基于动态图像法的粗骨料级配测量方法及系统开发
发布时间：2022-01-04 06:15
粗骨料的级配和形态特征对混凝土的质量有重要影响,只有保证粗骨料的形态质量符合国家或是行业的标准,才能获得高性能、高质量的混凝土。目前工程中采用振动筛分法对粗骨料进行测量,但该方法费时、耗能,仅能测量粗骨料的级配,无法同时测量粗骨料的形态特征。为了实现对粗骨料形态质量的高效、精密测量,论文提出了基于动态图像法的粗骨料形态质量的测量方法及系统,能同时对粗骨料的级配和形态特征进行测量。论文针对二维图像法缺失高度信息的缺点,设计开发了基于三维图像法的粗骨料形态质量一体化测量系统,并对相关算法进行研究与设计。系统硬件部分设计了振动分散模块、传送及激光扫描模块、图像采集模块和回收模块,对振动给料器、传送带、激光器、工业相机、镜头及光源进行了详细的设计与选型;系统软件部分基于OpenCV库设计了图像处理算法,主要包含图像预处理、特征提取、颜色分割、颗粒匹配以及标定这五个部分;设计了粗骨料形态特征表征方法,主要包含高度、粒形、体积、粒度以及级配这五个部分;基于MFC设计了粗骨料形态质量测量的人机交互界面。对基于激光三角测量原理提出的粗骨料高度的计算模型进行了验证,实验证明该方法与游标卡尺测量结果误差的...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要结构图
11第2章粗骨料形态质量测量平台设计对于图像采集方案的设计，有拍摄粗骨料颗粒平躺和下落两种状态的方式。当拍摄粗骨料颗粒平躺状态时，骨料大概率将会以最大接触面接触传送带，非常便于测量骨料尺寸；当拍摄粗骨料颗粒下落状态时，骨料为自由落体运动，拍摄到的投影面方向不确定，极其不便于对骨料进行定量分析。故本文选择拍摄粗骨料颗粒平躺状态的方式进行搭建实验平台。测量粗骨料传统方法是振动筛分法，但该方法仅能测量粗骨料的级配，无法对粗骨料粒形的形态参数进行测量。测量粗骨料扁平度的传统方法是采用游标卡尺手工测量，但该方法测量精度受人为因素的影响且测量效率极其低下，而粗骨料的其它粒形指数无法用人工测量，导致很难对粗骨料的形态质量进行合理的、全面的评价。基于以上问题，本文开发了一套粗骨料形态质量的测量平台，主要包含振动分散模块、传送及激光扫描模块、图像采集模块和回收模块。具体组成如图2.1所示：图2.1平台模块组成示意图2.1粗骨料振动分散模块采用平躺的拍摄方式对粗骨料进行测量必须避免骨料互相堆叠的现象，因此要对粗骨料颗粒进行分散。粗骨料振动分散模块包含进料仓、振动给料器、挡料帘和导料槽。2.1.1振动给料器稳定性测试粗骨料形态质量测量装置的进料是由振动给料器完成的，如图2.2所示，振动给料器由电磁驱动，输入电压范围为85~260V，输出电压范围为0~260V，输
12出频率范围为40~400Hz，最大振幅为1.5mm。数字调频振动送料控制器可以对振动给料器进行调节控制，主要是通过调节输出电压来改变给料器振动的幅度和频率，进而改变给料的速度，其可调电压范围为0~260V，如图2.3所示。图2.2振动给料器图2.3数字调频振动送料控制器为了确保进料的均匀性和稳定性，必须保证振动器给料器的稳定性。现对振动给料器的稳定性进行测试，在相同的采样频率下设计测量实验，统计给料器在不同的输出电压下输送的骨料质量，并对采样时间与统计的骨料质量之间的线性相关性进行分析，进而对振动给料器的稳定性进行评价。选取花岗岩粗骨料，根据国家标准筛分法对其进行筛分，取粒度范围分别为9.50~13.2mm、13.2~16.0mm和16.0~19.0mm的单级料与9.50~19.0mm随机配比而成的级配料进行实验，每种单级料各取500g，级配料为1.5Kg。选取振动给料器输出电压分别为65V、70V和75V，电子秤的采样频率为500ms。对测量结果进行线性相关性分析，线性相关系数的计算公式如式（2.1）所示，实验结果如表2.1所示：12211niiinniiiixxyyrxxyy（2.1）式中：r为线性相关系数，x为采样时间，y为电子秤读取的骨料质量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]简析混凝土组成、分类与发展[J]. 戴安立. 建材与装饰. 2019(33)
[2]图像处理技术在混凝土骨料形状参数分析中的应用研究[J]. 郭美虹,周新刚,秦绪祥. 烟台大学学报(自然科学与工程版). 2019(04)
