高品质骨料粒形的精确测定装置的制作方法

1.本实用新型涉及骨料精确测定领域，尤其是涉及一种高品质骨料粒形的精确测定装置。


背景技术：

2.骨料(也被称为集料)是生产混凝土必不可少的原材料，约占到混凝土体积的70％，对混凝土性能有着至关重要的影响。骨料根据来源可分为天然骨料和机制骨料，根据粒径大小可分为粗骨料和细骨料(4.75～0.15mm)。细骨料又被称为砂。随着天然砂资源约束趋紧和环境保护日益增强，机制砂已经取代天然砂成为建设市场最主要的砂料来源，占到建设用砂的70％以上。
3.机制砂与天然砂相比，存在着粒形差(棱角多、形状不规则。而混凝土用骨料的粒形是越接近球体越好)等突出问题。目前表征骨料粒形的方法主要有条形筛法、规准仪法、流动时间法、振实密度法、图像分析法。在混凝土相关行业标准中表征骨料粒形的方法主要是条形筛法和规准仪法。在沥青混合料等行业标准中，主要采用流动时间法和振实密度法等。在一些高校科研团队等的研究中，也采用图像分析法。这些方法均存在一些不足，突出表现为：(1)条形筛法的主要缺点是：
①
需要用方孔筛和条形筛两次筛分，容易造成筛孔堵塞，特别是条形筛筛孔很容易堵住，需要经常清理被堵住的筛孔。
②
仅能反应机制砂颗粒是否接近片状，并不能准确反应颗粒接近球体的程度，即并不能真正很好的反应颗粒粒形好坏。条形筛筛下颗粒即片状颗粒，有可能会比条形筛筛上颗粒即非片状颗粒更接近球体，即条形筛法表征的粒形较差的颗粒，其粒形可能会好于条形筛法表征的粒形较好的颗粒。(2)规准仪法。规准仪法测量非常粗放，检测出不合格率很低。在相关行业对机制砂粒形要求越来越严格的形势下，规准仪法这种精度极低的方法显然不适用。
4.流动时间法。流动时间法只能从整体上反应所测量机制砂的流动性好坏，机制砂颗粒级配对测量结果的影响远大于机制砂颗粒粒形，机制砂颗粒相对位置也会影响测量结果。在测量较粗的机制砂时，很容易出现同样的被测物料几次测量结果相差甚远等情况，也容易出现卡住不能下料导致测量失败的情况。流动时间法也不能测量0.3mm以下颗粒。
5.振实密度法。该方法在沥青混合料行业检测粗集料粒形应用较广。该方法检测时振动噪音很大，需要借助于操作人员的主观判断，很容易受到人为因素干扰，而且测量结果往往差距不大，难以准确、明显的显示出不同颗粒粒形差异。
6.图像分析法。图像分析法因需要昂贵的测量设备，且需运用相应软件进行处理，往往只有少数研究骨料粒形的高校院所才会配置。该方法设备昂贵、投入成本高、测量过程复杂繁琐又耗时，需要具备相应知识的专门人才操作，很难大规模推广。此外，该方法也容易受到光线、颗粒摆放位置等因素影响。


