[发明专利]机制砂质量检测设备及其检测方法

权利要求书

1.机制砂质量检测设备，其特征在于：包括机架，该机架上设有进料口、含水量检测装置、进样装置、含粉量检测装置、分散装置、图像采集装置、图像分析装置和回收装置；进料口设于机架顶部且用于供机制砂投放；含水量检测装置位于进料口之下且经进料口的机制砂被送入含水量检测装置；进样装置位于含水量检测装置之下，进样装置连接含粉量检测装置，机制砂从含水量检测装置经进样装置被送入含粉量检测装置；图像采集装置包括遮光箱、背光源、图像采集区和成像装置，背光源、图像采集区和成像装置都位于遮光箱内，背光源与成像装置位于图像采集区的两侧；分散装置连接含粉量检测装置和图像采集装置以使机制砂从含粉量检测装置经分散装置被送至图像采集区且位于背光源与成像装置之间；图像分析装置连接成像装置以对成像装置采集的图像进行特征提取，获得机制砂的特征参数，再用粒形修正粒径的修正模型对得到的特征参数进行修正；回收装置位于图像采集区之下以回收机制砂。

2.根据权利要求1所述的机制砂质量检测设备，其特征在于：所述含水量检测装置包括第一翻转设备、第一称重设备和烘干设备；第一翻转设备装设在机架上，第一称重设备连接于第一翻转设备，烘干设备通过杆件固接于第一称重设备，通过第一翻转设备能带动第一称重设备与烘干设备翻转，能使烘干设备位于进料口正下方，能将烘干设备内的机制砂倒入进样装置；第一称重设备能实时称出烘干设备内机制砂重量。

3.根据权利要求2所述的机制砂质量检测设备，其特征在于：所述烘干设备包括一端面开口的圆柱体，圆柱体内设有附带加热功能的加热单元，圆柱体用于暂存和烘干机制砂。

4.根据权利要求2所述的机制砂质量检测设备，其特征在于：所述含粉量检测装置包括吸尘器、吸尘软管和Y形管；Y形管具有两开口端和一共端且两开口端朝上、共端朝下布置，共端装接在分散装置且接通分散装置，一开口端通过吸尘软管接向吸尘器，另一开口端接通进样装置以引入机制砂，吸尘器吸入下落过程中机制砂中的石粉。

5.根据权利要求4所述的机制砂质量检测设备，其特征在于：所述含粉量检测装置还包括第二称重设备、暂存盒和第二翻转设备，第二翻转设备装接在机架，第二称重设备装接在第二翻转设备，暂存盒固设在第二称重设备，通过第二翻转设备能带动第二称重设备与暂存盒翻转，能使暂存盒位于图像采集区正下方，能将暂存盒内的机制砂倒入回收装置；第二称重设备对暂存盒内的机制砂进行实时称重。

6.根据权利要求5所述的机制砂质量检测设备，其特征在于：所述回收装置为用于暂存机制砂的回收盒，回收盒位于暂存盒之整下。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的机制砂质量检测设备，其特征在于：所述进样装置包括进料漏斗和振动料斗，进料漏斗设置在振动料斗上方，振动料斗的开口朝向含粉量检测装置，振动料头连接含粉量检测装置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的机制砂质量检测设备，其特征在于：所述分散装置包括一分散管和若干折流板，若干折流板分为两排，两排折流板固接在分散管内壁且左右相向布置，左右两排折流板上下错开设置，折流板顶面在分散管内沿高度方向斜向设置，左右两排折流板的斜向方向相反，折流板让机制砂在重力作用下加速运动，通过机制砂与分散管管壁之间的碰撞、机制砂与机制砂之间的相互碰撞，及，机制砂和折流板之间的碰撞来分散机制砂。

