一种水泥基材料收缩与开裂性能检测装置制造方法及图纸

一种水泥基材料收缩与开裂性能检测装置，属于材料检测领域。主要包括一图像采集装置和由图像采集模块、图像处理模块、结果显示模块及通信模块组成的信号处理装置，图像采集装置包括支承架、横向位移控制杆、纵向位移控制杆、位移调控器及夹具和取像设备；信号处理装置的图像处理模块中，图像预处理单元完成图像的灰度转换、有效区域的选择和剪切；图像增强单元通过平滑处理、锐化处理、灰度形态学操作将研究对象与背景图像剥离；图像分析单元完成研究对象的特征提取以及裂缝宽度和收缩值的计算。本实用新型专利技术结构稳定、可视化分析、多通道、精度高（２０μｍ）、经济性好、适用于净浆、砂浆、混凝土等材料的收缩与开裂性能检测。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及材料检测领域，具体涉及一种对水泥基材料收缩开裂性能进行检 测的装置。
技术介绍
水泥生产技术以及混凝土配制技术中，水泥基材料的收缩、开裂现象会严重影响 材料的体积稳定性和耐久性能，也是国内外学者研究的热点。尽管相关的测试方法很多，如 利用基于长度、体积变化的接触式方法，基于传感器及光学原理的非接触式方法进行收缩 性能的测量，但是现有测试方法各有优缺点接触式方法设备简单，但精度较低、易受操作 人员主观因素影响；非接触式方法在精度上具有优势，但存在实际操作过程较为复杂、成本 高等问题，而且两种方法都只是适用于不同阶段收缩的测量。随着技术进步，水泥混凝土传 统的测试、评价手段得到了进一步完善，较多全新的、或者交叉学科中的研究方法也在水泥 混凝土的测试、监测及评价中得到了充分的应用，数字图像处理技术就是应用较为成功的 一种技术，如利用数字图像分析软件中的频率直方图功能对混凝土待测区域中的气孔进行 分类测试，来评价混凝土结构中的孔结构特征；利用背散射电子图像(BSEI)分析技术对抛 光后的试样断面进行图像分析，对未水化水泥熟料进行观察，根据每幅图像中所有表示未 水化水泥相的像素值，进行水化程度的测试。耿飞利用Delphi语言编写了“裂缝图片分析软件”，进行混凝土塑性裂缝特征的 观察与评价(东南大学硕士学位论文)，但由于该软件主要是针对裂缝特征的观察和评价， 在精度上存在很大的缺陷(由于取像工具的限制，其图像分辨率为640X480Pixels，实际 精度为毫米级)，如果用来进行收缩测量的话，其精度是远远不够的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够基于数字图像处理技术对水泥基材料收缩 与开裂性能进行检测以及评价的装置。本技术提供的一种水泥基材料收缩与开裂性能检测装置，主要由一图像采集 装置和由图像处理模块、结果显示模块及通信模块组成的信号处理装置组成；其中所述图像采集装置包括一支承架、一设于支承架顶端的横向位移控制杆、一与横 向位移控制杆相连接的纵向位移控制杆、一位于横向位移控制杆和纵向位移控制杆上的位 移调控器及一设于纵向位移控制杆下端的夹具和取像设备；所述信号处理装置中，图像处理模块包括图像预处理单元、图像增强单元及图像 分析单元，其中图像预处理单元完成图像的灰度转换、有效区域的选择和剪切；图像增强单元依次通过平滑处理去除实际成像过程中因成像设备和环境所造成 的图像失真，通过锐化处理使图像灰度反差增强并形成完整的边界，通过灰度形态学操作 对边界及边界所包围的图像进行特征突出处理，使待研究对象在黑白图像中以与背景图像完全相反的颜色呈现，并与背景图像剥离；图像分析单元完成特征提取以及裂缝宽度和收缩值的计算。以上所述水泥基材料收缩与开裂性能检测装置中，所述图像处理模块功能是通过 MATLAB语言形成的图像处理软件在计算机中运载而实现。以上所述水泥基材料收缩与开裂性能检测装置中，针对收缩性能检测，所述图像 增强单元中，还包括插值缩放处理提高图像的分辨率；图像分析单元依据经插值缩放处理 后的图将进行特征提取与计算。以上所述水泥基材料收缩与开裂性能检测装置中，所述信号处理装置中还包括评 价模块，完成图像处理模块的计算结果与评价模块中装载的基准数据之间的比较，并给出 评价意见，通过显示模块输出。以上所述水泥基材料收缩与开裂性能检测装置中，所述图像采集装置中，夹具上 装设分辨率为700万以上像素的取像设备，取像设备与图像采集模块信号连接。取像设备 为基于CXD或CMOS原理的数码相机或摄像机。