CN115165473A - 集料检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了集料检测方法及装置，包括以下步骤：步骤一、采集；步骤二、第一次称量，得重量一；步骤三、烘干；步骤四、第二次称量，得重量二，且计算得出含水率＝(重量二‑重量一)/重量一；步骤五、清洗；步骤六、烘干；步骤七、第三次称量，得重量三，且计算得出含泥量＝(重量三‑重量二)/重量二；步骤八、视觉检测分析，合并步骤四和步骤七导出分析结果。本发明研发了基于桁架机器的集料自动检测系统，结合微波烘干、超声波清洗、动态视觉分析技术，实现了对集料参数的自动化快速检测，具有检测时间短、检测精度高、实时出具检测报告的特点，方便管理人员及时管控进场集料的质量，实现了降本增效的目的。

Description

集料检测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种集料检测方法及配套设施。

具体地说，是涉及集料检测方法及装置。

背景技术

集料是混凝土的主要组成材料之一，集料的使用量很大，但同时集料的质量对所制成混凝土的性能影响很大。其中如粗、细集料的级配不良会使混凝土拌合物的和易性下降，水泥用量显著增加；粗集料中针、片状颗粒含量过多同样会影响混凝土拌合物的和易性，并导致高标号混凝土强度降低；集料含泥过高会使混凝土的强度、抗冻及抗渗性能明显下降等等；上述指标均应按需要进行检测。

传统的集料取样方法及试验方法耗时耗力，导致管理人员无法及时有效的掌握原材料质量，且人工取样及试验过程中极易出现舞弊现象，直接影响产品质量及成本控制。具体如下：

一、传统的集料取样方法及弊端。传统的集料取样方法为：运料车到达拌合站后，需人工爬车进行取样，且运料车车厢高度通常在3.5m左右，取样时有一定的危险性。同时，粗集料的嵌挤力较大，取样人员只能在车厢顶部表面取样，很难取到车厢内部的集料，而集料的含水率在车厢顶部与内部通常相差较大，这对来料的成本控制与质量控制造成了一定影响。若在卸料后取样，虽然可以避免取样时的危险性，但等待取样的时间长，且当集料不合格时，需将已卸的集料重新装车退场，不仅浪费人力物力，而且影响正常生产。

二、传统的集料试验方法及弊端。传统的集料检测方法为：在取得集料样品后，试验人员会对集料样品依照行业标准JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》进行一系列试验，如集料含水率、含泥量、颗粒级配分析、针片状颗粒含量等。由于常规的试验方法耗时较长，对扣水、扣杂、以及不合格产品处理都有一定的滞后性，检测效率低。同时，按照行业标准规定的检测频率进行试验将耗费大量的人力物力，且试验过程中人为因素对试验结果的影响较大。

申请人此前针对上述问题研发并申请了公开号为“CN216207882U、CN216433579U、CN216505968U”等多项专利，设计了集料取料机构及级配视觉检测装置，然而，在实际应用时，仍然存在人工转运、工序之间效率过低等问题，依赖人工操作过多，效率过低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种提高检测效率的集料检测方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

集料检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集；

步骤二、第一次称量，得重量一；

步骤三、烘干；

步骤四、第二次称量，得重量二，且计算得出含水率＝(重量二-重量一)/重量一；

步骤五、清洗；

步骤六、烘干；

步骤七、第三次称量，得重量三，且计算得出含泥量＝(重量三-重量二)/重量二；

步骤八、视觉检测分析，合并步骤四和步骤七导出分析结果。

一种具体优化方案，集料的视觉检测方法包括以下步骤：

A1、落料；

A2、落料的同时进行拍摄；

A3、拍摄信息上传计算机并结合称量信息进行分析，分析结果导出展示。

一种具体优化方案，步骤A3中的分析方法包括以下步骤：

B1、对拍摄的图像进行二值化处理；

B2、统计集料在图像中的位置和形态特征信息，计算集料在图像中的最大纵坐标、最小纵坐标、面积和等效Feret矩形短径，其中，y_max定义为集料颗粒的最大纵坐标，y_min定义为最小纵坐标，S定义为集料颗粒的成像面积，d_Feret定义为集料颗粒的最大Feret径，d_F定义为等效Feret矩形短径，且d_F＝S/d_Feret；

B3、剔除形态不完整的颗粒的数据；

B4、颗粒尺寸的筛分和质量占比计算，按下列公式一：

公式一：

G_k为第k个集料规格的质量占比，S_ki为k规格中第i颗集料的成像面积，n_k为第k规格集料的数量。

一种具体优化方案，当集料颗粒的y_min等于0pixel时，判定该集料颗粒为图像上边界的不完整颗粒，剔除该数据；当集料颗粒的y_max等于图像的像素高度时，判定该集料颗粒为图像下边界的不完整颗粒，剔除该数据，拍摄帧率为18-22fps。