技术实现要素：

7.本实用新型的主要目的在于提供一种高品质骨料粒形的精确测定装置，解决机制
砂测定的问题。
8.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种高品质骨料粒形的精确测定装置，包括筛选箱和电子秤，电子秤上设有载物盘，筛选箱内部设有筛选装置，筛选箱出料口与电子秤连接，筛选箱出料口设在载物盘上方，电子秤上方还设有工业相机，筛选箱一侧还设有检测电脑，检测电脑与工业相机电连接；
9.工业相机对载物盘上的骨料拍照，检测电脑对骨料照片的粒形进行检测。
10.优选方案中，电子秤上还设有透明保护罩，工业相机设在透明保护罩上，工业相机两侧还设有照明灯。
11.优选方案中，载物盘内部设有震动装置。
12.优选方案中，筛选箱内部筛选装置包括倾斜的滚筒筛，筛选箱上方设有进料口，滚筒筛高端与进料口连通，滚筒筛低端与第一出料口连通，滚筒筛筛体下方与下料斗连通，下料斗与第二出料口连通，第二出料口设在载物盘上方。
13.优选方案中，滚筒筛下方设在多个转动轮上，转动轮与驱动电机连接。
14.优选方案中，下料斗与第二出料口之间还设有倾斜设置的过滤板。
15.优选方案中，下料斗朝向过滤板高端一侧，过滤板低端与第二出料口连通；
16.过滤板下方设有落料板，落料板与第三出料口连通。
17.优选方案中，过滤板底部设有震动电机，过滤板的孔径为1.18mm；
18.滚筒筛的孔径为1.2-1.25mm。
19.本实用新型提供了一种高品质骨料粒形的精确测定装置，能够非常准确的反应颗粒接近球形的程度，对机制砂的粒形表征准确性高。表征不同粒形时，球形度数据差异大，区分效果明显。受到人为主观因素干扰小，表征结果可信度高。所需数据相对较少，仅需测量颗粒的重量和一个长度数据，步骤相对简单，结果更为科学可信。既可进行单个颗粒粒形的比较，也可进行整体机制砂粒形的比较。成本很低，容易操作，便于推广。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
21.图1是本实用新型总体结构图；
22.图2是本实用新型左侧总体结构图；
23.图3是本实用新型自左视剖视结构图；
24.图4是本实用新型工业相机拍照结构图；
25.图5是本实用新型工业相机拍照后对骨料的最小外接圆进行提取结构图；
26.图6是本实用新型骨料的最小外接圆进行提取结构图；
27.图中：筛选箱1；进料口2；第一出料口3；工业相机4；照明灯5；透明保护罩6；载物盘7；电子秤8；第二出料口9；检测电脑10；滚筒筛11；驱动电机12；下料斗13；过滤板14；第三出料口15；落料板16；震动电机17；骨料18；相机最大检测外圆19。
具体实施方式
28.实施例1
29.如图1～6所示，一种高品质骨料粒形的精确测定装置，包括筛选箱1和电子秤8，电
子秤8上设有载物盘7，筛选箱1内部设有筛选装置，筛选箱1出料口与电子秤8连接，筛选箱1出料口设在载物盘7上方，电子秤8上方还设有工业相机4，筛选箱1一侧还设有检测电脑10，检测电脑10与工业相机4电连接，工业相机4对载物盘7上的骨料拍照，检测电脑10对骨料照片的粒形进行检测。
30.筛选箱1筛筛掉机制砂中1.18mm以下部分，得到1.18mm以上机制砂。从1.18mm以上机制砂中随机取出n颗机制砂颗粒，电子天平精度为0.0001g依次称量每一颗的重量mi，再用游标卡尺测量每一颗的最大粒径di。定义机制砂颗粒球形度为颗粒真实体积与以颗粒最大长度为直径的球体的体积之比，即其中ρ为机制砂密度。球形度越大，表示颗粒越接近球体。每颗机制砂颗粒的粒形好坏可通过球形度比较，若干机制砂的粒形好坏可通过其平均粒球形度比较。
31.需要注意的是：1本实用新型适用于1.18mm以上颗粒。2在表征若干机制砂颗粒的粒形时，随机取出的颗粒数n不应小于50。3游标卡尺最小精度为0.02mm，电子分析天平最小精度为1/10000g。
32.本实用新型也适用于沥青混合料等领域。应用于沥青混合料领域时，球形度越差的颗粒粒形被认为越好，需要根据应用领域来使用数据。
33.优选方案中，电子秤8上还设有透明保护罩6，工业相机4设在透明保护罩6上，工业相机4两侧还设有照明灯5。保护罩6保护电子秤8上的载物盘7，照明灯5使工业相机4拍取照片更加清楚。
