CN109556905A - 树脂颗粒融合效果测定仪 - Google Patents

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CN109556905A CN201811211877.XA CN201811211877A CN109556905A CN 109556905 A CN109556905 A CN 109556905A CN 201811211877 A CN201811211877 A CN 201811211877A CN 109556905 A CN109556905 A CN 109556905A
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周翠英
刘朋真
刘镇
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Sun Yat Sen University
National Sun Yat Sen University
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National Sun Yat Sen University
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    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G—PHYSICS
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    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40—Extraction of image or video features
    • G06V10/44—Local feature extraction by analysis of parts of the pattern, e.g. by detecting edges, contours, loops, corners, strokes or intersections; Connectivity analysis, e.g. of connected components

Abstract

本发明公开了一种树脂与土壤融合效果检测装置，包括土壤样本获取装置、土壤样本放置装置及土壤样本图像处理系统。与传统的环形取样刀相比，本发明提出的取样刀可以获得包含更多信息的土壤样本，同时将图像处理的方法应用于检测树脂与土壤的融合效果，能够更加精确检测含有树脂的厚基复合喷播材料在边坡的分布情况，有效地检测出厚度不合格的区域，进行及时的补救，提高了边坡防护效率。本发明设计结构紧凑，系统计算结果可靠。

Description

树脂颗粒融合效果测定仪
技术领域
本发明涉及了边坡厚基喷播领域，尤其涉及了高吸水性树脂材料在边坡喷播复合材料层中与土壤融合效果的检测方法。
背景技术
目前，随着我国经济的持续高速发展，基础建设依然是推动国民经济发展的重要动力之一。然而随着高铁、高速公路、山体开挖等出现了各种岩质边坡，在这种边坡中土壤稀少，生态环境恶劣。土壤是生物赖以生存的基础，是由固相、液相和气相三相物质组成的疏松多孔体，土壤中这三类物质都具有自身的理化特质，彼此之间互相联系、互相制约，构成了一个复杂矛盾的统一体。为了改善岩质边坡的生态环境，提高植物存活概率，可以通过向边坡喷播含有高吸水性物质的混合材料方法，改善岩质边坡的生态环境，而且喷播的厚基复合材料能够有效地提高土壤中水分、养分的保有量，同时也提高了土壤的透气性。然而在边坡喷播的过程中往往由于边坡局部岩石及地势的特点以及喷播仪器在工作过程出现故障造成喷播层不均匀甚至喷播层大大低于设计厚度，这对于后期的植物生长具有严重的影响。
发明内容
本发明的目的是，针对边坡土层喷播过程中出现的厚度不均匀且吸水性树脂融合效果差的问题，提供一种喷播混合土层厚度及高吸水性树脂在土壤中的融合效果的检测系统装置。
为得到上述目的，本发明的构思：
设计一种新型的土壤取样刀，可以获得边坡土壤的竖直方向的截面，并采用一种透明材质的样品存放盒，方便后期的土壤样本截面图像获取，通过工业相机对样品进行拍照，获得树脂与土壤融合后的图像信息，然后对土壤样本图像进行处理，经过灰度处理、边界识别及包络线提取等过程获得不同土层边界包络线，通过与预先设置好的树脂与土壤混合层厚度值进行对比，对树脂与土壤的融合效果进行检测。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
