【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢筋锈蚀数据分析，具体涉及一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置及不均匀锈蚀分析方法。
技术介绍
1、钢筋锈蚀是引起既有混凝土结构耐久性劣化的主要原因；在当前的钢筋锈蚀研究领域，大多数学者基于钢筋均匀锈蚀假设开展锈蚀钢筋力学性能劣化以及结构承载力、延性退化分析，忽略了钢筋不均匀锈蚀引起的应力集中的情况，这会夸大对结构耐久性的评估，影响混凝土结构维养决策工作的科学性与准确性；因此，掌握钢筋锈蚀不均匀分布特征有助于评估实际工程中混凝土结构力学性能的真实退化情况；
2、探究服役环境中钢筋不均匀锈蚀的首要任务是获取锈蚀钢筋的形貌特征，然而获取全角度锈蚀钢筋形貌特征十分困难，这导致锈蚀钢筋不均匀性研究相对较少；以往研究中，研究者大多采用游标卡尺法、称重法、排水法、图像法、xct法等提取钢筋的锈蚀情况，并使用质量锈蚀率、体积锈蚀率等参数体现钢筋的整体锈蚀程度；然而，游标卡尺法精度易受换算方法影响导致测量结果的参差；称重法与排水法只能得到钢筋的平均锈蚀程度；图像法对像素要求很高，并且只是拍照来记录锈蚀钢筋的形貌特征，难以获得数据上的支撑；xct法操作复杂且成本高并不适用于普遍实验；相较于上述方法，三维扫描技术能精准捕捉锈蚀钢筋形貌特征并形成点云数据，有助于不均匀锈蚀的研究，但该方法同样存在全角度扫描钢筋困难、点云数据冗杂等诸多问题；因此，以三维扫描为技术支撑，专利技术一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置及不均匀锈蚀研究方法十分必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：旨在提供一种锈蚀
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，包括底座以及三维扫描仪，所述底座上侧装配有钢筋固定机构，所述钢筋固定机构包括滑轨，所述滑轨固定装配于所述底座上端，所述底座上端左右两侧均装配有支座，所述支座装配有钢筋驱动组件，左侧所述支座与所述底座固定连接，右侧所述支座与所述滑轨左右滑动连接，右侧所述支座下侧装配有轮组，所述滑轨开设有若干均匀分布的孔位，右侧所述支座与所述滑轨之间通过螺栓固定连接，所述底座上端右侧固定设有铆钉；
4、所述钢筋驱动组件包括手摇杆，所述手摇杆转动装配于所述支座上侧，所述支座上侧转动装配有封闭轮盘，所述手摇杆与所述封闭轮盘固定连接，所述支座插接有插销，所述封闭轮盘开设有若干与所述插销匹配的销孔，所述封闭轮盘沿着圆形轮廓固定装配有标识扇片，所述封闭轮盘固定装配有自定心虎钳，左右侧所述支座的所述自动心虎钳之间装配有实验钢筋。
5、优选地，所述底座、滑轨、支座、轮组、铆钉、手摇杆、插销、自动心虎钳、实验钢筋、标识扇片以及封闭轮盘均喷涂黑漆处理。
6、优选地，所述滑轨长度为300mm，相邻所述孔位之间间隔为20mm，所述滑轨与所述底座前后端之间间隔10mm。
7、优选地，所述实验钢筋长度为100mm～400mm之间。
8、优选地，所述三维扫描仪测量范围为100mm×300mm，所述三维扫描仪镜头与所述实验钢筋的基准工作距为620mm～720mm。
9、优选地，所述实验钢筋均喷涂显像剂。
10、优选地，所述标识扇面铺设若干标识点。
11、一种锈蚀钢筋不均匀锈蚀分析方法，基于一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，包括以下步骤：
12、s1:对提取的钢筋形貌特征图像建立坐标轴以及格式转换处理：将提取的扫描文件导入geomagic studio软件中进行数据优化，并设定钢筋坐标，储存为.stl文件；
13、s2:利用matlab程序读取.stl文件，选定z轴截面，由zvertex≤δz筛选局部点云，其中zvertex表示顶点坐标，δz为容差范围，即规定了选定的截面图形均在钢筋范围之内；
14、s3:根据建立z轴，每间隔1mm截取钢筋截面，并保留z轴坐标为z±δz的点云数据；筛查点云数据围成截面圆周图形的完整性，对于局部有缺陷的点云数据进行加点处理，即在xy平面上进行delaunay三角剖分，生成三角形网格，遍历每个三角形，通过线性插值在每条边上添加新点，生成补充后的点云，线性插值的公式为：
15、
16、其中v1和v2是三角形的两个顶点，k是插值点索引，n是每条边插入的点数；
17、s4:使用alpha形状算法对截面圆周点云数据进行形状重建，提取出外轮廓曲线，alpha形状算法的参数α用于控制形状的紧致程度；