一种具体优化方案，还包括步骤九、将步骤八中所得数据进一步筛分，且计算得出针片状颗粒含量，其中，定义针片状数量是y_min/d_Feret≥3的颗粒数量，针片状颗粒含量＝针片状数量/检测总量。

一种具体优化方案，采集时通过取料支撑装置将深度取样装置移动至运输车辆上方，然后深度取样装置取样。

一种具体优化方案，称量时桁架机器人将料盘移动至电子秤上并进行称量，所得称量结果上传计算机；称量完成后，桁架机器人将料盘移动至下一工位。

一种具体优化方案，清洗时桁架机器人将料盘移动至清洗槽内，桁架机器人移出，清洗装置开启超声清洗、鼓泡和喷淋操作，清洗完成后，桁架机器人将料盘移动至水面上方，开启喷气操作，将料盘内多余水分去除，然后桁架机器人将料盘移动至烘干装置处。

一种具体优化方案，烘干时先开启烘干箱门，然后桁架机器人将料盘移动至烘干箱内，桁架机器人移出，烘干箱门关闭后，开启超声微波烘干，烘干完成后烘干箱门打开，桁架机器人将料盘移出并送至下一工位。

集料检测线，其特征在于：包括取料支撑装置、深度取样装置、料盘、接料装置、称量装置、烘干装置、清洗装置、视觉检测装置和桁架机器人；

深度取样装置设置于取料支撑装置上，接料装置与深度取样装置配合设置；

桁架机器人可使料盘往复移动于接料装置、称量装置、烘干装置、清洗装置和视觉检测装置之间；

视觉检测装置包括计算机、振动装置、拍摄装置、下料斗和翻料装置，计算机分别与取料支撑装置、深度取样装置、桁架机器人、称量装置、烘干装置、清洗装置控制连接。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：

研发了基于桁架机器的集料自动检测系统，结合微波烘干、超声波清洗、动态视觉分析技术，实现了对集料参数的自动化快速检测，具有检测时间短、检测精度高、实时出具检测报告的特点，方便管理人员及时管控进场集料的质量，实现了降本增效的目的。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1是本发明集料检测线的立体结构示意图。

附图2是本发明砂石检测机的内部结构示意图。

附图3是本发明台面移动部件的立体结构示意图。

附图4是本发明台上移动部件的立体结构示意图。

附图5是本发明第一移动组件的立体结构示意图。

附图6是本发明第一移动组件的侧面结构示意图。

附图7是本发明提拉组件的立体结构示意图。

附图8是本发明提拉组件的结构示意图。

附图9是本发明夹爪组件的结构示意图。

附图10是本发明清洗装置的结构示意图。

附图11是本发明清洗装置的局部结构示意图。

附图12是本发明清洗装置的局部结构示意图。

附图13是本发明清洗装置的局部结构示意图。

附图14是本发明清洗槽的横截面结构示意图。

附图15是本发明视觉检测装置的结构示意图。

附图16是本发明倒料装置的立体结构示意图。

附图17是本发明倒料装置的俯视向局部结构示意图。

附图18是本发明倒料装置的横截面结构示意图。

附图19是本发明集料检测方法的分析结果图。

附图20是本发明集料检测方法的分析结果图。

具体实施方式

实施例1：集料检测方法，包括以下步骤：

步骤一、采集；采集时通过取料支撑装置将深度取样装置移动至运输车辆上方，然后深度取样装置取样。

步骤二、第一次称量，得重量一；称量时桁架机器人将料盘移动至电子秤上并进行称量，所得称量结果上传计算机；称量完成后，桁架机器人将料盘移动至下一工位，下同。

步骤三、烘干；

步骤四、第二次称量，得重量二，且计算得出含水率＝(重量二-重量一)/重量一；

步骤五、清洗；清洗时桁架机器人将料盘移动至清洗槽内，桁架机器人移出，清洗装置开启超声清洗、鼓泡和喷淋操作，清洗完成后，桁架机器人将料盘移动至水面上方，开启喷气操作，将料盘内多余水分去除，然后桁架机器人将料盘移动至烘干装置处。

步骤六、烘干；烘干时先开启烘干箱门，然后桁架机器人将料盘移动至烘干箱内，桁架机器人移出，烘干箱门关闭后，开启超声微波烘干，烘干完成后烘干箱门打开，桁架机器人将料盘移出并送至下一工位。

