基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的一種基于Micro?CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法和裝置，所述裝置包括計(jì)算機(jī)單元、夾取單元、Micro?CT系統(tǒng)和箱體；所述方法包括試樣穴盤(pán)苗缽體CT剖面圖采集步驟、圖像處理步驟、CT剖面圖三維重建步驟、夾取步驟和分析對(duì)比步驟；首先對(duì)試樣穴盤(pán)苗缽體進(jìn)行Micro?CT掃描，得到樣本苗缽體原生縫隙信息，接著利用Micro?CT監(jiān)測(cè)夾取過(guò)程中樣本苗缽體內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，最后比對(duì)夾取前后樣本苗缽體原生、新生縫隙變化情況，表達(dá)出穴盤(pán)苗受夾取作用的缽體結(jié)構(gòu)損傷行為?？裳芯坎煌瑠A取形式下苗缽結(jié)構(gòu)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和變形的變化規(guī)律、結(jié)構(gòu)體內(nèi)部破損的形成過(guò)程和損傷程度，探索出苗缽受夾持和提取作用而引起的結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于Mi cro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]穴盤(pán)育苗移栽，是蔬菜、花卉等生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)重要技術(shù)環(huán)節(jié)，具有對(duì)氣候的補(bǔ)償作用和使作物生育提早的綜合效益，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均非常可觀。隨著育苗技術(shù)的發(fā)展，以及勞動(dòng)力成本的上升，推動(dòng)了移栽機(jī)械的研制開(kāi)發(fā)工作。對(duì)自動(dòng)移載機(jī)的設(shè)計(jì)主要集中在取苗機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、參數(shù)優(yōu)化方面。如俞高紅等研發(fā)了一種橢圓齒輪行星輪系蔬菜缽苗自動(dòng)移栽機(jī)構(gòu)，申請(qǐng)?zhí)?201010104378.8;毛罕平等設(shè)計(jì)了一種穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)，申請(qǐng)?zhí)?201110360058.3;俞亞新等建立了橢圓-不完全非圓齒輪行星系蔬菜缽苗取苗機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用參數(shù)導(dǎo)引優(yōu)化方法，通過(guò)Visual Basic可視化平臺(tái)開(kāi)發(fā)了取苗機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化軟件，這些研究工作為我國(guó)開(kāi)啟蔬菜穴盤(pán)苗自動(dòng)移載機(jī)作出了重要貢獻(xiàn)。
[0003]然而，穴盤(pán)苗缽是一種有生命的苗根、基質(zhì)、水、氣構(gòu)成的柔性、多相、多孔、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)體，生長(zhǎng)在狀如倒金字塔的穴孔里，而育苗的基質(zhì)是泥炭、蛭石與珍珠巖按一定比例混合而成。夾持苗缽哪個(gè)部位不傷根、不傷莖，夾取針插入多深、閉合橫向位移多少才不引起苗缽結(jié)構(gòu)體內(nèi)部破損，苗缽這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)體在夾取過(guò)程中結(jié)構(gòu)是如何變化的，結(jié)構(gòu)體內(nèi)部破損的過(guò)程是如何形成的，這些問(wèn)題更是不得而知。為了實(shí)現(xiàn)穴盤(pán)苗自動(dòng)高效移栽，需要進(jìn)一步掌握穴盤(pán)苗夾取作用和損傷行為之間的關(guān)系，為自動(dòng)移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法和裝置，用于研究不同夾取形式下苗缽結(jié)構(gòu)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和變形的變化規(guī)律、結(jié)構(gòu)體內(nèi)部破損的形成過(guò)程和損傷程度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0006]S1、試樣穴盤(pán)苗缽體CT剖面圖采集步驟:將穴盤(pán)苗試樣放置于Micro-CT系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)臺(tái)上，Mi cro-CT系統(tǒng)對(duì)試樣穴盤(pán)苗缽體進(jìn)行Mi cro-CT掃描，獲得樣本苗缽體η張CT剖面圖并將圖片到計(jì)算機(jī)單元；
