[發(fā)明專利]一種基于雙相機(jī)的機(jī)制砂空隙率在線測(cè)量系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111409584.4
• 申請(qǐng)日: 2021-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN113945503A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林文華;房懷英;楊建紅;譚國(guó)億;胡祥;李建濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08;G01N15/02;G06T7/00;G06T7/13;G06N20/00
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

本發(fā)明提供了一種基于雙相機(jī)的機(jī)制砂空隙率在線測(cè)量系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括基礎(chǔ)CCD相機(jī)、精密CCD相機(jī)、LED背光源、棱鏡組、振動(dòng)給料器、傳輸管和終端，所述基礎(chǔ)CCD相機(jī)和精密CCD相機(jī)分別與終端連接，所述振動(dòng)給料器位于傳輸管上方，所述棱鏡組位于傳輸管與兩個(gè)相機(jī)之間；所述基礎(chǔ)CCD相機(jī)用于拍攝全體機(jī)制砂下落區(qū)域，所述精密CCD相機(jī)用于拍攝全體機(jī)制砂下落區(qū)域中的一部分，通過所述精密CCD相機(jī)補(bǔ)償基礎(chǔ)CCD相機(jī)無法測(cè)量的細(xì)顆粒。本發(fā)明將雙相機(jī)多尺度測(cè)量與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，克服機(jī)制砂尺寸跨度大的測(cè)量難點(diǎn)，可有效實(shí)現(xiàn)機(jī)制砂空隙率在線檢測(cè)，提高檢測(cè)精度和效率。本發(fā)明的雙相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的空隙率檢測(cè)精度符合工程實(shí)際要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，具體地涉及一種基于雙相機(jī)的機(jī)制砂空隙率在線測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，機(jī)制砂空隙率的測(cè)量方法主要為手動(dòng)測(cè)量：取試樣3L，用漏洞將試樣從容量筒中心上方50mm處倒入，讓試樣以自由落體落下，當(dāng)容量筒上部試樣呈堆體，且容量筒四周溢滿時(shí)，停止加料，然后用直尺沿筒口中心線向兩邊刮平，秤出試樣和容量筒總質(zhì)量，得到松散堆積密度。然后結(jié)合表觀密度即可得到機(jī)制砂的空隙率。上述測(cè)量空隙率的方法較為復(fù)雜，并且人工操作可能導(dǎo)致誤差，且測(cè)量效率低下。此外，目前使用圖像法僅能測(cè)量0.15～4.75mm的機(jī)制砂，缺少0.075～0.15mm粒徑區(qū)間內(nèi)的顆粒測(cè)量方法，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種基于雙相機(jī)的機(jī)制砂空隙率在線測(cè)量系統(tǒng)及方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)0.075～4.75mm的機(jī)制砂顆粒的測(cè)量，并提高機(jī)制砂的自然堆積空隙率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于雙相機(jī)的機(jī)制砂空隙率在線測(cè)量系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)CCD相機(jī)、精密CCD相機(jī)、LED背光源、棱鏡組、振動(dòng)給料器、傳輸管和終端，所述基礎(chǔ)CCD相機(jī)和精密CCD相機(jī)分別與終端連接，所述振動(dòng)給料器位于傳輸管上方，所述棱鏡組位于傳輸管與兩個(gè)相機(jī)之間；

所述基礎(chǔ)CCD相機(jī)用于拍攝全體機(jī)制砂下落區(qū)域，所述精密CCD相機(jī)用于拍攝全體機(jī)制砂下落區(qū)域中的一部分，通過所述精密CCD相機(jī)補(bǔ)償基礎(chǔ)CCD相機(jī)無法測(cè)量的細(xì)顆粒；

所述LED背光源用于提供拍攝所需的光源；

所述棱鏡組用于調(diào)整基礎(chǔ)CCD相機(jī)和精密CCD相機(jī)的拍攝角度；

所述振動(dòng)給料器用于將機(jī)制砂顆粒傳送給傳輸管；

所述傳輸管用于傳輸機(jī)制砂顆粒；

所述終端用于對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理，得到機(jī)制砂顆粒的空隙率。

進(jìn)一步的，所述棱鏡組和LED背光源位于傳輸管兩側(cè)，所述棱鏡組包括第一棱鏡、第二棱鏡和第三棱鏡，所述LED背光源、第二棱鏡、第三棱鏡和基礎(chǔ)CCD相機(jī)位于同一平行線上，所述第一棱鏡和第二棱鏡位于同一垂直線位置，用于調(diào)節(jié)精密CCD相機(jī)的拍攝角度。

進(jìn)一步的，所述終端進(jìn)一步包括：圖像采集模塊、顆粒數(shù)量整合模塊、級(jí)配占比測(cè)量模塊、粒形測(cè)量模塊和空隙率測(cè)量模塊；

所述圖像采集模塊，用于通過基礎(chǔ)CCD相機(jī)和精密CCD相機(jī)同時(shí)拍攝下落狀態(tài)的機(jī)制砂圖片，并對(duì)圖片進(jìn)行圖像濾波、圖像二值化和圖像輪廓提取，得到機(jī)制砂顆粒的輪廓曲線；

所述顆粒數(shù)量整合模塊，用于通過精密CCD相機(jī)補(bǔ)償基礎(chǔ)CCD相機(jī)無法測(cè)量的細(xì)顆粒；

所述級(jí)配占比測(cè)量模塊，用于通過機(jī)制砂的輪廓曲線計(jì)算得到機(jī)制砂顆粒的粒徑與面積，通過粒徑和面積得到顆粒的體積，最后統(tǒng)計(jì)出機(jī)制砂的級(jí)配；

所述粒形測(cè)量模塊，用于通過計(jì)算機(jī)制砂的輪廓曲線得到顆粒的粒形參數(shù)；

所述空隙率預(yù)測(cè)模塊，用于將級(jí)配與粒形參數(shù)作為輸入值，使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法計(jì)算機(jī)制砂在自然堆積狀態(tài)下的空隙率。