CN114994045A - 建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置 - Google Patents

建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置 Download PDF

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王迎丹
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Abstract

本发明公开了一种建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，涉及建筑垃圾再生骨料各组分含量定量检测领域。该装置主要由骨料传送系统、扭矩自适应调节系统、骨料熨平分散系统和图像采集分析系统构成。所述骨料传送系统由电动机、支承结构、传动轴和传送带构成；所述扭矩自适应调节系统通过调节所述传动轴的扭矩，带动所述传送带，实现测试过程中建筑垃圾再生砖混骨料的匀速传动；所述骨料熨平分散系统将再生砖混骨料在所述传送带上无堆叠分散开；所述图像采集分析系统获取再生砖混骨料三维形貌，并定量计算出再生砖混骨料中红砖含量。本发明可解决建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量无法定量检测的问题。

Description

建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置
技术领域
本发明涉及建筑垃圾再生骨料各组分含量检测领域，特别涉及建筑垃圾建筑垃圾再生砖混骨料各组分含量定量检测领域，具体是建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置。
背景技术
将建筑垃圾制成再生骨料用于交通土建工程，能够规模化再生利用建筑垃圾。但将建筑垃圾再生骨料应用于交通土建工程时，对其强度有一定要求。大量砖混建筑物拆除产生的建筑垃圾中含有大量红砖，由于红砖块的强度及稳定性弱于混凝土块，致使掺有大量红砖的建筑垃圾再生骨料的力学性能难以满足交通土建工程需求。然而，目前建筑垃圾固废处理工艺尚未能实现砖骨料的筛分，且无法定量高效检测出建筑垃圾再生骨料中红砖含量。因此，如何快速、高效地确定建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量，已成为业界人士关注的焦点问题之一。
根据已有研究，建筑垃圾再生骨料掺量为45%的混合料，其中建筑垃圾再生骨料砖砼比例为1:2的建筑垃圾骨料配比混合料不仅满足规范对二级及二级以下公路基层的要求，还能满足规范对高速公路和一级公路的底基层要求；且砖砼比例1:2的混合料抗压强度比砖砼比例2:1的高1.3~1.5倍；砖砼比例越小的混合料效果更好，砖砼比例越小的混合料抗压效果越好。
可见，建筑垃圾再生骨料中红砖骨料的含量，很大程度上决定了建筑垃圾再生骨料的路用性能。但是，实际工程中，如何快速、高效地确定建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量是一项尚未解决的技术难题。
基于此，本发明提供了一种建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，从实际工程应用的角度出发，旨在为判别建筑垃圾砖混骨料能否在实际交通土建工程中应用提供量化数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，解决了目前建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量定量检测的问题，提供了一种建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种建筑垃圾再生砖混骨料红砖含量测定装置，主要包括所述骨料传送系统、所述扭矩自适应调节系统、所述骨料熨平分散系统和所述图像采集分析系统四个部分，具体包括以下结构。
所述骨料传送系统，主要包括：所述支承结构、所述传动轴、所述传送带和所述电动机，所述支承结构用于安装其他结构物与支撑其他结构物的重量；所述传动轴的一端通过三角带与所述扭矩调节器的扭矩输出端相连，带动所述传送带运动，所述传动轴逆时针转动；所述电动机通过所述三角带与所述扭矩调节器的扭矩输入端相连。
进一步的，所述传送带工作过程中保持匀速运动，其速度为0.05m/s。
进一步的，所述电动机为单相交流电机，开关位于所述电动机的侧面。