步骤七、第三次称量，得重量三，且计算得出含泥量＝(重量三-重量二)/重量二；

步骤八、视觉检测分析，合并步骤四和步骤七导出分析结果；

集料的视觉检测方法包括以下步骤：

A1、落料；

A2、落料的同时进行拍摄；拍摄帧率为18-22fps。

A3、拍摄信息上传计算机并结合称量信息进行分析，分析结果导出展示。

步骤A3中的分析方法包括以下步骤：

B1、对拍摄的图像进行二值化处理；

B2、统计集料在图像中的位置和形态特征信息，计算集料在图像中的最大纵坐标、最小纵坐标、面积和等效Feret矩形短径，其中，y_max定义为集料颗粒的最大纵坐标，y_min定义为最小纵坐标，S定义为集料颗粒的成像面积，d_Feret定义为集料颗粒的最大Feret径，d_F定义为等效Feret矩形短径，且d_F＝S/d_Feret；

B3、剔除形态不完整的颗粒的数据；当集料颗粒的y_min等于0pixel时，判定该集料颗粒为图像上边界的不完整颗粒，剔除该数据；当集料颗粒的y_max等于图像的像素高度时，判定该集料颗粒为图像下边界的不完整颗粒，剔除该数据。

B4、颗粒尺寸的筛分和质量占比计算，按下列公式一：

公式一：

G_k为第k个集料规格的质量占比，S_ki为k规格中第i颗集料的成像面积，n_k为第k规格集料的数量。

步骤九、将步骤八中所得数据进一步筛分，且计算得出针片状颗粒含量，其中，定义针片状数量是y_min/d_Feret≥3的颗粒数量，针片状颗粒含量＝针片状数量/检测总量。

检测结果如图19-20所示，可通过上述公式由计算机得出含泥量、含水量、集料级配及针片状含量结果。

实施例2：如附图1-18所示，集料检测线，包括用于采集的取料机和用于检测的砂石检测机。取料机包括取料支撑装置1和可在取料支撑装置1上往复移动的深度取样装置2；砂石检测机包括料盘3、接料装置4、称量装置5、烘干装置6、清洗装置7、视觉检测装置8和桁架机器人9，桁架机器人9可使料盘3往复移动于接料装置4、称量装置5、烘干装置6、清洗装置7和视觉检测装置8之间。

如图1所示，取料支撑装置1包括主支架11、横向行走机构12和纵向行走机构13。深度取样装置2通过升降机构设置于横向行走机构12上，纵向行走机构13包括地面轨道、行走轮和行走电机，横向行走机构12设置于主支架11上部，地面轨道设置于地面上，行走轮转动设置于主支架11下部，行走轮配合设置于地面轨道上，其中一个行走轮与行走电机传动连接。相较于申请人此前设计的取料支撑装置，将纵向行走机构13从主支架11的上部改设置于主支架11的下部，使取料机整机更加稳固。

如图2所示，料盘3包括本体，本体外侧设有至少两个提手，多个提手沿本体周向均布。本实施例汇总，本体外侧一共均布有四个提手。

接料装置4包括接料管，接料管一端与深度取样装置2配合设置，接料管一端与桁架机器人9配合设置。接料装置4使用时，台面移动部件设置于接料管下方，料盒托盘95将料盒移动至接料管下方，深度取样装置2取样后将集料倒入接料管内，通过接料管使集料进入料盒内，然后料盒托盘95将料盒移出，桁架机器人9夹取料盒，移动至其他工位。

称量装置5包括电子秤，电子秤与视觉检测装置8连接，具体电子秤为单独工位，电子秤与视觉检测装置8的计算机连接。电子秤为乐琪生产的10kg，精度0.01g的电子秤。

烘干装置6包括烘干箱、烘干盖和盖板驱动装置，盖板驱动装置可驱动烘干盖封闭或打开烘干箱。烘干箱为微波烘干装置，内部配有微波发生器。也可采用公知的微波烘干装置。

烘干装置6使用时，先将盖板打开，然后通过桁架机器人9将料盒放入烘干装置6内，撤出桁架机器人9后，关闭盖板，烘干料盒内集料，然后再打开盖板，通过桁架机器人9将料盒取出。

如图10-14所示，清洗装置7包括机体71，机体71内设有清洗槽72，清洗槽72内设有超声部件77、鼓泡部件73和喷淋部件74，清洗槽72上部设有喷气部件75。

鼓泡部件73包括鼓泡风机733、鼓泡管731和鼓泡连接管732，鼓泡连接管732一端与鼓泡风机733连通，鼓泡连接管732另一端与鼓泡管731连通，鼓泡组件设置于清洗槽72下部。鼓泡管731弯折成多段设置；本实施例中，鼓泡管731弯折成五段，此外，可根据需要设置。鼓泡风机733为高压涡流风机。

