[發明專利]基于砂石圖像數據集的砂級配預測方法及裝置

有效

• 申請號: 202110057933.4
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112801952B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 安雪暉;周力;李鵬飛;李嘉俊;李志偉
• 申請（專利權）人: 清華大學;重慶交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/62;G06Q10/04;G06Q50/08;G06N20/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 單曉雙;葉明川

本申請實施例提供一種基于砂石圖像數據集的砂級配預測方法及裝置，方法包括：根據預設分計篩余率變化梯度確定不同粒徑的砂石篩余占比約束，并根據所述砂石篩余占比約束確定分計篩余率系列集；根據所述分計篩余率系列集中的各分計篩余組合所相應配置的砂，得到砂石圖像數據集；根據所述砂石圖像數據集訓練預設機器學習模型，并根據經過所述訓練的機器學習模型進行砂級配預測操作，得到砂級配預測結果；本申請能夠有效提高砂級配預測機器模型的模型訓練數據的魯棒性和泛化能力，提高砂級配預測的準確性。

技術領域

本申請涉及機器學習領域，具體涉及一種基于砂石圖像數據集的砂級配預測方法及裝置。

背景技術

混凝土是世界上用量最大的建筑材料之一，砂是混凝土最核心的組分之一。砂的顆粒特征是影響混凝土施工及工作性能的重要因素，依據現行規范《建設用砂》(GBT14684-2011)，對砂的檢測項目包括顆粒級配、細度模數、含泥量、泥塊含量、石粉含量、云母含量、輕物質含量等。其中，砂石級配和細度模數對于新拌混凝土的工作性能和硬化的性能均有有著顯著的影響，在實際生產中，砂級配也是業界最為關注的指標。

砂的粗細程度是指不同粒徑的砂?；旌象w平均粒徑大小。通常用細度模數(Mx)表示，其值并不等于平均粒徑，但能較準確反映砂的粗細程度。細度模數Mx越大，表示砂越粗，單位重量總表面積(或比表面積)越??；Mx越小，則砂比表面積越大。細度模數則影響著混凝土配合比中水的用量，水的用量直接影響混凝土最為重要的強度指標。

砂的顆粒級配是指不同粒徑的砂粒搭配比例。良好的級配指粗顆粒的空隙恰好由中顆粒填充，中顆粒的空隙恰好由細顆粒填充，如此逐級填充使砂形成最密致的堆積狀態，空隙率達到最小值，堆積密度達最大值。這樣可達到節約水泥，提高混凝土綜合性能的目標。因此，可以砂石級配反映空隙率大小。

現行的細度模數和顆粒級配用篩分析方法測定，用細度模數表示粗細，用級配區表示砂的級配。根據《建筑用砂》(GB/T14684-2001)，篩分析是用一套孔徑為4.75，2.36，1.18，0.600，0.300，0.150mm的標準篩，將500克干砂由粗到細依次過篩(詳見試驗)，稱量各篩上的篩余量(g)，計算各篩上的分計篩余率(％)，再計算累計篩余率(％)。(JGJ52采用的篩孔尺寸為5.00、2.50、1.25、0.630、0.315及0.160mm。其測試和計算方法均相同，混凝土行業普遍采用該標準。)

細度模數根據下式計算(精確至0.01)：MX＝[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100-A1)，式中：A1、A2、A3、A4、A5、A6——分別為砂的標準篩篩孔尺寸的4.75，2.36，1.18，0.600，0.300，0.150mm mm各篩上的累計篩余百分率。

根據細度模數Mx大小將砂按下列分類：Mx3.7特粗砂；Mx＝3.1～3.7粗砂；Mx＝3.0～2.3中砂；Mx＝2.2～1.6細砂；Mx＝1.5～0.7特細砂。

砂的顆粒級配根據0.600mm篩孔對應的累計篩余百分率A4，分成Ⅰ區、Ⅱ區和Ⅲ區三個級配區。級配良好的粗砂應落在Ⅰ區；級配良好的中砂應落在Ⅱ區；細砂則在Ⅲ區。實際使用的砂石級配可能不完全符合要求，除了4.75mm和0.600mm對應的累計篩余率外，其余各檔允許有5％的超界，當某一篩檔累計篩余率超界5％以上時，說明砂級配很差，視作不合格。以累計篩余百分率為縱坐標，篩孔尺寸為橫坐標，根據級區可繪制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級配區的篩分曲線。在篩分曲線上可以直觀地分析砂的顆粒級配優劣。

另外一方面，近些年來，人工智能，尤其是深度學習和計算機視覺(computervision，CV)技術的發展，顛覆了很多傳統行業的發展，也為建筑施工領域的諸多問題提供了一種全新的解決方案。

作為人工智能的分支，機器學習具有高效、準確的特性，將其應用于砂石的檢測將會大幅提高檢測效率，實現非接觸地、實時獲取砂石，減少人工成本和人為因素的對檢測結果的影響。