CN216593204U - 一种机制砂形貌参数测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机制砂形貌参数测试仪，包括用于承载机制砂的载物装置、用于获取机制砂图片的图像采集装置及用于支撑图像采集装置的支撑机构、设置在载物装置下方且用于称取机制砂重量的称量装置、设置在称量装置和载物装置之间的用于驱动载物装置沿水平方向转动的旋转装置、设置在旋转装置和称量装置之间的缓震层及设置在载物装置上的振动装置。本实用新型的测试仪通过振动装置和旋转装置的配合使用，实现足够样本量机制砂的快速分散和平铺式放置，无需手动逐个放置机制砂以及无需手动调整每个机制砂的距离及使其平铺，大大提高工作效率，同时还可以保证足够的机制砂样本数量，以确保数据的代表性，能够更真实地反应机制砂的形貌。

Description

一种机制砂形貌参数测试仪

技术领域

本实用新型属于混凝土用细骨料检测技术领域，具体涉及一种机制砂形貌参数测试仪。

背景技术

天然砂作为建设中最为重要的原材料之一，用量日益增加。然而天然砂是一种有限资源，短时间内不可再生。采用机制砂作为新的砂源替代天然砂以满足工程需求已成为行业发展趋势。机制砂是通过机械破碎得到粒径小于4.75mm的岩石颗粒，然而机制砂由于天然存在比天然砂表面粗糙，颗粒不规则，表现多为棱角、多片状和棒状。

目前在对机制砂使用之前通常会对机制砂的形貌进行评价，现有技术中，关于机制砂形貌的评价方法主要有两类，分别是间接法和直接法，间接法即通过建立与颗粒形貌相关且便于测量的物理指标间接反映颗粒形貌信息，此评价方法得到的结果较为片面，不能很好反应机制砂的真实形貌；直接法，通过图像处理和三维重构直接获取细骨料颗粒的形状，进而建立形状指标加以描述，如激光扫描法、图像分析法。

然而上述通过获取机制砂图像而进行测量的方法都需要手动先将机制砂逐个放置在图片拍摄区域，接着需要手动调整每粒机制砂之间的距离以保证每颗机制砂的形貌能被摄像头捕捉到。操作繁琐，费时费力，且测试砂粒数量有限，得到的数据也不能很好的反应机制砂的真实形貌。后有人改进了铺砂的方式，如中国专利CN212780385U公告的一种机制砂骨料粒型形貌获取装置，其采用栅格板作为机制砂的支撑板，采用栅格板的方式虽避免了手动调整每粒机制砂之间的距离，然而仍然需要手动将每粒机制砂放置在栅格板的格子中，同时还需手动将机制砂调整为平铺，操作繁琐，工作效率低，且栅格板的格子数量有限，每次测试的砂粒数量也是非常有限的，以致获取的数据有限，仍然不能很好的反应机制砂的真实形貌。

发明内容

为解决现有技术的不足而提供一种操作简便、工作效率高且能更准确地评价机制砂的形貌的机制砂形貌参数测试仪。

为解决以上技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种机制砂形貌参数测试仪，包括用于承载机制砂的载物装置、用于获取所述机制砂图片的图像采集装置及用于支撑所述图像采集装置的支撑机构，所述测试仪还包括设置在所述载物装置下方且用于称取所述载物装置内承载的所述机制砂重量的称量装置、设置在所述称量装置和载物装置之间的用于驱动所述载物装置沿水平方向转动的旋转装置、设置在所述旋转装置和称量装置之间的缓震层及设置在所述载物装置上用于驱动所述载物装置振动的振动装置。

根据本实用新型的一些实施方面，所述载物装置为用于承载所述机制砂的一透明容器，所述透明容器的底部设置有背光源。

根据本实用新型的一些实施方面，所述旋转装置包括设置在所述缓震层上的电机，所述电机的电机轴上固定设置螺纹凸台，所述载物装置的底部设有能够与所述螺纹凸台螺纹连接的螺纹孔。