超声部件77包括超声发生器，超声发生器设置于清洗槽72下侧。

喷淋部件74包括喷淋组件和水泵743，喷淋组件包括喷淋连接管742、喷淋管741，喷淋连接管742一端与水泵743连通，喷淋连接管742另一端与喷淋管741连通，喷淋管741的数量为一个或多个，多个喷淋管741分别与水泵743连通。本实施例中，喷淋管741的数量为两个，分别位于清洗槽72的左侧和右侧，此外，可根据需要设置。

喷淋部件74包括排水管744，排水管744一端与清洗槽72底部连通，排水管744另一端与外界和/或水泵743连通，排水管744与水泵743之间设有过滤装置。

喷气部件75包括气刀751，气管752和高压风机753，气管752一端与气刀751连通，气管752另一端与高压风机753连通。

气刀751的数量为一个或多个，多个气刀751两两对称设置；本实施例中，气刀751的数量为两个，分别位于清洗槽72的前侧和后侧，此外，可根据需要设置。

高压风机753为高压涡流风机。

还包括液位测量装置，液位测量装置包括浮子78，浮子78设置于清洗槽72内壁。使用时，通过浮子78检测液位，当液位过高时，停止向清洗槽72内注水；当液位过低时，向清洗槽72内补水。

清洗槽72中部设有可放置集料盒的支架76，支架76与清洗槽72可拆卸固定连接。具体支架76上设有部具有长度大于清洗槽72上部开口的支撑体，支架76上设有滤网。

高压风机753、水泵743和鼓泡风机733均位于清洗槽72一侧，高压风机753、水泵743和鼓泡风机733从前向后依次设置。

机体71上设有可打开或关闭的门。从而方便维修或清理管路。

具体的，机体71包括机架，机架前侧分别设有超声前侧板、前板、第一开门板、第二开门板。前板位于靠近清洗槽72一端上部，第一开门板和第二开门板位于靠近清洗槽72一端下部，第一开门板、第二开门板分别与机体滑动连接，可通过滑动第一开门板、第二开门板打开或关闭机体71，超声前侧板位于远离清洗槽72的一端。机架左侧设有超声左侧板，机架右侧设有右侧板，机架后侧靠近清洗槽72一端设有后板，机架后侧远离清洗槽72一端设有超声后侧板，机架上部远离清洗槽72侧设有超声上侧板。

使用时，桁架机器人9将料盒放入清洗装置7内，通入清水，使石粒浸入水中，启动超声部件77和喷淋部件74，基于空化效率洗去粒径在0.075mm以下的尘屑、淤泥和黏土，待清洗完成后取出静置，并利用喷气部件75快速脱水。

如图15-18所示，视觉检测装置8包括下料斗83、振动台、振动装置、拍摄装置、计算机和倒料装置。

倒料装置，包括下料斗83，还包括翻料部件82、卡爪部件81。

卡爪部件81包括卡爪组件和卡爪驱动装置，卡爪组件的数量至少为两组且对称设置或沿周向分布，每组卡爪组件包括对称设置的第一卡爪811和第二卡爪812，卡爪驱动装置可驱动第一卡爪811和第二卡爪812相向或相背移动。

卡爪驱动装置包括伸缩缸815。伸缩缸815为双作用缸，伸缩缸815其中一个活动端与第一卡爪811固定连接，伸缩缸815另外一个活动端与第二卡爪812固定连接，伸缩缸815固定于翻斗821上，伸缩缸815为电动缸、液压缸或气缸。

卡爪组件的数量为两个，卡爪驱动装置包括第一卡爪连接板813和第二卡爪连接板814，第一卡爪连接板813一端与其中一个第一卡爪811固定连接，第一卡爪连接板813另外一端与另外一个第一卡爪811固定连接，第二卡爪连接板814一端与其中一个第二卡爪812固定连接，第二卡爪连接板814另外一端与另外一个第二卡爪812固定连接，伸缩缸815一端与第一卡爪连接板813固定连接，伸缩缸815另外一端与第二卡爪812固定连接。

卡爪驱动装置还包括第三滑轨816和第三滑块817，第三滑轨816固定设置于翻斗821上，第三滑块817与第三滑轨816滑动连接，第三滑块817的数量为两个，其中一个第三滑块817与第一卡爪连接板813固定连接，另外一个第三滑块817与第二卡爪连接板814固定连接，第三滑块817的滑动方向与伸缩缸815的伸缩方向平行设置。

第一卡爪811的形状为L形且上部宽度大于下部宽度，第二卡爪812的形状为L形且上部宽度大于下部宽度。

第一卡爪811靠近料盘3的一侧设有垫片，第二卡爪812靠近料盘3的一侧设有垫片。

翻料部件82包括翻斗821和翻料驱动装置，翻斗821两侧分别与下料斗83侧壁转动连接，翻料驱动装置与翻斗821传动连接并可驱动翻斗821往复翻转。翻斗821的翻转角度大于112.5°。