34.优选方案中，载物盘7内部设有震动装置。震动装置震动使载物盘7上的机制砂平铺，方便工业相机4拍取照片更加清楚。
35.优选方案中，筛选箱1内部筛选装置包括倾斜的滚筒筛11，筛选箱1上方设有进料口2，滚筒筛11高端与进料口2连通，滚筒筛11低端与第一出料口3连通，滚筒筛11筛体下方与下料斗13连通，下料斗13与第二出料口9连通，第二出料口9设在载物盘7上方。滚筒筛11对机制砂进行初步筛选。
36.优选方案中，滚筒筛11下方设在多个转动轮上，转动轮与驱动电机12连接。电机12驱动转动轮，转动轮带动滚筒筛11滚动筛选。
37.优选方案中，下料斗13与第二出料口9之间还设有倾斜设置的过滤板14。过滤板14进行二次筛选。
38.优选方案中，下料斗13朝向过滤板14高端一侧，过滤板14低端与第二出料口9连通；过滤板14下方设有落料板16，落料板16与第三出料口15连通。过滤板14底部设有震动电机17，过滤板14的孔径为1.18mm；滚筒筛11的孔径为1.2-1.25mm。过滤板14筛掉机制砂中1.18mm以下部分，得到1.18mm以上机制砂，过滤板14采用方孔筛。
39.实施例2
40.结合实施例1进一步说明，如图1-6所示，机制砂中提取一部分2.36～1.18mm粒级机制砂进行清洗，清洗后对机制砂进行烘干，烘干后的机制砂放入筛选箱1内部进行筛选。
41.2.36～1.18mm粒级机制砂在筛选箱1内部的滚筒筛11进行初步筛选，筛选大于1.2mm的机制砂从第一出料口3排除，小于1.2mm的机制砂进入到过滤板14进行二次过滤。
42.二次过滤后筛掉机制砂中1.18mm以下部分，得到1.18mm以上机制砂。
43.1.18mm以上机制砂落入到载物盘7上，载物盘7内部的震动装置对载物盘7上的机
制砂进行震动平铺。
44.震动平铺后利用工业相机4对载物盘7上的机制砂进行拍照，照片输送到检测电脑10内部，检测电脑10对多颗机制砂进行最大粒径进行提取。
45.也可以利用电子天平依次称量每一颗的重量mi，再用游标卡尺测量每一颗的最大粒径di。
46.实施例3
47.结合实施例1和2进一步说明，如图1-6所示，载物盘(7)上的机制砂的照片上的目标颗粒灰度值调为0，使采集的照片为黑白，目标颗粒为黑色，背景为白色。
48.扫描每一个机制砂，对每一个机制砂进行最小的外接圆提取，机制砂最小的外接圆最大的粒径di得到提取。
49.电子秤(8)称重单个机制砂的重量。
50.得到单颗机制砂的重量mi和最大的粒径di。
51.定义机制砂颗粒球形度为颗粒真实体积与以颗粒最大长度为直径的球体的体积之比，即：
[0052][0053]
其中ρ为机制砂密度。球形度越大，表示颗粒越接近球体，每颗机制砂颗粒的粒形好坏可通过球形度比较，若干机制砂的粒形好坏可通过其平均粒球形度比较。
[0054]
机制砂最小的外接圆最大的粒径di得到提取方法包括：
[0055]
对于轮廓中的任意点(x,y)距离轮廓的最小距离记为min(x,y,contour)，则求取目标物体外部最小外接圆的问题就转换为求取min(x,y,contour)最大值的问题，即：
[0056][0057]
其中，r
min
表示最小外接圆的半径，o
min
为最小外接圆的圆心；
[0058]
调用函数cv2.minenclosingcircle,得到cv.pointpolygontest(contours[1],(x,y),true)：
[0059]
得到
[0060][0061]
利用斜边ab的真实距离对像素坐标系下的结果进行转换，得到
[0062][0063]
其中，r1表示半径的真实值，o1.x表示圆心与坐标原点沿x轴的真实距离，o1.y表示圆心与坐标原点沿y轴的真实距离，c
min
，x表示圆心在像素坐标系下的x轴坐标，c
min
，y表示圆心在像素坐标系下的y轴坐标，eu_dist(a,b)表示在像素坐标系下a、b两点的长度。
[0064]
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案
中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。