CN113362317A - 一种骨料检测装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种骨料检测装置及控制方法，涉及骨料检测技术领域，该骨料检测装置包括：支架、料斗、输送平台、振动料槽、摄像头组件、图像处理模块支架用于承载其他部件；料斗底部形成有出料口；输送平台用于输送骨料；振动料槽设置在料斗下方，振动料槽通过底部的弹簧与支架弹性连接；所述振动料槽的底部还设置有振动电机；所述振动料槽上设置有落料口，且在所述振动电机的作用下，所述振动料槽内的骨料自落料口散落至所述输送平台上；摄像头组件设置在所述输送平台之上以用于采集输送平台上骨料图像；图像处理模块与摄像头组件通过通信线缆相连接。本申请的技术方案能够实现将骨料均匀分散在输送平台上，从而便于后期图像分析和识别。

Description

一种骨料检测装置及控制方法

技术领域

本申请涉及骨料检测技术领域，尤其涉及一种骨料检测装置及控制方法。

背景技术

混凝土主要以凝胶材料、水、骨料为主要材料经混合搅拌而成，必要时还会掺入特定的化学外加剂和矿物掺合物。骨料在混凝土中占比达70％-80％，主要起骨架作用，骨料的级配、形状等参数不仅影响混凝土的配合比设计，而且对所配制混凝土的性能产生很大影响。因此，采用技术手段检测和分析骨料的外观尺寸、粒形、级配比等参数，对于提高混凝土的强度、抗渗性、坍落度等质量特性具有重要意义。

传统的骨料级配主要是采用人工分捡或者机器筛分的方法，获得目标尺寸、外观及粒形等参数的骨料。但是人工分捡效率低下，而且精度不高，无法大规模推广；而机器筛分主要采用一定孔径的机械方孔筛获得目标粒径的骨料，无法有效筛分出针状、片状等骨料，但是混凝土中针状、片状骨料的占比是影响其质量性能的重要指标，针状、片状占比较高时，混凝土的质量严重下降，对于建筑物的安全威胁极大，因此机器方孔筛筛分过的骨料性价比不高，筛分精度有待提高。随着图像处理技术的不断发展，在实验室，越来越多的学者通过工业摄像头采集骨料图像并采用数字图像处理技术来分析骨料粒形、棱角、表面纹理等参数，剔除掉针状、片状等骨料，实现精准的骨料级配，进而达到提高混凝土质量的目的。这种方法针对少量骨料，可以实现精准检测，但是在工业现场检测大批量骨料的过程中，工业摄像头采集的往往是多颗骨料堆积在一起的图像，存在骨料检测不完全的问题，为后期图像分析和识别带来极大的困难。因此，非常有必要设计一种在工业摄像头采集图像之前将骨料均匀分散在流水线。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种骨料检测装置及控制方法。

该骨料检测装置包括：

支架，其用于承载其他部件；

料斗，其底部形成有出料口；

输送平台，其用于输送骨料；

设置在料斗下方的振动料槽，所述振动料槽通过底部的弹簧与支架弹性连接；所述振动料槽的底部还设置有振动电机；所述振动料槽上设置有落料口，且在所述振动电机的作用下，所述振动料槽内的骨料自落料口散落至所述输送平台上；

设置在所述输送平台之上以用于采集输送平台上骨料图像的摄像头组件；

图像处理模块，其与摄像头组件通过通信线缆相连接。

在一些改进方案中，振动料槽包括底板、以及设置在所述底板上的侧板；所述底板上未设置有侧板的位置形成落料口；所述底板沿朝向落料口的方向向下倾斜。

在一些改进方案中，底板在靠近落料口的位置设置有由纵横交错的筋板形成的网格状结构。

在一些改进方案中，料斗内部设置有用于筛分目标粒径的骨料的过滤筛。

在一些改进方案中，所述输送平台为采用电机驱动。

在一些改进方案中，皮带表面印有预设宽度的黑色条纹；所述黑色条纹用作摄像识别以触发摄像头组件开始采集骨料图像。

在一些改进方案中，摄像头组件包括：摄像头、以及用于安装所述摄像头的安装架；所述安装架包括：固定在所述输送平台上的垂直滑杆、横向水平安装在所述垂直滑杆上的水平滑杆；所述摄像头安装在所述水平滑杆上；其中，所述水平滑杆能够沿所述垂直滑杆上下调节；所述摄像头能够沿所述水平滑杆横向调节，且能够绕所述水平滑杆周向转动调节。