18、s5:提取出的外轮廓后，基于多边形面积的计算公式获取锈蚀钢筋截面面积a：
19、
20、其中(xiyi)是外轮廓上顶点坐标，n是顶点数量。
21、本专利技术满足基本的获取范围内的锈蚀特征形貌图像功能，钢筋的扫描范围为100-400mm，简便快捷的装置装置方法能够高效获取点云数据，并通过matlab编程快速获取锈蚀钢筋截面信息，基于统计分析方法研究钢筋的截面锈蚀率以及不均匀锈蚀情况；
22、与现有技术相比，本专利技术的钢筋形貌特征提取优点在于：较已知的辅助三维扫描钢筋夹具而言，本专利技术可根据钢筋的尺寸长度进行调节，所适用的钢筋长度范围更广；并且能够通过摇杆360°全范围旋转钢筋，在三维扫描时避免漏面、破面等；夹具装置中铺满标识点的标识面，有助于三维扫描仪对钢筋的定位；夹具端由自定心虎钳固定，始终保证钢筋与标识面的标识点保持相对静止；综上，本专利技术装置有效地解决了扫描结果中出现的破洞、错位、漏扫、无法缝合等问题，操作方便，流程简单，即装即用，占地很小，十分适用于锈蚀钢筋表面形貌特征的提取。
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1.一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，包括底座以及三维扫描仪，其特征在于：所述底座上侧装配有钢筋固定机构，所述钢筋固定机构包括滑轨，所述滑轨固定装配于所述底座上端，所述底座上端左右两侧均装配有支座，所述支座装配有钢筋驱动组件，左侧所述支座与所述底座固定连接，右侧所述支座与所述滑轨左右滑动连接，右侧所述支座下侧装配有轮组，所述滑轨开设有若干均匀分布的孔位，右侧所述支座与所述滑轨之间通过螺栓固定连接，所述底座上端右侧固定设有铆钉；
2.根据权利要求1所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在于：所述底座、滑轨、支座、轮组、铆钉、手摇杆、插销、自动心虎钳、实验钢筋、标识扇片以及封闭轮盘均喷涂黑漆处理。
3.根据权利要求1所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在于：所述滑轨长度为300mm，相邻所述孔位之间间隔为20mm，所述滑轨与所述底座前后端之间间隔10mm。
4.根据权利要求3所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在于：所述实验钢筋长度为100mm～400mm之间。
5.根据权利要求1所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在
6.根据权利要求1所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在于：所述实验钢筋均喷涂显像剂。
7.根据权利要求1所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在于：所述标识扇面铺设若干标识点。
8.一种锈蚀钢筋不均匀锈蚀分析方法，基于权利要求1-7所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，包括底座以及三维扫描仪，其特征在于：所述底座上侧装配有钢筋固定机构，所述钢筋固定机构包括滑轨，所述滑轨固定装配于所述底座上端，所述底座上端左右两侧均装配有支座，所述支座装配有钢筋驱动组件，左侧所述支座与所述底座固定连接，右侧所述支座与所述滑轨左右滑动连接，右侧所述支座下侧装配有轮组，所述滑轨开设有若干均匀分布的孔位，右侧所述支座与所述滑轨之间通过螺栓固定连接，所述底座上端右侧固定设有铆钉；
2.根据权利要求1所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在于：所述底座、滑轨、支座、轮组、铆钉、手摇杆、插销、自动心虎钳、实验钢筋、标识扇片以及封闭轮盘均喷涂黑漆处理。
3.根据权利要求1所述的一种锈蚀钢筋形貌特征提取装置，其特征在于：所述滑轨长度为300mm，相邻所述孔位...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈华鹏，吴卓凡，江钰，欧阳志军，陈嘉豪，李苇航，宋前宏，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：
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