翻斗821包括底板和侧板，侧板的数量为两个，两个侧板分别位于底板两侧，底板和侧板固定连接或一体连接。每个侧板分别通过转轴与相邻的下料斗83侧板转动连接；卡爪驱动装置设置于底板上，具体的，第三滑轨816和伸缩缸815固定于底板上。

翻料驱动装置为电动摆台822，电动摆台822固定于下料斗83上。

翻料部件82还包括限位块823，限位块823与翻斗821固定连接。限位块823用于固定翻斗821的侧板与料盘限位板824，起支撑料盘限位板824作用，此外，限位块823还可以限制第一卡爪811和第二卡爪812之间的距离和/或限位块823用于限制料盘3与翻斗821之间的距离。

具体的，限位块823包括料盘3挡块和卡爪挡块，料盘3挡块与卡爪挡块固定连接或一体固定连接，料盘3挡块与料盘限位板824固定连接，使用时料盘限位板824与料盘3底部接触连接，从而限制料盘3部分位移；卡爪挡块与翻斗821内壁固定连接，卡爪挡块设置于第一卡爪811和第二卡爪812之间，卡爪挡块的数量至少为一个，本实施例中每个料盘3挡块上设有两个卡爪挡块，卡爪挡块使用时与第一卡爪811或第二卡爪812接触连接，从而限制第一卡爪811和第二卡爪812之间的距离。

翻料部件82还包括料盘限位板824，料盘限位板824与翻斗821固定连接，料盘限位板824上设有与料盘3底部相配合的限位孔或限位槽。

使用时，桁架机器人9将料盘3放入翻斗821内，料盘3底部置于料盘限位板824的限位孔或限位槽内，伸缩缸815伸缩，使第一卡爪连接板813和第二卡爪连接板814相向移动，从而带动与之固定连接的第一卡爪811和第二卡爪812相向移动，以及与之通过第三滑轨816和第三滑块817从动连接的第一卡爪811和第二卡爪812相向移动，使第一卡爪811和第二卡爪812卡紧料盘3侧部所设置的侧耳；然后，电动摆盘932启动，使翻斗821转动同时带动料盘3进行转动，当料盘3翻转后，料盘3内的集料由于重量下落至入料斗内，并通过入料斗进入集料视觉检测装置8的震动平台上，进行下一步视觉检测。避免了人工操作，提高了工作效率。

下料斗83位于振动台上方，振动装置与振动台外侧连接，振动台一侧设有落料口，落料口外侧设有平直的下落面，拍摄装置对应下落面配合设置，计算机分别与拍摄装置和振动装置通过数据连接线连接。

拍摄装置包括相机和辅助装置，辅助装置包括透明挡板和背光源，透明挡板、背光源与下落面平行设置，透明挡板位于下落面靠近相机的一侧，背光源位于下落面远离相机的一侧。

相机为海康威视公司的MV-CH050-10UC工业相机，搭载MVL-MF1628M-8MP镜头，工业相机的分辨率为2448×2048pixel，相机的拍摄帧率设置为40fps。

振动装置包括电磁振动器，电磁振动器底部固定设置，具体的电磁振动器底部与机架底板固定连接，电磁振动器上部与振动台接触连接或固定连接。

振动装置还包括调压振动送料控制器、继电器、控制器和光电开关，调压振动送料控制器电源输出线与电磁振动器连接，调压振动送料控制器电源输入线与电源连接，继电器位于调压振动送料控制器和电源之间的电路上并控制调压振动送料控制器的启动和关闭，继电器与控制器通过数据连接线连接，光电开关与控制器通过数据连接线连接，控制器与计算机通过数据连接线连接，控制器为PLC或单片机。

光电开关的数量为两个，其中一个光电开关靠近落料口一端设置，另外一个光电开关靠近落料口另外一端设置。

使用时，光电开关根据落料时的集料对光信号的遮挡产生信号变化，从而判断有无落料，然后将检测信息反馈至控制器，控制器将信息反馈至计算机，计算机接收信息后作出反应并反馈至控制器，控制器根据接收的信息选择开启或者关闭继电器，从而开启或者关闭电磁振动器，进而开启或关闭落料。

计算机包括主机、显示器、鼠标、键盘和打印机。

计算机为工控机，具体是研华科技的IPCL工业电脑。

使用时，开启电源，背光源常亮，通过计算机输入指令，使振动装置振动，将集料从下料斗83处下料，并通过振动台振动散开，然后由落料口处下落至背光源和透明挡板之间，再下落至集料其他回收处，工业相机在落料同时进行拍摄，并将拍摄信息传递至计算机，计算机将拍摄信息反馈给用户，提供图像信息采集，以便于图像分析；当光电开关检测到没有集料继续下落时，反馈信息至计算机，计算机控制振动装置关闭，然后关闭电源，各部件停止做功，等待下次使用。

