一种基于视频辅助的沥青延度仪的制作方法

本发明涉及一种基于视频辅助的沥青延度仪，属于公路建筑材料沥青延度检测领域。

背景技术：

沥青是公路建设领域应用广泛的路面结构胶结材料，它与不同的矿质材料按比例配合后可以建成不同结构的沥青路面，在公路建设领域应用极为广泛。沥青延度是指沥青的延展度，是评定沥青塑性的重要指标，延度越大，表明沥青的塑性越好。沥青延度仪是用于测量沥青试样在断开时最大塑性变形的试验装置。

目前市场上主流沥青延度仪主要由拉伸装置、温度控制装置、显示装置以及集成控制装置组成，仪器一般设置有恒温水浴，温度一般设定为标准温度25℃，试验主要的拉伸装置置于恒温水浴中，试验在水浴内恒定温度下进行，拉伸装置主要由刻度尺、固定夹件、动力电机组成。在使用沥青延度仪检沥青试件的延度时，将指定形状、长度的沥青试件放入恒温水浴中，固定在相应夹件上，控制移动夹件按照恒定速度(一般1～5cm/min)移动，直至试件被拉断，并记录试件断裂瞬间试件的长度，以确定其延度。在试验过程中，当试验接近结束条件时，沥青试件一般会被拉伸成极细的状态。试验的终止一般有两种方式，一是在拉伸过程中由试验员全程观察试件状态，在试件拉断时手动终止试验，另一种是采用精密力学感应装置，通过判断试件受力小于一定值自动终止试验；目前也存在一些对现有沥青延度仪的改进思路，但在应用上对试验条件以及装置条件存在误判，改进的可行性较差。目前现有沥青延度仪的两种试验操作均存在一定程度的缺陷，前一种手工终止方式需要试验员全程不间断的集中注意观察试件拉伸过程，由于沥青延度试验具有严格的测定条件，一般拉伸速率在1～5cm/min不等，从试验开始到结束一般需要30～100min乃至更长时间，试验过程耗时较长，对试验员精力损耗较大，另一方面，在试验接近终止时沥青试件拉伸处较细，可达发丝程度，人眼观察容易出现误差，而且只能由水浴上方观测，试件拉断瞬间一般位于试件中点位置，拉断时两边向下垂落，与观察角度位于同一平面，从上方观察时更容易出现误判，导致测试结果不够准确、严谨，而且由于水浴需要保持恒温，在试验过程中水浴需要盖上盖板，对视线观察也有一定的干扰；后一种由力学感应装置判定试验终止的方式，由于接近试验终止时试件受力十分微小，感应该量级受力变化的力学感应装置价格十分昂贵，虽然可以提高试验准确性，但是仪器经济性较差。总体上，沥青延度仪还有一定的改进空间。

技术实现要素：

本发明结合现有沥青延度仪存在的不足，提出一种基于视频辅助的沥青延度仪，该装置通过在水浴中与试件平行平面设置一个以夹件二分之一速度移动的可移动摄像头，可自动判别沥青试件断裂瞬间，同时终止试验并记录相应延度，提高了试验准确性，也提高了试验的智能化水平。

一种基于视频辅助的沥青延度仪，包括柜体、恒温水浴、水浴盖板、移动夹件底座、固定夹件底座、夹件牵引电机、夹件导轨、摄像头牵引电机、摄像头导轨、刻度尺、摄像头、控制及显示装置；恒温水浴、控制及显示装置位于柜体中，夹件导轨、摄像头导轨、固定夹件底座、移动夹件底座、摄像头、夹件牵引电机、摄像头牵引电机设置于恒温水浴中，布置在恒温水浴水面以下，刻度尺固定在柜体上端；摄像头导轨、夹件导轨及刻度尺均按平行于水浴长边布置，摄像头导轨与夹件导轨布置在同一水平面上；固定夹件底座固定在夹件导轨一侧，移动夹件底座布置在夹件导轨上，摄像头布置在摄像头导轨上，摄像头面向试件一侧。

