一种钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置和分析方法制造方法及图纸

一种钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置和分析方法，装置包括：底座、钢筋固定装置、钢筋驱动装置、调节支架以及数码相机。方法包括：(1)对钢筋的全角度锈蚀形态图像进行二值化处理；(2)获取钢筋全角度锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离；(3)计算钢筋的锈蚀特征参数，包括最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率。本发明专利技术不仅能够连续获取钢筋的全角度锈蚀形态图像，而且能够准确地分析钢筋的锈蚀特征参数，从而能够合理描述钢筋的空间锈蚀分布形态。

【技术实现步骤摘要】
一种钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置和分析方法一、
本专利技术涉及一种钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置和分析方法，属于锈蚀钢筋的测试技术和分析方法。二、
技术介绍
受外部腐蚀性环境作用的影响，钢筋混凝土结构时常发生钢筋锈蚀。由于混凝土材料的不均匀性、外部腐蚀环境的变异性以及钢筋各部位受力程度的差异性，导致混凝土内部钢筋的锈蚀分布形态具有显著的空间变异性，所以需要准确分析钢筋的锈蚀特征参数，才能合理描述钢筋的空间锈蚀分布形态。目前，钢筋锈蚀特征参数的分析方法包括失重法、游标卡尺法、排水法和3D扫描法。其中，失重法根据钢筋锈蚀前后的质量差来定义质量锈蚀率，只能确定钢筋整体的平均锈蚀严重程度，而无法反映钢筋锈蚀的空间分布特征；游标卡尺法沿锈蚀钢筋长度方向逐一测定每个横截面的长短两个方向的尺寸，进而利用二者的平均值近似作为锈蚀钢筋的直径计算锈蚀钢筋的剩余截面积，该方法虽然可以粗略确定锈蚀钢筋最小截面积的位置及大小，但是存在测试工作量大、计算精度低的缺点；排水法将锈蚀钢筋垂直挤入装满水的溶液中，将溢出的水的质量转化成体积，从而计算挤入溶液部分的锈蚀钢筋的体积，该方法可以测试锈蚀钢筋的剩余截面积，但是无法测试锈蚀钢筋的最大截面锈蚀深度，而且在测试过程中难免会出现部分水溶液附在钢筋或者容器壁上，导致测试精度难以保证；3D扫描法将激光束按照特定的轨迹对锈蚀钢筋进行扫描，利用反射的激光点信息形成激光点云数据，进而通过数据分析计算钢筋的锈蚀特征参数，该方法存在测试设备昂贵、测试数据量庞大、测试数据处理过程复杂(需要对三维扫描图像进行拼合、补洞、碎片处理、坐标轴修正)、测试过程耗时的缺点。因此，有必要专利技术一种能够准确分析钢筋锈蚀特征参数(包括最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率)的测定装置和分析方法。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置和分析方法，不仅能够连续获取钢筋的全角度锈蚀形态图像，而且能够准确地分析钢筋的锈蚀特征参数，包括钢筋的最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率，从而能够合理描述钢筋的空间锈蚀分布形态。本专利技术通过以下技术方案实现上述目的，一种钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置。所述装置包括：底座、钢筋固定装置、钢筋驱动装置、调节支架、数码相机，所述钢筋固定装置由支座、滑杆、移动轴承、固定轴承和橡胶圈组成，支座固定在底座上，滑杆固定在支座上、移动轴承和固定轴承安装在滑杆上、橡胶圈安装在移动轴承和固定轴承的座孔内，通过钢筋固定装置固定不同长度和直径的钢筋，所述钢筋驱动装置由步进电机和联轴器组成，步进电机固定在底座上，联轴器一端连接步进电机的转轴，另一端连接固定轴承，通过钢筋驱动装置带动钢筋转动，调节支架固定在底座上，调节支架的水平导杆安装在调节支架的立杆上，数码相机安装在调节支架的水平导杆上，通过调节支架调整数码相机的上下左右位置，通过数码相机连续获取钢筋转动不同角度后的锈蚀形态图像。所述底座的拍摄面为白色漫反射材料。所述移动轴承可以在滑杆上左右移动，到固定轴承的可调节距离为0～500mm。所述橡胶圈的外径大小与移动轴承和固定轴承的座孔内径大小相等，橡胶圈内径可调节范围为6～25mm。