以上所述水泥基材料收缩与开裂性能检测装置中，所述图像采集装置中，位移调 控器设有水平内嵌孔、竖直内嵌孔和螺钉，横向位移控制杆通过水平内嵌孔穿过位移调控 器，并由螺钉固定；纵向位移控制杆通过竖直内嵌孔穿过位移调控器，并由螺钉固定。以上所述水泥基材料收缩与开裂性能检测装置中，所述图像采集装置中还包含一 设于支承架下部用于放置待测材料的样品承放板。采用以上方案，本技术基于图像处理技术的水泥基材料收缩与开裂性能检 测装置，其中图像采集装置能实时采集和传输图像，经过信号处理装置的预处理和增强模 块进行图像处理，运算量减少，图像分辨率提高，可以实现对材料收缩和开裂两种性能的检 测。结构方面，本技术设计合理，布局紧凑，能很好地完成检测全过程。本技术具有 适用范围广(适用于净浆、砂浆、混凝土)、结构稳定、可视化分析、多通道、精度高(20μπι)、 经济性好、可全程评价收缩与开裂性能的优点。附图说明图1-1 为本技术中图像采集装置整体结构示意图。图1-2 为本技术中图像采集装置支承架构示意图。图1-3 为本技术中图像采集装置样品承放板。图l-4a 为本技术中图像采集装置横向位移控制杆分解图。图l-4b(A)为本技术中图像采集装置横向位移控制杆与滑槽连接示意图之 左视图。图l-4b(B)为本技术中图像采集装置横向位移控制杆与滑槽连接示意图之 正视图。图1-5(A)为本技术中图像采集装置位移调控器结构左视图。图1-5(B)为本技术中图像采集装置位移调控器结构俯视图。图1-5(C)为本技术中图像采集装置位移调控器结构正视图。图1-6 为本技术中图像采集装置纵向位移控制杆。图1-7(A)为本技术中图像采集装置取像设备夹具结构示意图之左视图。图1-7(B)为本技术中图像采集装置取像设备夹具结构示意图之俯视图。图1-7(C)为本技术中图像采集装置取像设备夹具结构示意图之右视图。图1-7(D)为本技术中图像采集装置取像设备夹具结构示意图之正视图。图2为本技术基于数字图像处理的水泥基材料收缩开裂性能检测系统基本 组成图。图3为本技术中图像处理模块构成图。图4为本技术中所用的检测流程图。图5为使用本技术对裂缝检测实例曲线图。具体实施方式本技术采用数字图像处理技术，利用相关装置采集、传输、处理、分析数字图 像，针对材料计算收缩、开裂的特征，描述收缩、开裂发展的趋势，并针对水泥混凝土的组成 形式，对原材料影响其收缩与开裂发展的程度及趋势进行评价，从而得到材料收缩与开裂 性能的检测和评价结果。本技术基于数字图像处理的水泥基材料收缩开裂性能检测系统，主要包括一 图像采集装置和一信号处理装置；其中，图像采集装置主要实现对待测材料的取像与传输， 信号处理装置完成对图像的处理、计算和输出，其主要由图像处理模块、结果显示模块及通 信模块组成(如图2所示)，并具体通过一计算机执行。其中，图像采集装置采集到的图像 通过通信模块传输到计算机的图像处理模块中，图像经过一系列处理，计算机通过特征提 取进行裂缝宽度计算和收缩性能分析评价，结果通过结果显示模块输出。以下对本实用新 型主要构成及功能模块进行进一步描述。1.图像采集本技术通过图像采集装置完成不同时间试样图像的采集与传输。目前图像 采集设备有数码相机(基于CCD或CMOS原理)及摄像机等。因为计算机中用图像分辨率 来描绘图像的大小等特征，分辨率又与采集设备的最大像素值密切相关，其大小直接影响 到图像的显示质量，因此，为了满足图像分析的需要，尽可能地使用高分辨率的图像采集设 备。本技术中图像采集使用7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥基材料收缩与开裂性能检测系统，主要由一图像采集装置和由图像处理模块、结果显示模块及通信模块组成的信号处理装置组成；其特征在于：所述图像采集装置包括：一支承架、一设于支承架顶端的横向位移控制杆、一与横向位移控制杆相连接的纵向位移控制杆、一位于横向位移控制杆和纵向位移控制杆上的位移调控器及一设于纵向位移控制杆下端的夹具和取像设备；所述信号处理装置中，图像处理模块包括图像预处理单元、图像增强单元及图像分析单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚燕，吴浩，王玲，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]