[0007]S2、圖像處理步驟:通過(guò)計(jì)算機(jī)單元選取不同層切面的CT剖面圖進(jìn)行圖像分析，得到樣本苗缽體孔隙結(jié)構(gòu)圖，對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行像素面積統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到樣本苗缽體原生縫隙的大小、以及位置和形狀；
[0008]S3、CT剖面圖三維重建步驟:通過(guò)計(jì)算機(jī)單元將掃描到的樣本苗缽體CT剖面圖進(jìn)行三維重建，繪制出樣本苗缽體原生縫隙在三維空間中的隨機(jī)分布情況；
[0009]S4、夾取步驟:計(jì)算機(jī)單元通過(guò)夾取控制器控制夾取器對(duì)樣本苗缽體施加夾取作用，再通過(guò)Micro-CT系統(tǒng)對(duì)樣本苗缽體進(jìn)行Micro-CT掃描，獲得夾取過(guò)程中樣本苗缽體原生縫隙的變化和新生裂縫的產(chǎn)生位置、擴(kuò)展方向和擴(kuò)展大?。?br>[0010]S5、分析對(duì)比步驟:將樣本苗缽體夾取前和夾取后的原生縫隙進(jìn)行比對(duì)，得到夾取作用對(duì)樣本苗缽體原生結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)夾取過(guò)程中樣本苗缽體的新生裂縫進(jìn)行描繪，得到樣本苗缽體內(nèi)部裂縫的新生規(guī)律和壓虧的形成過(guò)程，綜合夾取過(guò)程中樣本苗缽體原生結(jié)構(gòu)變形、新生裂縫形態(tài)和壓虧形式，表達(dá)出穴盤(pán)苗受夾取作用的缽體結(jié)構(gòu)損傷行為。
[0011 ] 上述方案中，所述步驟SI中對(duì)試樣穴盤(pán)苗缽體進(jìn)行Micro-CT掃描具體為:Micro-CT系統(tǒng)的射線控制器接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元發(fā)出的控制指令，并控制工作轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)合適的角度，同時(shí)控制X射線源打開(kāi)，工作轉(zhuǎn)臺(tái)上承載的穴盤(pán)苗投影落在數(shù)字平板探測(cè)器上。
[0012]上述方案中，所述步驟S2中的圖像分析包括去背景、降噪、量化、濾波增強(qiáng)圖像和分割圖像。
[0013]上述方案中，所述步驟S3中的三維重建是基于Micro-CT剖面圖的面重建算法來(lái)構(gòu)建三維圖形的。
[0014]上述方案中，所述步驟S4中夾取過(guò)程中樣本苗缽體原生縫隙的變化包括孔隙面積受壓減小、充實(shí)孔隙、撕裂孔隙、扭曲孔隙。
[0015]一種實(shí)施所述基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法的裝置，包括計(jì)算機(jī)單元、夾取單元、Micro-CT系統(tǒng)和箱體；
[0016]所述夾取單元包括夾取控制器和夾取器;所述夾取器安裝在所述箱體的內(nèi)部;所述夾取控制器的輸入端與計(jì)算機(jī)單元電連接，輸出端與夾取器電相連，夾取控制器接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元發(fā)出的對(duì)夾取器的控制指令，并向夾取器發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制命令;所述Micro-CT系統(tǒng)位于所述的箱體內(nèi)，所述Micro-CT系統(tǒng)包括射線控制器、X射線源、工作轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)字平板探測(cè)器;所述射線控制器的輸入端與計(jì)算機(jī)單元電連接，輸出端分別與X射線源和工作轉(zhuǎn)臺(tái)電相連;所述射線控制器接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元發(fā)出的控制指令，并向X射線源和工作轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制命令，所述數(shù)字平板探測(cè)器和工作轉(zhuǎn)臺(tái)分別位于夾取器的正上方和正下方，且數(shù)字平板探測(cè)器和工作轉(zhuǎn)臺(tái)位于X射線源的投射區(qū)域面，所述工作轉(zhuǎn)臺(tái)上承載的穴盤(pán)苗投影落在數(shù)字平板探測(cè)器上，所述數(shù)字平板探測(cè)器與計(jì)算機(jī)單元電相連，將探測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)單元內(nèi)的系統(tǒng)軟件進(jìn)行處理。
