CN105783783A - 一种基于多视角线阵相机的集料形态特征采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多视角线阵相机的集料形态特征采集装置，其特征是：包括取料机构和与其顺序连接的集料传送机构、图像采集机构、光处理优化机构、通信及存储机构、集料回收机构，集料回收机构设置在集料传送机构下方。该装置有效地解决了无法自动取料、无法使用单台相机完成对集料三维形状的测量和对集料无序通过测量设备的难题，能够全面的展示集料的形状特征，且其结构简单、使用方便、便于推广使用。

Description

一种基于多视角线阵相机的集料形态特征采集装置

技术领域

本发明属于道路集料检测技术领域,具体涉及一种基于多视角线阵相机的集料形态特征采集装置。

背景技术

20世纪80年代末，我国建成了第一条高速公路——沪嘉高速公路。这标志着我国高速公路的发展进入了快速发展的时期。尤其近几年，我国的高速公路以每年几千公里的速度递增。现在高速公路建设已成为拉动内需，促进国民经济快速发展的重要因素之一，受到各级政府的高度重视。

目前高速公路路面以沥青路面为主。随着我国高速公路里程的与日俱增，沥青路面的破坏也呈现出新的趋势，给我国的经济造成了巨大的损失。鉴于现在超限超载现象的普遍存在，多轴次、重轴载、多轮压等重载交通工具的出现，在轮载作用下其非均布荷载将在沥青路面内产生较大的剪应力，而沥青路面面层抗剪性能的不足，是路面出现大面积损坏的根本原因。在影响沥青路面性能的众多因素当中，集料是主要因素之一。

集料的形态特征，即形状、棱角性和表面纹理，对沥青路面的性能具有极为明显的影响，通常具有明显的面和棱角，近似正方体，且具有明显细微突出的粗糙表面的集料，在碾压后能相互嵌挤锁结而具有很大的内摩擦角。在其他条件相同的情况下，这种集料所组成的沥青混合料具有较高的抗剪强度和良好的高温稳定性。集料的表面纹理和形状还可以影响沥青混合料内部的空隙结构，对车辙深度表现出不同的影响程度。

随着计算机技术的发展，数字图像技术已经越来越广泛地应用到各个生产和科技领域。如果测量集料的形状、棱角和纹理也采用数字图像技术，将避免实验过程中许多人为因素的影响。在现有技术中，针对集料形态特征的测量装置一般不能实现自动取料，这样就会在实验过程中增加了人为因素的影响，且实验过程复杂，对测量结果有较大的影响。在对集料进行形状采集中，一般运用一台相机正面对其进行图像的采集处理，不能有效的反应集料的三维几何形状。而且，在图像采集过程中，集料都是无序地通过图像采集设备，增加了测量结果的不确定性。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明提供了一种基于多视角线阵相机的集料形态特征采集装置，该装置有效地解决了无法自动取料、无法使用单台相机完成对集料三维形状的测量和对集料无序通过测量设备的难题，能够全面的展示集料的形状特征，且其结构简单、使用方便、便于推广使用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术解决方案：

一种基于多视角线阵相机的集料形态特征采集装置，包括取料机构和与其顺序连接的集料传送机构、图像采集机构、光处理优化机构、通信及存储机构、集料回收机构，集料回收机构设置在集料传送机构下方。

所述取料机构包括集料仓、扫料刷、平键和转动轴。所述集料仓底部开有漏料孔，便于扫料刷的安装和取料；所述扫料刷可实现自动取料，并将集料依次输送到传送带上；所述平键用于连接转动轴和扫料刷。

所述集料传送机构包括传送带、理料板、刮料板、挡料板和毛刷条。所述理料板用于将落到传送带上的集料排成一条直线；所述刮料板的高度与集料大小相配合调节，以实现传送带上的集料是单个通过的，保证集料形状采集的准确性；所述挡料板中间宽度同样与集料大小相配合调节，使其宽度稍大于集料短轴长度，以便实现集料的长轴与传送方向相一致；所述毛刷条可减少集料与挡料板之间的刚性碰撞，保护集料，同时也可以限制集料，使其不能在挡料板之间左右晃动；所述挡料板和毛刷条与侧面线阵相机视场的相交处均开有透光缝。

