專利名稱：一種用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，該裝置用于路面施工中的浙青混合料生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣。
背景技術(shù)：
目前高速公路路面以浙青路面為主。在浙青路面材料組成中，集料的用料量最大， 所占成本也最多。在浙青混合料的生產(chǎn)現(xiàn)場，對集料的級配僅僅是從拌合樓單方面對各個(gè)冷料倉供料量進(jìn)行控制，并沒有對集料級配進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測。這樣經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的生產(chǎn)級配與設(shè)計(jì)級配偏離太大，從而使混合料的力學(xué)性能以及路用性能下降，不能滿足設(shè)計(jì)要求。因此，亟需一種在混合料的生產(chǎn)過程中對集料級配進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測，并依據(jù)設(shè)計(jì)級配對各料倉的供料進(jìn)行精確控制的技術(shù)，從而避免生產(chǎn)級配與設(shè)計(jì)級配產(chǎn)生較大偏離的現(xiàn)象。而針對浙青混合料生產(chǎn)過程進(jìn)行集料級配實(shí)時(shí)檢測的圖像采集系統(tǒng)則是檢測系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵所在。由于在浙青混合料的生產(chǎn)現(xiàn)場，集料下落的速度很快，要采集到清晰的動(dòng)態(tài)集料就要求相機(jī)的曝光時(shí)間很短，這就導(dǎo)致了相機(jī)所采集到的圖像灰度值偏暗、對比度差。而不同時(shí)間的日光強(qiáng)度差異較大，圖像采集系統(tǒng)往往得不到光強(qiáng)恒定的入射光，導(dǎo)致所采集到的圖像無法保持灰度值的穩(wěn)定性和圖像背景的均勻性，不利于其后的圖像處理和分析。同時(shí)由于生產(chǎn)現(xiàn)場中很多情況下的下落集料流過于厚重，導(dǎo)致采集到的圖像中各顆?；ハ嗾趽醪焕趫D像顆粒的分離，同時(shí)顆粒的數(shù)目越多所要處理的數(shù)據(jù)量就越大，對計(jì)算機(jī)硬件性能以及軟件運(yùn)行效率的要求也就越高，相應(yīng)的檢測技術(shù)成本就會(huì)提高。再者，由于拍攝的是實(shí)際運(yùn)動(dòng)中的集料顆粒，在拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)為了提高圖像的清晰度要求相機(jī)的掃描速率要相當(dāng)高，但是相機(jī)的線掃描速率是有限制的，而且掃描速率越高的相機(jī)價(jià)格越高。同時(shí)由于實(shí)際生產(chǎn)中集料顆粒類型的多樣性，粒徑越小的顆粒其下落拍攝過程中為減小誤差所要求的拍攝頻率越高。解決這一問題最為經(jīng)濟(jì)有效的方式便是設(shè)法降低集料的下落速度。另外，在使用過程中，傳送帶由于機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過程中不可避免的會(huì)有震動(dòng)產(chǎn)生，導(dǎo)致在集料隨著傳送帶下落的過程中會(huì)有濺起的可能，若集料的粒徑過大，必然對圖像采集裝置造成一定損壞。并且集料彈起會(huì)影響圖像采集設(shè)備采集圖像的過程，從而影響采集到的集料圖像的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明提供了一種用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，該裝置解決了現(xiàn)有集料級配檢測技術(shù)對路面形成損壞、需要采集所有集料的圖像數(shù)據(jù)、無法適應(yīng)多檔集料檢測特點(diǎn)以及無法在浙青混合料生產(chǎn)現(xiàn)場的集料級配環(huán)節(jié)獲取高質(zhì)量、易處理的數(shù)字圖像的難題。