另一方面，本申请还提出了一种控制方法，所述控制方法应用于以上部分提出的骨料检测装置，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S01，响应于对所述皮带表面的黑色条纹的识别，使摄像头组件开始采集皮带输送机上的骨料图像；

步骤S02，判断所述骨料图像是否清晰，若所述骨料图像的清晰度低于清晰度阈值则降低皮带输送机的运行速度直到骨料图像的清晰度高于清晰度阈值；

步骤S03，实时检测所述骨料图像中的骨料密度；

步骤S04，当骨料密度大于密度上限值时，增加皮带输送机的运行速度和/或降低振动电机的振动幅值和振动频率。

在一些改进方案中，还包括步骤：

步骤S05，当骨料密度小于密度下限值时，降低皮带输送机的运行速度和/或增加振动电机的振动幅值和振动频率。

在一些改进方案中，摄像头组件具有第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头；步骤S01具体为：

响应于识别到皮带表面的黑色条纹进入到第二摄像头的视场内，使第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头开始采集皮带输送机上的骨料图像。

在本申请中，骨料检测装置包括：料斗、输送平台、设置在料斗下方的振动料槽；振动料槽通过底部的弹簧与支架弹性连接；所述振动料槽的底部还设置有振动电机；在振动电机的作用下，所述振动料槽内的骨料自落料口散落至所述输送平台上。本申请的技术方案能够实现将骨料均匀分散在输送平台上，从而便于图像处理模块进行后期图像分析和识别。

附图说明

图1是本申请实施例中一种骨料检测装置的结构示意图。

图2是本申请实施例中一种骨料检测装置的另一结构示意图。

图3是本申请实施例中振动料槽的结构示意图。

图4是本申请实施例中摄像头组件的结构示意图。

图5是本申请实施例中控制方法的流程图。

具体实施方式

以下是本申请的具体实施例并结合附图，对本申请的技术方案作进一步的描述，但本申请并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

参考图1至图4，本申请实施例提出了一种骨料检测装置，其包括：支架100、料斗200、输送平台400、振动料槽300、摄像头组件500、图像处理模块600。其中，支架100用于承载其他部件；输送平台400用于输送骨料。

需要说明的是，摄像头采集骨料图像并采用数字图像处理技术来分析骨料粒形、棱角、表面纹理等参数，剔除掉针状、片状等骨料，实现精准的骨料级配，进而达到提高混凝土质量的目的。此类技术方案针对少量骨料可以实现精准检测，但是在工业现场检测大批量骨料的过程中，工业摄像头采集的往往是多颗骨料堆积在一起的图像，存在骨料检测不完全的问题，为后期图像分析和识别带来极大的困难。

参考图1和图2，在本申请实施例中，料斗200用于储存待检测的物料，其底部形成有出料口210。振动料槽300设置在料斗200下方，振动料槽300通过底部的弹簧310与支架100弹性连接；振动料槽300的底部还设置有振动电机320；所述振动料槽300上设置有落料口330，且在所述振动电机320的作用下，所述振动料槽300内的骨料自落料口330散落至所述输送平台400上。装置工作时，料斗200内的物料能够通过底部的出料口210进入到振动料槽300内。振动电机320带动振动料槽300一起振动，弹簧310用于对振动料槽300进行弹性安装，能够使得振动料槽300的振动更加平缓，避免刚性冲击。随着振动料槽300的振动，骨料被均匀分散地落在输送平台400上。

摄像头组件500设置在所述输送平台400之上以用于采集输送平台400上骨料图像；图像处理模块600与摄像头组件500通过通信线缆相连接。摄像头组件500能够通过通信线缆将所采集的骨料图像传输至图像处理模块600进行处理分析，从而分析骨料粒形、棱角、表面纹理等参数，剔除掉针状、片状等骨料，实现精准的骨料级配，进而达到提高混凝土质量。

参考图3，在本申请实施例中，振动料槽300包括底板340、以及设置在所述底板340上的侧板350；所述底板340上未设置有侧板350的位置形成落料口330；底板340沿朝向落料口330的方向向下倾斜。当振动料槽300振动落料时，振动料槽300内的物料沿着底板340倾斜方向振动前进，从而将骨料逐步均匀分散地落到输送平台400上。

进一步参考图3，底板340在靠近落料口330的位置设置有由纵横交错的筋板形成的网格状结构360。网格状结构360能够在振动料槽300的振动过程中对骨料具有引导和分离的作用，从而使得骨料被分散地落到输送平台400上。

在一些实施方式中，料斗200内部设置有用于筛分目标粒径的骨料的过滤筛。料斗200通过螺栓固定在支架100上，料斗200内部含有方形过孔筛，用于筛分目标粒径的骨料。

