本發(fā)明涉及建筑材料，更具體地說，本發(fā)明涉及一種多粒徑機(jī)制砂球形度檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、在建筑工程中，機(jī)制砂的形狀特性對(duì)混凝土建筑材料的性能有著重要影響，機(jī)制砂的顆粒形狀影響拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性；因此，開發(fā)一種多粒徑機(jī)制砂球形度檢測(cè)方法，對(duì)更好地控制機(jī)制砂質(zhì)量具有重要意義。

2、傳統(tǒng)的砂球形度檢測(cè)方法包括樣品準(zhǔn)備、標(biāo)準(zhǔn)篩分以及球形度計(jì)算，其中球形度計(jì)算對(duì)機(jī)制砂樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除樣品中的水分、大顆粒雜質(zhì)和小于一定粒徑的石粉；標(biāo)準(zhǔn)篩分選取代表性機(jī)制砂樣品，經(jīng)過一系列標(biāo)準(zhǔn)套篩，篩分結(jié)束后分別稱量各篩篩余試樣的質(zhì)量，并通過用電子天平稱取各篩篩余質(zhì)量，將數(shù)據(jù)記錄在原始記錄上后，進(jìn)行人工計(jì)算；球形度計(jì)算根據(jù)漏斗排空時(shí)間測(cè)定收集的數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)設(shè)的公式或模型，計(jì)算各粒級(jí)機(jī)制砂樣品的球形度。

3、但是其在實(shí)際使用時(shí)，仍舊存在一些缺點(diǎn)，如適用范圍有限，傳統(tǒng)方法往往針對(duì)特定粒徑或形狀的機(jī)制砂樣品進(jìn)行檢測(cè)，難以全面覆蓋多粒徑機(jī)制砂的球形度檢測(cè)需求；測(cè)量精度有限，傳統(tǒng)方法的計(jì)算方式僅在測(cè)量球形顆粒有較好表現(xiàn)，在測(cè)量非球形顆粒或微小顆粒時(shí)，可能存在較大的誤差；檢測(cè)效率較低，傳統(tǒng)方法通過用電子天平稱取各篩篩余質(zhì)量，進(jìn)行人工計(jì)算，但是這種方式容易漏計(jì)或重復(fù)計(jì)，還增加試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)間，也降低檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確率和工作效率。

4、因此，亟需提供一種多粒徑機(jī)制砂球形度檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有的砂球形度檢測(cè)方法適用范圍有限、適用范圍有限、檢測(cè)效率較低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種多粒徑機(jī)制砂球形度檢測(cè)方法，通過以下方案，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種多粒徑機(jī)制砂球形度檢測(cè)方法，包括：包括運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、中央處理器和用戶信息端，其特征在于，還包括存儲(chǔ)區(qū)域確定步驟、信息采集步驟、數(shù)據(jù)處理步驟、綜合數(shù)據(jù)分析步驟以及人機(jī)交互步驟；

3、s1、檢測(cè)區(qū)域確定：用于對(duì)目標(biāo)待檢測(cè)機(jī)制砂按照砂粒最大半徑的不同劃分為各檢測(cè)子區(qū)域；

4、s2、信息采集：用于對(duì)s1所得篩選后的砂粒進(jìn)行數(shù)據(jù)采集得到砂粒特征數(shù)據(jù)，并將其輸送至數(shù)據(jù)處理步驟；

5、s3、數(shù)據(jù)處理：用于對(duì)s2所得到的砂粒特征數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到粒徑分布影響系數(shù)、粒形狹長(zhǎng)程度影響系數(shù)、粒形扁平程度影響系數(shù)以及粒形球形度影響系數(shù)，并將其輸送至數(shù)據(jù)分析步驟；

