[发明专利]一种骨料在线监测装置

说明书

技术领域

本发明属于骨料质量检测技术领域，具体涉及一种骨料在线检测装置。

背景技术

随着我国城市建设的发展，混凝土作为基础设施和城市建设的重要材料，在我国新型城镇化建设中承担着重大责任。细骨料是混凝土的主要组成部分，约占混凝土体积总量的30％～40％。当前混凝土性能存在问题的原因在很大程度上是由于细骨料质量不合格，如骨料粒形差、级配差、孔隙率大、针片状颗粒多、石粉含量高等。细骨料质量不合格会影响混凝土用水量、胶凝材料用量、耐久性等。要保证混凝土的性能，不仅仅需要提高混凝土生产装备水平，还需要提高混凝土质量控制水平。

粒径及粒形是细骨料的两个重要控制参数。粒径的大小和分布会影响骨料的颗粒级配。根据国家标准《建设用砂》规定，小于4.75mm的骨料称作细骨料。传统的细骨料级配检测方法是人工离线筛分检测，该方法费时、耗能，不能及时反映细骨料的粒径大小和分布情况，且无法检测粒形，当包含片状、针片状骨料时，一方面会影响粒径检测精度，另一方面会影响混凝土拌合物强度质量。

现有的混凝土细骨料在线检测设备存在许多问题，例如费时费力、只能抽样检测、无法实现在线检测的缺陷，骨料粒形检测只能逐粒检测的缺陷，且存在骨料粒度、粒形不能同时检测的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于客服现有技术的不足，提供一种简单、快速的、可用于骨料生产线或输送线上的的骨料粒径及粒形在线监测装置。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种骨料在线检测装置，其特征在于：包括取样模块、进样模块、分散模块、图像采集分析模块；该取样模块设置于进料输送带上，以预设的频率进行取样，并送至进样模块，经分散模块到达图像分析模块的图像采集区，图像采集区分析模块对采集的图像进行特征提取，获取骨料的参数。

作为优选，该取样模块为自动取样机械手，设置在进料输送带的上方，以预设的频率取样，将骨料放入进样模块。

作为优选，该自动取样机械手包括机械平台和机械手臂，该机械手臂的一端和机械平台的上沿连接，且通过该机械手臂将骨料放入进样模块。

作为优选，该进样模块还包括进料漏斗，该进料漏斗设置于进料输送带的上方，该进料输送带的运动方向朝向分散模块。

作为优选，该进料漏斗通过高度调节机构设置进料漏斗与进料输送带的距离；该进料输送带通过第一速度调节器控制进料输送带的传送速度。

作为优选，该分散模块包括单层分拣板、出料传感器和分散输送带，该单层分拣板位于进料输送带上方且垂直地面设置；该出料传感器设置在进料输送带的末端；该分散输送带设置在进料输送带下方，该分散输送带与该进料输送带上下对齐，且该进料输送带的传送速度慢于该分散输送带的传送速度。

作为优选，该分散输送带通过步进电机控制分散输送带的运动速度。

作为优选，该图像采集分析模块包括载物料盘、背光源、工业相机和主机，该工业相机安装在分散输送带上方，该背光源设于分散输送带的上方，该载物料盘设于背光源的上方；该载物料盘采用透光良好的玻璃板，该工业相机通过高度调节机构调节与载物料盘的距离。

作为优选，该主机与出料传感器相连接，通过输出信号来控制分散输送带运动；该主机与用于驱动分散传送带的步进电机相连接，通过输出信号控制步进电机的速度；该主机与工业相机相连接，设置工业相机的曝光时间、采集频率；该主机与背光源相连接，调节背光源的亮度；

该主机包括参数设置模块、图像实时显示模块、图像处理与几何特征分析模块、骨料粒度和粒形分布结果显示模块。

作为优选，该图像采集分析模块先对采集到的单张图像进行预处理，再对经过预处理的图像进行图像的特征提取，最后对图像特征提取后的图像采用标准小球法标定骨料的尺寸。

作为优选，该预处理包括灰度化和图像滤波。

作为优选，该对经过预处理的图像进行图像的特征提取包括：

对预处理后的骨料图像进行基于聚类全局阈值改进的Niblack局部阈值方法进行阈值分割处理；

对阈值分割处理后的骨料图像进行迭代的形态学腐蚀操作以分离图像中相接触的颗粒；

对形态学腐蚀操作后的骨料图像进行凹点检测分割算法以分离粘连颗粒，该算法首先要找到凹点，然后分离粘连颗粒。

作为优选，该图像特征提取后的图像采用标准小球法标定骨料的尺寸，具体为：

在相同的图像采集环境下，对若干个直径已知的标准小球进行采集图像；

小球图像经过图像处理处理后，计算获取图像中每个小球的像素面积值；