[0017]上述方案中，所述夾取器接觸缽體部分的材料為非金屬材料制成。
[0018]上述方案中，所述Micro-CT系統(tǒng)的射線分辨率為5?80μπι。
[0019]上述方案中，所述箱體由防福射材料制成。
[0020]上述方案中，所述工作轉(zhuǎn)臺(tái)在射線控制器控制下可360°旋轉(zhuǎn)。
[0021]有益效果:本發(fā)明提供的一種基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法和裝置，通過(guò)Micro-CT掃描測(cè)試對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯微圖像的三維重建、結(jié)構(gòu)形態(tài)參數(shù)的提取，可研究不同夾取形式下苗缽結(jié)構(gòu)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和變形的變化規(guī)律、結(jié)構(gòu)體內(nèi)部破損的形成過(guò)程和損傷程度，探索出苗缽受夾持和提取作用而引起的結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理，為自動(dòng)移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式的Micro-CT掃描缽體斷層圖。
[0024]圖3是本發(fā)明一實(shí)施方式的穴盤(pán)苗缽體三維實(shí)體兩針夾取示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式的穴盤(pán)苗缽體在20_插入深度下兩針夾取裂縫圖。
[0026]圖5是本發(fā)明一實(shí)施方式的穴盤(pán)苗缽體在30_插入深度下兩針夾取裂縫圖。
[0027]圖中:1、計(jì)算機(jī)單元;2、射線控制器;3、夾取控制器;4、箱體;5、數(shù)字平板探測(cè)器；
6、夾取器;7、穴盤(pán)苗;8、工作轉(zhuǎn)臺(tái)；9、X射線源。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0029]圖1所示為所述基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)裝置的一種實(shí)施方式，所述基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)裝置包括計(jì)算機(jī)單元1、夾取單元、Micro-CT系統(tǒng)和箱體4。
[0030]所述計(jì)算機(jī)單元I包括夾取控制器控制模塊、射線控制器控制模塊、數(shù)字平板探測(cè)器控制模塊和圖像處理模塊。
[0031 ]所述夾取單元包括夾取控制器3和夾取器6;所述夾取器6是取苗末端執(zhí)行器，所述夾取器6安裝在所述箱體4的內(nèi)部;所述夾取控制器3的輸入端與計(jì)算機(jī)單元I通過(guò)數(shù)據(jù)線電連接，輸出端與夾取器6通過(guò)數(shù)據(jù)線電相連，夾取控制器3接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元I夾取控制器控制模塊發(fā)出的對(duì)夾取器6的控制指令，并向夾取器6發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制命令;所述夾取器6安裝在所述箱體4上部;所述Micro-CT系統(tǒng)位于所述的箱體4內(nèi)，所述Micro-CT系統(tǒng)包括射線控制器2、X射線源9、工作轉(zhuǎn)臺(tái)8和數(shù)字平板探測(cè)器5;所述射線控制器2的輸入端與計(jì)算機(jī)單元I通過(guò)數(shù)據(jù)線電連接，輸出端分別與X射線源9和工作轉(zhuǎn)臺(tái)8通過(guò)數(shù)據(jù)線電相連;所述射線控制器2接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元I的射線控制器控制模塊發(fā)出的控制指令，并向X射線源9和工作轉(zhuǎn)臺(tái)8發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制命令，所述數(shù)字平板探測(cè)器5和工作轉(zhuǎn)臺(tái)8分別位于夾取器6的正上方和正下方，且數(shù)字平板探測(cè)器5和工作轉(zhuǎn)臺(tái)8位于X射線源9的投射區(qū)域面，所述工作轉(zhuǎn)臺(tái)8上承載的穴盤(pán)苗7投影落在數(shù)字平板探測(cè)器5上，所述數(shù)字平板探測(cè)器5與計(jì)算機(jī)單元I通過(guò)數(shù)據(jù)線電相連，計(jì)算機(jī)單元I的數(shù)字平板探測(cè)器控制模塊控制數(shù)字平板探測(cè)器5的參數(shù)，數(shù)字平板探測(cè)器5將探測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)單元I內(nèi)的圖像處理模塊進(jìn)行處理。
