[发明专利]一种金刚石磨粒三维形貌表征与建模方法

权利要求书

1.一种金刚石磨粒三维形貌表征与建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：定义金刚石磨粒的几何模型，建立八面体边长和边长比与I型边边长和II型边边长之间的关系模型；

步骤二：对金刚石磨粒进行测量，通过分析测量图像识别出金刚石磨粒的I型边和II型边；

步骤三：通过分析测量图像得到I型边和II型边的边长，进而根据磨粒的几何模型计算得到金刚石磨粒的八面体边长和边长比；

步骤四：对八面体边长和边长比进行统计分析，确定其分布形状和分布参数；

步骤五：根据八面体边长和边长比的统计分布生成其随机数值，建立金刚石磨粒的十四面体几何模型。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石磨粒三维形貌表征与建模方法，其特征在于，所述步骤一中，采用十四面体对磨粒的形貌进行模拟，将十四面体磨粒分为I型磨粒和II型磨粒；其中，I型磨粒的表面由六个八边形和八个三角形组成，采用正八面体截取正六面体得到，而II型磨粒的表面由六个正方形和八个六边形组成，采用正六面体截正八面体得到；设正六面体的边长为L_c，正八面体的边长为L_o，为了便于对磨粒形貌进行模拟，引入一个无量纲参数，即边长比ξ，其定义为：

则立方体顶点到正八面体表面的距离为：

八面体顶点到立方体表面的距离为：

令h_c＝0，可得立方体磨粒的边长比ξ为：

令h_o＝0，可得八面体磨粒的边长比ξ为：

而中间形态(表面由八个三角形和六个正方形组成)的边长比ξ为：

如果金刚石磨粒的形状为II型磨粒，六边形与四边形的公共边记为I型边，两个六边形的公共边记为II型边；采用光学显微镜测量金刚石磨粒六边形表面上相邻三个边长即两条I型边和一条II型边之和即可得到L_o；设I型边边长的平均值为L₁，则：

如果金刚石磨粒的形状为I型磨粒，八边形与三角形的公共边记为I型边，两个八边形的公共边记为II型边；采用光学显微镜测量金刚石磨粒八边形表面上相邻三个边的边长，设I型边和II型边的边长的平均值分别为为L₁和L₂，则六面体的边长为

八面体的边长为

然后由式(1)求得边长比。

3.根据权利要求2所述的一种金刚石磨粒三维形貌表征与建模方法，其特征在于，所述步骤二中，对磨粒进行观察分析，如果磨粒的顶面为四边形或者六边形，则该磨粒为II型磨粒；若磨粒的顶面为三边形或者八边形，则该磨粒为I型磨粒；将II型磨粒散布于与物镜焦平面平行的平面上时，由于重力的作用，磨粒的四边形表面或六边形表面将与平面贴合，而每一个六边形或四边形都存在一个与其平行的六边形或四边形，所以磨粒的顶面同样为与物镜焦平面平行的六边形或四边形；通过以下特征对I型边和II型边进行辨识：(1)I型边与侧面上相邻的两边垂直，而II型边与侧面上相邻两边的夹角为120°；(2)相对于II型边，I型边所在侧面的底边距离物镜更远，而该距离通过调节物镜在竖直方向的位置进行判断；(3)调节物镜位置，对相邻侧面的棱边数目进行计数；I型边为六边形与四边形的公共边，而II型边为两个六边形的公共边。

4.根据权利要求3所述的一种金刚石磨粒三维形貌表征与建模方法，其特征在于，采用超景深光学显微镜对磨粒进行观察分析。

5.根据权利要求3所述的一种金刚石磨粒三维形貌表征与建模方法，其特征在于，所述步骤三中，采用超景深光学显微镜测量金刚石磨粒的八面体边长和边长比的具体步骤如下：首先，采用Canny边缘检测算子对磨粒测量图像进行边缘检测，得到六边形边缘；然后，根据顶面的六边形边缘提取其顶点坐标，进而可以计算得到I型边和II型边的边长；根据磨粒的几何模型即可获得磨粒的八面体边长和边长比。