输送平台400为电机驱动的皮带输送机。具体地，输送平台400包括皮带、驱动电机、轴承、皮带轮、传动皮带及支架，皮带轮通过轴承与支架连接。皮带套在两皮带轮之间，驱动电机通过传动皮带与其中一个皮带轮连接，驱动皮带轮带动皮带运行。输送平台400用于对散落在皮带上的骨料进行传送操作。

在一些实施方式中，皮带表面印有预设宽度的黑色条纹；所述黑色条纹用作摄像识别以触发摄像头组件500开始采集骨料图像。具体地，当检测到黑色条纹出现时，摄像头组件500开始采集骨料图像。

参考图4，摄像头组件500包括：摄像头510、以及用于安装所述摄像头510的安装架520；所述安装架520包括：固定在所述输送平台400上的垂直滑杆521、横向水平安装在所述垂直滑杆521上的水平滑杆522；所述摄像头510安装在所述水平滑杆522上；其中，所述水平滑杆522能够沿所述垂直滑杆521上下调节；所述摄像头510能够沿所述水平滑杆522横向调节，且能够绕所述水平滑杆522周向转动调节。摄像头510可绕水平滑杆522转动以调节角度，同时可沿水平滑杆522水平移动，水平滑杆522可以沿垂直滑杆521上下移动，垂直滑杆521可以在输送平台400两侧沿皮带方向任意移动。以上结构使得摄像头组件500能够用于多角度采集输送平台400上骨料的数字图像。

在一些实施方式中，图像处理模块600内部集成有FPGA芯片、DSP芯片。图像处理模块600实时接收和处理骨料数字图像并保存相关数据，并采用数字图像处理技术来分析骨料粒形、棱角、表面纹理等参数，剔除掉针状、片状等骨料，实现精准的骨料级配，进而达到提高混凝土质量。所述图像处理模块600通过通信线缆与终端设备连接。

此外，本申请实施例中，骨料检测装置还包括料仓700；所述料仓700安装在输送平台400的一端，用于存放检测完成的骨料。

需要说明的是，通信线缆可用于传输数据，且在附图中通信线缆被省略。

在本申请中，骨料检测装置包括：料斗200、输送平台400、设置在料斗200下方的振动料槽300；振动料槽300通过底部的弹簧310与支架100弹性连接；所述振动料槽300的底部还设置有振动电机320；在振动电机320的作用下，所述振动料槽300内的骨料自落料口330散落至所述输送平台400上。本申请的技术方案能够实现将骨料均匀分散在输送平台400上，从而便于图像处理模块600进行后期图像分析和识别。

参考图5，本申请实施例还提出了一种控制方法，所述控制方法应用于以上部分提出的骨料检测装置，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S01，响应于对所述皮带表面的黑色条纹的识别，使摄像头组件500开始采集皮带输送机上的骨料图像。

具体地，摄像头组件500具有第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头。当识别到皮带表面的黑色条纹进入到第二摄像头的视场内时，使第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头开始采集皮带输送机上的骨料图像。

第二摄像头不断对其视场以内的黑色条纹进行检测识别，当皮带输送机上的黑色条纹进入到第二摄像头的视场内时被第二摄像头采集，图像处理模块600对黑色条纹进行识别；此时，启动第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头同时开始采集皮带输送机上的骨料图像。

步骤S02，判断所述骨料图像是否清晰，若所述骨料图像的清晰度低于清晰度阈值则降低皮带输送机的运行速度直到骨料图像的清晰度高于清晰度阈值。

步骤S02用于控制皮带输送机的运行速度，避免皮带输送机的运行速度过快致使摄像头组件500所采集的骨料图像不清晰。此步骤用于保证摄像头组件500能够采集到清晰的骨料图像以便对骨料进行识别分析。

步骤S03，实时检测所述骨料图像中的骨料密度。

在本申请实施例中，此处骨料密度可以定义为单位面积内的骨料颗粒的数量。骨料密度过大会严重影响到对骨料的识别。

步骤S04，当骨料密度大于密度上限值时，增加皮带输送机的运行速度和/或降低振动电机320的振动幅值和振动频率。

步骤S05，当骨料密度小于密度下限值时，降低皮带输送机的运行速度和/或增加振动电机320的振动幅值和振动频率。

在所述振动电机320的作用下，所述振动料槽300内的骨料自落料口330散落至所述皮带输送机上。与皮带输送机上的骨料密度相关的因素包括：皮带输送机的皮带运行速度、振动电机320的振动频率和振动幅值。