[0032]所述夾取器6能對(duì)工作轉(zhuǎn)臺(tái)8上的穴盤(pán)苗7執(zhí)行夾缽取苗操作，且?jiàn)A取器6接觸缽體部分材料屬性為非金屬。
[0033]所述Micro-CT系統(tǒng)的射線分辨率為5?80μπι，能對(duì)穴盤(pán)苗7的缽體基質(zhì)顆粒產(chǎn)生清晰的斷層掃描圖。
[0034]所述箱體4由防輻射材料制成，防止內(nèi)部射線泄漏。
[0035]所述工作轉(zhuǎn)臺(tái)8在射線控制器2控制下可360°旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作轉(zhuǎn)臺(tái)8上的測(cè)試對(duì)象進(jìn)行旋轉(zhuǎn)周掃描。
[0036]本發(fā)明還提供一種基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法，用于研究不同夾取形式下苗缽結(jié)構(gòu)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和變形的變化規(guī)律、結(jié)構(gòu)體內(nèi)部破損的形成過(guò)程和損傷程度。其中不用夾取形式主要體現(xiàn)在夾取器6不同的夾取針數(shù):比如兩針、三針、四針;不同的夾取角度;不同的夾取深度和不同的夾持力度等。本實(shí)施例以?xún)舍槉A取穴盤(pán)苗為例進(jìn)行詳細(xì)的描述。所述基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0037]S1、試樣穴盤(pán)苗缽體CT剖面圖采集步驟:將穴盤(pán)苗7試樣放置于Micro-CT系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)臺(tái)8上，Micro-CT系統(tǒng)對(duì)試樣穴盤(pán)苗缽體進(jìn)行Micro-CT掃描，具體為Micro-CT系統(tǒng)的射線控制器2接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元I發(fā)出的控制指令，并控制工作轉(zhuǎn)臺(tái)8旋轉(zhuǎn)合適的角度，同時(shí)控制X射線源9打開(kāi)，工作轉(zhuǎn)臺(tái)8上承載的穴盤(pán)苗7投影落在數(shù)字平板探測(cè)器5上，數(shù)字平板探測(cè)器5將獲得樣本苗缽體η張CT剖面圖并將圖片到計(jì)算機(jī)單元I，其中以能清晰分辨缽體基質(zhì)顆粒屬性為準(zhǔn)來(lái)確定CT剖面斷層數(shù)η，也是CT剖面圖的張數(shù)；
[0038]S2、圖像處理步驟:通過(guò)計(jì)算機(jī)單元I選取某一層切面的CT剖面圖進(jìn)行圖像分析，圖像分析包括去背景、降噪、量化、濾波增強(qiáng)圖像和分割圖像等，圖像處理方法首先對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，采用局部求平均法消除圖像中隨機(jī)噪聲，采用直方圖均衡法對(duì)圖像中的信息有選擇地加強(qiáng)和抑制，采用閾值分割圖像，基質(zhì)顆粒分割閾值設(shè)定為50-255，幼苗根系閾值設(shè)定為5-255，使用的圖像處理方法越豐富，得到的信息越能清晰完整表達(dá)，本實(shí)施例只用到一些常用的圖像處理方法，得到樣本苗缽體孔隙結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，其中明顯的孔隙結(jié)構(gòu)有S1、S2、S3、S4、S5和S6，對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行像素面積統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到圖2中樣本苗缽體原生縫隙的大小為斷層剖面圖總的孔隙面積約等于S1、S2、S3、S4、S5和S6之和，以及各孔隙在XY平面內(nèi)的分布位置信息和形狀；
[0039]S3、CT剖面圖三維重建步驟:通過(guò)計(jì)算機(jī)單元I將掃描到的樣本苗缽體CT剖面圖進(jìn)行三維重建，所述三維重建是基于Micro-CT剖面圖的面重建算法來(lái)構(gòu)建三維圖形的，繪制出樣本苗缽體原生縫隙在三維空間中的隨機(jī)分布情況，主要是在XYZ三維空間中的分布情況；