根据本实用新型的一些实施方面，所述振动装置设置在所述载物装置的底部。

进一步地，所述振动装置设有4个，4个所述振动装置沿所述载物装置的周向分布且设置在所述载物装置的底部。

根据本实用新型的一些实施方面，所述图像采集装置为具有图像放大功能的高清数码相机。

根据本实用新型的一些实施方面，所述测试仪还包括分别与所述图像采集装置、称量装置电连接且用于接收所述图像采集装置采集到的图片信号和所述称量装置采集到的重量信号的信号处置装置，所述信号处理装置还对所述图片信号和重量信号进行处理。

进一步地，所述测试仪还包括控制系统，所述控制系统分别与所述图像采集装置、信号处理装置、称量装置、旋转装置和振动装置电连接。

在一些优选且具体实施方式中，所述支撑机构包括支座、竖直设置在所述支座上的立杆、绕所述立杆的轴心线转动设置在所述立杆的上端部的弯折杆及设置在所述立杆和弯折杆之间的用于驱动所述弯折杆转动的第一伺服电机，所述弯折杆包括竖直设置在所述立杆的上端部的竖直杆段及由所述竖直杆段的上端部向水平方向弯折且延伸形成的水平杆段，所述支撑机构还包括绕所述水平杆段的轴心线转动设置在所述水平杆段上的横杆及设置在所述水平杆段和横杆之间的用于驱动所述横杆转动的第二伺服电机，所述图像采集装置设置在所述横杆上，所述测试仪还包括设置在所述横杆上的垂直水平电子检测仪，所述图像采集装置通过所述第一伺服电机、第二伺服电机分别驱动所述弯折杆和横杆转动以使所述图像采集装置的拍摄镜头与拍摄面保持平行，所述第一伺服电机、第二伺服电机、垂直水平电子检测仪分别与所述控制系统电连接。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型的测试仪通过振动装置和旋转装置的配合使用，实现足够样本量机制砂的快速分散和平铺式放置，无需手动逐个放置机制砂以及无需手动调整每个机制砂的距离及使其平铺，大大提高工作效率，同时还可以保证足够的机制砂样本数量，以确保数据的代表性，能够更真实地反应机制砂的形貌。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的机制砂形貌参数测试仪的结构示意图；

1、载物装置；2、旋转装置；3、振动装置；4、称量装置；5、缓震层；6、控制系统；7、支撑组件；7a、支座；7b、立杆；7c、弯折杆；7d、横杆；8、图像采集装置；9、信号处理装置。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1所示的机制砂形貌参数测试仪，包括用于承载机制砂的载物装置1、设置在载物装置1正上方且用于获取机制砂图片的图像采集装置8、用于支撑图像采集装置8的支撑组件7、设置在载物装置1下方且用于称取载物装置1内承载的机制砂重量的称量装置4、设置在称量装置4和载物装置1之间的用于驱动载物装置1沿水平方向转动的旋转装置2、设置在称量装置4和旋转装置2之间的缓震层5、设置在载物装置1上用于驱动载物装置1振动的振动装置3、信号处理装置9及控制系统6，信号处理装置9分别与图像采集装置8和称量装置4电连接且用于接收图像采集装置8采集到的图片信号和称量装置4采集到的重量信号，并对图片信号和重量信号进行处理，控制系统6分别与图像采集装置8、信号处理装置9、称量装置4、旋转装置3和振动装置3电连接。

本例中，载物装置1为用于承载机制砂的一透明容器，透明容器的底部设置有背光源，该透明容器为一方形透明容器，底部设置的背光源可使透明容器的整个底板均匀的发出白色亮光，避免使用外界光源时在底板上形成机制砂的倒影，影响测试结果，同时可以使拍摄的机制砂图片更加清晰。