具体地，步骤S04和步骤S05中，通过皮带输送机的运行速度、振动电机320的振动幅值和振动频率控制骨料图像中的骨料密度。步骤S04用于控制骨料密度不超过密度上限值，从而使得图像处理模块600能够正常识别图形中的骨料。步骤S05用于控制骨料密度不低于密度下限值，保证骨料识别效率。

需要说明的是，步骤S04和步骤S05对皮带输送机的运行速度的调节范围适应于步骤S02中的清晰度要求。如果骨料图像清晰度阈值对应皮带输送机的运行速度为Vs，则步骤S04和步骤S05对皮带输送机的运行速度的调节应该在运行速度Vs以内进行调节。

本申请实施例所提出的应用于骨料检测装置的控制方法具有如下功能：第一、能够保证摄像头组件500所采集的骨料图像满足清晰度要求。第二、能够对骨料图像中的骨料密度进行控制使得图像处理模块600能够正常识别基础上保证骨料识别效率。第三、以上控制方法使得骨料检测装置能够适应于各种类型的骨料。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本申请精神作举例说明。本申请所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本申请的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种骨料检测装置，其特征在于，包括：

支架(100)，其用于承载其他部件；

料斗(200)，其底部形成有出料口(210)；

输送平台(400)，其为用于输送骨料的皮带输送机；

设置在料斗(200)下方的振动料槽(300)，所述振动料槽(300)通过底部的弹簧(310)与支架(100)弹性连接；所述振动料槽(300)的底部还设置有振动电机(320)；所述振动料槽(300)上设置有落料口(330)，且在所述振动电机(320)的作用下，所述振动料槽(300)内的骨料自落料口(330)散落至所述输送平台(400)上；

设置在所述输送平台(400)之上以用于采集输送平台(400)上骨料图像的摄像头组件(500)；

图像处理模块(600)，其与摄像头组件(500)通过通信线缆相连接。

2.根据权利要求1所述的骨料检测装置，其特征在于，所述振动料槽(300)包括底板(340)、以及设置在所述底板(340)上的侧板(350)；所述底板(340)上未设置有侧板(350)的位置形成落料口(330)；所述底板(340)沿朝向落料口(330)的方向向下倾斜。

3.根据权利要求2所述的骨料检测装置，其特征在于，所述底板(340)在靠近落料口(330)的位置设置有由纵横交错的筋板形成的网格状结构(360)。

4.根据权利要求1所述的骨料检测装置，其特征在于，所述料斗(200)内部设置有用于筛分目标粒径的骨料的过滤筛。

5.根据权利要求1所述的骨料检测装置，其特征在于，所述输送平台(400)为采用电机驱动。

6.根据权利要求5所述的骨料检测装置，其特征在于，皮带表面印有预设宽度的黑色条纹；所述黑色条纹用作摄像识别以触发摄像头组件(500)开始采集骨料图像。

7.根据权利要求1所述的骨料检测装置，其特征在于，所述摄像头组件(500)包括：摄像头(510)、以及用于安装所述摄像头(510)的安装架(520)；所述安装架(520)包括：固定在所述输送平台(400)上的垂直滑杆(521)、横向水平安装在所述垂直滑杆(521)上的水平滑杆(522)；所述摄像头(510)安装在所述水平滑杆(522)上；其中，所述水平滑杆(522)能够沿所述垂直滑杆(521)上下调节；所述摄像头(510)能够沿所述水平滑杆(522)横向调节，且能够绕所述水平滑杆(522)周向转动调节。

8.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1-7任一项所述的骨料检测装置，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S01，响应于对所述皮带表面的黑色条纹的识别，使摄像头组件(500)开始采集皮带输送机上的骨料图像；

步骤S02，判断所述骨料图像是否清晰，若所述骨料图像的清晰度低于清晰度阈值则降低皮带输送机的运行速度直到骨料图像的清晰度高于清晰度阈值；

步骤S03，实时检测所述骨料图像中的骨料密度；

步骤S04，当骨料密度大于密度上限值时，增加皮带输送机的运行速度和/或降低振动电机(320)的振动幅值和振动频率。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：

步骤S05，当骨料密度小于密度下限值时，降低皮带输送机的运行速度和/或增加振动电机(320)的振动幅值和振动频率。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，摄像头组件(500)具有第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头；步骤S01具体为：

响应于识别到皮带表面的黑色条纹进入到第二摄像头的视场内，使第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头开始采集皮带输送机上的骨料图像。

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