一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法组成比例

本发明专利技术提供一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法，包括：通过CCD相机获得粗骨料图片，并将它们通过一系列的图像处理操作(例如图像滤波、图像二值化、图像填充和轮廓提取等)，得到颗粒的外轮廓的坐标点和厚度信息；根据上述获得的厚度信息及外轮廓坐标点计算粗骨料的等效粒度及各种粒形参数(例如针片度、扁平度、三角度和球形度)，通过对粗骨料厚度的表征方法进行对比；通过对不同形状的粗骨料提出新的等效粒度表征方法，并进一步修正了图像法与筛分法之间差生误差，实现准确级配。本发明专利技术公开的一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法，实现粗骨料等效粒度的精确测量，提高粗骨料颗粒的级配精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法
本专利技术涉及工程机械领域，特别涉及一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法。
技术介绍
级配是表示骨料大小颗粒相互搭配的比例关系，如果级配适当，可减少填充骨料空隙的灰浆量，相应减少单位体积用水量和凝胶材料用量，降低混凝土的生产成本，要测量骨料级配必须知道各骨料颗粒的等效粒度。目前常采用振动筛分法和图像法测量粗骨料颗粒的等效粒度。振动筛分法测量粗骨料颗粒的等效粒度，测量过程为将粗骨料倒入方孔筛中，小于筛孔的骨料会下落至下一级筛网中，直到该颗粒不能通过筛孔而留在方孔筛中，那么该颗粒等效粒度的测量结果为该筛孔尺寸～上一级筛孔尺寸。对于采用图像法对粗骨料等效粒度表征，常用的表征方法有：等效椭圆Feret短径、等效椭圆短轴、轮廓最大内切圆直径和凸包最大内切圆直径。粗骨料的扁平度采用游标卡尺进行手工测量，根据国家标准中规定将平躺放置时颗粒的最高值作为颗粒厚度，从而计算扁平度，该方法的测量效率低，并且其测量结果容易受人为因素的影响。振动筛分法仅能测量粗骨料的级配，无法对粗骨料的形态参数进行测量。并且筛分法因为粒径段的划分受限于筛网层数，所以对粒径分布的测量略显粗糙，在一定程度上影响测量结果的精度，另外，筛分的过程中因为振动剧烈，一些颗粒种类可能极易破损，从而影响其粒径分布。而图像法中表征粗骨料粒度主要是根据颗粒的轮廓信息(主要是正面投影轮廓)，故与实际操作中的筛分法(振动过程中颗粒会不断改变位置及方向)的测量结果存在一些误差。此外，在实际测量过程中，通常采用单一表征方法表征颗粒的等效粒度，通过试验发现：轮廓最大内切圆直径表征方法的测量结果较筛分法偏小，凸包最大内切圆直径表征方法的测量结果较筛分法偏小偏大，而其他两种表征方法的测量精度更低，从而造成级配结果误差较大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法，实现粗骨料等效粒度的精确测量，提高粗骨料颗粒的级配精度。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法，包括：步骤10、利用传送装置传送粗骨料颗粒，通过CCD相机拍摄图像，然后利用图像处理获取每一粗骨料颗粒的外轮廓；利用一字线激光器，通过激光三角法，获取每一粗骨料颗粒的厚度值；步骤20、根据所述外轮廓以及厚度值计算每一粗骨料颗粒的粒形参数，所述粒形参数包括针片度、扁平度、三角度以及球形度；步骤30、根据所述粒形参数将粗骨料颗粒进行形状分类，所述形状分类包括：细长形、扁平形、角形、球形、细长三角形以及不规则形；步骤40、对于不同形状分类的粗骨料颗粒，分别采用对应的等效粒度表征，然后对粗骨料进行级配。进一步地，所述步骤40中，对于不同形状分类的粗骨料颗粒，分别采用不同的等效粒度表征，具体包括：根据每一粗骨料颗粒的外轮廓得到颗粒尺寸，根据所述外轮廓以及厚度值计算得到凸起比；对于颗粒尺寸在第一范围内的细长形粗骨料颗粒，采用凸起比×轮廓最大内切圆直径表征；对于颗粒尺寸在第二范围内的细长形粗骨料颗粒，采用凸起比×凸包最大内切圆直径；对于颗粒尺寸在第一范围内的角形粗骨料颗粒，采用轮廓最大内切圆直径表征；对于颗粒尺寸在第二范围内的细长形粗骨料颗粒，采用凸起比×凸包最大内切圆直径；对于细长三角形粗骨料颗粒，采用凸起比×凸包最大内切圆直径表征；对于球形粗骨料颗粒，采用轮廓最大内切圆直径表征；对于扁平形粗骨料颗粒，采用等效粒度修正系数×等效椭圆Feret短径表征；对于不规则形粗骨料颗粒，采用等效椭圆Feret短径表征。进一步地，所述等效粒度修正系数利用公式(1)计算得到：其中，r1为等效粒度修正系数，λ为粗骨料颗粒的扁平度。进一步地，所述第一范围为[4.75mm-9.5mm)，所述第二范围为[9.5mm～26.5mm]。进一步地，所述步骤40中，对粗骨料颗粒进行级配，具体包括：步骤41、通过等效粒度表征得到粗骨料颗粒的等效粒度尺寸；步骤42、按等效粒度尺寸将粗骨料颗粒划分至[4.75mm-9.5mm)、[9.5mm-13.2mm)、[13.2mm-16.0mm)、[16.0mm-19.0mm)、[19.0mm-26.5mm]五个级配区间段，实现级配。