6、s4、數(shù)據(jù)分析：用于將s3所得到的粒徑分布影響系數(shù)值、粒形狹長(zhǎng)程度影響系數(shù)值、粒形扁平程度影響系數(shù)值以及粒形球形度影響系數(shù)值導(dǎo)入綜合砂粒球形度指數(shù)數(shù)學(xué)模型中，得到綜合砂粒球形度指數(shù)值，并將其輸送至砂粒球形度判斷步驟；

7、s5、球形度判斷：用于將s4所得綜合砂粒球形度指數(shù)值與運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)相同砂粒最大半徑的預(yù)設(shè)綜合砂粒球形度指數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算綜合砂粒球形度指數(shù)值與運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)相同砂粒最大半徑的預(yù)設(shè)綜合砂粒球形度指數(shù)值的差異值，當(dāng)差異值小于預(yù)設(shè)差異值時(shí)，將判斷結(jié)果進(jìn)行人機(jī)交互步驟；

8、s6、人機(jī)交互，基于s5所得判斷結(jié)果與用戶信息端進(jìn)行信息輸出，用于將計(jì)算出的差異值和砂粒數(shù)據(jù)傳輸至用戶信息端上，并提供用于警示管理員做出調(diào)整措施的參考數(shù)據(jù)。

9、優(yōu)選的，所述檢測(cè)區(qū)域確定用于獲取針對(duì)目標(biāo)檢測(cè)區(qū)域確定的用于目標(biāo)檢測(cè)體系的至少一個(gè)檢測(cè)范圍，將目標(biāo)待檢測(cè)機(jī)制砂置于自動(dòng)化篩分裝置頂層篩網(wǎng)，啟動(dòng)裝置進(jìn)行篩分，并按照篩分孔徑的最大孔徑對(duì)砂粒最大半徑的不同劃分為各檢測(cè)子區(qū)域；

10、檢測(cè)區(qū)域確定步驟，具體操作步驟如下：

11、a1、將待檢測(cè)的機(jī)制砂樣品倒入托盤，放入烘箱中，在溫度110℃條件下烘干至重量保持不變，得到烘干的機(jī)制砂樣品，這是為了確保樣品中的水分能夠充分蒸發(fā)而又不至于破壞機(jī)制砂樣品的性質(zhì)；

12、a2、然后將a1所得烘干的機(jī)制砂樣品取出，在干燥器中冷卻至室溫，得到烘干后的機(jī)制砂樣品，這一步是為了防止樣品因溫度差異而產(chǎn)生誤差；

13、a3、將a2所得烘干后的機(jī)制砂樣品通過公稱直徑為10.0?mm的方孔篩，去除粒徑過大的顆粒，然后，采用水洗法去除小于75μm的石粉和細(xì)顆粒；水洗后需再次放入烘箱中，在溫度110℃條件下烘干至重量保持不變，然后再次將樣品從烘箱中取出，放入干燥器中自然冷卻至室溫，在室溫下冷卻備用，得到處理后的機(jī)制砂樣品；

14、a4、選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的方孔篩，分別選用4.75mm、1.18mm、0.630mm、0.315mm孔徑的篩網(wǎng)，從上至下組合成套篩，這些方孔篩是由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《金屬絲編織網(wǎng)試驗(yàn)篩》(gb/t6003.1）和《金屬穿孔板試驗(yàn)篩》(gb/t?6003.2）要求的，得到套篩；

15、a5、將a3所得處理后的機(jī)制砂樣品倒入a4所得套篩的最上層篩網(wǎng)中，將套篩固定在搖篩機(jī)上進(jìn)行篩分試驗(yàn)，于振動(dòng)頻率50hz條件下進(jìn)行篩分10min；篩分結(jié)束后，分別收集各粒級(jí)的機(jī)制砂樣品備用，并按照篩分孔徑的最大孔徑對(duì)砂粒最大半徑的不同劃分為各檢測(cè)子區(qū)域。