如图3-9所示，桁架机器人9包括固定部件和活动部件，活动部件可沿固定部件移动，活动部件包括台面移动部件和/或台上移动部件。

固定组件包括工作台和立柱组件，立柱组件设置于工作台上方，台上移动部件设置于立柱组件上，台面移动部件设置于工作台上。具体工作台由视觉检测装置的上台面构成。

立柱组件包括至少四个立柱961和至少两个桁架962，多个立柱961两两对称设置且每侧立柱961上端分别与桁架962固定连接，相邻立柱961之间通过支撑杆固定连接，相邻的立柱961与桁架962之间通过加强肋固定连接。

台上移动部件包括第一移动组件91、提拉组件92和夹爪组件93，夹爪组件93可夹紧或松开料盒，提拉组件92可使夹爪组件93上下往复移动，第一移动组件91可使提拉组件92水平往复移动。

第一移动组件91包括活动台板911、移动电机912、齿轮913、齿条914和导向组件。

移动电机912固定于活动台板911上，齿轮913与移动电机912传动连接，齿条914与齿轮913啮合设置，齿条914固定于固定组件上，活动台板911与固定组件通过第一导向组件滑动连接。

第一导向组件包括滚轮915和光轴916，光轴916固定设置于固定组件上，滚轮915设置于活动台板911上，滚轮915与光轴916配合设置，滚轮915的数量至少为两个。

第一导向组件包括第一滑块917和第一滑轨918，第一滑轨918固定设置于固定组件上，第一滑块917固定设置于活动台板911上，第一滑块917的数量至少为两个。

本实施例中，滚轮915的数量为两个，且位于活动台板911远离齿条914的一侧；第一滑块917的数量为两个，且位于活动台板911靠近齿条914的一侧。此外，可根据需要增减。

第一移动组件91使用时，通过移动电机912驱动齿轮913转动，进而使齿轮913沿齿条914位置转动，从而使活动台板911沿齿条914移动，由于齿条914和齿轮913水平设置，从而完成水平移动。

提拉组件92包括固定平台921、移动平台922、提拉电机923、螺杆924、螺母925和连接平台926；

提拉电机923固定于固定平台921上，提拉电机923与螺杆924上端传动连接，螺杆924转动设置于固定平台921上，螺母925与螺杆924螺纹连接，螺母925与移动平台922固定连接，移动平台922滑动设置于固定平台921上，连接平台926上端与移动平台922固定连接，连接平台926下端与夹爪组件93固定连接。

固定平台921通过角形连接件与活动台板911固定连接。

提拉组件92使用时，提拉电机923驱动螺杆924转动，由于螺杆924两端通过轴承座转动设置于固定平台921上且竖直设置，螺母925随着螺杆924的转动沿螺杆924轴向移动，即螺母925随着螺杆924的转动上下移动；进而使移动平台922上下移动，从而带动连接平台926上下移动。

夹爪组件93包括夹爪固定座931、电动摆盘932、旋转轴933、转盘934、第一拉杆9351、第二拉杆9352、第一导向杆9361、第二导向杆9362、第一夹板9371、第二夹板9372；

电动摆盘932固定设置于夹爪固定座931上，电动摆盘932与旋转轴933上端传动连接，旋转轴933下端与转盘934传动连接，转盘934一端与第一拉杆9351铰接，转盘934另外一端与第二拉杆9352铰接，第一拉杆9351远离转盘934的一端与第一夹板9371铰接，第二拉杆9352远离转盘934的一端与第二夹板9372铰接，第一导向杆9361与夹爪固定座931固定连接，第二导向杆9362与夹爪固定座931固定连接，第一夹板9371上部与第一导向杆9361滑动连接，第二夹板9372上部与第二导向杆9362滑动连接，第一夹板9371和第二夹板9372对称设置，第一夹板9371下部设有多个与料盘3相配合的第一夹爪9381，第二夹板9372下部设有多个与料盘3相配合的第二夹爪9382。

其中两个第一夹爪9381对称设置于第一夹板9371上，并且使用时位于料盘3被夹紧部位的两侧，其余第一夹爪9381使用时位于料盘3被夹紧部位的下方；

其中两个第二夹爪9382对称设置于第二夹板9372上，并且使用时位于料盘3被夹紧部位的两侧，其余第二夹爪9382使用时位于料盘3被夹紧部位的下方。

夹爪固定座931上部与连接平台926下部固定连接。

第一导向杆9361的数量为两个，两个第一导向杆9361对称设置于夹爪固定座931上；第二导向杆9362的数量为两个，两个第二导向杆9362对称设置于夹爪固定座931上。