所述扭矩自适应调节系统，主要包括：所述扭矩传感器、所述扭矩调节器，二者协同工作，动态调节所述传动轴上的扭矩大小，使所述传动轴保持匀速转动。所述扭矩传感器设于所述传动轴的一端，所述扭矩传感器与所述扭矩调节器通过有线方式连接；所述扭矩调节器的扭矩输入端与所述电动机相连，所述扭矩调节器的扭矩输出端与所述传动轴相连。所述扭矩传感器由所述导电滑环、所述信号转换器和粘贴在所述传动轴上的所述测扭应变片构成。
进一步的，所述测扭应变片粘贴在所述传动轴上，二者组成应变桥，将所述传动轴上的扭矩信息转换成电信号传输至所述信号转换器。
进一步的，所述信号转换器将所述电信号转换成扭矩信息，通过有线方式传输到所述扭矩调节器，动态调节所述转动轴的扭矩大小，确保所述传动轴工作过程中能够保持匀速转动，进而控制所述传送带的速度恒定为0.05m/s。
所述骨料熨平分散系统，主要包括：所述骨料熨平装置与所述骨料分散装置，所述骨料仓内设有所述骨料熨平螺旋转轴，所述熨平压头设于所述骨料仓左侧；所述升降油缸与所述调平油缸协同工作，控制所述熨平压头升降；所述骨料分散装置设于所述骨料熨平装置左侧，所述骨料分散装置由所述骨料分散螺旋转轴组成。
进一步的，所述骨料熨平装置由所述骨料熨平螺旋转轴、所述升降油缸、所述调平油缸和所述熨平压头构成，能够将再生砖混骨料摊铺均匀。
进一步的，所述骨料仓内设置的所述骨料熨平螺旋转轴，其半径为80mm、转速为1r/s，其作用在于搅拌再生砖混骨料，防止所述骨料仓内再生砖混骨料卡住，并且将再生砖混骨料向前推进。
进一步的，所述升降油缸控制所述述熨平压头升高或者下降，当所述熨平压头达到预定高程时，所述调平油缸对所述熨平压头进行调平，使得所述熨平压头下表面保持水平。
进一步的，所述熨平压头在所述升降油缸与所述调平油缸的控制下，先将所述熨平压头的下表面的高程控制在10mm，保持3″；随后将所述熨平压头下表面的高程提升至32mm，保持3″；如此往复，可使小粒径与大粒径的骨料分开，避免大粒径骨料在图像采集环节遮挡住小粒径骨料。
进一步的，所述骨料分散装置中的所述骨料分散螺旋转轴的转速为1 r/s，其作用在于将再生砖混骨料分散开，避免再生砖混骨料间堆叠。
所述图像采集分析系统，由6个所述摄像头组成，所述摄像头设于所述传送带两侧，每侧各3个，且相邻两个所述摄像头之间的夹角为60；所述摄像头的像素为1280×1024，其拍照间隔为2秒。
进一步的，所述特殊标记点为8cm×8cm的黑白方格板，所述特殊标记点粘贴在所述支承结构上且位于所述摄像头之间，可根据所述特殊标记点在三维模型中的距离与实际距离进行比对，计算出得到实际模型大小所需的比例尺。
进一步的，将所述摄像头采集到的再生砖混骨料图像信息传输到PC端，进行处理分析，得到建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量的量化数据。
本发明实施例带来了以下有益效果。
本发明实现了建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量的定量检测，解决了目前建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量无法高效定量检测的问题。
所述扭矩自适应调节系统，利用所述熨平压头周期性地对再生砖混骨料大、小粒径骨料进行分离分段，有效避免大粒径骨料在图像采集环节遮挡住小粒径骨料，使得最后结果更加精确。
利用所述骨料分散装置，将再生砖混骨料分散开，有效解决了骨料被分段熨平之后骨料之间的堆叠问题，使得再生砖混骨料中的红砖全部露出来。
所述图像采集分析系统中，6个所述摄像头环绕再生砖混骨料一周，全方位采集再生砖混骨料的形貌特征；创造性地利用多视角图像三维重建方法，使得计算再生集料中红砖含量更为准确。极大地节省了人力物力，提高了测试效率。
除此之外，所述建筑垃圾再生砖混中红砖含量检测装置，填补了目前建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量检测的技术空白，提高了建筑垃圾再生砖混骨料的利用率和其市场价值，为建筑垃圾再生砖混骨料在实际工程中的应用与推广提供技术支持，与此同时，还一定程度缓解了建筑垃圾占用土地资源与污染环境的问题。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置结构示意图。
图2为骨料熨平装置结构示意图。
图3为骨料分散装置结构示意图。
图4为扭矩自适应调节系统结构示意图。
图5为扭矩传感器结构示意图。
图6为图像采集分析系统结构示意图。
图7为骨料熨平螺旋转轴示意图。
