基于数字图像的集料级配实时检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于数字图像的集料级配实时检测方法，涉及沥青混合料生产质量的检测。该方法主要包括：１）下落状态集料图像的采集；２）对步骤１）采集到的下落状态集料图像进行实时分析、处理；３）获取检测结果。主要解决了现有技术中仅仅对集料级配后的结果进行抽样检测分析，无法在沥青混合料拌合时的集料级配环节进行检测，不能实时对集料级配过程产生影响。本发明专利技术具有检测精度高，根据检测结果可更改集料的配比等优点；主要应用于沥青混合料在生产现场进行集料级配实时检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于沥青混合料生产质量的检测
，具体涉及一种基于数字图像的集料级配实时检测方法，该方法实现了集料在混合前的检测，能够精确的确定集料的组成 及其颗粒的大小。
技术介绍
目前高速公路路面以沥青路面为主。在沥青路面材料组成中，集料的用料最大，所 占成本也最多。集料的形状、棱角性以及纹理等特征对混合料的耐久性、强度以及工作性能 有较大影响。对集料特征进行精确、客观、量化的检测和测定以及提高给定结构材料的性能 都具有重要的意义。如具有良好棱角以及粗糙纹理的集料更易于互相嵌挤形成骨架结构， 提高混合料的力学性能。然而过去对集料的检测大多依靠人工检测方法，对于检测人员的 要求较高，且检测结果因检测人员的主观因素差异性较大。 在沥青混合料的生产过程中，对集料的级配仅仅是从拌合楼单方面对各个冷料仓 供料量进行控制，并没有对集料级配进行快速的检测。这样可能会导致实际的生产级配与 设计级配偏离，从而使得混合料的力学性能以及路用性能下降，不能满足设计要求。因此， 在混合料的生产过程中，需要对集料级配进行在线检测，从而可以依据设计级配对各料仓 的供料进行精确控制，使得生产级配不至于偏离设计级太远。 现有的集料级配检测方法通常包括以下几种 —、有机溶剂抽提法检测对象为已经将集料级配混合后的沥青混合料，检测过程 为分散多步骤式的，通过有机溶剂抽提的方法得出混合料中沥青含量。通过筛分过程得到 集料的级配。 该方法的缺点是仅仅对集料级配后的结果(即沥青混合料)抽样进行检测，无法 在沥青混合料拌合时的集料级配环节进行检测，不能实时对集料级配过程产生影响。抽提 所用的有机溶剂可能会对人体造成伤害，所用设备体积庞大，费用较高，检测结果受检测者 水平影响较大，受检测样品差异影响较大。 二、燃烧法检测对象为已经将集料级配混合后的沥青混合料，检测过程为分散多 步骤式的，通过燃烧的方法得出混合料中沥青含量。通过筛分过程得到集料的级配。 该方法的缺点是仅仅对集料级配混合后的结果(即沥青混合料)抽样进行检测， 无法在沥青混合料拌合时的集料级配环节进行检测，不能实时对集料级配过程产生影响。 同时燃烧所产生的化学物质可能会危害人体并对环境造成污染。该检测方法选用的设备 体积庞大，费用较高；且检测结果不仅受检测者水平影响较大，而且受检测样品差异影响较 大。 三、基于数字图像处理的集料级配检测方法检测对象为成型后的沥青混合料路 面取芯试件，对试件材料进行数字化成像，通过初步分析，增强处理、颗粒分析等技术得到 压实后的混合料集料级配组成。 该方法的缺点是仅仅对成型后的沥青混合料路面取芯试件进行检测，无法在沥青混合料拌合前的集料级配环节进行检测，不能实时对集料级配过程产生影响。由于检测对 象为路面取芯试件，检测结果受检测对象影响较大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，主要解决了现有的检 测方法仅仅是对集料级配后的结果进行抽样检测，且无法对于集料在混合过程中进行检测 的技术问题。 本专利技术针对上述技术问题的技术解决方案如下 —种，其特殊之处在于，包括以下步骤 1)下落状态集料图像的采集 1. 1)数字摄像机的定位 将用于固定数字摄像机的固定架的固定点设置于传送带架上方10 20cm，将数字摄像机设置于下落集料的一侧，且该数字摄像机的镜头距集料下落面30 50cm ; 1.2)成像系统的设置 1. 2. 1)形成照射光源； 1. 2. 2)光强的均匀化处理； 1. 2. 3)滤除杂光； 1. 3)数字摄像机与计算机的通信； 1. 4)应用数字摄像机拍摄冷料仓下方一级传送带上下落到拌合楼传送带之前的 处于下落运动状态的集料，完成图像采集； 2)对步骤1)采集到的下落状态集料图像进行实时分析、处理； 3)获取检测结果。 以上所述步骤1. 2)的具体实现方法是 1. 2. 