所述图像采集机构由位于传送带正上方的线阵相机和LED环形光源、位于传送带侧面的LED面阵光源和线阵相机、编码器和图像采集卡构成。所述线阵相机和LED环形光源固定于防尘机箱内；所述正上方线阵相机镜头的视场宽度为挡料板可调节的最大宽度，侧面线阵相机镜头的视场宽度为挡料板的高度；所述编码器实时采集传送带速度脉冲信号，使线阵相机能够实时调整采集频率保证图像的真实性；所述图像采集卡安装在计算机上。

所述光处理优化机构包括LED环形光源、LED面阵光源、匀光板和漫反射涂料层。所述匀光板置于LED面阵光源与传送带之间；所述漫反射涂料层涂在传送带表面上；所述LED环形光源和LED面阵光源由多个LED灯泡及散热片构成。

所述通信及存储机构包括数据线和计算机。所述计算机通过数据线与图像获取装置中所述线阵相机相连。

所述集料回收机构即集料回收仓。所述集料回收仓是为了方便检测后集料的回收，同时减少对工作环境的污染。

本发明的优点在于：

1、在检测过程中，实现了自动取料，具有劳动强度低、检测成本低、检测精度和效率高、受检测者人为因素影响小等优点。

2、克服了集料在传送过程中的相互影响和杂乱无章的缺点。针对不同集料的形状和粒径更换扫料刷的型号，调节挡料板距离控制杆和刮料板高度控制杆，从而实现对不同形态集料的自动取料，传送和检测。

3、通过引入防尘机箱，将LED环形光源和线阵相机置于机箱内，降低了环境中的灰尘等对采集结果的影响和图像采集设备的损坏。

4、通过传送带上方和侧面的两个线阵相机，可同时获得集料的两个投影面图像，更加有利于对集料三维形态的分析，提高了检测结果的准确性。

5、不受外界日光和其他光线条件变化的影响，降低了检测现场的环境要求，提高了采集的工作效率。

6、装置结构简单，操作简便、灵活，效率高。

附图说明

图1为本发明的连接框图。

图2为本发明结构的正向视图。

图3为本发明结构的侧向视图。

图4为图2的俯视简图。

图5为图2中A的局部放大图。

图中：1-集料仓，2-扫料刷，3-平键，4-转动轴，5-传送带，6-防尘机箱，7-第一线阵相机，8-LED环形光源，9-编码器，10-集料回收仓，11-防尘机箱，12-第二线阵相机，13-LED面阵光源，14-匀光板，15-数据线，16-计算机，17-理料板，18-挡料板，19-毛刷条，20-刮料板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详述。

如图1所示，一种基于多视角线阵相机的集料形态特征采集装置，包括取料机构和与其顺序连接的集料传送机构、图像采集机构、光处理优化机构、通信及存储机构、集料回收机构，集料回收机构设置在集料传送机构下方。

如图2至图5所示：

取料机构包括集料仓1、扫料刷2、平键3和转动轴4。所述集料仓1底部开有方形漏料孔，便于扫料刷2的安装和取料；所述扫料刷2可实现自动取料，并将集料依次输送到传送带上，扫料刷2可更换不同的型号，以实现对不同形状和大小的被测集料进行自动取料；所述平键3用于连接转动轴4和扫料刷2；所述转动轴4的动力来源有手动和电机驱动两种不同的形式。

集料传送机构，包括传送带5、理料板17、刮料板20、挡料板18和毛刷条19。所述理料板17的安装与传送5带成30度夹角，用于将落到传送带5上的集料排成一条直线；所述刮料板20的高度与集料大小相配合调节，防止传送带5上的集料发生重叠现象，保证集料形状采集的准确性；所述两挡料板18中间距离同样与集料大小相配合调节，使其距离稍大于集料短轴长度，以便实现集料的长轴与传送方向相一致；所述毛刷条19分别固定在挡料板18的内侧，可以有效地减少集料与挡料板18之间的刚性碰撞，保护集料，同时也可以限制集料，使其不能在两挡料板18之间左右晃动，使所采集的图像更加清晰，准确；所述挡料板18和毛刷条19与侧面的第二线阵相机12视场的相交处均开有透光缝。