9.根据权利要求5所述的机制砂质量检测设备的检测方法，其特征在于：包括得到修正关系式的方法及测量方法；

所述得到修正关系式的方法包括：

A1)预备多种类型机制砂；

A2)每种类型机制砂按照粒径大小筛分出多种机制砂单级料，然后每种机制砂都采用下述步骤A3)至步骤A9)；

A3)取一种类型机制砂中一种单级料从进料口投入以开始检测；

A4)机制砂进入烘干设备内，第一称重设备开始称重，记录重量G1，同时第一称重设备发出的电信号驱动第一烘干设备对机制砂进行加热，第一称重设备定时对机制砂进行称重，当连续预定次测得的重量不变时，记录重量G2，第一翻转设备将机制砂翻转倒入进样装置；其中：含水量L为(G1-G2)/G2；

A5)进样装置为Y形管一端提供持续稳定的进料；

A6)机制砂掉入Y形管下端，吸尘器在Y形管上方对Y形管内部产生负压吸力，将掉落过程中的机制砂石粉吸入吸尘器中，去除石粉后的机制砂从Y形管共端掉入分散管中进行分散；

A7)分散装置分散机制砂且分散后的机制砂被送入图像采集装置；

A8)图像采集装置进行图像采集；

A9)图像分析装置对采集的图像采用步骤B1)～B12)进行图像处理，剩余的机制砂进入第二称重设备测得重量为G3，机制砂含粉量X为(G3-G2)/G3，机制砂含粉量测量结束后，机制砂在翻转后被送入回收装置；

所述图像处理方法包括：

B1)图像采集装置采集到的图像为GRB图，将GRB图转化为灰度图；

B2)对灰度图进行中值滤波；

B3)对滤波后的图像进行二值化处理；

B4)删除与图像边缘接触的轮廓；

B5)提取颗粒轮廓；

B6)得到轮廓周长及面积，利用轮廓中提取的信息计算轮廓球形度；

其中：轮廓球形度Q，轮廓面积S，轮廓周长L；

计算轮廓等效椭圆短径a为S/(π*b)，寻找轮廓中最大Feret径且将其设为椭圆长轴b；

B7)统计经图像法测得的等效椭圆短径，判断机制砂单级料粒径占比是否大于预定百分比，如是则不需要进行粒径修正，更换下一批机制砂从步骤A3)开设执行以进行测量，否则进入下一步骤拟合修正系数；

B8)将球形度划分为多个等级，根据采集到的球形度和粒径的对应关系，为颗粒粒径分类；

B9)在每个球形度等级下，人为给出各个球形度修正系数，通过拟合得到球形度与修正系数关系式；

B10)将修正关系式增加至图像分析装置，对粒径结果进行修正，重复调整修正关系式，至单级料粒径占比大于预定百分比；然后更换下一种机制砂继续调整修正关系式；

B11)得到所有修正关系式后，通过各种机制砂类型比较，得到最优关系式，将其确定为机制砂的粒形修正关系式；

B12)得到修正关系式后，将修正关系式添加入图像分析装置，对机制砂粒径检测结果进行修正；

所述测量方法包括：

C1)通过进料口投入机制砂；

C2)机制砂经过含水量检测装置进行含水量测量，同时干燥机制砂，干燥后将机制砂送入进样装置；

C3)进样装置将机制砂送入Y形管进行去除石粉，剩下的机制砂进入分散装置；

C4)机制砂在分散装置内分散后被送入图像采集装置；

C5)图像采集装置采集图像，并将采集到的图像送入图像分析装置中进行图像处理；

所述图像处理包括：

C51)将采集图像转化为灰度图；

C52)对灰度图进行中值滤波；

C53)对滤波后的图像进行二值化处理；

C54)删除与图像边缘接触的轮廓；

C55)提取颗粒轮廓；

C56)得到轮廓周长及面积，利用轮廓中提取的信息计算轮廓球形度及等效椭圆短径；

C57)根据每颗机制砂颗粒的球形度，对此颗粒的粒径进行修正，得到准确的机制砂粒径；

C57)输出机制砂各个粒度范围的占比结果；

C6)经图像采集装置后的机制砂进入第二称重设备进行称重，进行机制砂含粉量测量，然后翻转以将机制砂倒入回收装置。