本例中，旋转装置2包括设置在缓震层5上的电机，电机的电机轴上固定连接螺纹凸台，在透明容器的底板上设置螺纹孔，螺纹凸台与螺纹孔螺纹连接，通过驱动电机轴转动带动透明容器沿水平方向旋转，且通过电机转动速率的调控可以控制机制砂均匀分散开。振动装置3设置4个，4个振动装置3沿载物装置1的周向均匀分布且设置在载物装置1的底部，当其工作时产生的振动使载物装置1中的机制砂平铺式分布。机制砂是具有棱角和斜面的，可能会存在最大垂直于水平面的情况，这将影响机制砂实际长度、宽度、厚度、投影面积和投影周长的测算，从而影响最终形貌参数的准确性。当振动装置3和旋转装置2同时工作时，试验人员可根据旋转速率及振动频率，使机制砂分散开并平铺式分布于载物装置1中。

本例中，称量装置4内含有高敏度的压力感应单元，当其上方有微弱的重力变化停止后，将机制砂的重量信号传输至信号处理装置9。称量装置4和旋转装置2之间安装的缓震层5是以阻尼材料构成，当旋转装置2和振动装置3共同工作时，会产生振动，易破坏称量装置4内的高敏度的电子原件，缓震层5可以有效的减缓上述装置因工作所产生的振动，从而保护称量装置4，使其能长期有效的进行工作。

本例中，支撑组件7包括支座7a、竖直设置在支座7a上的立杆7b、绕立杆7b的轴心线转动设置在立杆7b的上端部的弯折杆7c及设置在立杆7b和弯折杆7c之间的用于驱动弯折杆7c转动的第一伺服电机（图中未画出），弯折杆7c包括竖直设置在立杆7b的上端部的竖直杆段及由竖直杆段的上端部向水平方向弯折且延伸形成的水平杆段，该支撑机构还包括绕水平杆段的轴心线转动设置在水平杆段上的横杆7d及设置在水平杆段和横杆7d之间的用于驱动横杆7d转动的第二伺服电机（图中未画出），横杆7d沿水平方向延伸设置，图像采集装置8设置在横杆7d上，该测试仪还包括设置在横杆7d上的垂直水平电子检测仪（图中未画出），图像采集装置8通过第一伺服电机、第二伺服电机分别驱动弯折杆7c和横杆7d转动以使图像采集装置8的拍摄镜头与拍摄面保持平行，第一伺服电机、第二伺服电机、垂直水平电子检测仪分别与控制系统6电连接。

当图像采集装置8工作时，控制系统6通过垂直水平电子检测仪的信号反馈，给第一伺服电机或第二伺服电机发送指令，第一伺服电机或第二伺服电机工作，驱动弯折杆7c或横杆7d转动以使图像采集装置8的拍摄镜头始终能与拍摄面保持平行。

图像采集装置8为具有图像放大功能的高清数码相机。能够将拍摄物图像放大一定倍数，并能根据拍摄距离和放大倍数，计算图片的实际尺寸，并将图像和图片尺寸传输至信号处理装置9，用于计算机制砂的形貌参数。

通过上述设置的机制砂形貌参数测试仪的工作原理：

选取一定量的机制砂，并进行清洗，烘干，筛分处理，得到一定规格的机制砂待测样品，并测试其表观密度，然后将机制砂放置于透明容器内，称量装置4感应到重量的变化，将信号传至信号处理装置9，信号处理装置9记录重量数据，同时信号处理装置9计算机制砂的总体积。

称量结束后，试验人员操作控制系统6向旋转装置2和振动装置3发送指令工作，机制砂在旋转和振动共同作用下，快速分散开且平铺式分布在透明容器内。操作控制系统6向图像采集装置8发送拍摄指令，同时第一伺服电机和/或第二伺服电机同步开始工作，将图像采集装置8的拍摄镜头调整至与拍摄面保持平行，拍摄位置调整好后，进行拍摄，并将图像信号传送至信号处理装置9进行处理，计算得到机制砂的形貌参数的相关数据并输出。信号处理装置9内预先设有用于计算机制砂的形貌参数的程序。