[3]一种针对近景摄影测量的相机标定方法[J]. 杨冬. 经纬天地. 2019(03)
[4]摄像机CCD与CMOS关键技术分析[J]. 李育林. 中国有线电视. 2019(06)
[5]Evaluation methods and indexes of morphological characteristics of coarse aggregates for road materials:A comprehensive review[J]. Saisai Zhang,Rui Li,Jianzhong Pei. Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2019(03)
[6]基于结构光的粗集料颗粒粒径计算方法研究[J]. 丁旭东,耿超,崔珊珊. 现代交通技术. 2018(03)
[7]粗骨料品质对混凝土性能的影响[J]. 申红旗. 河南水利与南水北调. 2018(03)
[8]吹填砂土颗粒形状量化分析[J]. 梅志能,程英武,冯波,赵天彪. 港工技术. 2018(01)
[9]CCD与CMOS国内外技术发展综述[J]. 王世和,陈远金,刘彬. 内燃机与配件. 2017(13)
[10]碎石非常不规则颗粒对混凝土性能的影响[J]. 宋少民,郭丹,李莉. 建筑技术. 2017(03)
博士论文
[1]基于沥青混合料内部结构参数的路面表面特性研究[D]. 孙培.长安大学 2018
[2]集料形态特征与混合料级配的图像法分析技术研究[D]. 王超凡.长安大学 2011
[3]基于X-ray CT的沥青混合料粗集料基础特性研究[D]. 段跃华.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]基于双目立体视觉的不规则物体体积测量方法研究[D]. 梁乐.西安理工大学 2019
[2]基于图像识别的在线粒度检测方法研究与检测系统设计[D]. 黄习敏.江西理工大学 2019
[3]基于图像分析的集料形状特征与分布特征研究[D]. 秦雪.青岛理工大学 2016
[4]基于多源视觉的集料级配实时检测系统设计与实现[D]. 邹鹏.长安大学 2015
[5]基于多源视觉的集料动态图像采集系统研究[D]. 包静.长安大学 2015
[6]骨料形状对沥青混合料性能影响的离散元研究[D]. 袁强.大连理工大学 2015
[7]基于LabVIEW的集料颗粒检测与级配分析[D]. 史源.长安大学 2014
[8]基于数字图像处理技术的泥沙颗粒分析[D]. 王亮.重庆交通大学 2013
[9]粗集料形状特征的数字图像分析[D]. 熊琴.重庆交通大学 2011
[10]沥青混合料集料几何特性研究[D]. 张冬冬.长安大学 2010
本文编号：3567829
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要结构图
11第2章粗骨料形态质量测量平台设计对于图像采集方案的设计，有拍摄粗骨料颗粒平躺和下落两种状态的方式。当拍摄粗骨料颗粒平躺状态时，骨料大概率将会以最大接触面接触传送带，非常便于测量骨料尺寸；当拍摄粗骨料颗粒下落状态时，骨料为自由落体运动，拍摄到的投影面方向不确定，极其不便于对骨料进行定量分析。故本文选择拍摄粗骨料颗粒平躺状态的方式进行搭建实验平台。测量粗骨料传统方法是振动筛分法，但该方法仅能测量粗骨料的级配，无法对粗骨料粒形的形态参数进行测量。测量粗骨料扁平度的传统方法是采用游标卡尺手工测量，但该方法测量精度受人为因素的影响且测量效率极其低下，而粗骨料的其它粒形指数无法用人工测量，导致很难对粗骨料的形态质量进行合理的、全面的评价。基于以上问题，本文开发了一套粗骨料形态质量的测量平台，主要包含振动分散模块、传送及激光扫描模块、图像采集模块和回收模块。具体组成如图2.1所示：图2.1平台模块组成示意图2.1粗骨料振动分散模块采用平躺的拍摄方式对粗骨料进行测量必须避免骨料互相堆叠的现象，因此要对粗骨料颗粒进行分散。粗骨料振动分散模块包含进料仓、振动给料器、挡料帘和导料槽。2.1.1振动给料器稳定性测试粗骨料形态质量测量装置的进料是由振动给料器完成的，如图2.2所示，振动给料器由电磁驱动，输入电压范围为85~260V，输出电压范围为0~260V，输