為了實(shí)現(xiàn)以上任務(wù)，本發(fā)明采用的如下技術(shù)解決方案[0009]一種用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，由以下模塊組成集料抽樣裝置，包括分料板、距離調(diào)節(jié)桿和角度調(diào)節(jié)桿，所述分料板傾斜安裝在一級傳送帶末端且與一級傳送帶末端不相接觸；所述距離調(diào)節(jié)桿安裝在分料板的上端且與第一傳送帶平行，該距離調(diào)節(jié)桿可伸縮從而帶動(dòng)分料板上端左右移動(dòng)以調(diào)節(jié)分料板與一級傳送帶的水平距離；所述角度調(diào)節(jié)桿安裝在分料板的下端，該角度調(diào)節(jié)桿能夠伸縮從而帶動(dòng)分料板的下端左右移動(dòng)以調(diào)節(jié)分料板的傾斜角度；在所述分料板靠近傳送帶一端的上方設(shè)有擋板，所述擋板能夠繞其上端的軸旋轉(zhuǎn)從而調(diào)節(jié)擋板相對分料板的傾斜度。圖像獲取裝置，包括紅外線激光器、線陣相機(jī)和圖像采集卡，所述紅外線激光器和線陣相機(jī)固定于防塵機(jī)箱內(nèi)；所述防塵機(jī)箱位于分料板上方，且不被集料抽樣裝置的擋板遮擋，所述紅外線激光器和線陣相機(jī)均正對分料板，且紅外線激光器和線陣相機(jī)的前端所成平面與分料板平行；所述線陣相機(jī)鏡頭覆蓋的采集對象為各檔冷料倉下方一級傳送帶上被分料板分流并沿分料板下滑的采樣集料，線陣相機(jī)鏡頭的視場寬度為浙青混合料拌合樓傳送帶的寬度；光處理優(yōu)化裝置，包括濾光裝置和漫反射涂料層；所述濾光裝置安裝在線陣相機(jī)正前方，所述漫反射涂料層涂在分料板的集料下滑面；通信及存儲(chǔ)設(shè)備，包括數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線與圖像獲取裝置中所述線陣相機(jī)相連；所述圖像獲取裝置中的圖像采集卡安裝在計(jì)算機(jī)上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、實(shí)現(xiàn)了在浙青混合料生產(chǎn)現(xiàn)場對集料級配數(shù)據(jù)的快速采集，克服了現(xiàn)有鉆芯取樣方法具有的勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測成本高、檢測精度低、檢測效率低、安全性低、受檢測者人為因素影響嚴(yán)重等缺點(diǎn)。2、無需對浙青混合料和浙青路面采集抽樣試件，在集料級配過程中進(jìn)行集料動(dòng)態(tài)圖像的采集，即避免了對路面在損壞，免除了修補(bǔ)成本和試件運(yùn)輸成本又不受檢測樣品的差異性和特殊性的影響。3、可在各檔集料級配過程中進(jìn)行長期數(shù)字化成像，及時(shí)發(fā)現(xiàn)級配時(shí)集料動(dòng)態(tài)的變化，作為實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制提供參考，避免不合格浙青混合料的生產(chǎn)，節(jié)約時(shí)間并降低成本。4、通過設(shè)置分料板實(shí)現(xiàn)對集料流的采樣采集，解決了必須對集料下落流進(jìn)行全部圖像采集的問題，克服了采集到的圖像質(zhì)量差、顆粒難分離、處理數(shù)據(jù)量大的缺陷。5、可針對不同的集料粒徑及流量大小通過距離控制桿動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)分料板與一級傳送帶間距離，從而控制采樣集料流的大小適應(yīng)動(dòng)態(tài)檢測的需求；針對不同的集料特征和拍攝要求，通過控制分料板的傾斜角度來控制集料流的下滑速度，使下滑速度根據(jù)檢測要求在可控范圍之內(nèi)調(diào)整；擴(kuò)大了采集方法的適用范圍和靈活性。6、通過分料板位置的設(shè)置輕松實(shí)現(xiàn)了采樣集料緊貼拍攝背景板，即分料板的下落，從而最大程度地消除采集到的圖像中集料陰影所帶來的檢測影響，降低了圖像處理的難度，提高了采集精度。7、不受生產(chǎn)現(xiàn)場日光和其他光線條件變化的影響進(jìn)行全天候集料級配的數(shù)字化成像，降低了檢測現(xiàn)場的環(huán)境要求，提高了采集的工作效率，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對圖像采集設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，為遠(yuǎn)程檢測提供了可能，同時(shí)避免了檢測人員置身灰塵多、空氣差、環(huán)境惡劣的
4生產(chǎn)現(xiàn)場，改善了工作人員的工作環(huán)境。9、通過引入防塵機(jī)箱，將激光器和線陣相機(jī)置于機(jī)箱內(nèi)，降低了生產(chǎn)現(xiàn)場灰塵對采集結(jié)果的影響和圖像采集設(shè)備的損壞。10、通過設(shè)置擋板，有效的保證圖像采集設(shè)備不受到濺起集料顆粒的損壞。另外， 擋板還使彈起的部分集料能夠沿著分料板下滑，從而保證采集到的集料圖像的質(zhì)量，提高圖像采集裝置的性能。