[0040]S4、夾取步驟:計(jì)算機(jī)單元I通過(guò)夾取控制器3控制夾取器6對(duì)樣本苗缽體施加不同插入深度下兩針夾取作用，如圖3所示，再通過(guò)Micro-CT系統(tǒng)對(duì)樣本苗缽體進(jìn)行Micro-CT掃描，也就是利用Micro-CT監(jiān)測(cè)夾取過(guò)程中樣本苗缽體內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，獲得夾取作用過(guò)程中樣本苗缽體原生縫隙的變化和新生裂縫的產(chǎn)生位置、擴(kuò)展方向和擴(kuò)展大?。?br>[0041]S5、分析對(duì)比步驟:將樣本苗缽體夾取前和夾取后的原生縫隙進(jìn)行比對(duì)，得到夾取作用對(duì)樣本苗缽體原生結(jié)構(gòu)的影響，主要影響:孔隙面積受壓減小，充實(shí)孔隙，撕裂孔隙，扭曲孔隙等，舉例說(shuō)明，當(dāng)夾取針正好插入圖2中S4區(qū)域時(shí)，夾取器6的夾取針實(shí)現(xiàn)了見(jiàn)縫插針，再沿著X方向向內(nèi)夾持的話，S4區(qū)域沿Y方向出現(xiàn)撕裂口 ；對(duì)夾取過(guò)程中樣本苗缽體的新生裂縫進(jìn)行描繪，得到樣本苗缽體內(nèi)部裂縫的新生規(guī)律和壓虧的形成過(guò)程，綜合夾取過(guò)程中樣本苗缽體原生結(jié)構(gòu)變形、新生裂縫形態(tài)和壓虧形式，表達(dá)出穴盤(pán)苗受夾取作用的缽體結(jié)構(gòu)損傷行為，如圖4和圖5所示，對(duì)于兩針夾取穴盤(pán)苗形式，使用直徑為5mm夾取針，分別在25mm和30mm插入深度，2N夾持力度下，結(jié)構(gòu)損傷行為表現(xiàn)在沿夾取面方向斷裂，新生裂縫在夾持力度最大處沿夾持面擴(kuò)展。
[0042]本發(fā)明利用Micro-CT檢測(cè)穴盤(pán)苗夾取缽體結(jié)構(gòu)損傷行為的方法，首先對(duì)試樣穴盤(pán)苗缽體進(jìn)行Micro-CT掃描，得到樣本苗缽體原生縫隙信息，接著利用Micro-CT監(jiān)測(cè)夾取過(guò)程中樣本苗缽體內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，最后比對(duì)夾取前后樣本苗缽體原生、新生縫隙變化情況，表達(dá)出穴盤(pán)苗受夾取作用的缽體結(jié)構(gòu)損傷行為。本發(fā)明可研究不同夾取形式下苗缽結(jié)構(gòu)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和變形的變化規(guī)律、結(jié)構(gòu)體內(nèi)部破損的形成過(guò)程和損傷程度，探索出苗缽受夾持和提取作用而引起的結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理，為自動(dòng)移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
[0043]上述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、試樣穴盤(pán)苗缽體CT剖面圖采集步驟:將穴盤(pán)苗(7)試樣放置于Micro-CT系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)上，Micro-CT系統(tǒng)對(duì)試樣穴盤(pán)苗缽體進(jìn)行Micro-CT掃描，獲得樣本苗缽體η張CT剖面圖并將圖片到計(jì)算機(jī)單元(I); 52、圖像處理步驟:通過(guò)計(jì)算機(jī)單元(I)選取不同層切面的CT剖面圖進(jìn)行圖像分析，得到樣本苗缽體孔隙結(jié)構(gòu)圖，對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行像素面積統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到樣本苗缽體原生縫隙的大小、以及位置和形狀； 53、CT剖面圖三維重建步驟:通過(guò)計(jì)算機(jī)單元(I)將掃描到的樣本苗缽體CT剖面圖進(jìn)行三維重建，繪制出樣本苗缽體原生縫隙在三維空間中的隨機(jī)分布情況； 54、夾取步驟:計(jì)算機(jī)單元(I)通過(guò)夾取控制器(3)控制夾取器(6)對(duì)樣本苗缽體施加夾取作用，再通過(guò)Micro-CT系統(tǒng)對(duì)樣本苗缽體進(jìn)行Micro-CT掃描，獲得夾取過(guò)程中樣本苗缽體原生縫隙的變化和新生裂縫的產(chǎn)生位置、擴(kuò)展方向和擴(kuò)展大??； 55、分析對(duì)比步驟:將樣本苗缽體夾取前和夾取后的原生縫隙進(jìn)行比對(duì)，得到夾取作用對(duì)樣本苗缽體原生結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)夾取過(guò)程中樣本苗缽體的新生裂縫進(jìn)行描繪，得到樣本苗缽體內(nèi)部裂縫的新生規(guī)律和壓虧的形成過(guò)程，綜合夾取過(guò)程中樣本苗缽體原生結(jié)構(gòu)變形、新生裂縫形態(tài)和壓虧形式，表達(dá)出穴盤(pán)苗受夾取作用的缽體結(jié)構(gòu)損傷行為。