土石方料的颗粒级配检测系统及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种土石方料的颗粒级配检测，尤其涉及一种土石方料的颗粒级配检测系统，同时，还涉及一种土石方料的颗粒级配检测方法。
【背景技术】
[0002]在土石坝、公路道路、机场跑道、垃圾填埋场等涉及压实土石方料工程中，虽然对土石方料的颗粒级配有严格要求，但由于这些工程中土石方料需求量巨大，而且尚没有可行的直接快速检测手段，压实土石方料的级配控制形同虚设。
[0003]常见的土体颗粒级配控制方法有筛分拌合法，即先对所有土体进行筛分测量，然后根据需求，拌合土体各级配含土量。这种方法可以有效控制土体的级配，然而也大大延长了工期，消耗了巨大人力和财力，而且筛分会对土料结构造成破坏。另一种常见的方法是激光粒径测量法，即通过激光照射到颗粒后产生衍射或散射的现象来测试粒度分布，然而这种方法测量土石方量极少，不可用于测量土体整体的粒径级配。中国专利CN2014100610483公开了一种土石坝筑坝用粗粒粒径级配下落式快速检测装置，通过测量土体自由下落形成堆积体的质量间接确定土料的级配是否满足压实要求，但这种检测方法不是对土体粒径的直接测量，可能存在较大误差。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种可直接测量土石方料颗粒级配的检测系统。
[0005]为实现上述目的，本发明的土石方料颗粒级配检测系统，用于对经漏斗形落料仓落料而形成落料流的、粒径大于0.075mm的土石方料的颗粒级配进行检测，包括处理器，还包括:
高速摄像机，被环布设置于落料流周向，数量至少两个，以获取落料流的图像，并将图像实时传送给处理器，所述各高速摄像机的工作频率为500~2000Hz ;
粒径范围值存储模块，与所述高速摄像机数量相应且对应设置，各粒径范围值存储模块与所述处理器相连，所述粒径范围值存储模块内存储有多个相衔接的粒径范围值；
第一比较器，与所述高速摄像机数量相应且对应设置，各第一比较器与所述处理器相连，所述第一比较器在处理器控制下，将高速摄像机获取的图像中的颗粒的粒径值与粒径范围值存储模块中存储的粒径范围值进行比对，以确定颗粒所在的粒径范围；
第一计算器，与所述第一比较器对应设置且数量相应，各第一计算器与所述处理器相连，所述第一计算器在处理器的控制下，对确定粒径范围的各颗粒所占图像的比例进行计算，以确定落料流中各粒径范围值内的颗粒的总比例；
第二计算器，对各第一计算器获得的落料流中各粒径范围值之内的颗粒总比例进行均值计算，以获得最终的土石方料的颗粒级配数据。
[0006]作为对上述方式的限定，该检测系统还包括第二比较器，将第二计算器获得的土石方料的颗粒级配数据与土石方料的颗粒级配要求标准进行比对，以确定土石方料的颗粒级配是否符合要求。
[0007]作为对上述方式的限定，所述各高速摄像机设置于同一水平面。
[0008]作为对上述方式的限定，所述高速摄像机的测量频率为2000Hz。
[0009]落料仓为漏斗形，一方面防止土石方料的飞散，另一方面控制土石方料的落料速度，利于高速摄像机对土石方料颗粒图像的采集。利用土石方料在落料过程颗粒的适度分散，采用至少两个高速摄像机捕捉土石方料的颗粒图像，获取全面的颗粒图像，消除因颗粒被遮挡造成的数据误差，然后通过与高速摄像机对应设置的第一比较器、第一计算器对每个高速摄像机采集的图像数据进行系统分析，再通过第二计算器进行均值计算，以获得准确的结果。采集到的颗粒图像实时传送至处理器并瞬时进行颗粒粒径的统计分析，可以快速获得颗粒级配的数据结果。检测系统中限定高速摄像机的测量频率，使高速摄像机能够在短暂的土石方料落料过程完成对颗粒图像信息的全面采集，对颗粒级配的分析测量能准确、快速完成，满足现场进行颗粒级配控制的要求。采用本发明的检测系统，能够快速得到准确的土石方料颗粒级配检测结果，对单次颗粒级配的测量时间小于5分钟，从而实现对填方量巨大的待压实土石方料的颗粒级配控制，可保障涉及土石方料压实工程的施工质量，适用于填料颗粒粗、填料量巨大的施工现场。而且检测系统操作便捷，省时省力。