16、優(yōu)選的，所述砂粒特征數(shù)據(jù)包括粒徑分布影響參數(shù)、粒形狹長(zhǎng)程度影響參數(shù)、粒形扁平程度影響參數(shù)以及粒形球形度影響參數(shù)。

17、優(yōu)選的，所述粒徑分布影響參數(shù)包括砂粒質(zhì)量，記作m；砂粒體積，記作v；粒形扁平程度影響參數(shù)包括砂粒長(zhǎng)徑，記作d；砂粒短徑，記作d；外輪廓線周長(zhǎng)，記作c；粒形扁平程度影響參數(shù)包括俯視顆粒投影面積，記作s1；左視顆粒投影面積，記作s2；下視顆粒投影面積，記作s3；粒形球形度影響參數(shù)包括砂粒長(zhǎng)徑，記作d；砂粒短徑，記作d；砂粒厚度，記作r；砂粒表面積，記作a；砂粒體積，記作v。

18、優(yōu)選的，所述信息采集使用高精度電子秤將自動(dòng)測(cè)量并記錄篩余質(zhì)量，利用高分辨率攝像頭對(duì)篩分后的各粒徑段機(jī)制砂樣品進(jìn)行拍照，獲取清晰的顆粒圖像，將顆粒圖像輸入到圖像處理軟件中，識(shí)別顆粒的砂粒體積、砂粒表面積、砂粒長(zhǎng)徑，砂粒短徑，砂粒厚度參數(shù)，使用三視圖輪廓投影法測(cè)量砂粒外輪廓線周長(zhǎng)，俯視顆粒投影面積，左視顆粒投影面積，下視顆粒投影面積參數(shù)；

19、所述信息采集步驟，具體操作步驟如下：

20、b1、使用高精度電子秤自動(dòng)測(cè)量并記錄s1步驟所得的每個(gè)粒徑段篩分后的篩余質(zhì)量，此高精度電子秤能夠準(zhǔn)確測(cè)量到所需的最小質(zhì)量精度可達(dá)0.01g，然后記錄每個(gè)粒徑段的質(zhì)量數(shù)據(jù)，得到砂粒質(zhì)量；

21、b2、利用高分辨率攝像頭對(duì)s1步驟所得的每個(gè)粒徑段篩分后的篩余機(jī)制砂樣品進(jìn)行拍照，拍照時(shí)應(yīng)確保光線充足且均勻，以避免陰影和反光對(duì)圖像質(zhì)量的影響，得到清晰的顆粒圖像；

22、b3、將b2所得顆粒圖像輸入到圖像處理軟件中采用閾值分割、邊緣檢測(cè)算法將顆粒與背景分離；使用形態(tài)學(xué)操作對(duì)顆粒進(jìn)行平滑、填充操作以改善圖像質(zhì)量；使用測(cè)量工具測(cè)量單個(gè)顆粒的各種特征參數(shù)，并按照顆粒的不同進(jìn)行編號(hào)，依次標(biāo)記為1、2，…，i，…，n；

23、b4、在圖像處理軟件中，通過對(duì)顆粒圖像的三維重建合同基于二維圖像的近似計(jì)算，計(jì)算出顆粒的體積和表面積；

24、b5、在圖像處理軟件中，使用直線測(cè)量工具測(cè)量顆粒的長(zhǎng)徑和短徑；

25、b6、在圖像處理軟件中，通過測(cè)量顆粒在不同視角下的投影高度來近似估計(jì)厚度；

26、b7、在圖像處理軟件中，使用三視圖輪廓投影法測(cè)量砂粒的外輪廓線周長(zhǎng)和投影面積，將顆粒旋轉(zhuǎn)到俯視、左視、下視的不同的視角并拍攝圖像；然后，在圖像處理軟件中描繪出顆粒的外輪廓線并計(jì)算周長(zhǎng)；同時(shí)測(cè)量顆粒在各個(gè)視角下的投影面積。