12出频率范围为40~400Hz，最大振幅为1.5mm。数字调频振动送料控制器可以对振动给料器进行调节控制，主要是通过调节输出电压来改变给料器振动的幅度和频率，进而改变给料的速度，其可调电压范围为0~260V，如图2.3所示。图2.2振动给料器图2.3数字调频振动送料控制器为了确保进料的均匀性和稳定性，必须保证振动器给料器的稳定性。现对振动给料器的稳定性进行测试，在相同的采样频率下设计测量实验，统计给料器在不同的输出电压下输送的骨料质量，并对采样时间与统计的骨料质量之间的线性相关性进行分析，进而对振动给料器的稳定性进行评价。选取花岗岩粗骨料，根据国家标准筛分法对其进行筛分，取粒度范围分别为9.50~13.2mm、13.2~16.0mm和16.0~19.0mm的单级料与9.50~19.0mm随机配比而成的级配料进行实验，每种单级料各取500g，级配料为1.5Kg。选取振动给料器输出电压分别为65V、70V和75V，电子秤的采样频率为500ms。对测量结果进行线性相关性分析，线性相关系数的计算公式如式（2.1）所示，实验结果如表2.1所示：12211niiinniiiixxyyrxxyy（2.1）式中：r为线性相关系数，x为采样时间，y为电子秤读取的骨料质量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]简析混凝土组成、分类与发展[J]. 戴安立. 建材与装饰. 2019(33)
[2]图像处理技术在混凝土骨料形状参数分析中的应用研究[J]. 郭美虹,周新刚,秦绪祥. 烟台大学学报(自然科学与工程版). 2019(04)
[3]一种针对近景摄影测量的相机标定方法[J]. 杨冬. 经纬天地. 2019(03)
[4]摄像机CCD与CMOS关键技术分析[J]. 李育林. 中国有线电视. 2019(06)
[5]Evaluation methods and indexes of morphological characteristics of coarse aggregates for road materials:A comprehensive review[J]. Saisai Zhang,Rui Li,Jianzhong Pei. Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2019(03)
[6]基于结构光的粗集料颗粒粒径计算方法研究[J]. 丁旭东,耿超,崔珊珊. 现代交通技术. 2018(03)
[7]粗骨料品质对混凝土性能的影响[J]. 申红旗. 河南水利与南水北调. 2018(03)
[8]吹填砂土颗粒形状量化分析[J]. 梅志能,程英武,冯波,赵天彪. 港工技术. 2018(01)
[9]CCD与CMOS国内外技术发展综述[J]. 王世和,陈远金,刘彬. 内燃机与配件. 2017(13)
[10]碎石非常不规则颗粒对混凝土性能的影响[J]. 宋少民,郭丹,李莉. 建筑技术. 2017(03)
博士论文
[1]基于沥青混合料内部结构参数的路面表面特性研究[D]. 孙培.长安大学 2018
[2]集料形态特征与混合料级配的图像法分析技术研究[D]. 王超凡.长安大学 2011
[3]基于X-ray CT的沥青混合料粗集料基础特性研究[D]. 段跃华.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]基于双目立体视觉的不规则物体体积测量方法研究[D]. 梁乐.西安理工大学 2019
[2]基于图像识别的在线粒度检测方法研究与检测系统设计[D]. 黄习敏.江西理工大学 2019
[3]基于图像分析的集料形状特征与分布特征研究[D]. 秦雪.青岛理工大学 2016
[4]基于多源视觉的集料级配实时检测系统设计与实现[D]. 邹鹏.长安大学 2015
[5]基于多源视觉的集料动态图像采集系统研究[D]. 包静.长安大学 2015
[6]骨料形状对沥青混合料性能影响的离散元研究[D]. 袁强.大连理工大学 2015
[7]基于LabVIEW的集料颗粒检测与级配分析[D]. 史源.长安大学 2014
[8]基于数字图像处理技术的泥沙颗粒分析[D]. 王亮.重庆交通大学 2013
[9]粗集料形状特征的数字图像分析[D]. 熊琴.重庆交通大学 2011
[10]沥青混合料集料几何特性研究[D]. 张冬冬.长安大学 2010
本文编号：3567829
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