圖1是本發(fā)明的用于集料級配檢測的數(shù)字化成像采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的采集系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中的連接示意圖。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說明。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，由以下模塊組成集料抽樣裝置，包括分料板8、距離調(diào)節(jié)桿9和角度調(diào)節(jié)桿10，所述分料板8傾斜安裝在一級傳送帶1末端且與一級傳送帶1末端不相接觸；集料一部分通過分料板8下滑到拌合樓傳送帶11，另一部分通過分料板8與一級傳送帶1之間下落到拌合樓傳送帶11 ； 分料板8與一級傳送帶1間水平距離為l(T40cm，垂直距離為15cm ；分料板與地面間夾角為 0°、0°。所述距離調(diào)節(jié)桿9安裝在分料板8的上端且與第一傳送帶1平行，該距離調(diào)節(jié)桿9可伸縮從而帶動(dòng)分料板8上端左右移動(dòng)以調(diào)節(jié)分料板8與一級傳送帶1的水平距離， 從而控制集料的采樣流量；所述角度調(diào)節(jié)桿10安裝在分料板8的下端，該角度調(diào)節(jié)桿10能夠伸縮從而帶動(dòng)分料板8的下端左右移動(dòng)以調(diào)節(jié)分料板8的傾斜角度，從而控制采樣集料流的下落速度；在所述分料板8靠近傳送帶1 一端的上方設(shè)有擋板14，所述擋板14能夠繞其上端的軸15旋轉(zhuǎn)從而調(diào)節(jié)擋板14相對分料板8的傾斜度，所述軸15與分料板8之間的距離為15cnT20Cm，所述擋板14繞軸15的可調(diào)角度為0°、0°。距離調(diào)節(jié)桿9和角度調(diào)節(jié)桿10的調(diào)節(jié)幅度根據(jù)集料流特征不同而變化，集料流特征包括集料粒徑及流量大小。圖像獲取裝置，包括紅外線激光器4、線陣相機(jī)2和圖像采集卡，所述紅外線激光器4和線陣相機(jī)2固定于防塵機(jī)箱3內(nèi)；所述防塵機(jī)箱3位于分料板8上方4(T60cm處，且不被集料抽樣裝置的擋板14遮擋，防塵機(jī)箱3后部有散熱風(fēng)扇13用以散熱；所述紅外線激光器4和線陣相機(jī)2均正對分料板8，且紅外線激光器4和線陣相機(jī)2的前端所成平面與分料板8平行；所述線陣相機(jī)2鏡頭覆蓋的采集對象為各檔冷料倉5下方一級傳送帶1上被分料板8分流并沿分料板8下滑的采樣集料，線陣相機(jī)2鏡頭的視場寬度為浙青混合料拌合樓傳送帶11的寬度；光處理優(yōu)化裝置，包括濾光裝置12和漫反射涂料層；所述濾光裝置12安裝在線陣相機(jī)2正前方，濾光裝置12采用帶通濾光片，該帶通濾光片對波長80(T2000nm的入射光通過率為95%，其余波段近似為0 ；濾光裝置12用來消除可見光對圖像質(zhì)量的干擾，原因是濾光裝置12可以阻擋可見光，僅使經(jīng)過反光裝置反射的紅外線激光通過濾光裝置12進(jìn)入線陣相機(jī)2的鏡頭，在全天候的條件下使線陣相機(jī)2接收光強(qiáng)恒定、光譜范圍恒定的紅外線激光。所述漫反射涂料層涂在分料板8的集料下滑面；漫反射涂料層采用黑色塑膠；使得采集視場內(nèi)的光強(qiáng)度均勻；漫反射涂料層使入射到分料板8上的紅外線激光產(chǎn)生漫反射，且使經(jīng)過漫反射的紅外線激光保持強(qiáng)度均勻。通信及存儲(chǔ)設(shè)備，包括數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)6，所述計(jì)算機(jī)6通過數(shù)據(jù)線與圖像獲取裝置中所述線陣相機(jī)2相連；數(shù)據(jù)線上設(shè)置有數(shù)據(jù)線中繼裝置7，數(shù)據(jù)線中繼裝置7采用 earner link信號光纖傳輸器，能夠延長數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，實(shí)現(xiàn)圖像的遠(yuǎn)程采集和檢測系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。圖像獲取裝置中的圖像采集卡安裝在計(jì)算機(jī)6上。