图中：1-支承结构，2-骨料分散装置，3-骨料熨平装置，4-进料口，5-传送带，6-传动轴，7-滑轮，8-骨料分散螺旋转轴，9-电动机，10-扭矩调节器，11-电动机开关，12-摄像头，13-骨料仓，14-熨平压头，15-升降油缸，16-调平油缸，17-出料口，18-扭矩输入端，19-扭矩输出端，20-扭矩传感器，21-测扭应变片，22-导电滑环，23-信号转换器，24-三角带，25-特殊标记点，26-骨料熨平螺旋转轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是，本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
如图1，建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，主要由所述骨料传送系统、所述扭矩自适应调节系统、所述骨料熨平分散系统和所述图像采集分析系统四个部分构成，具体包括：1-支承结构，2-骨料分散装置，3-骨料熨平装置，4-进料口，5-传送带，6-传动轴，7-滑轮，8-骨料分散螺旋转轴，9-电动机，10-扭矩调节器，11-电动机开关，12-摄像头，13-骨料仓，14-熨平压头，15-升降油缸，16-调平油缸，17-出料口，18-扭矩输入端，19-扭矩输出端，20-扭矩传感器，21-测扭应变片，22-导电滑环，23-信号转换器，24-三角带，25-特殊标记点，26-骨料熨平螺旋转轴。设置所述滑轮7便于装置的移动。
所述传送系统主要包括：所述支承结构1，用于所述安装摄像头12、所述骨料分散装置2、所述骨料熨平装置3、所述电动机9以及所述扭矩调节器10。
所述扭矩自适应调节系统主要包括：所述扭矩调节器10是扭矩自适应调节系统的关键装置，设置于所述电动机9与所述传动轴6之间，用于转换所述电动机9的扭矩，使得所述传动轴6可以匀速转动；所述扭矩传感器20由所述测扭应变片21、所述导电滑环22和所述信号转换器23构成；所述测扭应变片21贴在所述传动轴6靠近所述扭矩调节器10的一端，所述测扭应变片21与所述传动轴6组成应变桥，所述测扭应变片21通过所述导电滑环22将所述传动轴6上面的扭矩信息转化为电信号传输到所述信号转换器23；所述信号转换器23将所述电信号转换成扭矩信息传输到所述扭矩调节器10，对所述传动轴6上面的扭矩实现动态调节，确保所述传动轴6匀速转动。
所述骨料熨平分散系统主要包括：所述骨料仓13中设有所述骨料熨平螺旋转轴26，用于搅拌所述骨料仓13中的再生砖混骨料，防止再生砖混骨料在所述骨料仓13中卡住；在所述升降油缸15与所述调平油缸16协同作用下，控制所述熨平压头14对再生砖混骨料进行熨平；所述骨料分散装置2中的所述骨料分散螺旋转轴8，用于将再生砖混骨料分散开，防止在下一步图像信息采集步骤中出现骨料堆叠，影响检测结果的精确度。
所述图像采集分析系统主要包括：6个所述摄像头12分布于所述传送带5的两侧，每侧3个，且相邻所述摄像头12之间的夹角为60°，其作用在于全方位采集再生集料的三维形貌。
具体的实施过程如下所述。
所述骨料熨平装置3工作流程如图2所示，再生砖混骨料从所述进料口4进入所述骨料仓13中，为了防止再生砖混骨料在所述骨料仓13中卡住，如图7所示，为所述骨料熨平螺旋转轴26的结构示意图，利用所述骨料熨平螺旋转轴26进行搅拌，同时将再生砖混骨料向前推进，其转速为1 r/s；在所述升降油缸15与所述调平油缸16协同作用下，控制所述熨平压头14对再生砖混骨料进行熨平，先将所述熨平压头14的下表面的高程控制在10mm，保持3″；随后将所述熨平压头14下表面的高程提升至32mm，保持3″；如此往复，可使小粒径与大粒径的骨料分开，避免大粒径再生砖混骨料在图像信息采集环节遮挡住小粒径再生砖混骨料，影响检测结果的精确度。
所述扭矩自适应调节系统的工作流程如图4所示，所述扭矩调节器10设于所述电动机9与所述传动轴6之间，所述扭矩调节器10的扭矩输入端18通过所述三角带24与所述电动机9相连；所述扭矩调节器10的扭矩输出端19通过所述三角带24与所传动轴6相连。
由于建筑垃圾再生砖混骨料在所述传送带5上面的质量分布不均匀，若要使所述传送带5能够匀速运动，则要不断地调节所述传动轴6上的扭矩。如图5所示，为所述扭矩传感器20的结构示意图，所述测扭应变片21贴在所述传动轴6靠近所述扭矩调节器10的一端；所述测扭应变片21与所述传动轴6组成应变桥，所述测扭应变片21通过所述导电滑环22将所述传动轴6上面的扭矩信息转化为电信号传输到所述信号转换器23；所述信号转换器23将所述电信号转换成扭矩信息传输到所述扭矩调节器10，对所述传动轴6上面的扭矩实现动态调节，确保所述传动轴6匀速转动，实现动态调节所述传动轴6的扭矩大小。
