[发明专利]一种湿粘物料粘附特性测试装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿粘物料粘附特性测试装置与方法，特别涉及一种基于图像技术的农业物料粘附特性测试装置与方法。

背景技术

农业工程的相关研究常常会涉及到湿粘的农业物料，尤其会涉及到湿粘农业物料的粘附特性研究。如收获机械在收获超级稻和油菜时，清选筛必须要对湿粘的超级稻脱出物和油菜脱出物进行筛分清选，往往造成筛面粘附堵塞的难题，这需要研究湿粘脱出物的粘附特性并展开后续的减粘降阻研究。

在农业工程领域，传统粘附特性测试方法是基于对“粘附力”的测试而展开的。例如，传统土壤与金属部件之间的粘附特性测试以界面法向最大脱附力为直接测试参数，并将其定义为“粘附力”，用以衡量界面之间的粘附特性。对应的粘附特性测试装置则包括早期由普通天平改制的土壤粘附力测定仪、江苏工学院桑正中等开发的“液压电测式土壤粘附力测定仪”（农业机械学报，1984年第4期，99～100页）、吉林工业大学任露泉等开发的“土壤粘附力测量仪”（申请号：CN1020167C,专利号：89108689）等。

湿粘农业物料与相关金属部件之间的粘附力较弱以致难以区分其不同的粘附特性，基于对“粘附力”进行测试的粘附特性测试装置与方法尚不能很好地测试出湿粘农业物料粘附特性。因此，有必要开发新的粘附测试装置与方法。

发明内容

本发明的目的是要克服现有粘附特性测量装置与方法所存在的上述不足之处，提供一种适合于农业湿粘物料粘附特性测试的新方法及装置，尤其是一种能够直接反映湿粘农业物料在相关工作部件上形成残留粘附物难易程度的测试装置与方法。

为实现上述目的，本发明使用湿粘物料在相关工作部件上残留粘附物的面积作为表征湿粘物料粘附特性的直接测量指标，并以残留粘附面积为基础，定义粘附率为：×100%，其中r为残留粘附面积，为粘附接触面积。

因为残留粘附物的形状、分布不规则，所以残留粘附面积不能采用传统方法直接测出。图像技术能实现非接触式面积测量，且对测试对象的形状与分布没有要求。因此，本发明采用图像技术对残留粘附面积进行测量。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种湿粘物料粘附特性测试装置由加载保时装置、图像采集系统和计算机共三部分组成。加载保时装置由万能试验机改装而成，包括加载夹头、S型拉压力传感器、移动横梁和物料容器，其中S型拉压力传感器安装在移动横梁中央位置的下方，加载夹头通过螺纹接口安装在S型拉压力传感器下方，物料容器放置在万能试验机的底座上并位于加载夹头的正下方，加载夹头与粘附板的接触面积不小于粘附板总面积的80%，粘附板放在物料容器内的物料上面，且位于加载夹头的正下方，S型拉压力传感器的量程为0～500N；图像采集系统由三角架、CCD、光源、定位挡块和载物台构成，其中CCD安装在三脚架顶端且在垂直平面内角度可调，CCD的像素不小于300万，光源位于载物台的正上方，光源的色温不小于5500K、不大于6500K且位于载物台的正上方，载物台由一木制斜面做成，载物台的斜面倾角15°～30°，载物台的斜面上贴有标准坐标纸，定位挡块由长20cm、宽2cm、高2cm的木制长方体做成，定位挡块沿长度方向水平固定于载物台中心偏下5～8cm处；计算机安装有万能试验机控制软件、matlab或VC++等能够进行数值计算与图像处理的程序软件，计算机通过数据线分别与加载保时装置和图像采集系统连接。 

基于上述装置的粘附测试步骤如下：

(1)、将湿粘物料混匀后装入物料容器中，并将物料容器水平放置在加载夹头正下方；

(2)、将粘附板平放在湿粘物料上面，并位于加载夹头的正下方，通过计算机控制加载夹头对粘附界面进行恒力加载并保持一定时间后缓慢匀速卸载；

(3)、缓慢取下粘附板并进行翻转，使粘附板与湿粘物料接触的一面始终朝上，然后将粘附板置于图像采集系统的载物台的中心位置附近，使粘附板的下边缘依靠在定位挡块上，然后使用计算机控制CCD进行图像采集；

(4)、使用计算机中的matlab程序或VC++程序对所采集的图像进行特征提取、二值化处理，得到以残留粘附物为特征的二值图像，并计算特征的像素个数；

(5)、将特征图像的像素个数除以实际面积得到关系系数，使用计算机中的matlab程序或VC++程序计算出残留粘附物的实际面积，将残留粘附物的实际面积除以粘附板的实际面积得到本发明中所定义的粘附率。

同一批粘附测试试验过程中，CCD的焦距和光源的上下位置均不能变动；同一批粘附测试试验在同样的外界光线环境中进行。