如圖2所示，在每一個(gè)冷料倉5下方的一級傳送帶1都配有一個(gè)本實(shí)用新型的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，每個(gè)采集裝置都通過數(shù)據(jù)線連接到計(jì)算機(jī)6上。本實(shí)用新型的工作過程如下步驟一，設(shè)置集料抽樣裝置在集料的一級傳送帶1的末端處安置分料板8，該分料板8能夠?qū)ο侣涞拇罅考狭鬟M(jìn)行抽樣，并能夠減緩集料下落的速度，避免現(xiàn)有技術(shù)中對一級傳送帶1輸送的的全部集料采集圖像信息，從而使得采集圖像效果更好；在分料板8上、下兩端分別安裝距離控制桿9和角度控制桿10 ；調(diào)整分料板8的位置及傾斜角度；其中，調(diào)整分料板8的位置及傾斜角度包括以下步驟調(diào)節(jié)分料板8到一級傳送帶1的垂直距離為15cm ；調(diào)節(jié)距離控制桿9，使分料板8到一級傳送帶1的水平距離為l(T40cm;調(diào)節(jié)角度控制桿10從而調(diào)整分料板8的傾斜角度，分料板與地面間夾角為 0° 90° ；在所述分料板8靠近傳送帶1 一端的上方設(shè)有擋板14，調(diào)節(jié)擋板14相對分料板8 的傾斜度。步驟二，設(shè)置圖像獲取裝置將紅外線激光器4和線陣相機(jī)2置于防塵機(jī)箱3內(nèi)，將防塵機(jī)箱3固定于分料板8 的上方4(T60cm處；具體實(shí)施時(shí)可采用一個(gè)固定支架將防塵機(jī)箱3固定，注意使防塵機(jī)箱3 不被集料抽樣裝置的擋板14遮擋，并在防塵機(jī)箱3內(nèi)部采用支架將調(diào)節(jié)紅外線激光器4和線陣相機(jī)2固定；調(diào)節(jié)紅外線激光器4和線陣相機(jī)2的角度，使得紅外線激光器4與線陣相機(jī)2所成平面與分料板8平行，紅外線激光器4和線陣相機(jī)2距采樣集料下滑面3(T50cm ； 線陣相機(jī)2鏡頭覆蓋的采集對象為各檔冷料倉5下方一級傳送帶1上被分流到分料板8上沿分料板8下滑的采樣集料，視場寬度為浙青混合料拌合樓傳送帶11的寬度；對線陣相機(jī) 2進(jìn)行濾除雜光處理，并對分料板8的集料下滑面的反射光進(jìn)行均勻處理；其中，對線陣相機(jī)2進(jìn)行濾除雜光處理采用在線陣相機(jī)2的鏡頭前安裝濾光裝置 12，所述濾光裝置12采用帶通濾光片，該帶通濾光片的截止波長為685nm，對波長SOOnm至 2000nm的入射光通過率為95%。對分料板8的集料下滑面的反射光進(jìn)行均勻處理采用在分料板8的集料下滑面加設(shè)一層漫反射涂料層。步驟三，設(shè)置通信及存儲(chǔ)設(shè)備將線陣相機(jī)2和計(jì)算機(jī)6用設(shè)有數(shù)據(jù)線中繼裝置7 的數(shù)據(jù)線相連；設(shè)置線陣相機(jī)2的曝光時(shí)間和線掃描速率；[0047]其中，設(shè)置線陣相機(jī)2的曝光時(shí)間和線掃描速率包括如下步驟計(jì)算機(jī)6計(jì)算拍攝視場中入射至線陣相機(jī)2的紅外線光強(qiáng)和集料的最高下落速度；計(jì)算機(jī)6設(shè)置線陣相機(jī)2 的曝光時(shí)間，使得線陣相機(jī)2獲得足夠光強(qiáng)的紅外線；計(jì)算機(jī)6設(shè)置線陣相機(jī)2的線掃描速率，使得線掃描速率遠(yuǎn)大于拍攝視場中集料的下落速度。步驟四，對抽樣集料進(jìn)行圖像采集用紅外線激光器4和線陣相機(jī)2拍攝被分料板 8分流的沿分料板8下滑的采樣集料，完成圖像采集；步驟五，圖像的傳輸和保存將采集到的處于下滑狀態(tài)的集料圖像壓縮，并通過通信設(shè)備傳輸并保存到計(jì)算機(jī) 6的磁盤中。 圖中箭頭方向指集料運(yùn)動(dòng)的方向。
權(quán)利要求1.一種用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，由以下模塊組成集料抽樣裝置，包括分料板(8)、距離調(diào)節(jié)桿(9)和角度調(diào)節(jié)桿(10)，所述分料板(8)傾斜安裝在一級傳送帶(1)末端且與一級傳送帶(1)末端不相接觸；所述距離調(diào)節(jié)桿(9)安裝在分料板(8)的上端且與第一傳送帶(1)平行，該距離調(diào)節(jié)桿(9)可伸縮從而帶動(dòng)分料板 (8)上端左右移動(dòng)以調(diào)節(jié)分料板(8)與一級傳送帶(1)的水平距離；所述角度調(diào)節(jié)桿(10) 安裝在分料板(8)的下端，該角度調(diào)節(jié)桿(10)能夠伸縮從而帶動(dòng)分料板(8)的下端左右移動(dòng)以調(diào)節(jié)分料板(8)的傾斜角度；在所述分料板(8)靠近傳送帶(1) 