CN1395008A

CN1395008A - 基于数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统及方法

Info

Publication number: CN1395008A
Application number: CN 02134234
Authority: CN
Inventors: 王端宜; 张肖宁
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2003-02-05

Abstract

本发明是基于数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统及方法，属道路工程施工设备及技术。它由计算机、摄像机、集料给料装置、沥青泵、沥青流量计、粉料螺旋推进器、粉料流量计、温度传感器、烘干拌和装置、成品料仓通过各自信号线及管道相互连接构成；方法为用数字摄像技术监视沥青拌和装置，把采集的图像信息送计算机进行图像处理分离出各集料的尺寸、形状及所占百分比，即重量、体积信息，合成级备曲线并与目标级备曲线相比较，再分析原因提出要求，进行集料计量控制，从而生产出合格沥青混合料。本发明能大幅度提高沥青混合料的生产效率，降低成本、提高质量、设备价格低廉、降低设备成本、提高市场竞争力。

Description

基于数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统及方法

(一)技术领域：

本发明是基于数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统及集料计量控制方法，属道路工程施工设备及计算机数字图像技术。

(二)背景技术：

高质量的沥青混合料是修筑高质量沥青路面的前提，生产高质量的沥青混合料必须严格控制各组成成分的添加数量(计量控制)，例如矿粉的添加量、细集料的添加量、粗集料的添加量、沥青的添加量等。传统的沥青拌和机为“连续式沥青拌和机”，其生产工艺为：不同的集料直接用输送带送入烘干滚筒，高温烘干后，加入矿粉和沥青连续拌和、出料。采用这种拌和机及生产方式的优点是：生产效率高、设备价格便宜；缺点是：各种集料的输入没有计量装置，完全靠经验调整输料传送带的转速来控制各种集料的掺量和配比，质量保证精度较低。鉴于此，八十年代后欧洲首先开发出了“间歇式沥青拌和机”，并很快在世界上许多国家得到普及。这种拌和机是在连续式拌和机的基础上添加振动筛分设备、集料计量设备、间歇式拌和方式和计算机监控部分。间歇式沥青拌和机的优点是：可以精确控制沥青混合料的配比，生产出高质量的沥青混合料。缺点是：生产效率低(仅相当于连续式沥青拌和机单位时间产量的一半)；设备价格昂贵(相当于连续式拌和机价格的一倍以上)。

(三)发明内容：

本发明的目的就是为了克服和解决现有连续式沥青拌和机存在各种集料的输入无计量装置，只凭经验调整输料传送带的转速来控制各种集料的掺量和配比，使得质量精度较低，以及现有间歇式沥青拌和机又存在生产效率低、设备价格昂贵等的缺点和问题，研究、发明、设计一种基于数字图像技术的沥青拌和机矿质集料计量控制系统及其集料计量控制方法，采用计算机数字图像技术装备连续式沥青拌和机，使其能在保持生产效率高、设备价格便宜等优点的基础上，生产出相当于间歇式拌和机的高质量沥青混合料，并能用于改造间歇式沥青拌和机，使其提高生产效率。

本发明是通过下述技术方案来实现的：基于数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统的构成结构示意图如图1所示，其集料计量控制程序方框图如图2所示。它由中央控制计算机1、数字摄像机2、集料给料装置3、沥青储备及供给装置——沥青泵4、沥青流量计5、粉料螺旋推进器6、粉料流量计7、温度传感器8、集料烘干拌和装置9、成品料仓10共同安装连接构成，其相互位置及连接关系为：中央控制计算机分别通过数字图像信号线、集料给料控制信号线、沥青供给信号线、沥青流量控制信号线、矿粉料推进控制信号线、粉流流量控制信号线、温度传感信号线、集料烘干拌和控制信号线、成品料控制信号线分别与数字摄像机2、集料给料装置3、沥青储备及供给装置——沥青泵4、沥青流量计5、粉料螺旋推进器6、粉料流量计7、温度传感器8、集料烘干拌和装置9、成品料仓10相互电气连接，集料烘干拌和装置9分别通过集料给料管道、沥青管道、粉料螺旋推进器管道、烘干拌和装置管道分别与集料粉料装置3、沥青泵4、粉料螺旋推进器6、成品料仓10相连通，温度传感器8装置于烘干拌和装置内。

本发明的集料计量控制方法如下：采用数字摄像技术动态监视连续式沥青拌和机的集料给料装置，采集到各档集料或混合集料的数字图像信息后，将数字图像信号传送给中央控制计算机，中央控制计算机对数字图像信息进行处理，分离出各档集料或混合集料中颗粒尺寸、形状和所占数量百分比，即重量、体积信息；合成级配曲线并与目标级配曲线相比较，若不满足，则分析原因，看哪档集料多或少，再提出合理的数量要求；实时自动控制或调整集料给料装置，即调整输料传送带转速，使其满足级配所要求的各档集料数量，进而生产出合格的沥青混合料；具体控制过程为：①数字摄像机2监视矿质集料给料装置3，以数字图像的方式为中央控制计算机1提供实时和连续的集料几何特征和数量多方面的信息；中央控制计算机1通过控制各档集料的进料速度，实现集料的计量控制；②通过沥青流量计5和粉料流量计7获取沥青和矿粉的添加量信息，通过控制沥青泵4和粉料螺旋推进器6实现计量控制；③通过温度传感器8获取集料烘干拌和装置9的温度信息，控制该装置的温度和拌和时间。

