光（第一路光线）垂直方向上布置，并分别位于透明圆柱体通道13两侧；第二平面镜组的两块平面镜（第三平面镜3、第四平面镜8）分别位于第一平面镜组的两块平面镜（第一平面镜4、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置，组成包括：光源，为高强度氙气闪灯光源，用于发出高亮度的闪光；聚光透镜，用于将光源发出的光聚光为平行光，并射出；透明圆柱体通道，直径1.5~2.00 mm，内部充满沿轴向流动的混入有待测颗粒的透明液体，所述平行光与透明圆柱体通道的轴线垂直；视频显微镜，位于透明圆柱体通道远离光源的一侧，并且正对所述平行光，用于接收透过所述透明圆柱体通道的光线并放大待测颗粒的图像；数字摄像机，用于对所述视频显微镜的放大的颗粒图像完成成像；第一、第二平面镜组，用于对平行光进行反射换向，分别包括位于透明圆柱体通道两侧的两个平面镜；平行光中的第一路光线直接透过透明圆柱体通道后射向视频显微镜；第二路光线经过第一平面镜组的一个平面镜后形成与所述第一路光线垂直的光线，垂直地透过透明圆柱体通道，并由另一平面镜将透出的光线反射后垂直地射向视频显微镜；第三路光线经过第二平面镜组的一个平面镜后形成与所述第一路光线呈45°夹角的光线，垂直地透过透明圆柱体通道，并由另一平面镜将透出的光线反射后垂直地射向视频显微镜；三路光线透过透明圆柱体通道后经视频显微镜在数字摄像机内分区域的完成成像。

【技术特征摘要】
1.一种微小颗粒的3D尺寸及其分布测量装置，组成包括：光源，为高强度氙气闪灯光源，用于发出高亮度的闪光；聚光透镜，用于将光源发出的光聚光为平行光，并射出；透明圆柱体通道，直径1.5~2.00mm，内部充满沿轴向流动的混入有待测颗粒的透明液体，所述平行光与透明圆柱体通道的轴线垂直；视频显微镜，位于透明圆柱体通道远离光源的一侧，并且正对所述平行光，用于接收透过所述透明圆柱体通道的光线并放大待测颗粒的图像；数字摄像机，用于对所述视频显微镜的放大的颗粒图像完成成像；第一、第二平面镜组，用于对平行光进行反射换向，第一平面镜组包括位于透明圆柱体通道两侧的两个平面镜，第二平面镜组包括位于透明圆柱体通道两侧的两个平面镜；平行光中的第一路光线直接透过透明圆柱体通道后射向视频显微镜；第二路光线经过第一平面镜组的一个平面镜后形成与所述第一路光线垂直的光线，垂直地透过透明圆柱体通道，并由另一平面镜将透出的光线反射后垂直地...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴兵，杨宗苓，韩月，钱鹏，戴未然，乔星，石鑫，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32