1)形成照射光源将固定于第二固定架上的LED面阵光源设置于下落集料相 对与数字摄像机的另一侧；所述LED面阵光源距集料下落面30 50cm ; 1. 2. 2)光强的均匀化处理将匀光板设置于LED面阵光源与集料下落面之间，所 述匀光板距离集料下落面5 15cm ; 1. 2. 3)滤除杂光应用杂光屏蔽罩将固定于固定架上的数字摄像机、步骤1. 2. 1) 中的固定于第二固定架上的LED面阵光源、步骤1. 2. 2)中的匀光板进行屏蔽，以避免外界 光源的干扰； 以上所述步骤1. 2)的具体实现方法还可以是 a)形成照射光源将红外激光器设置于下落集料与数字摄像机的同侧，且将该红外激光器固定于数字摄像机的固定架上；距离集料下落面30 50cm，并使该红外激光器和线阵数字摄像机保持在同一水平高度，且两者所成直线与集料下落面平行。 b)光强的均匀化处理在集料下落面相对于线阵数字摄像机的一侧设有漫反射背景板，该漫反射背景板距离集料下落面5 15cm ; c)红外激光器的前端设有带通滤光片；所述带通滤光片对波长800nm至2000nm 的入射光通过率为95%，其余波段近似为0。 以上所述步骤1. 1)中数字摄像机镜头覆盖的的采集对象为各档冷料仓下方一级传送带上下落到拌合楼传送带之前的处于下落运动状态的集料，视场宽度为沥青混合料拌 合楼一个传送带的宽度。 以上所述所述步骤1. 3)的具体实现方法是 1. 3. 1)将数字摄像机通过设有光纤模块的数据线连接至计算机，以实现远程传 输； 1. 3. 2)计算出拍摄视场中集料的最高下落速度； 1. 3. 3)利用计算机设置数字摄像机的拍摄频率，使该拍摄频率远大于集料的最高 下落速度。 以上所述步骤2)中的分析、处理主要包括对所采集的集料数字图像进行实时压 縮，对所采集的图像内每个集料颗粒能够识别、并自动计算出该集料颗粒的粒径大小，统计 全部集料颗粒的粒径分布。以上所述步骤3)中获取的检测结果包括将分析所得的粒径分布的数据绘制成 集料级配的实际曲线，与集料的设计曲线在同一坐标系内进行对比显示、并得出实际级配 曲线与设计曲线的误差数据。 本专利技术的优点在于 1.精度高本专利技术提供的检测方法无需对沥青混合料和沥青路面进行抽样检测， 可对各档的全部集料级配过程进行检测，检测结果不受检测样品的差异性的影响，因此检 测精度较高。2.根据检测结果可更改集料的配比本专利技术提供的检测方法可对各档集料级配 过程进行长期检测，及时发现集料级配的变化，从而大大提高了沥青混合料的生产质量。 3.检测效率高本专利技术提供的检测方法，实时对采集到的各档集料图像进行处 理，可以对级配的过程产生影响；同时该检测方法不受日光条件变化的影响，可以全天候进 行集料级配的检测，从而大大提高了检测工作效率。 4.实现了集料级配的远程控制本专利技术提供的检测方法，可以实现计算机的远程 控制，不受数字相机数据传输线有效距离的限制，大大提高了检测者的安全保障。附图说明 图1为本专利技术一实施例检测过程示意图； 图2为本专利技术另一实施例检测过程示意图； 图3为本专利技术检测结果示意图。 附图标记说明如下 l-冷料仓，2-固定架，3-第二固定架，4-数字摄像机，5-集料，6-漫反射背景板6， 7- —级传送带7， 8-拌合楼传送带8， 9-光纤模块，10-计算机，11-带通滤光片，12-杂光屏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数字图像的集料级配实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：１）下落状态集料图像的采集１．１）数字摄像机（４）的定位将用于固定数字摄像机（４）的固定架（２）的固定点设置于传送带上方１０～２０ｃｍ，将数字摄像机（４）设置于下落集料的一侧，且该数字摄像机（４）的镜头距集料下落面３０～５０ｃｍ；１．２）成像系统的设置１．２．１）形成照射光源；１．２．２）光强的均匀化处理；１．２．３）滤除杂光；１．３）数字摄像机（４）与计算机（１０）的通信；１．４）应用步骤１．１）中所述的数字摄像机（４）拍摄冷料仓（１）下方一级传送带（７）上下落到拌合楼传送带（８）之前的处于下落状态的集料，完成图像采集；２）对步骤１）采集到的下落状态集料图像进行实时分析、处理；３）获取检测结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沙爱民，孙朝云，胡力群，王超凡，李伟，陈柘，焦立男，段宗涛，李忠民，孙淼，赵丽，袁外林，王夏，张羽，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]