CN201765177U

CN201765177U - 一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置

Info

Publication number: CN201765177U
Application number: CN2010202868887U
Authority: CN
Inventors: 孙朝云; 沙爱民; 李伟; 王超凡; 胡力群; 孙淼; 王丰飞; 陈柘; 焦立男; 段宗涛; 袁外琳; 赵丽; 王夏
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-08-10

Abstract

本实用新型公开了一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，包括线阵相机、防尘机箱、红外线激光器，防尘机箱位于一级传送带的正下方，线阵相机和红外线激光器安置在防尘机箱内的同一水平高度；还包括挡料板，挡料板安装在一级传送带的末端的下方，挡料板的下部分有一道镂空的透光缝；挡料板的下端向防尘机箱的反方向倾斜使得挡料板形成一个斜面；挡料板的另一边有漫反射板；漫反射板竖直安放并与挡料板的下端不接触。本实用新型借助挡料板使集料流贴近漫反射背景板下落，并降低了集料下落速度，同时借助透光缝最大程度地消除采集的图像中集料阴影所带来的检测影响，降低了图像处理的难度，提高了检测精度。

Description

一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置

技术领域

本实用新型为对沥青混合料生产质量检测技术的改进技术，具体涉及一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置。

背景技术

目前高速公路路面以沥青路面为主。在沥青路面材料组成中，集料的用料最大，所占成本也最多。在沥青混合料的生产现场，对集料的级配仅仅是从拌合楼单方面对各个冷料仓供料量进行控制，并没有对集料级配各环节进行实时的检测。这样经常会导致实际的生产级配与设计级配偏离太大，从而使混合料的力学性能以及路用性能下降，不能满足设计要求。现有的基于图像处理的集料级配检测方法大多以成型后的沥青混合料路面取芯试件作为图像采集对象，并在实验室环境对试件材料进行数字化成像。该检测方法既无法实时获取集料生产环节的图像数据，又会因为对路面的钻心取样造成路面的损坏。同时该方法在试件的取样和运输时对人力和资金的耗费也相当大。因此，亟需一种在混合料的生产过程中对集料级配进行实时在线检测，并依据设计级配对各料仓的供料量进行精确控制的技术，从而避免生产级配与设计级配产生较大偏离的现象。而针对沥青混合料生产过程进行集料级配实时检测的图像采集装置则是检测系统性能优劣的关键。

由于在路面施工中的沥青混合料生产现场，集料下落的速度很快，要采集到清晰的动态集料图像就要求相机的曝光时间很短，这就导致了相机所采集到的图像灰度值偏暗、对比度差。而沥青混合料生产现场在不同时间的光线变化复杂，图像采集系统往往得不到光强恒定的入射光，导致所采集到的图像无法保持灰度值的稳定性和图像背景的均匀性，不利于其后的图像处理和分析。

针对上述生产现场的特殊问题，目前一般采用的用于在沥青混合料的生产现场进行集料级配检测的装置，该装置在集料级配环节采集一级传送带上下落到拌合楼传送带的集料图像进行分析，从而得出集料级配数据，作为检测依据。但是，利用该装置所采集到的图像由于激光器的光照范围过于广泛，以及集料下落面与背景板间存在距离，造成采集到的图像中含有下落集料在漫反射板上所出现的阴影，从而严重影响了采集到的图像质量。在处理这种图像时，集料颗粒实体与集料阴影的区分非常困难，同时图像阴影的去除过程会影响图像识别的效率，从而使原本时间复杂度就很高的图像处理和识别算法很难保证检测的实时性。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型提供了一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，该装置利用倾斜的挡料板减缓集料下落的速度，并通过设置挡料板上的透光缝克服采集图像中存在集料的阴影的缺陷，从而获取高保真、高清晰度的图像资料，满足实时检测需求。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术解决方案：

一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，包括线阵相机、防尘机箱、红外线激光器，所述防尘机箱位于一级传送带的正下方，所述线阵相机和红外线激光器安置在防尘机箱内的同一水平高度；还包括挡料板，所述挡料板安装在一级传送带的末端的下方，挡料板的下部分有一道镂空的透光缝；挡料板的下端向防尘机箱的反方向倾斜使得挡料板形成一个斜面；挡料板的另一边有漫反射板；所述漫反射板竖直安放并与挡料板的下端不接触。

