[發(fā)明專利]一種瀝青混合料芯樣表面圖像采集儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110092485.8
• 申請日: 2011-04-13
• 公開（公告）號: CN102243184A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁海文;楊浩;王秋生;崔勇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/01
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通路面檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種瀝青混合料芯樣表面圖像采集儀。

(二)背景技術(shù)

在瀝青路面質(zhì)量管理中，路面的宏觀性能與細(xì)觀結(jié)構(gòu)分布息息相關(guān)，利用數(shù)字圖像技術(shù)對瀝青混合料芯樣圖像的細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析來獲取路面的宏觀性能，成為路面質(zhì)量管理的有效手段。但由于芯樣經(jīng)鉆取和采樣后會造成破壞，并且長時間放置后，破損更為嚴(yán)重，為了后期更深入的研究，對其數(shù)字化保存顯得極為重要。目前，國內(nèi)外對瀝青混合料芯樣圖像的采集主要有斷面圖像和拼接的表面圖像，斷面圖像采集主要包括人工切割與CT斷層成像，人工切割處理上較為簡易，但是切割工作量大，并且難以標(biāo)準(zhǔn)化推廣，基于CT斷面的芯樣圖像采集，設(shè)備極為昂貴，操作復(fù)雜，也難以推廣；拼接的表面圖像不僅存在拼接誤差，而且需要對曲面圖像進(jìn)行還原才能進(jìn)行后續(xù)分析，這對自動分析造成了很大障礙。

(三)發(fā)明內(nèi)容

1、目的：本發(fā)明的目的是提供一種瀝青混合料芯樣表面圖像采集儀，該采集儀是瀝青混合料芯樣表面圖像的自動檢測設(shè)備，它克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，給瀝青路面施工控制提供了有效手段。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明一種瀝青混合料芯樣表面圖像采集儀(以下簡稱圖像采集儀)，其特征在于，它是由機(jī)械支撐子系統(tǒng)、圖像采集子系統(tǒng)以及圖像處理子系統(tǒng)三部分組成，由圖1所示。它們之間的位置連接關(guān)系是：該圖像采集儀所有的硬件均置于機(jī)械支撐子系統(tǒng)的箱體內(nèi)部，其排列關(guān)系在下面將詳細(xì)表述。

所述機(jī)械支撐子系統(tǒng)包括箱體、旋轉(zhuǎn)平臺及線掃描相機(jī)支架，其主要功能是實現(xiàn)光源屏蔽及瀝青混合料芯樣的固定。它們之間的位置連接關(guān)系是：旋轉(zhuǎn)平臺及線掃描相機(jī)支架位于箱體內(nèi)的兩端，它們之間的距離主要由線掃描相機(jī)的焦距決定；該箱體是根據(jù)系統(tǒng)的實際情況設(shè)計的長方體形狀金屬件，由瀝青混合料芯樣的高度和相機(jī)焦距而定，其主要作用是屏蔽自然光和安裝硬件，箱體正對相機(jī)鏡頭的那塊板作為背景檔板，在制作時增厚2mm，加強(qiáng)屏蔽效果；該旋轉(zhuǎn)平臺選用的是天瑞中海旋轉(zhuǎn)臺；該線掃描相機(jī)支架是金屬結(jié)構(gòu)支架，它采用雙T型槽結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相機(jī)在水平方向上的移動，采用圓柱緊固件實現(xiàn)相機(jī)在垂直方向上的移動及水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，以保證瀝青混合料芯樣與線掃描相機(jī)之間的相對拍攝距離與拍攝角度可調(diào)，適應(yīng)不同高度的瀝青混合料芯樣。

所述圖像采集子系統(tǒng)包括基于千兆網(wǎng)接口的線掃描相機(jī)(簡稱線掃描相機(jī))、大功率LED照明光源、控制箱及控制板卡，其主要功能保證采集圖像的完整性與精確性。它們之間的位置連接關(guān)系是：控制板卡裝在控制箱內(nèi)，控制箱裝在箱體的一側(cè)，將線掃描相機(jī)支架固定在箱體內(nèi)，并將線掃描相機(jī)固定在線掃描相機(jī)支架上，大功率LED照明光源裝在線掃描相機(jī)支架與旋轉(zhuǎn)平臺之間靠近旋轉(zhuǎn)平臺的一側(cè)。其中，綜合考慮接口、行像素、信噪比等指標(biāo)，該線掃描相機(jī)選用的是工業(yè)線陣相機(jī)；該大功率LED照明光源并排安裝在2個照明支架上，在選用LED時，要求各個LED光譜的一致性要好，并為兩側(cè)的光源加裝濾光片，使照明光線均勻；該控制箱是長方體形狀；該控制板卡由12位二進(jìn)制串行計數(shù)器4040、8選1數(shù)據(jù)選擇器CD4051BC、4輸入與非門74LS00、同步計數(shù)器74LS16、3輸入與非門74LS10、雙D觸發(fā)器4013、5V穩(wěn)壓器LM2575S-5.0、有源晶振、繼電器、二極管、電容以及電阻組成，按照電路原理圖要求將各個器件焊接在電路板上，組成能實現(xiàn)控制功能的電路板；

所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括帶有千兆網(wǎng)接口的筆記本電腦及開發(fā)的圖像處理軟件，主要功能是控制系統(tǒng)硬件運(yùn)作及對獲取的瀝青混合料芯樣圖像進(jìn)行處理分析。它們之間的關(guān)系是筆記本電腦位于箱體外，圖像處理軟件裝在筆記本電腦內(nèi)部。其中，筆記本電腦要求帶有千兆網(wǎng)接口，并且可以運(yùn)行相關(guān)的程序；其中，系統(tǒng)涉及的圖像處理軟件是VISUALSTUDIO?2008中文標(biāo)準(zhǔn)版和opencv2.0.

本發(fā)明的拍攝對象是：直徑為d＝100mm，高度：h＜400mm的瀝青混合料芯樣，其質(zhì)量：m＜3.14*0.05*0.05*0.4*2.37t/m3＝7.5kg。(其中d：直徑；h：高度；m：質(zhì)量；t/m3：)

該圖像采集儀中的USB數(shù)據(jù)采集器為Usb2821；增量式編碼器的分頻數(shù)為：500*180/1608＝55.9≈56，編碼器的信號輸出形式為TTL。

該圖像采集儀耗電30w，因此蓄電池容量大于30w、3AH(安時)即可。本發(fā)明選用蓄電池的容量為36w、5AH。