CN106969708B - 一种骨料形态质量的检测装置和方法 - Google Patents

一种骨料形态质量的检测装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种骨料形态质量的检测装置和方法，检测步骤如下:图像采集器采集骨料图像传送至检测分析仪；提取每个骨料的质心坐标；检测分析仪采用几何标定法对骨料的尺寸进行标定；通过粗糙度和棱角参数来表征图像的表面纹理和棱角性；激光扫描仪将扫描得到的骨料高度轮廓传送至检测分析仪；最后通过高度轮廓曲线频率的不同，将骨料的表面纹理和棱角性分开，高频代表表面纹理，低频代表棱角性；通过表面纹理和棱角性进行多特征融合，得到每个骨料的形态参数特性。通过对骨料的平面图像反应的形态参数和高度轮廓曲线反应的形参参数，进行多特征的融合，能够更加准确有效的反映骨料的形态质量，并且检测时间快，周期短，得到的结果准确。

Description

一种骨料形态质量的检测装置和方法
技术领域
本发明涉及一种骨料形态质量的检测装置和方法，属于骨料质量检测技术领域。
背景技术
骨料的形态特征对沥青混合料的路用性能有着很重要的影响，骨料的形态特征对沥青混合料的骨架组成及其力学性能有关键性作用。
目前国内对骨料形态质量的检测方法，均采用采样后测试的方法，即对样品进行测试分析，然后将分析数据应用于实际生产状况的骨料中。运用的方法有筛分法，时间间隙法，CT扫描，成像分析仪获取骨料的轮廓形状。上述这些方法均存在同样的问题，时间周期长，不能精确的得出骨料的形态特征。另外，时间间隙法的流动性不准确，与粒度有关，无法单独表现。另外，CT扫描和成像分析仪成本昂贵飞，花费高。
发明内容
本发明提供了一种骨料形态质量的检测装置和方法，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种骨料形态质量的检测方法，步骤如下
A)将待测骨料放至检测平台，检测平台匀速经过图像采集器，图像采集器将采集到的骨料图像传送至检测分析仪；
B)检测分析仪对获得的骨料图像进行处理，首先对骨料图像进行灰度处理，其次利用高斯滤波对骨料图像进行滤波处理，再利用阈值分割中的最大类间方差法对骨料图像进行二值化处理，最后对骨料图像中边界不完整和重复的颗粒进行去除，提取每个骨料的质心坐标；
C)检测分析仪采用几何标定法对骨料的尺寸进行标定，具体为：在图像采集区设置已知尺寸的参照物，提取每个骨料与参照物占采集的图像的像素个数，骨料与参照物的像素比例，得到骨料的尺寸；
D)检测分析仪对获得的骨料图像进行分析，得出图像的实际的颗粒外周长PA与其相应的外切多边形周长PC和等效椭圆的周长PE，计算出骨料的粗糙度和棱角参数，通过粗糙度和棱角参数来表征图像的表面纹理和棱角性；
E)检测平台匀速经过图像采集器后，保持相同速度匀速经过激光扫描仪，激光扫描仪将扫描得到的骨料高度轮廓传送至检测分析仪；
F)检测分析仪对激光扫描仪得到的骨料高度轮廓进行分析计算，计算得出骨料的长度、宽度和厚度数据，利用获得的长度、宽度和厚度数据计算得出骨料的针度和片度，最后通过高度轮廓曲线频率的不同，将骨料的表面纹理和棱角性分开，高频代表表面纹理，低频代表棱角性；
G)通过步骤B)得到的骨料质心坐标与步骤F)中骨料进行一一对应；将对应后的骨料在步骤D)得到的表面纹理和棱角性与步骤F)得到的表面纹理和棱角性进行多特征融合，得到每个骨料的形态参数特性。
一较佳实施例之中：步骤C)当中，所述的标定，是为校正镜头畸变，确定物理尺寸和像素间换算关系的方法为几何相似法或世界坐标法。
一较佳实施例之中：步骤F)当中，长度由骨料高度轮廓曲线开始扫描到扫描结束的时间与检测平台移动速度相乘得到；宽度由骨料每条高度轮廓曲线的高度为零的两个点之间的距离确定；厚度由骨料高度轮廓曲线波峰的高度距离确定。
一较佳实施例之中：步骤G)当中，骨料质心坐标的横坐标与激光扫描仪横坐标的差值除以检测平台的速度得到的时间，这样可以确定一排骨料的轮廓曲线，再根据骨料的纵坐标来具体确定每一个骨料所对应的骨料曲线。