27、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理包括粒徑分布影響系數(shù)計(jì)算步驟、粒形狹長(zhǎng)程度影響系數(shù)計(jì)算步驟、粒形扁平程度影響系數(shù)計(jì)算步驟以及粒形球形度影響系數(shù)計(jì)算步驟。

28、優(yōu)選的，所述粒徑分布影響系數(shù)計(jì)算步驟用于將粒徑分布影響參數(shù)導(dǎo)入粒徑分布影響系數(shù)數(shù)學(xué)模型中，得到粒徑分布影響系數(shù)值；所述粒形狹長(zhǎng)程度影響系數(shù)計(jì)算步驟用于將粒形狹長(zhǎng)程度影響參數(shù)導(dǎo)入粒形狹長(zhǎng)程度影響系數(shù)數(shù)學(xué)模型中，得到粒形狹長(zhǎng)程度影響系數(shù)值；所述粒形扁平程度影響系數(shù)計(jì)算步驟用于將粒形扁平程度影響參數(shù)導(dǎo)入粒形扁平程度影響系數(shù)數(shù)學(xué)模型中，得到粒形扁平程度影響系數(shù)值；所述粒形球形度影響系數(shù)計(jì)算步驟用于將粒形球形度影響參數(shù)導(dǎo)入粒形球形度影響系數(shù)數(shù)學(xué)模型中，得到粒形球形度影響系數(shù)值。

29、優(yōu)選的，所述粒徑分布影響系數(shù)數(shù)學(xué)模型具體為：

30、，

31、粒形狹長(zhǎng)程度影響系數(shù)數(shù)學(xué)模型具體為：

32、,

33、粒形扁平程度影響系數(shù)數(shù)學(xué)模型具體為：

34、，

35、粒形球形度影響系數(shù)數(shù)學(xué)模型具體為：

36、，

37、其中，記作vi表示第i個(gè)砂粒的砂粒體積，di表示第i個(gè)砂粒的砂粒長(zhǎng)徑，di表示第i個(gè)砂粒的砂粒短徑，ci表示第i個(gè)砂粒的外輪廓線周長(zhǎng)，表示第i個(gè)砂粒的俯視顆粒投影面積，表示第i個(gè)砂粒的左視顆粒投影面積，表示第i個(gè)砂粒的下視顆粒投影面積，ri表示第i個(gè)砂粒的砂粒厚度，記作r，ai表示第i個(gè)砂粒的砂粒表面積。

38、優(yōu)選的，所述綜合砂粒球形度指數(shù)數(shù)學(xué)模型具體為：

39、。

40、優(yōu)選的，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)是包括多粒徑機(jī)制砂球形度檢測(cè)方法的所有數(shù)據(jù)，且實(shí)時(shí)收集各步驟輸出的信息，所述中央處理器用于中控各步驟輸出的信息指令，所述用戶信息端為接收多粒徑機(jī)制砂球形度檢測(cè)方法的信息輸出設(shè)備。

41、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

42、本發(fā)明通過對(duì)粒徑分布影響、粒形狹長(zhǎng)程度影響、粒形扁平程度影響以及粒形球形度影響多方面對(duì)砂粒進(jìn)行判斷，能夠靈活應(yīng)對(duì)不同粒徑和形狀的機(jī)制砂樣品，全面滿足多粒徑機(jī)制砂球形度的檢測(cè)需求；

43、本發(fā)明利用高效的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于球形、非球形以及微小顆粒均能給出精確的球形度評(píng)估，顯著減少了誤差，提高了數(shù)據(jù)的精細(xì)程度；

44、本發(fā)明借助自動(dòng)化設(shè)備和軟件，迅速完成電子天平的稱量、篩余質(zhì)量的自動(dòng)記錄與計(jì)算，避免了人為因素導(dǎo)致的漏計(jì)或重復(fù)計(jì)，大幅縮短了檢測(cè)時(shí)間，同時(shí)提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和工作效率。