所述步进电机的转轴与钢筋在同一直线上，步进电机根据预定的角度带动钢筋作等角度转动，步进电机预定角度为0.9°的整数倍。所述调节支架的立杆有间距为30mm的调节孔，可以调整数码相机的上下移动，数码相机到钢筋表面的距离可调节为60mm、90mm、120mm和150mm，调节支架的水平导杆可以调整数码相机的左右移动，数码相机到水平导杆任意端部的可调节距离为0～600mm。一种钢筋全角度锈蚀特征参数的分析方法，包括以下步骤：1、对钢筋的全角度锈蚀形态图像进行二值化处理：利用图像处理技术，分别对旋转角度为αi＝iΔα(i＝0,1,2,...,n，n为旋转总次数，Δα为单次旋转角度)时的钢筋锈蚀形态图像进行二值化处理；2、获取钢筋全角度锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离：分别基于旋转角度为αi(i＝0,1,2,...,n)时二值化处理后的钢筋锈蚀形态图像，从钢筋左端开始沿钢筋长度方向等间距选取m个控制截面，截面间距为Δz，依次确定第k(k＝1,2,3,...,m)个控制截面锈蚀钢筋轮廓的上边缘线到轴线的距离和下边缘线到轴线的距离式中，r0为未锈蚀钢筋的半径；p0为钢筋端部未锈蚀对比段轮廓的上边缘线到轴线之间的像素值；和分别表示旋转角度为αi时第k个控制截面锈蚀钢筋轮廓的上边缘线和下边缘线到轴线之间的像素值；3、计算钢筋的锈蚀特征参数，包括最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率：基于钢筋全角度锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离和及其分别对应的角度αi和αn+1+i，分别计算最大锈蚀深度ηd,max、最大截面锈蚀率ηs,max和质量锈蚀率ηm：式中，r0为未锈蚀钢筋的半径；rmin为和(i＝0,1,2,...,n；k＝1,2,3,...,m)的最小值；S0为未锈蚀钢筋的截面积；Smin为锈蚀钢筋的剩余截面积Sk(k＝1,2,3,...,m)的最小值；Sk为锈蚀钢筋的剩余截面积；l0为钢筋的长度；Δzk为第k个和第k+1个控制截面之间的间距；n为旋转总次数；m为控制截面总数。所述轴线为钢筋端部未锈蚀段的两端面中心点的连线。所述锈蚀钢筋第k个控制截面的剩余截面积Sk(k＝1,2,3,...,m)为：式中，n为旋转总次数；和(j＝0,1,2,...,n-1)分别为旋转角度为αj和αj+1时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的上边缘线到轴线之间的距离；为旋转角度为αn时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的上边缘线到轴线之间的距离；为旋转角度为α0时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的下边缘线到轴线之间的距离；和(j＝0,1,2,...,n-1)分别为旋转角度为αj和αj+1时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的下边缘线到轴线之间的距离；为旋转角度为αn时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的下边缘线到轴线之间的距离；为旋转角度为α0时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的上边缘线到轴线之间的距离。本专利技术的突出优点在于：不仅能够连续获取钢筋的全角度锈蚀形态图像，而且能够准确地分析钢筋的锈蚀特征参数，包括钢筋的最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率，从而能够合理描述钢筋的空间锈蚀分布形态。四、附图说明图1是本专利技术实施例装置结构示意图。图2是本专利技术实施例选取的钢筋全角度锈蚀形态图像。图3是专利技术实施例二值化处理后的钢筋锈蚀形态图像图4是专利技术实施例钢筋的最小剩余截面积示意图，图中，1表示未锈蚀钢筋的截面轮廓，2表示锈蚀钢筋的截面轮廓。