Caratterizzazione morfometrica e morfologica delle polveri

 

Numerose industrie in alcuni punti del processo produttivo richiedono la produzione, la caratterizzazione e il controllo di materiali allo stato di particolato o polvere. In questi casi la conoscenza approfondita delle caratteristiche delle particelle gioca un ruolo fondamentale. Storicamente la caratteristica più conosciuta è il diametro equivamente, ma nel corso dei decenni lo sviluppo di nuove tecniche come quelle basate sul potenziale zeta, la diffrazione laser, il lighe scattering e il Dynamic Light Scattering (DLS), la Dilute Solution Viscosity (DSV), il Gel Permeation Chromatography (GPC) conosciuto anche come il Size Exclusion Chromatography (SEC) ha permesso lo sviluppo di nuovi parametri identificativi le proprietà morfometriche e morfologiche delle particelle. Poichè questi metodi sono indiretti hanno sempre necessitato di misure dirette come quelle microscopiche. Proprio queste ultime hanno avuto un enorme interesse e sviluppo grazie all'incessante aumento delle prestazioni dei sistemi automatici di rilevamento delle immagini peraltro sempre più economici. Sotto questo punto di vista sia l'affidabilità dei dell'hardware e del software, la versatilità dei sistemi, l'economicità, la semplicità di installazione hanno riportato in rilievo le tecniche di caratterizzazione mediante misura ottica diretta.

Il settore di Tecnologia Meccanica ha sviluppato un sistema di misura delle polveri basato su analisi digitale delle immagini in grado di rilevare, segmentare e investigare qualunque proprietà geometrica di un particolato praticamente senza limiti di dimensioni. Chiaramente basato su hardware di acquisizione A/D, a seconda dei casi, è possibile scegliere opportunamente tra misure al microscopio ottico, elettronico, fotocamera diretta, scanner piano. Nel caso di microscopio ottico è stata sviluppata una tecnica per la determinazione della terza dimensione basata sullo Shadow Casting.

 

Microscopio Olimpus SZH e sistema diretto di acquisizione

Calibrazione del sistema di acquisizione digitale:

Costruzione della matrice di antidistorsione e image warping

Calibrazione mediante sfere qualificate

250f7

Algoritmo automatico per il rilevamento della geometria proiettata della particella: image enhancing, istogram equalization, image erosion and dilation, morphological segmentation, border and inner region data saving.

Metodo dello Shadow Casting

 

A seguire alcune foto di polveri di varia natura ma tutte coinvolte di processi produttivi diffusi (sinterizzazione, sabbiatura, trattamento superficiale, etc.) con la loro caratterizzazione.

Surface treatment

acciaio8 an

(a)Angular steel grit SAE G30

ACCIAIO3 an

(b)Angular steel grit SAE G80

graniglia acciaio sferica

(c) Spherical steel grit SAE S70

GHISA2 an

(d) Angular cast iron grit SAE G80

allumina120

(e) Alumina SAE G80

allumina24

(f) Alumina SAE G30

Component fabrication

04 ferelet 425 

(g) Ferelet MT 425/3.7

05 fersint 180

(h) Fersint 180 RI 180/3.0

 

 

Morfologia

acciaio8J

Alcune grandezze tipiche a confronto

Clusterizzazione in base a parametri di interesse tecnologico

Digramma triangolare in base ai dati 3D delle particelle