[0010]同时，本发明的土石方料的颗粒级配检测方法，采用如上所述的土石方料的颗粒级配检测系统，包括以下步骤:
步骤一、土石方料在落料仓落料形成落料流；
步骤二、各高速摄像机以500~2000Hz的测量频率采集落料流的图像，并将获取的落料流的图像实时传送至处理器；
步骤三、在处理器控制下，第一比较器将图像中的颗粒的粒径值与粒径范围值存储模块中存储的粒径范围值进行比对，确定颗粒所在的粒径范围；
步骤四、在处理器的控制下，第一计算器对确定粒径范围的各颗粒所占图像的比例进行计算，以确定落料流中各粒径范围值内的颗粒的总比例；
步骤五、当落料流的图像采集完毕，第二计算器对各第一计算器获得的落料流中各粒径范围值之内的颗粒总比例进行均值计算，以获得最终的土石方料的颗粒级配数据。
[0011]作为对上述方式的限定，所述该方法还包括:
步骤六、第二比较器将获得的最终土石方料的颗粒级配数据与颗粒级配要求标准进行比对，确定检测的土石方料的颗粒级配是否符合要求的结论。
[0012]综上所述，采用本发明的技术方案，获得的土石方料的颗粒级配检测系统，对于信息采集敏捷、全面，对于数据处理快速、准确，满足现场进行颗粒级配控制的要求。本发明的检测方法是对土石方料的直接测量，检测精度高，检测速度快，可满足粒径大于0.075mm 土石方料的测量要求，实现对土石方料的颗粒级配控制，而且不通过筛分处理，保持了土石方料的结构特点，利于提高涉及压实土方体工程的施工质量，适用于填方量巨大的施工现场。
【附图说明】
[0013]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作更进一步详细说明:
图1为本发明实施例的检测系统使用状态结构示意图； 图2为本发明实施例的检测系统的部分结构框图；
图中:11、进料车；12、出料车；21、土石方料；31、进料平台；32、落料仓；41、第一高速摄像机；42、第二高速摄像机；51、出料平台。
【具体实施方式】
[0014]本发明土石方料的颗粒级配检测系统，如图1所示，进料车11沿进料平台31将土石方料21运送并倾倒至漏斗形的落料仓32内，土石方料21在落料仓32内形成落料流，环布在落料流周向上、处于同一水平面且正对设置有第一高速摄像机41和第二高速摄像机42，两个高速摄像机用于获取落料流的图像，在落料仓32的下方停有盛接落料流的出料车12，出料车12沿出料平台51将检测完毕的土石方料21运出。
[0015]本发明的颗粒级配检测系统还包括处理器，如图2所示，第一高速摄像机、第二高速摄像机均与处理器相连，将获取的落料流图像实时传送至处理器；与第一高速摄像机对应设置有粒径范围值存储模块a、第一比较器a，与第一比较器a对应设置第一计算器a，所述粒径范围值存储模块a、第一比较器a，以及第一计算器a均与处理器相连；与第二高速摄像机对应设置有粒径范围值存储模块b、第一比较器b，与第一比较器b对应设置第一计算器b，所述粒径范围值存储模块b、第一比较器b，以及第一计算器b均与处理器相连；与处理器相连还设置有第二计算器和第二比较器。
[0016]上述颗粒级配检测系统中，高速摄像机用于获取落料流的图像，并将图像实时传送给处理器；粒径范围值存储模块内存储有多个相衔接的粒径范围值，这些粒径范围值可依据设计的工程质量要求自行设定，例如粒径范围值存储模块内存储粒径d可分为(0.075mm<d 2mm) (2mm<d 20mm) C20mm<d 60mm) (60mm<d < 200mm) (d>200mm)的五个粒径范围值，将0.075mm以上的全部粒径值涵盖；在处理器控制下，第一比较器将高速摄像机获取的图像中的颗粒的粒径值与粒径范围值存储模块中存储的粒径范围值进行比对，确定颗粒所在的粒径范围，第一计算器对确定粒径范围的各颗粒所占图像的比例进行计算，将获得的每张图像中各粒径范围值内的颗粒的比例进行统计，确定落料流中各粒径范围值内的颗粒的总比例；当图像获取完毕，第二计算器对各第一计算器获得的落料流中各粒径范围值之内的颗粒总比例进行均值计算，获得最终的土石方料的颗粒级配数据；第二