一端的上方設(shè)有擋板 (14)，所述擋板(14)能夠繞其上端的軸(15)旋轉(zhuǎn)從而調(diào)節(jié)擋板(14)相對分料板(8)的傾斜度；圖像獲取裝置，包括紅外線激光器(4)、線陣相機(jī)(2)和圖像采集卡，所述紅外線激光器(4)和線陣相機(jī)(2)固定于防塵機(jī)箱(3)內(nèi)；所述防塵機(jī)箱(3)位于分料板(8)上方，且不被集料抽樣裝置的擋板(14)遮擋，所述紅外線激光器(4)和線陣相機(jī)(2)均正對分料板 (8)，且紅外線激光器(4)和線陣相機(jī)(2)的前端所成平面與分料板(8)平行；所述線陣相機(jī)(2)鏡頭覆蓋的采集對象為各檔冷料倉(5)下方一級傳送帶(1)上被分料板(8)分流并沿分料板(8)下滑的采樣集料，線陣相機(jī)(2)鏡頭的視場寬度為浙青混合料拌合樓傳送帶 (11)的寬度；光處理優(yōu)化裝置，包括濾光裝置(12)和漫反射涂料層；所述濾光裝置(12)安裝在線陣相機(jī)(2)正前方，所述漫反射涂料層涂在分料板(8)的集料下滑面；通信及存儲(chǔ)設(shè)備，包括數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)(6)，所述計(jì)算機(jī)(6)通過數(shù)據(jù)線與圖像獲取裝置中所述線陣相機(jī)(2)相連；所述圖像獲取裝置中的圖像采集卡安裝在計(jì)算機(jī)(6)上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，所述分料板 (8)與一級傳送帶(1)間水平距離為l(T40cm，垂直距離為15cm;分料板與地面間夾角為0° 90° 。
3.如權(quán)利要求1所述的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，所述的濾光裝置(12)采用帶通濾光片，該帶通濾光片對波長80(T2000nm的入射光通過率為95%，其余波段近似為0。
4.如權(quán)利要求1所述的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)線上設(shè)置有數(shù)據(jù)線中繼裝置(7)，所述數(shù)據(jù)線中繼裝置(7)能過實(shí)現(xiàn)圖像的遠(yuǎn)程采集和檢測系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。
5.如權(quán)利要求4所述的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)線中繼裝置(7)采用camerlink信號光纖傳輸器。
6.如權(quán)利要求1所述的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，所述擋板(14) 繞軸(15)的可調(diào)角度為0°、0°。
7.如權(quán)利要求1所述的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，所述軸(15)與分料板(8)之間的距離為15cnT20Cm。
8.如權(quán)利要求1所述的用于礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，其特征在于，所述防塵機(jī)箱 (3)后部有散熱風(fēng)扇(13)。
專利摘要本實(shí)用新型公開的礦質(zhì)混合料的圖像采集裝置，包括分料板、擋板、距離調(diào)節(jié)桿和角度調(diào)節(jié)桿，紅外線激光器、線陣相機(jī)和圖像采集卡、計(jì)算機(jī)，紅外線激光器和線陣相機(jī)固定于防塵機(jī)箱內(nèi)；防塵機(jī)箱位于分料板上方且不被集料抽樣裝置的擋板遮擋，濾光裝置和漫反射涂料層；濾光裝置安裝在線陣相機(jī)正前方，漫反射涂料層涂在分料板的集料下滑面；計(jì)算機(jī)與圖像獲取裝置中所述線陣相機(jī)相連；圖像獲取裝置中的圖像采集卡安裝在計(jì)算機(jī)上。本實(shí)用新型通過設(shè)置分料板實(shí)現(xiàn)對集料流的采樣采集，解決了以往必須對集料下落流進(jìn)行全部圖像采集的問題，并通過設(shè)置擋板，避免了濺起的集料顆粒損壞圖像采集設(shè)置，克服了采集到的圖像質(zhì)量差、顆粒難分離、處理數(shù)據(jù)量大的缺陷。
文檔編號H04N5/33GK201957149SQ20112009870
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者孫朝云, 孫淼, 李偉, 沙愛民, 焦立男, 王豐飛, 王超凡, 胡力群 申請人:長安大學(xué)