[发明专利]用于集料级配检测的数字化成像采集系统及其采集方法

说明书

技术领域

本发明为对沥青混合料生产过程实时检测技术的创新方法，具体涉及一种用于集料级配采样的数字化成像采集系统及其采集方法，该方法应用数字图像处理和图像识别技术在路面施工中的沥青混合料生产现场进行实时采样。

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，集料的用料量最大，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。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系统则是检测系统性能优劣的关键所在。

现有技术中，针对集料级配检测的图像采集方法为：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。该方式仅仅对成型后的沥青混合料路面取芯试件在实验室的环境进行图像采集，而非对沥青混合料生产现场的集料级配环节进行图像的采集，不能实时获取集料级配过程的图像数据。对路面钻心取样造成了路面的损坏，需要对路面进行二次修复，既加重了检测人员的劳动强度又不符合无损检测的宗旨。由于图像采集对象为路面取芯试件，试件运输的成本较高，同时其图像分析和处理的结果受检测对象影响较大。

针对上述问题，发明人探索了一种实时的基于图像处理和图像识别技术的无损集料级配检测方法。该方法通过采集混合料生产过程中传送带上下落集料的数字图像，经过图像处理和图像识别统计各集料颗粒的粒径大小，将分析所得的粒径分布的数据绘制成集料级配的实际曲线，与集料的设计曲线在同一坐标系内进行对比显示，得出实际级配曲线与设计曲线的误差数据。

由于在沥青混合料的生产现场，集料下落的速度很快，要采集到清晰的动态集料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。而不同时间的日光强度差异较大，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。

同时由于生产现场中很多情况下的下落集料流过于厚重，导致采集到的图像中各颗粒互相遮挡不利于图像颗粒的分离，同时颗粒的数目越多所要处理的数据量就越大，对计算机硬件性能以及软件运行效率的要求也就越高，相应的检测技术成本就会提高。

再者，由于拍摄的是实际运动中的集料颗粒，在拍摄高速运动物体时为了提高图像的清晰度要求相机的扫描速率要相当高，但是相机的线扫描速率是有限制的，而且扫描速率越高的相机价格越高。同时由于实际生产中集料颗粒类型的多样性，粒径越小的颗粒其下落拍摄过程中为减小误差所要求的拍摄频率越高。解决这一问题最为经济有效的方式便是设法降低集料的下落速度。因此，研究一种有效的用于集料级配检测的数字化成像采集系统及其采集方法有着重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明提供了一种用于集料级配检测的数字化成像采集系统及其采集方法，本发明解决了现有集料级配检测技术对路面形成损坏、需要采集所有集料的图像数据、无法适应多档集料检测特点以及无法在沥青混合料生产现场的集料级配环节获取高质量、易处理的数字图像的难题。

为了实现以上任务，本发明采用的如下技术解决方案：

一种用于集料级配检测的数字化成像采集系统，由以下模块组成：

集料抽样装置，包括分料板、距离调节杆和角度调节杆，所述分料板倾斜安装在一级传送带末端且与一级传送带末端不相接触；所述距离调节杆安装在分料板的上端且与第一传送带平行，该距离调节杆可伸缩从而带动分料板左右移动以调节分料板与一级传送带的水平距离；所述角度调节杆安装在分料板的下端，该角度调节杆可以伸缩从而带动分料板的下端左右移动以调节分料板的倾斜角度；

图像获取装置，包括红外线激光器、线阵相机和图像采集卡，所述红外线激光器和线阵相机置于防尘机箱内；所述防尘机箱位于分料板上方，所述红外线激光器和线阵相机均正对分料板，且红外线激光器和线阵相机所成平面与分料板平行；所述线阵相机镜头覆盖的采集对象为各档冷料仓下方一级传送带上被分料板分流并沿分料板下滑的采样集料，线阵相机镜头的视场宽度为沥青混合料拌合楼传送带的宽度。