本发明与现有相关技术设备相比，具有如下的优点和有益效果：(1)本发明属于应用高新技术改造传统生产设备和生产工艺的技术范畴。由于无法准确测量和控制矿质集料的剂量，生产出合格的沥青混合料，国家有关规范明令禁止在高等级沥青路面工程中使用连续式沥青拌和机。应用本发明技术，可以盘活资产、变废为宝，大幅度提高沥青混合料的生产效率，降低设备成本，提高产品质量；(2)应用本发明技术的另一个优点还在于无需对现有设备进行大的改动，只需添加摄像机、计算机和相应软件系统等简单控制元件就可以解决问题。改造成本约相当于设备购买价格的百分之一；(3)本发明技术也可以用于新设备的生产，降低设备成本，提高市场竞争力；(4)未来5～10年，我国将建设近2万公里高速公路，需要沥青混合料近两亿吨，如果加上其它等级道路的建设和道路养护所需要的沥青混合料，其数量将是非常之巨大的。从这一意义上说，本发明将具有广阔的应用前景及巨大的经济和社会效益。

(四)附图说明：

下面对说明书附图进一步说明如下：图1是基于数字数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统的结构构成示意图；图2是其集料计量控制程序方框图。图中：1是中央控制计算机，2是数字摄像机，3是集料给料装置，4是沥青储备及供给装置——沥青泵，5是沥青流量计，6是粉料螺旋推进器，7是粉料流量计，8是温度传感器，9是烘干拌和装置，10是成品料仓。

(五)具体实施方式：

发明人认为实施本发明的优选方式可为如下：(1)按图1所示加工制造或选购各部件或装置，总的来说，本发明基本上沿用已有沥青拌和及其生产工艺，除监控装置外，基本不用对其它部件进行改造。监控装置新添加硬件及技术要求如下：①工业用数字摄像机2，分辨率为：兆像素或以上，例如可选PVCam-32型；②中央控制计算机1可选用工业控制计算机P-11或以上、64MB RAM或以上、6GB硬盘或以上、WINDOWS操作系统或其它；原有的沥青拌和机系统中的集料给料装置3可选用金属板材，采用机加工方法加工而成，规格可为1.5×1.5×1.5m³或可选用GJ10型；沥青储备及供给装置——沥青泵可选用LBN500型；沥青流量计可选用D007型；粉料螺旋推进器6可选用LT50S型；粉料流量计7可选用fL05型；温度传感起8可选用TW02型；烘干拌和装置9可选用XA2000型；成品料仓10可选用金属板材，采用机加工方法加工制造而成，规格可为Φ4×10m³；加工制造或选用好各装置型号后，可按上面说明书所述位置及相互连接关系进行安装连接，便能实施本发明的基于数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统；(2)按图2所示编制集料计量控制的软件程序，并输进到所选用的中央控制计算机1的储存器中，然后按上面说明书中所述的本发明的集料计量控制方法及控制过程进行逐步操作实施，便能较好地实施本发明。

Claims

1、一种基于数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统，其特征在于：它由中央控制计算机(1)、数字摄像机(2)、集料给料装置(3)、沥青储备及供给装置——沥青泵(4)、沥青流量计(5)、粉料螺旋推进器(6)、粉料流量计(7)、温度传感器(8)、集料烘干拌和装置(9)、成品料仓(10)共同安装连接构成，其相互位置及连接关系为：中央控制计算机(1)分别通过数字图像信号线、集料给料控制信号线、沥青供给信号线、沥青流量控制信号线、矿粉料推进控制信号线、粉流流量控制信号线、温度传感信号线、集料烘干拌和控制信号线、成品料控制信号线分别与数字摄像机(2)、集料给料装置(3)、沥青储备及供给装置——沥青泵(4)、沥青流量计(5)、粉料螺旋推进器(6)、粉料流量计(7)、温度传感器(8)、集料烘干拌和装置(9)、成品仓料(10)相互电气连接，集料烘干拌和装置(9)分别通过集料给料管道、沥青管道、粉料螺旋推进器管道、烘干拌和装置管道分别与集料粉料装置(3)、沥青泵(4)、粉料螺旋推进器(6)、成品料仓(10)相连通，温度传感器(8)装置于烘干拌和装置内。

2、按权利要求书1所述的基于数字图像技术的沥青拌和机集料计量控制系统，其集料计量控制方法为：采用数字摄像技术动态监视连续式沥青拌和机的集料给料装置，采集到各档集料或混合集料的数字图像信息后；将数字图像信号传送给中央控制计算机，中央控制计算机对数字图像信息进行处理，分离出各档集料或混合集料中颗粒尺寸、形状和所占数量百分比即重量、体积信息；合成级配曲线并与目标级配曲线相比较，若不满足，则分析原因，看哪档集料多或少，再提出合理的数量要求；实时自动控制或调整集料给料装置，即调整输料传送带转速，使其满足级配所要求的各档集料数量，进而生产出合格的沥青混合料；具体控制过程为：①数字摄像机(2)监视矿质集料给料装置(3)，以数字图像的方式为中央控制计算机(1)提供实时和连续的集料几何特征和数量多方面的信息；中央控制计算机(1)通过控制各档集料的进料速度，实现集料的计量控制；②通过沥青流量计(5)和粉料流量计(7)获取沥青和矿粉的添加量信息，通过控制沥青泵(4)和粉料螺旋推进器(6)实现计量控制；③通过温度传感器(8)获取集料烘干拌和装置(9)的温度信息，控制该装置的温度拌和和时间。