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机制砂粒径粒形检测系统开发及实验研究
| 论文题名： | 机制砂粒径粒形检测系统开发及实验研究 |
| 关键词： | 机制砂;图像处理;粒径粒形;粒径级配;质量检测;图像标定 |
| 摘要： | 沥青混合料是目前世界上用量最大的道路建设材料，从体积构成看，沥青混合料中细集料占总体积的40%～50%。巨大的市场需求使国内天然砂资源逐年减少，机制砂替代天然砂是必然趋势。但是我国机制砂粒径、粒形质量参差不齐，机制砂形态质量检测是保证混合料质量的关键。传统振动筛分法只能实现机制砂粒径级配检测，图像法能同时实现粒径和粒形检测。 本文针对粒径为0.6～4.75 mm的机制砂进行检测算法研究及开发相应的检测系统。设计机制砂振动分散系统，采用CCD相机实现对下落砂粒进行图像采集，为了减小机制砂表面颜色对检测结果的影响，设计了无影背光光源系统，研制了机制砂粒径、粒形检测硬件系统。采用高斯滤波对灰度化后的图像进行去噪；采用最大类间方差法对滤波后的图像进行分割得到二值图；利用颗粒几何特征判别图像边界处不完整颗粒，并进行去除；利用Hu矩特征识别并消除相邻图片中被重复拍摄的颗粒；通过求取颗粒凸包和凹点检测，分离了粘连的颗粒。提出了一种新的图像标定方法。基于Visual Studio C++、OpenCV库和Qt开发了机制砂粒径粒形检测软件系统。 对0.6～4.75mm粒径范围的机制砂单级料、级配料分别进行了粒径、粒形检测的重复性试验、与新帕泰克QICPIC动态颗粒图像分析仪的精度对比试验。实验结果表明，对单级料和级配料的粒径检测最大重复性误差为3.46%和0.51%，粒形检测最大重复性误差为2.97%和0.85%，颗粒形状越趋于球形，重复性越好。与新帕泰克的粒径结果对比，单级料与级配料两仪器的最大偏差为7.19%和6.02%，粒形结果最大偏差为3.08%和2.42%。针对图像法和振动筛分法机制砂粒径检测的差异性，提出了一种粒径修正方法，修正后粒径检测精度能满足工程实际测量需求。以国标《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）中测量细集料粒形棱角性的流动时间法为对比，对不同粒形表征参数和流动时间进行了相关性研究，得到等效椭圆长短轴比为最优粒形表征参数。 所开发的检测系统能满足机制砂粒径、粒形实验室检测需求，能有效监测机制砂质量。 |
| 作者： | 陈思嘉 |
| 专业： | 仪器科学与技术 |
| 导师： | 杨建红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华侨大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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