五、具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的装置及方法作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术所述的钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置，包括底座1、支座2、滑杆3、移动轴承4、固定轴承5、橡胶圈6、步进电机8、联轴器9、调节支架10以及数码相机11，具体构成和连接方式为：所述钢筋固定装置由支座2、滑杆3、移动轴承4、固定轴承5、橡胶圈6组成，支座2固定在底座1上，滑杆3固定在支座2上、移动轴承4和固定轴承5安装在滑杆3上、橡胶圈6安装在移动轴承4和固定轴承5的座孔内，通过钢筋固定装置固定不同长度和直径的钢筋7。所述钢筋驱动装置由步进电机8和联轴器9组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置，包括底座、钢筋固定装置、钢筋驱动装置、调节支架以及数码相机，其特征在于，所述钢筋固定装置由支座、滑杆、移动轴承、固定轴承和橡胶圈组成，支座固定在底座上，滑杆固定在支座上、移动轴承和固定轴承安装在滑杆上、橡胶圈安装在移动轴承和固定轴承的座孔内，通过钢筋固定装置固定不同长度和直径的钢筋，所述钢筋驱动装置由步进电机和联轴器组成，步进电机固定在底座上，联轴器一端连接步进电机的转轴，另一端连接固定轴承，通过钢筋驱动装置带动钢筋转动，调节支架固定在底座上，调节支架的水平导杆安装在调节支架的立杆上，数码相机安装在调节支架的水平导杆上，通过调节支架调整数码相机的上下左右位置，连续获取钢筋转动不同角度后的锈蚀形态图像。

【技术特征摘要】
1.一种钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置，包括底座、钢筋固定装置、钢筋驱动装置、调节支架以及数码相机，其特征在于，所述钢筋固定装置由支座、滑杆、移动轴承、固定轴承和橡胶圈组成，支座固定在底座上，滑杆固定在支座上、移动轴承和固定轴承安装在滑杆上、橡胶圈安装在移动轴承和固定轴承的座孔内，通过钢筋固定装置固定不同长度和直径的钢筋，所述钢筋驱动装置由步进电机和联轴器组成，步进电机固定在底座上，联轴器一端连接步进电机的转轴，另一端连接固定轴承，通过钢筋驱动装置带动钢筋转动，调节支架固定在底座上，调节支架的水平导杆安装在调节支架的立杆上，数码相机安装在调节支架的水平导杆上，通过调节支架调整数码相机的上下左右位置，连续获取钢筋转动不同角度后的锈蚀形态图像。2.根据权利要求1所述的钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置，其特征在于，所述底座的拍摄面为白色漫反射材料。3.根据权利要求1所述的钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置，其特征在于，所述移动轴承可以在滑杆上左右移动，移动轴承到固定轴承的可调节距离为0～500mm。4.根据权利要求1所述的钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置，其特征在于，所述橡胶圈的外径大小与移动轴承和固定轴承的座孔内径大小相等，橡胶圈的内径可调节范围为6～25mm。5.根据权利要求1所述的钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置，其特征在于，所述步进电机的转轴与钢筋在同一直线上，步进电机根据预定的角度带动钢筋作等角度转动，步进电机预定角度为0.9°的整数倍。6.根据权利要求1所述的钢筋全角度锈蚀特征参数的测定装置，其特征在于：所述调节支架的立杆有间距为30mm的调节孔，可以调整数码相机的上下移动，数码相机到钢筋表面的距离可调节为60mm、90mm、120mm和150mm，调节支架的水平导杆可以调整数码相机的左右移动，数码相机到水平导杆任意端部的可调节距离为0～600mm。7.一种钢筋全角度锈蚀特征参数的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：7.1对钢筋的全角度锈蚀形态图像进行二值化处理：利用图像处理技术，分别对旋转角度为αi＝iΔα(i＝0,1,2,...,n，n为旋转总次数，Δα为单次旋转角度)时的钢筋锈蚀形态图像进行二值化处理；7.2获取钢筋全角度锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离：分别基于旋转角度为αi(i＝0,1,2,...,n)时二值化处理后的钢筋锈蚀形态图像，从钢筋左端开始沿钢筋长度方向等间距选取m个...

【专利技术属性】
技术研发人员：余波，万伟伟，陈正，刘阳，邓鹏，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45