夹爪组件93使用时，电动摆台822转动，通过旋转轴933使转盘934转动，第一拉杆9351拉动第一夹板9371，第二拉杆9352拉动第二夹板9372，第一夹板9371和第二夹板9372相向移动，直至第一夹爪9381和第二夹爪9382分别从料盒两侧将其夹紧，从而夹紧料盒；当需要松开料盒时，仅需要反向转动电动摆台822即可。

台面移动部件包括第二移动组件和料盒托盘95，料盒托盘95可托举料盒，第二移动组件可使料盒托盘95水平往复移动。

料盒托盘95包括托板951和支撑座952，托板951上设有与料盘3相配合的托槽953，支撑座952上设有与料盘3相配合的支撑槽954。

第二移动组件包括直线电机941和第二导向组件，直线电机941固定设置于固定组件上，直线电机941活动端与料盒托盘95底部固定连接，第二导向组件包括第二滑块942和第二滑轨943，第二滑轨943固定设置于固定组件上，第二滑块942下部与第二滑轨943滑动连接，第二滑块942上部与料盒托盘95底部固定连接。

台面移动部件使用时，可将料盒放置于料盒托盘95上，然后通过直线电机941将料盒送至某一工位内，然后当操作完成后，直线电机941带动料盒托盘95移动，从而将料盒从上述工位内带出。

桁架机器人9使用时，可通过台上移动部件将料盒在各工位之间往复转送，具体可以通过第一移动组件91调整夹爪组件93的水平位置，使夹爪组件93来到料盒上方；然后通过提拉组件92调整料盒的纵向位置，使夹爪组件93相向移动，然后驱动夹爪组件93夹紧料盒；然后再通过提拉组件92将料盒从工位上提起，然后通过第一移动组件91调整料盒的水平位置，使之来到下一工位，然后通过提拉组件92，使夹爪组件93和料盒向下，最后松开夹爪组件93，使料盒被放置到下一工位上进行下一步操作；

可通过台面移动组件配合台上移动组件，如果某个工位上台上移动组件与料盒之间具有遮挡的机械，可通过台面移动组件将料盒移出遮挡区域，然后再通过台上移动组件转送料盒位置。

砂石检测机还包括集装箱10或房屋建筑，料盘3、接料装置4、称量装置5、烘干装置6、清洗装置7、视觉检测装置8和桁架机器人9位于集装箱10或房屋建筑内部。

使用时，通过视觉检测装置的计算机作为控制装置，计算机分别与桁架机器人、清洗装置、烘干装置、电子秤连接并可用于发送控制信号及接收数据。

此外，本发明做了与人工检测的数据对比分析，具体如下：

一、集料含水率对比试验数据分析

选取工程中常用的不同规格的砂石材料，分别进行含水率人工试验与自动检测设备试验，对比试验数据如表1所示。

表1含水率人工检测与自动检测数据对比

通过分析含水率人工试验与自动检测设备的对比试验数据可知，对不同规格的砂石原材料，自动检测设备都极大的缩短了试验时间，且试验误差小于0.1％，提高了砂石原材料的含水率检测效率。

二、集料含泥量对比试验数据分析

选取工程中常用的不同规格的粗集料，分别进行含泥量人工试验与自动检测设备试验，对比试验数据如表2所示。

表2含泥量人工检测与自动检测数据对比

通过分析含泥量人工试验与自动检测设备的对比试验数据可知，对不同规格的砂石原材料，自动检测设备都极大的缩短了试验时间，且试验误差小于0.1％，提高了粗集料的含泥量检测效率。

三、集料颗粒级配对比试验数据分析

选取工程中常用的不同规格的粗集料，分别进行颗粒级配人工试验与自动检测设备试验，对比试验数据如表3所示。

表3颗粒级配人工检测与自动检测数据对比

通过分析颗粒级配人工试验与自动检测设备的对比试验数据可知，5-10mm粒径的粗集料试验误差小于2％，10-20mm粒径的粗集料试验误差小于3％，20-30mm粒径的粗集料试验误差小于3％，且自动检测设备极大的缩短了试验时间，提高了粗集料的颗粒级配检测效率。