一种骨料形态质量的检测装置，包括图像采集器、用于扫描出骨料高度轮廓外形的激光扫描仪和检测分析仪，该检测分析仪与所述图像采集器和激光扫描仪通信连接，该激光扫描仪包括电源供应器、轮廓测量仪、传感器头，还包括可透光的检测平台、用于支撑该检测平台的暗箱及用于带动该暗箱匀速从该图像采集器和激光扫描仪下方经过的移动平台，所述暗箱可透光，所述暗箱当中设有光源，所述光源为骨料图像的采集和轮廓的扫描提供照明。
一较佳实施例之中：所述暗箱四周由不透光的锡纸进行遮光。
一较佳实施例之中：所述图像采集器是CCD工业相机。
一较佳实施例之中：所述检测平台是透光玻璃板。
一较佳实施例之中：所述检测分析仪与所述的图像采集器和所述激光扫描仪的通信连接采用USB数据传输协议或者无线通讯协议。
一较佳实施例之中：还包括基座，该暗箱固定在该移动平台上，该移动平台可滑动地连接在该基座上。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.本发明采用了机器视觉结合图像分析和高度轮廓曲线数据分析，可实现骨料形态特征的检测，能够准确的反应骨料的形态，质量有利于实际生产中骨料的级配。
2.通过对骨料的平面图像反应的形态参数和高度轮廓曲线反应的形参参数，进行多特征的融合，能够更加准确有效的反映骨料的形态质量，并且检测时间快，周期短，效率高，花费低，得到的结果准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了本发明骨料形态质量的检测装置的示意图。
图2绘示了本发明骨料形态质量的检测装置的检测流程示意图。
具体实施方式
请参照图1和图2，本发明的骨料形态质量的检测装置，包括图像采集器10、用于扫描出骨料高度轮廓外形的激光扫描仪20和检测分析仪30，该检测分析仪30与所述图像采集器10和激光扫描仪20通信连接。该激光扫描仪20包括电源供应器、轮廓测量仪、传感器头。还包括可透光的检测平台40、用于支撑该检测平台的暗箱50及用于带动该暗箱匀速从该图像采集器10和激光扫描仪20下方经过的移动平台60。该检测平台40用于放置待检测的骨料。所述暗箱50可透光，所述暗箱当中设有光源52，所述光源52为骨料图像的采集和轮廓的扫描提供照明。
所述图像采集器10是CCD工业相机。所述检测平台40是透光玻璃板。所述暗箱50四周由不透光的锡纸进行遮光。所述检测分析仪30与所述的图像采集器10和所述激光扫描仪20的通信连接采用USB数据传输协议或者无线通讯协议。
检测装置还包括基座70，该暗箱50固定在该移动平台60上，该移动平台60可滑动地连接在该基座70上。
利用本发明的检测装置对骨料形态质量进行检测，步骤如下：
A)将待测骨料放至检测平台，检测平台匀速经过图像采集器，图像采集器将采集到的骨料图像传送至检测分析仪。
B)检测分析仪对获得的骨料图像进行处理，首先对骨料图像进行灰度处理，其次利用高斯滤波对骨料图像进行滤波处理，再利用阈值分割中的最大类间方差法对骨料图像进行二值化处理，最后对骨料图像中边界不完整和重复的颗粒进行去除，提取每个骨料的质心坐标。
C)检测分析仪采用几何标定法对骨料的尺寸进行标定，具体为：在图像采集区设置已知尺寸的参照物，提取每个骨料与参照物占采集的图像的像素个数，骨料与参照物的像素比例，得到骨料的尺寸。所述的标定，是为校正镜头畸变，确定物理尺寸和像素间换算关系的方法为几何相似法或世界坐标法。
D)检测分析仪对获得的骨料图像进行分析，得出图像的实际的颗粒外周长PA与其相应的外切多边形周长PC和等效椭圆的周长PE，计算出骨料的粗糙度和棱角参数，通过粗糙度和棱角参数来表征图像的表面纹理和棱角性。
E)检测平台匀速经过图像采集器后，保持相同速度匀速经过激光扫描仪，激光扫描仪将扫描得到的骨料高度轮廓传送至检测分析仪。
F)检测分析仪对激光扫描仪得到的骨料高度轮廓进行分析计算，计算得出骨料的长度、宽度和厚度数据，利用获得的长度、宽度和厚度数据计算得出骨料的针度和片度，最后通过高度轮廓曲线频率的不同，将骨料的表面纹理和棱角性分开，高频代表表面纹理，低频代表棱角性。长度由骨料高度轮廓曲线开始扫描到扫描结束的时间与检测平台移动速度相乘得到；宽度由骨料每条高度轮廓曲线的高度为零的两个点之间的距离确定；厚度由骨料高度轮廓曲线波峰的高度距离确定。