所述骨料分散装置2结构示意图如图3所示，再生砖混骨料经所述骨料熨平装置3熨平后，通过所述传送带5传送到所述骨料分散装置2；所述骨料分散螺旋转轴8将再生砖混骨料分散开，其半径为60mm、转速为1r/s；随后分散开的再生砖混骨料从所述出料口17出来，进入图像信息采集环节。
所述图像采集分析系统的结构如图6所示，再生砖混骨料在所述传送带5上以0.05m/s匀速前进；此时6个所述摄像头12对再生砖混骨料进行图像信息采集，每个所述摄像头12的拍照间隔为2秒；6个所述摄像头12分布在所述传送带两侧，每侧3个，且相邻所述摄像头12之间的夹角为60°，旨在能够全方位地采集再生砖混骨料的三维形貌信息，使得检测结果更加准确；根据所述特殊标记点25在三维模型中的相互距离及其尺寸与其实际距离及其尺寸进行对比，可得到再生砖混骨料的的三维模型缩放比例尺。
随后，当所有再生砖混骨料完成上述过程后，将6个所述摄像头12采集到的图像信息传输到PC端进行分析处理，其处理分析步骤如下。
首先，使用SFIT算法和MVS算法根据多视角图像恢复出再生砖混骨料的三维稀疏点云模型和三维密集点云；然后利用CMVCS算法，删除冗杂特征点，优化密集点云，生成网格；最后再利用图像中的RGB信息，还原再生再生砖混骨料的真实形貌。将三维模型中特殊标志物之间距离及其尺寸和实际距离及其尺寸进行比对，进而通过计算出得到比例尺将再生砖混骨料的的三维模型缩放至实际大小。
最后，识别出三维模型中的红砖，与再生砖混骨料中的其他组分区分开，求出各自的体积、质量；便可得到再生砖混骨料中红砖含量的精确数据。为建筑垃圾再生砖混骨料在实际工程中的应用与推广提供数据参考。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，主要由骨料传送系统、扭矩自适应调节系统、骨料熨平分散系统和图像采集分析系统构成，所述骨料传送系统，由电动机、支承结构、传动轴和传送带构成；所述扭矩自适应调节系统，由扭矩传感器和扭矩调节器构成，所述扭矩传感器由测扭应变片、导电滑环和信号转换器构成；所述扭矩调节器的扭矩输入端与所述电动机相连，所述扭矩调节器的扭矩输出端与所述传动轴相连；所述骨料熨平分散系统，由骨料熨平装置和骨料分散装置构成，所述骨料熨平装置由骨料熨平螺旋转轴、升降油缸、调平油缸、熨平压头和骨料仓构成；所述骨料分散装置由骨料分散螺旋转轴组成；所述图像采集分析系统，由6个摄像头和4个特殊标记点组成，所述摄像头设于所述传送带两侧的所述支承结构上，相邻两个所述摄像头之间的夹角为60°。
2.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，所述测扭应变片粘贴在所述传动轴靠近所述电动机的一端；所述信号转换器固定在所述支承结构靠近所述测扭应变片端。
3.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，所述导电滑环设于所述信号转换器上，所述测扭应变片与所述导电滑环摩擦接触。
4.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，所述扭矩传感器设于所述传动轴的一端，所述扭矩传感器与所述扭矩调节器通过有线方式连接。
5.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，所述升降油缸与所述调平油缸连接着所述熨平压头，所述升降油缸与所述调平油缸设于所述骨料仓上方。
6.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，所述骨料熨平螺旋转轴位于所述骨料仓内，且所述骨料熨平螺旋转轴的半径为80mm、转速为1r/s。
7.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，所述骨料分散螺旋转轴的半径为60mm、转速为1r/s，且所述骨料分散螺旋转轴下边缘距离所述传送带表面6mm。
8.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，6个所述摄像头设于所述传送带两侧，每侧布设3个，且所述摄像头的像素为1280×1024，拍照间隔为2秒。
9.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生砖混骨料中红砖含量测定装置，其特征在于，所述特殊标记点为8cm×8cm的黑白方格板，所述特殊标记点粘贴在所述支承结构上且位于所述摄像头之间。
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