该测试仪通过旋转装置和振动装置的配合使用，通过旋转速率和振动频率的调控，实现机制砂快速分散和平铺方式放置，机制砂无需手动逐个放置且无需手动调整每个机制砂的距离及调整每个机制砂使其平铺，大大提高工作效率，并且可一次测试足够量的机制砂样本，确保数据的代表性。进一步地，图像采集装置通过第一伺服电机、第二伺服电机和垂直水平电子检测仪的配合使用，保证图像采集装置的拍摄镜头始终处于垂直状态并出现偏差时自动调整，避免常规测试装置中镜头发生角度偏差而对图像尺寸产生影响，进一步提高数据的精确性，数据更加贴合机制砂的真实形貌数据。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机制砂形貌参数测试仪，包括用于承载机制砂的载物装置、用于获取所述机制砂图片的图像采集装置及用于支撑所述图像采集装置的支撑机构，其特征在于：所述测试仪还包括设置在所述载物装置下方且用于称取所述载物装置内承载的所述机制砂重量的称量装置、设置在所述称量装置和载物装置之间的用于驱动所述载物装置沿水平方向转动的旋转装置、设置在所述旋转装置和称量装置之间的缓震层及设置在所述载物装置上用于驱动所述载物装置振动的振动装置。

2.根据权利要求1所述的机制砂形貌参数测试仪，其特征在于：所述载物装置为用于承载所述机制砂的一透明容器，所述透明容器的底部设置有背光源。

3.根据权利要求1所述的机制砂形貌参数测试仪，其特征在于：所述旋转装置包括设置在所述缓震层上的电机，所述电机的电机轴上固定设置螺纹凸台，所述载物装置的底部设有能够与所述螺纹凸台螺纹连接的螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的机制砂形貌参数测试仪，其特征在于：所述振动装置设置在所述载物装置的底部。

5.根据权利要求4所述的机制砂形貌参数测试仪，其特征在于：所述振动装置设有4个，4个所述振动装置沿所述载物装置的周向分布且设置在所述载物装置的底部。

6.根据权利要求1所述的机制砂形貌参数测试仪，其特征在于：所述图像采集装置为具有图像放大功能的高清数码相机。

7.根据权利要求1~6中任一项所述的机制砂形貌参数测试仪，其特征在于：所述测试仪还包括分别与所述图像采集装置、称量装置电连接且用于接收所述图像采集装置采集到的图片信号和所述称量装置采集到的重量信号的信号处理装置，所述信号处理装置还对所述图片信号和重量信号进行处理。

8.根据权利要求7所述的机制砂形貌参数测试仪，其特征在于：所述测试仪还包括控制系统，所述控制系统分别与所述图像采集装置、信号处理装置、称量装置、旋转装置和振动装置电连接。

9.根据权利要求8所述的机制砂形貌参数测试仪，其特征在于：所述支撑机构包括支座、竖直设置在所述支座上的立杆、绕所述立杆的轴心线转动设置在所述立杆的上端部的弯折杆及设置在所述立杆和弯折杆之间的用于驱动所述弯折杆转动的第一伺服电机，所述弯折杆包括竖直设置在所述立杆的上端部的竖直杆段及由所述竖直杆段的上端部向水平方向弯折且延伸形成的水平杆段，所述支撑机构还包括绕所述水平杆段的轴心线转动设置在所述水平杆段上的横杆及设置在所述水平杆段和横杆之间的用于驱动所述横杆转动的第二伺服电机，所述图像采集装置设置在所述横杆上，所述测试仪还包括设置在所述横杆上的垂直水平电子检测仪，所述图像采集装置通过所述第一伺服电机、第二伺服电机分别驱动所述弯折杆和横杆转动以使所述图像采集装置的拍摄镜头与拍摄面保持平行，所述第一伺服电机、第二伺服电机、垂直水平电子检测仪分别与所述控制系统电连接。

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