本发明涉及的一种喷播混合土层厚度及高吸水性树脂在土壤中的融合效果的检测系统装置，由土样获取装置、融合效果图像获取装置及融合效果图像识别系统组成。
1、土样采集装置
土样采集装置由采样刀、手柄、内置土样存放盒组成，可获得厚度为1cm，长、宽都为20cm的方形土壤样本，可以获取树脂颗粒与土壤融合后的样本。
2、土样存放装置
本发明中土样存放装置主体结构固定在铝合金制的防护箱内，采用规格为40cm的铝型材作为土样存放装置的主要结构，不同的铝型材之间进行螺纹紧固，其中样本存放于亚克力板盒中，可以对土壤样本进行图像提取，样本盒框固定于槽条上，槽条可以在铝型材中自由滑动，在每个槽条底部设置卡簧，可以使样品存放槽固定土样存放装置的固定位置，所述槽条放置在两个铝型材对向的凹槽内，实现了不同的土壤样本在图像提取的过程中不会发生遮挡的情况。
3、不同土层识别系统
基于matlab中的GUI插件开发了不同土层识别系统，主要包括图像载入、图像灰度处理、图像边缘识别及不同土层包络线计算与提取。该系统可以识别含有树脂颗粒的厚基复合喷播层与原始土层的分界线，最后对多个样本进行土层分界线的提取，并计算出边坡树脂颗粒融合土层厚度，为树脂颗粒融合效果检测提供一定的理论支撑。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、能够实现远程实时智能检测和显示厚基复合材料喷播土层厚度以及树脂与土壤的融合效果。
2、能根据实际情况需求调整采样刀深度。
3、能够对喷播土层在边坡整体融合效果进行定量评估。
4、能够实现对两个土层的分界线快速、精确识别。
5、提高了边坡树脂与土壤融合效果的检测效率。
6、该装置精度高、稳定性好、结构简单、操作方便，对操作人员没有很强的技术要求。
附图说明
图1是本发明的采样装置组成结构示意图；
附图1标记说明：
A1-取样刀刀柄；A2-土样存放盒；A3-封盖板；A4-取样刀刀体；
图2为样本存放装置结构示意图；
附图2标记说明：
B1-土样存放盒；B2-边框；B3-槽条；B4-样品存放装置；
图3是不同土层识别系统组建框架图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：
1、土样采集装置
该土样采集装置在原土壤采集环刀的基础上设计了可根据边坡角度及混合材料喷播厚度的要求，可以灵活选择采样刀进入土壤厚度的实验装置，其中土样存放盒(A2)放置于取样刀刀体(A4)内部，刀口取一定角度，减小取样刀进入土体的阻力。在土样采集装置的一侧设置可拆卸封盖板(A3)，便于土样存放盒的放入与取出，并且在取样的过程中防止土壤颗粒从侧面进入刀体，对取样盒造成划伤。当取样刀刀体(A4)进入土壤后，土样会顺着刀口的形状进入土样存放盒(A2)。
2、土样存放装置
本发明利用样品存放装置(B4)自身的凹槽特点设计了可以沿着铝型材凹槽滑动的土样存放装置，在土样滑动的过程中主要依靠与样品存放装置(B4)相匹配的槽条(B3)在凹槽中滑动，其中样品框采用螺纹固定在槽条上，土样存放盒(B1)在样品框内。即实现土样存放盒(B1)的上下移动，同时避免了土样存放盒(B1)的磨损，也减少了样品在运动过程中的抖动，最大程度的保证了样品的完整性。
3、不同土层识别系统
该识别系统首先对载入的样品图片进行二值化处理，排除彩色图片对处理结果影响，然后对二值化处理过的样品图片进行边缘识别，识别出树脂吸水膨胀后的边缘，再结合不同土层树脂颗粒密度的巨大差异特点，确定树脂颗粒边缘密度区域的分界点，最后进行插值运算计算出树脂与土壤融合后复合土壤层与未融合树脂土壤层的分界包络线。可以通过提取边坡不同位置的土壤样本并提取相对应的边界包络线，最终计算出全边坡树脂与土壤融合效果检测结果。

Claims (1)

1.一种树脂颗粒融合效果检测装置，其特征在于：包括刀柄(A1)、取样刀刀体(A4)、土样存放盒(A2)、样品存放架(B4)、槽条(B3)、样品框(B2)、土壤样本图像处理系统，所述取样刀刀体通过螺纹连接的方式固定于刀柄(A1)下部，土样存放盒(A2)内置于取样刀刀体(A4)内部；所述样品框(B2)固定于槽条(B3)之上，槽条(B3)放置在样品存放装置(B4)之中，使其可以自由滑动，槽条(B3)底部放置卡簧，可以在土壤样本上升到一定高度之后进行固定，避免了在对土壤样本进行图像提取时产生前排土壤样本对后排有遮挡现象，提高了土壤样本图像采集效率；所述土壤样本图像处理系统是基于matlab软件GUI工具箱开发的一种结合图像边缘识别相关理论的图像处理系统，该系统通过提取混合材料最底层附近不同树脂颗粒的边界参数，进而拟合出树脂颗粒与土壤融合后，其复合层与不含有树脂颗粒土壤层的分界线。
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