所述漫反射板上端安装有漫反射板距离调节杆，所述挡料板上端安装有挡料板距离控制杆，所述漫反射板距离调节杆、挡料板距离控制杆均能够伸缩，从而分别带动漫反射板和挡料板在水平范围内左右移动，以调节漫反射板和挡料板之间的水平距离。

所述线阵相机的镜头前1cm-8cm处安装有滤光装置，所述滤光装置采用带通滤光片。

所述挡料板与一级传送带的垂直距离为20cm，挡料板与一级传送带（1）所处平面的夹角为30゜。

所述挡料板的宽度略宽于传送带的宽度，挡料板的长度为50cm。

所述透光缝位于距挡料板底端15cm处。

所述透光缝的宽度为2mm。

所述防尘机箱底部有固定支架，所述固定支架设置于传送带架上方10~20cm，红外线激光器和线阵相机所成直线与挡料板的集料下落面平行且距集料下落面的水平距离为30~50cm。

所述防尘机箱的后部安装有散热风扇。

所述线阵相机通过数据线连接到外部计算机，所述数据连接线上设置有数据线中继装置。

本实用新型的优点如下：

1、针对不同的集料粒径及集料流量大小调节挡料板距离控制杆，从而动态调节挡料板与背景板间距离，适应不同的集料粒径和流量要求，扩大了检测的适用范围。

2、可借助挡料板的作用使集料流尽量贴近漫反射背景板下落，并通过在光学原理的应用和装置的改进将集料颗粒的投影限制在相机视域范围之外，最大程度地消除采集到的图像中集料阴影所带来的检测影响，降低了图像处理的难度，提高了检测精度。

3、可不受生产现场日光和其他光线条件变化的影响进行全天候集料级配的数字化成像，降低了对检测现场的环境要求，提高了检测的工作效率。

4、为我国沥青混合料生产过程的集料级配动态检测方法开辟了一种全新的思路，有助于我国交通信息技术水平的迅速提升。

附图说明

图1是本实用新型使用过程的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的基于数字图像的集料级配实时检测装置，包括线阵相机2、防尘机箱3、红外线激光器4，所述防尘机箱3位于一级传送带1的正下方，线阵相机2和红外线激光器4安置在防尘机箱3内的同一水平高度，线阵相机2的镜头前1cm-8cm处安装有滤光装置12，滤光装置12采用带通滤光片15，线阵相机2通过数据线连接到外部计算机6，所述数据连接线上设置有数据线中继装置7；防尘机箱3的后部安装有散热风扇14；

本实用新型还包括挡料板8，挡料板8安装在一级传送带1的末端的下方，挡料板8与一级传送带1的垂直距离为20cm，挡料板8与一级传送带（1）所处平面的夹角为30゜。挡料板8的宽度略宽于传送带的宽度，挡料板8的长度为50cm；挡料板8的底端15cm处有一道镂空的宽度为2mm透光缝9。挡料板8的下端向防尘机箱3的反方向倾斜使得挡料板8形成一个斜面；挡料板用来控制集料从挡料板和漫反射背景板之间下落；

挡料板8的另一边有漫反射板10；漫反射板10竖直安放并与挡料板8的下端不接触，漫反射板10上端安装有漫反射板距离调节杆12，挡料板8上端安装有挡料板距离控制杆13，漫反射板距离调节杆12、挡料板距离控制杆13均能够伸缩，从而分别带动漫反射板10和挡料板8在水平范围内左右移动，以调节漫反射板10和挡料板8之间的水平距离。

防尘机箱3底部有固定支架16，固定支架16设置于传送带架上方10~20cm，红外线激光器和线阵相机所成直线与挡料板8的集料下落面平行且距集料下落面的水平距离为30~50cm。

线阵相机的视场宽度为沥青混合料拌合楼一个传送带的宽度；集料下落面的另一侧5cm-15cm处设置有反光装置；

红外线激光器4发出的红外线能够覆盖的宽度大于沥青混合料拌合楼一个传送带宽度，且在一个传送带宽度范围内红外线强度均匀，照射对象为各档冷料仓5下方一级传送带1上下落到拌合楼传送带11之前的处于下落运动状态的集料。线阵相机2镜头覆盖的的采集对象为被红外线激光器4所照射的处于下落运动状态的集料；