图像采集机构，由位于传送带正上方的第一线阵相机7和LED环形光源8、位于传送带侧面的LED面阵光源13和第二线阵相机12、编码器9和图像采集卡构成。所述第一线阵相机7和LED环形光源8固定于防尘机箱内；所述防尘机箱6位于传送带5正上方40-60cm处；所述正上方线阵相机7镜头的视场宽度为挡料板18可调节的最大宽度，侧面线阵相机12镜头的视场宽度为挡料板18的高度；所述LED面阵光源13设置于传送带5相对于第二线阵相机12的一侧，其中LED面阵光源13距离集料30-50cm处；当传送带5上的集料传送至第一线阵相机7和第二线阵相机12下方或侧方时，编码器9通过脉冲信号触发图像采集装置采集图像；所述图像采集卡安装在计算机上。

光处理优化机构包括LED环形光源8、LED面阵光源13、匀光板14和漫反射涂料层。采用LED环形光源8，可以有效地减小集料的阴影，提高测量结果的准确性；以LED面阵光源13作为背景光源，可以增强集料和背景的亮度差异，使集料的形状轮廓更加清晰；所述匀光板14置于LED面阵光源13与传送带5之间，该匀光板14距离集料5-15cm；所述漫反射涂料层涂在传送带5表面上；所述LED环形光源8和LED面阵光源13由多个LED灯泡及散热片构成。

通信及存储机构，包括数据线15和计算机16。所述计算机16通过数据线15与图像获取装置中所述线阵相机7和线阵相机12相连。

集料回收机构，即集料回收仓10。所述集料回收仓10是为了方便检测后集料的回收，同时减少对工作环境的污染。

图2中箭头所指方向即为集料在传送带5上的传送方向。

Claims (6)

1.一种基于多视角线阵相机的集料形态特征采集装置，其特征是：包括取料机构和与其顺序连接的集料传送机构、图像采集机构、光处理优化机构、通信及存储机构、集料回收机构，集料回收机构设置在集料传送机构下方。

2.根据权利要求1所述的集料形态特征采集装置，其特征是：所述取料机构包括集料仓、扫料刷、平键和转动轴，集料仓底部开有漏料孔，所述扫料刷将集料依次输送到传送带上；转动轴和扫料刷通过平键连接。

3.根据权利要求1所述的集料形态特征采集装置，其特征是：所述集料传送机构包括传送带、理料板、刮料板、挡料板和毛刷条，刮料板的高度与集料大小相配合调节，挡料板中间宽度同样与集料大小相配合调节，使其宽度稍大于集料短轴长度，挡料板和毛刷条与侧面线阵相机视场的相交处均开有透光缝。

4.根据权利要求1所述的集料形态特征采集装置，其特征是：所述图像采集机构由位于传送带正上方的线阵相机和LED环形光源、位于传送带侧面的LED面阵光源和线阵相机、编码器和图像采集卡构成，线阵相机和LED环形光源固定于防尘机箱内；正上方线阵相机镜头的视场宽度为挡料板可调节的最大宽度，侧面线阵相机镜头的视场宽度为挡料板的高度；编码器实时采集传送带速度脉冲信号，使线阵相机能够实时调整采集频率保证图像的真实性；图像采集卡安装在计算机上。

5.根据权利要求1所述的集料形态特征采集装置，其特征是：所述光处理优化机构包括LED环形光源、LED面阵光源、匀光板和漫反射涂料层，匀光板置于LED面阵光源与传送带之间；漫反射涂料层涂在传送带表面上；LED环形光源和LED面阵光源由多个LED灯泡及散热片构成。

6.根据权利要求1所述的集料形态特征采集装置，其特征是：所述通信及存储机构包括数据线和计算机，计算机通过数据线与图像获取装置中所述线阵相机相连。