四、集料针片状颗粒含量对比试验数据分析

选取工程中常用的不同规格的粗集料，分别进行针片状颗粒含量人工试验与自动检测设备试验，对比试验数据如表4所示。

表4针片状颗粒含量人工检测与自动检测数据对比

通过分析针片状颗粒含量人工试验与自动检测设备的对比试验数据可知，自动检测设备极大的缩短了试验时间，且试验误差小于3％，提高了集料的针片状颗粒含量检测效率。

研究了施工管理过程中，无法及时有效管控进场砂石原材料质量的问题。研发基于三位移动平台技术的自动取样系统，对运料车厢的不同位置、不同深度自动化快速取样，实现集料单次取样量3kg～4kg，单次取样时间3min的目的。研发基于桁架机器人技术的自动检测系统，同时研究微波烘干、超声波清洗、动态视觉分析技术，对集料含水率、含泥量、颗粒级配、针片状颗粒含量自动化快速检测，实现集料含水率试验仅需5min左右，误差在0.1％以内；粗集料含泥量试验仅需15min左右，误差在0.1％以内；粗集料颗粒级配及针片状颗粒含量试验仅需5min左右，误差在3％左右的目的，提高了取样效率及检测效率，有效管控进场集料质量。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.集料检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集；

步骤二、第一次称量，得重量一；

步骤三、烘干；

步骤四、第二次称量，得重量二，且计算得出含水率＝(重量二-重量一)/重量一；

步骤五、清洗；

步骤六、烘干；

步骤七、第三次称量，得重量三，且计算得出含泥量＝(重量三-重量二)/重量二；

步骤八、视觉检测分析，合并步骤四和步骤七导出分析结果。

2.根据权利要求1所述的集料检测方法，其特征在于，集料的视觉检测方法包括以下步骤：

A1、落料；

A2、落料的同时进行拍摄；

A3、拍摄信息上传计算机并结合称量信息进行分析，分析结果导出展示。

3.根据权利要求2所述的集料检测方法，其特征在于，步骤A3中的分析方法包括以下步骤：

B1、对拍摄的图像进行二值化处理；

B2、统计集料在图像中的位置和形态特征信息，计算集料在图像中的最大纵坐标、最小纵坐标、面积和等效Feret矩形短径，其中，y_max定义为集料颗粒的最大纵坐标，y_min定义为最小纵坐标，S定义为集料颗粒的成像面积，d_Feret定义为集料颗粒的最大Feret径，d_F定义为等效Feret矩形短径，且d_F＝S/d_Feret；

B3、剔除形态不完整的颗粒的数据；

B4、颗粒尺寸的筛分和质量占比计算，按下列公式一：

公式一：

G_k为第k个集料规格的质量占比，S_ki为k规格中第i颗集料的成像面积，n_k为第k规格集料的数量。

4.根据权利要求3所述的集料检测方法，其特征在于：步骤B3中，当集料颗粒的y_min等于0pixel时，判定该集料颗粒为图像上边界的不完整颗粒，剔除该数据；当集料颗粒的y_max等于图像的像素高度时，判定该集料颗粒为图像下边界的不完整颗粒，剔除该数据，拍摄帧率为18-22fps。

5.根据权利要求1所述的集料检测方法，其特征在于：还包括步骤九、将步骤八中所得数据进一步筛分，且计算得出针片状颗粒含量，其中，定义针片状数量是y_min/d_Feret≥3的颗粒数量，针片状颗粒含量＝针片状数量/检测总量。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的集料检测方法，其特征在于，采集时通过取料支撑装置将深度取样装置移动至运输车辆上方，然后深度取样装置取样。

7.根据权利要求1-5任一权利要求所述的集料检测方法，其特征在于，称量时桁架机器人将料盘移动至电子秤上并进行称量，所得称量结果上传计算机；称量完成后，桁架机器人将料盘移动至下一工位。

8.根据权利要求1-5任一权利要求所述的集料检测方法，其特征在于，清洗时桁架机器人将料盘移动至清洗槽内，桁架机器人移出，清洗装置开启超声清洗、鼓泡和喷淋操作，清洗完成后，桁架机器人将料盘移动至水面上方，开启喷气操作，将料盘内多余水分去除，然后桁架机器人将料盘移动至烘干装置处。

9.根据权利要求1-5任一权利要求所述的集料检测方法，其特征在于，烘干时先开启烘干箱门，然后桁架机器人将料盘移动至烘干箱内，桁架机器人移出，烘干箱门关闭后，开启超声微波烘干，烘干完成后烘干箱门打开，桁架机器人将料盘移出并送至下一工位。

10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的集料检测方法所使用的装置，其特征在于：包括取料支撑装置、深度取样装置、料盘、接料装置、称量装置、烘干装置、清洗装置、视觉检测装置和桁架机器人；

深度取样装置设置于取料支撑装置上，接料装置与深度取样装置配合设置；

桁架机器人可使料盘往复移动于接料装置、称量装置、烘干装置、清洗装置和视觉检测装置之间；

视觉检测装置包括计算机、振动装置、拍摄装置、下料斗和翻料装置，计算机分别与取料支撑装置、深度取样装置、桁架机器人、称量装置、烘干装置、清洗装置控制连接。

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