Determinación de la microestructura cerámica mediante el procesamiento de imágenes óptico-digital de imágenes SEM

Determination of ceramic microstructure by using optical–digital image processing of SEM images

En este trabajo se reporta el diseño e implementación de un software para análisis ceramográfico y control de calidad en ciencia de materiales, mediante el estudio de imágenes obtenidas por microscopia electrónica de barrido (MEB) de la superficie pulida de muestras de diferentes sistemas cerámicos. El sistema se apoya en el procesamiento óptico digital de imágenes para determinar: el tamaño de cada grano y poro, su factor de redondez y excentricidad como factor de forma. Este trabajo destaca el uso de las técnicas más eficientes de filtrado adaptativo y de detección de bordes, para la realización del cálculo de tamaño de partícula con alta precisión, en comparación con los métodos tradicionales encapsulados en las normas ASTM E112 y E1382. Los resultados más destacados de este análisis, como la posible aplicación de este sistema en otros campos de la investigación tales como la granulometría, la exploración petrolífera, la ingeniería de suelos y las películas delgadas, se presentan en este trabajo, con efectividad superior con otros software comerciales.

1 INTRODUCCIÓN

Para tener control sobre los procesos de síntesis y sinterización de materiales cerámicos es necesario contar con técnicas de caracterización que permitan conocer la evolución del material cerámico al ser sometido a estos procesos. Entre los métodos de caracterización utilizados para analizar estos sistemas, se destaca la caracterización microestructural utilizando la microscopia SEM y TEM, debido a su bajo costo respecto a otras técnicas.

Debido a la naturaleza de las imágenes, la extracción manual de los parámetros microestructurales implicaría largos tiempos de análisis, limitaciones en el tratamiento de datos estadísticos y el empleo de un criterio poco objetivo en las medidas, lo que conlleva a poca precisión. En realidad, el observador se puede distraer fácilmente de lo que es importante, por detalles triviales de la imagen, sumado al cansancio visual, tenderá a hacer suposiciones que pueden falsear la medida, por esa razón se hace necesario el desarrollo e implementación de un sistema automático de medida, basado en el procesamiento de imágenes digitales, el cual permita determinar los parámetros microestructurales de interés [1, 2].

Los procesos de medida de parámetros microestructurales, en los últimos 30 años, están condensados en normas técnicas, entre las cuales se destaca la ASTM E112 y E1382 (American Society for Testing and Materials), la Internacional Organization for Standarization (ISO) y la Swedish Standards Institution (SIS). Estas normas se fundamentan básicamente en tres métodos: de intersección, planimétricos y de comparación, los cuales han reducido los tiempos de análisis.