G)通过步骤B)得到的骨料质心坐标与步骤F)中骨料进行一一对应；将对应后的骨料在步骤D)得到的表面纹理和棱角性与步骤F)得到的表面纹理和棱角性进行多特征融合，得到每个骨料的形态参数特性。骨料质心坐标的横坐标与激光扫描仪横坐标的差值除以检测平台的速度得到的时间，这样可以确定一排骨料的轮廓曲线，再根据骨料的纵坐标来具体确定每一个骨料所对应的骨料曲线。
H)得到的形态参数特性可以显示在检测分析仪的人机界面上。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种骨料形态质量的检测方法，其特征在于：步骤如下
A）将待测骨料放至检测平台，检测平台匀速经过图像采集器，图像采集器将采集到的骨料图像传送至检测分析仪；
B）检测分析仪对获得的骨料图像进行处理，首先对骨料图像进行灰度处理，其次利用高斯滤波对骨料图像进行滤波处理，再利用阈值分割中的最大类间方差法对骨料图像进行二值化处理，最后对骨料图像中边界不完整和重复的颗粒进行去除，提取每个骨料的质心坐标；
C）检测分析仪采用几何标定法对骨料的尺寸进行标定，具体为：在图像采集区设置已知尺寸的参照物，提取每个骨料与参照物占采集的图像的像素个数，骨料与参照物的像素比例，得到骨料的尺寸；
D）检测分析仪对获得的骨料图像进行分析，得出图像的实际的颗粒外周长PA与其相应的外切多边形周长PC和等效椭圆的周长PE，计算出骨料的粗糙度和棱角参数，通过粗糙度和棱角参数来表征图像的表面纹理和棱角性；
E）检测平台匀速经过图像采集器后，保持相同速度匀速经过激光扫描仪，激光扫描仪将扫描得到的骨料高度轮廓传送至检测分析仪；
F）检测分析仪对激光扫描仪得到的骨料高度轮廓进行分析计算，计算得出骨料的长度、宽度和厚度数据，利用获得的长度、宽度和厚度数据计算得出骨料的针度和片度，最后通过高度轮廓曲线频率的不同，将骨料的表面纹理和棱角性分开，高频代表表面纹理，低频代表棱角性；步骤F)当中，长度由骨料高度轮廓曲线开始扫描到扫描结束的时间与检测平台移动速度相乘得到；宽度由骨料每条高度轮廓曲线的高度为零的两个点之间的距离确定；厚度由骨料高度轮廓曲线波峰的高度距离确定；
G）通过步骤B)得到的骨料质心坐标与步骤F）中骨料进行一一对应；将对应后的骨料在步骤D）得到的表面纹理和棱角性与步骤F）得到的表面纹理和棱角性进行多特征融合，得到每个骨料的形态参数特性；步骤G)当中，骨料质心坐标的横坐标与激光扫描仪横坐标的差值除以检测平台的速度得到的时间，这样可以确定一排骨料的轮廓曲线，再根据骨料的纵坐标来具体确定每一个骨料所对应的骨料曲线。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：步骤C)当中，所述的标定，是为校正镜头畸变，确定物理尺寸和像素间换算关系的方法为几何相似法或世界坐标法。
3.一种用于实现权利要求1所述检测方法的骨料形态质量的检测装置，包括图像采集器、用于扫描出骨料高度轮廓外形的激光扫描仪和检测分析仪，该检测分析仪与所述图像采集器和激光扫描仪通信连接，该激光扫描仪包括电源供应器、轮廓测量仪、传感器头，其特征在于：还包括可透光的检测平台、用于支撑该检测平台的暗箱及用于带动该暗箱匀速从该图像采集器和激光扫描仪下方经过的移动平台，所述暗箱可透光，所述暗箱当中设有光源，所述光源为骨料图像的采集和轮廓的扫描提供照明。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：所述暗箱四周由不透光的锡纸进行遮光。
5.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：所述图像采集器是CCD工业相机。
6.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：所述检测平台是透光玻璃板。
7.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：所述检测分析仪与所述的图像采集器和所述激光扫描仪的通信连接采用USB数据传输协议或者无线通讯协议。
8.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：还包括基座，该暗箱固定在该移动平台上，该移动平台可滑动地连接在该基座上。
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