进一步地，所述步骤40中，对粗骨料颗粒进行级配，还包括：步骤43、对在各临界等效粒度尺寸正负5％区间内的粗骨料颗粒进行级配修正。进一步地，所述步骤43具体包括：步骤431、对于等效粒度尺寸在各临界等效粒度尺寸正负5％区间内的粗骨料颗粒，根据每一粗骨料颗粒的外轮廓得到对应的周长，计算每一区间内粗骨料颗粒的平均周长；步骤432、当粗骨料颗粒的周长小于对应区间的平均周长时，采用公式(2)对粗骨料颗粒的周长进行修正；当粗骨料颗粒的周长大于对应区间的平均周长时，采用公式(3)对粗骨料颗粒的周长进行修正；其中，l1为粗骨料颗粒的周长小于对应区间的平均周长时的修正周长，l2为粗骨料颗粒的周长大于对应区间的平均周长时的修正周长，di为各临界等效粒度尺寸，l为每一区间内粗骨料颗粒的平均周长；步骤433、根据修正后的周长重新计算粗骨料颗粒的等效粒度尺寸，然后划分至对应的级配区间段。本专利技术具有如下优点：1、通过传送带传送粗骨料颗粒，CCD相机拍摄图像，经图像处理得到颗粒外轮廓，通过一字线激光器得到颗粒的厚度轮廓，相比传统测量方法，节省了大量测量时间，并且能够一次性得到颗粒的其他粒形参数；2、在等效粒度测量中，针对不同粒形的粗骨料颗粒采用不同的等效粒度表征方法，并对特定粒形的粗骨料等效粒度进行补偿，实现对粗骨料颗粒等效粒度的准确测量；3、在级配时，对在各临界等效粒度尺寸正负5％区间内的粗骨料颗粒进行级配修正，使得图像法的测量结果更接近振动筛分法，进一步提高粗骨料颗粒的级配精度。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术实施例确定各形状分类对应的表征方法及修正方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例方法的流程示意图；图3为本专利技术三维图像获取装置的结构示意图。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请的保护范围。请参考图1，本专利技术的专利技术思路如下：原来的不规则颗粒的粒径表征不区分颗粒的粒形特征，对所有形状的颗粒都采用同一种表征方法，这就会导致与振动筛分法测量的粒径结果误差较大，所以本专利技术是先根据颗粒轮廓计算粒形参数，然后根据粒形参数划分颗粒形状，再根据不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法，其特征在于：包括：/n步骤10、利用传送装置传送粗骨料颗粒，通过CCD相机拍摄图像，然后利用图像处理获取每一粗骨料颗粒的外轮廓；利用一字线激光器，通过激光三角法，获取每一粗骨料颗粒的厚度值；/n步骤20、根据所述外轮廓以及厚度值计算每一粗骨料颗粒的粒形参数，所述粒形参数包括针片度、扁平度、三角度以及球形度；/n步骤30、根据所述粒形参数将粗骨料颗粒进行形状分类，所述形状分类包括：细长形、扁平形、角形、球形、细长三角形以及不规则形；/n步骤40、对于不同形状分类的粗骨料颗粒，分别采用对应的等效粒度表征，然后对粗骨料进行级配。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三维图像的粗骨料等效粒度级配方法，其特征在于：包括：
步骤10、利用传送装置传送粗骨料颗粒，通过CCD相机拍摄图像，然后利用图像处理获取每一粗骨料颗粒的外轮廓；利用一字线激光器，通过激光三角法，获取每一粗骨料颗粒的厚度值；
步骤20、根据所述外轮廓以及厚度值计算每一粗骨料颗粒的粒形参数，所述粒形参数包括针片度、扁平度、三角度以及球形度；
步骤30、根据所述粒形参数将粗骨料颗粒进行形状分类，所述形状分类包括：细长形、扁平形、角形、球形、细长三角形以及不规则形；
步骤40、对于不同形状分类的粗骨料颗粒，分别采用对应的等效粒度表征，然后对粗骨料进行级配。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤40中，对于不同形状分类的粗骨料颗粒，分别采用不同的等效粒度表征，具体包括：
根据每一粗骨料颗粒的外轮廓得到颗粒尺寸，根据所述外轮廓以及厚度值计算得到凸起比；
对于颗粒尺寸在第一范围内的细长形粗骨料颗粒，采用凸起比×轮廓最大内切圆直径表征；对于颗粒尺寸在第二范围内的细长形粗骨料颗粒，采用凸起比×凸包最大内切圆直径；
对于颗粒尺寸在第一范围内的角形粗骨料颗粒，采用轮廓最大内切圆直径表征；对于颗粒尺寸在第二范围内的细长形粗骨料颗粒，采用凸起比×凸包最大内切圆直径；
对于细长三角形粗骨料颗粒，采用凸起比×凸包最大内切圆直径表征；
对于球形粗骨料颗粒，采用轮廓最大内切圆直径表征；
对于扁平形粗骨料颗粒，采用等效粒度修正系数×等效椭圆Feret短径表征；
对于不规则形粗骨料颗粒，采用等效椭圆Feret短径表征。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述等效粒度修正系数利用公式(1)计算得到：



其中，r1为等...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建红，胡祥，房怀英，林文华，范伟，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35