基于結(jié)構(gòu)光的粗集料顆粒三維檢測研究與分析.pdf

1、準(zhǔn)確、快速地測量礦質(zhì)混合料中粗集料的級配逐漸受到道路施工及養(yǎng)護領(lǐng)域科研專家的重視，隨著計算機技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，基于二維圖像的粗集料顆粒特性研究迅猛發(fā)展，且成果豐碩。但二維研究存在無法真實反映粗集料三維空間特征的局限性，在此背景下，基于三維特性的研究應(yīng)用而生。
　　基于結(jié)構(gòu)光三維成像原理，本文設(shè)計了可以真實、準(zhǔn)確地獲得待測粗集料輪廓信息的三維檢測系統(tǒng)，并借助MATLAB編程實現(xiàn)粗集料的三維圖像重構(gòu)。針對三維圖像中存在的噪

2、聲特點，本文嘗試了均值平滑濾波和中值平滑濾波兩種降噪濾波算法，結(jié)果表明采用5*5中值濾波模板效果更為理想。考慮到三維圖像中存在的復(fù)雜背景，本文提出均值法和背景差分法進行三維圖像背景的最優(yōu)化處理，相比均值法操作的機械性及其均值確定的復(fù)雜性，背景差分法實現(xiàn)簡單且背景優(yōu)化效果更理想。之后，為開展粗集料顆粒體積和粒徑算法研究，本文提出微分法進行粗集料顆粒的體積計算，并以稱重法計算的體積結(jié)果為參照，計算誤差并分析誤差產(chǎn)生原因，且根據(jù)體積結(jié)果得到兩

3、種方法在4.75mm、9.5mm、13.2mm以及16mm四檔的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果表明兩者具有很強的相關(guān)性，證明微分法計算顆粒體積可行；同時提出球當(dāng)量徑和最小外接長方體兩種算法進行粗集料顆粒粒徑的計算，與游標(biāo)卡尺測量結(jié)果對比并計算誤差，結(jié)果表明球當(dāng)量徑更為準(zhǔn)確。
　　由于結(jié)構(gòu)光成像時激光無法直達粗集料底部凹陷部分，造成三維重構(gòu)時顆粒凹陷填充，使得顆粒體積結(jié)果偏大，為研究基于三維檢測的粗集料級配計算方法，本文提出假設(shè)：粗集料底部凹陷填充

4、部分體積與該顆粒總體積成比例。該假設(shè)推導(dǎo)的公式結(jié)果與粗集料體積相關(guān)性分析的結(jié)論相符，論文假設(shè)得以驗證，并據(jù)此提出粗集料顆粒三維虛擬篩分理論。針對凹陷填充造成顆粒粒徑結(jié)果偏大的特點，本文引出修正系數(shù)?對粗集料粒徑修正，經(jīng)過修正，粒級篩分準(zhǔn)確率明顯提高。依據(jù)粗集料三維虛擬篩分理論以及粒徑修正方法，本文提出粗集料三維虛擬篩分模型，并對5-10mm和10-15mm兩種規(guī)格粗集料級配進行虛擬篩分，結(jié)果表明，三維虛擬篩分級配曲線和人工篩分級配曲線較