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟SI中對(duì)試樣穴盤(pán)苗缽體進(jìn)行Micro-CT掃描具體為:Micro-CT系統(tǒng)的射線控制器(2)接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元(I)發(fā)出的控制指令，并控制工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)旋轉(zhuǎn)合適的角度，同時(shí)控制X射線源(9)打開(kāi)，工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)上承載的穴盤(pán)苗(7)投影落在數(shù)字平板探測(cè)器(5)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S2中的圖像分析包括去背景、降噪、量化、濾波增強(qiáng)圖像和分割圖像。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S3中的三維重建是基于Micro-CT剖面圖的面重建算法來(lái)構(gòu)建三維圖形的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S4中夾取過(guò)程中樣本苗缽體原生縫隙的變化包括孔隙面積受壓減小、充實(shí)孔隙、撕裂孔隙、扭曲孔隙。6.實(shí)施權(quán)利要求1所述的基于Micro-CT的穴盤(pán)苗夾取結(jié)構(gòu)損傷行為檢測(cè)方法的裝置，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)單元(I)、夾取單元、Micro-CT系統(tǒng)和箱體(4)； 所述夾取單元包括夾取控制器(3)和夾取器(6);所述夾取器(6)安裝在所述箱體(4)的內(nèi)部;所述夾取控制器(3)的輸入端與計(jì)算機(jī)單元(I)電連接，輸出端與夾取器(6)電相連，夾取控制器(3)接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元(I)發(fā)出的對(duì)夾取器(6)的控制指令，并向夾取器(6)發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制命令;所述Mi cro-CT系統(tǒng)位于所述的箱體(4)內(nèi)，所述Mi cro_CT系統(tǒng)包括射線控制器(2)、X射線源(9)、工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)和數(shù)字平板探測(cè)器(5);所述射線控制器(2)的輸入端與計(jì)算機(jī)單元(I)電連接，輸出端分別與X射線源(9)和工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)電相連;所述射線控制器(2)接收來(lái)自計(jì)算機(jī)單元(I)發(fā)出的控制指令，并向X射線源(9)和工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制命令，所述數(shù)字平板探測(cè)器(5)和工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)分別位于夾取器(6)的正上方和正下方，且數(shù)字平板探測(cè)器(5)和工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)位于X射線源(9)的投射區(qū)域面，所述工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)上承載的穴盤(pán)苗(7)投影落在數(shù)字平板探測(cè)器(5)上，所述數(shù)字平板探測(cè)器(5)與計(jì)算機(jī)單元(I)電相連，將探測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)單元(I)內(nèi)的系統(tǒng)軟件進(jìn)行處理。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述夾取器(6)接觸缽體部分的材料為非金屬材料制成。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述Micro-CT系統(tǒng)的射線分辨率為5?80μmD9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述箱體(4)由防輻射材料制成。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述工作轉(zhuǎn)臺(tái)(8)在射線控制器(2)控制下可360°旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】G06T15/00GK105869187SQ201610225201
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日
【發(fā)明人】韓綠化, 毛罕平, 胡建平, 劉洋, 徐靜云, 馬國(guó)鑫, 趙崢嶸, 劉海濤
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)