本实用新型去除图像投影的原理：

本实用新型着重于从两方面改进来去除图像的投影，提高图像的质量：一方面，通过减小集料下落面与背景板的距离来降低图像的阴影；另一方面，通过光学原理的应用使图像阴影出现在线阵相机的视域范围之外，从而消除采集到的图像中的阴影。

1、关于限制集料下落面与背景板的距离：

通过在集料下落面相对于漫反射背景板的另一侧加装挡料板8，通过安装在挡料板8顶端的挡料板距离控制杆13和漫反射板距离控制杆12动态控制挡料板6与漫反射板10之间的距离，使下落集料紧贴漫反射板10下落，从而从一定程度上降低采集到的图像中集料颗粒出现的投影。

2、关于使图像阴影出现在相机视域范围之外：

通过在挡料板上刻一条狭长的透光缝9，激光光源只能透过这条透光缝9以一定倾斜角度照射到集料颗粒。这样集料颗粒在漫反射板10上所成的投影便会出现在透光缝9的上侧或者下侧。这时将线阵相机2的镜头正对透光缝9进行图像采集，便可以在采集到的图像中消除集料颗粒的阴影。

实际操作时，在一级传送带下方20cm处加装金属挡料板8，挡料板8上加装挡料板距离控制杆13，可通过距离控制杆调整挡料板13与漫反射背景板间的距离，从而使集料下落流紧贴漫反射板10；此挡料板8的宽度为略宽于一级传送带1的宽度，高度为50cm，挡料板8的下端略微向集料下落面一侧呈30゜倾斜，并在挡料板8距底端15cm处刻宽度为2mm的透光缝9；进行图像采集前调节固定支架16的高度，使线阵相机2的镜头正对透光缝9进行图像采集。这样由于红外线激光器4与线阵相机2是共同安装在防尘机箱3中的，红外线激光器4透过透光缝9从倾斜方向照射集料颗粒，从而达到理想效果。

Claims

1.一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，包括线阵相机（2）、防尘机箱（3）、红外线激光器（4），所述防尘机箱位于一级传送带（1）的正下方，所述线阵相机（2）和红外线激光器（4）安置在防尘机箱（3）内的同一水平高度；其特征在于，还包括挡料板（8），所述挡料板（8）安装在一级传送带（1）的末端的下方，挡料板（8）的下部分有一道镂空的透光缝（9）；挡料板（8）的下端向防尘机箱（3）的反方向倾斜使得挡料板（8）形成一个斜面；挡料板（8）的另一边有漫反射板（10）；所述漫反射板（10）竖直安放并与挡料板（8）的下端不接触。

2.如权利要求1所述的用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述漫反射板（10）上端安装有漫反射板距离调节杆（12），所述挡料板（8）上端安装有挡料板距离控制杆（13），所述漫反射板距离调节杆（12）、挡料板距离控制杆（13）均能够伸缩，从而分别带动漫反射板（10）和挡料板（8）在水平范围内左右移动，以调节漫反射板（10）和挡料板（8）之间的水平距离。

3.如权利要求1所述的用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述线阵相机（2）的镜头前1cm-8cm处安装有滤光装置（15），所述滤光装置（15）采用带通滤光片。

4.如权利要求1所述的用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述挡料板（8）与一级传送带（1）的垂直距离为20cm，挡料板（8）与一级传送带（1）所处平面的夹角为30゜。

5.如权利要求1或4所述的一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述挡料板（8）的宽度略宽于传送带的宽度，挡料板（8）的长度为50cm。

6.如权利要求1所述的一种用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述透光缝（9）位于距挡料板（8）底端15cm处。

7.如权利要求1或6所述的用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述透光缝（9）的宽度为2mm。

8.如权利要求1所述的用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述防尘机箱（3）底部有固定支架（16），所述固定支架（16）设置于传送带架上方10~20cm，红外线激光器和线阵相机所成直线与挡料板（8）的集料下落面平行且距集料下落面的水平距离为30~50cm。

9.如权利要求1所述的用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述防尘机箱（3）的后部安装有散热风扇（14）。

10.如权利要求1所述的用于集料级配实时检测的图像去阴影采集装置，其特征在于，所述线阵相机（2）通过数据线连接到外部计算机（6），所述数据连接线上设置有数据线中继装置（7）。