上述基于视频辅助的沥青延度仪的使用方法如下：移动夹件底座沿夹件导轨水平移动，夹件牵引电机连接移动夹件底座，控制移动夹件底座运动；摄像头布置在摄像头导轨上，由摄像头牵引电机控制其沿导轨水平运动，其运动方向与移动夹件底座运动方向平行，摄像头面向试件一侧，记录试件拉伸过程中的状态变化，试验开始时摄像头中心调整到对准试件中间位置，试验开始后夹件牵引电机按照设定速度牵引移动夹件底座运动，水浴盖板在试验开始后盖在恒温水浴上方，以维持试验水温条件的稳定；控制及显示装置布置在恒温水浴外侧，控制恒温水浴维持恒温条件并控制两个牵引电机的移动速度，控制及显示装置根据摄像头拍摄的图像判定试件拉断瞬间，在试件拉断瞬间终止试验并记录试验数据。

进一步，摄像头牵引电机按照夹件牵引电机速度的二分之一牵引摄像头运动，使摄像头观察图像的中心位置始终在试件的中点左右。

本发明使用时按照试验要求将沥青试件两端分别固定在固定夹件及移动夹件上，将固定夹件固定在固定夹件底座上，将移动夹件固定在移动夹件底座上，调整装置位置，使试验开始时摄像头位于试件中点左右，通过控制与显示装置设定夹件牵引电机速度及摄像头牵引电机速度，使摄像头移动速度等于移动夹件速度的二分之一，通过摄像头实时观测试件状态，并将图像传输至控制与显示装置，由装置中的计算机模块根据试件图像自动判别试件是否拉断，当试件拉断时由控制装置控制试验各组件停止试验，并记录试验数据，得到沥青试件延度指标，本发明试验数据主要由控制与显示装置根据试验开始和终止的试验条件及状态自动获取。

本发明的有益效果：

本发明提出了一种基于视频辅助的沥青延度仪，相比现有沥青延度仪，其有益效果有以下几点：

1、由视频辅助装置结合控制装置实现对沥青延度试验中沥青试件拉断条件的自动判别进而触发试验的自动终止并获取相应试验数据，与现有手动沥青延度仪相比自动化程度、智能化水平更高；

2、本发明中视频摄像头与恒温水浴中沥青试件处于同一水平面，相比现有一些垂直视频观测的沥青延度仪来说试验精度更高，主要原因是试件拉断时试件断裂处两侧细丝垂落方向与本发明中摄像头观察方向垂直，拉断瞬间更易被摄像头捕捉，而垂向观察的沥青延度仪由于其摄像头观测方位与断裂处细丝垂落方向位于同一面内，断裂点在其图像中捕捉难度高，而且现有垂向观测的沥青延度仪其摄像头架设在恒温水浴上方，实际试验中为了维持恒温水浴温度稳定，水浴上方必须设置盖板，通常为玻璃或塑料材质，垂向观测时透过水浴盖板对试件状态的观测精度极大的下降甚至难以观测，而本发明提出的内置式水平观测摄像头很好的克服了该问题；

3、本发明提出摄像头可按照试件移动速度的二分之一速度移动，可使摄像头位置始终位于试件中点位置左右，在沥青延度试验中，断裂点基本都出现在拉伸试件的中点位置，以往自动化观测沥青延度仪中图像捕捉装置往往都固定在某一位置，而沥青延度试验其拉伸长度通常在1米以上，在固定成像装置的情况下就需要使用广角摄像头且需要将摄像头布置在一定距离以外，这样使试验准确度大幅下降，而本发明提出可移动的摄像头，可近距离追踪试件断裂点位置，成像更清晰，试验精度更高。

附图说明

图1本发明装置的俯视图。

具体实施方式

本发明提出了一种基于视频辅助的沥青延度仪，该沥青延度仪可以实现对沥青试件断裂瞬间的自动判定，提高了沥青延度试验精度。

图1为本发明装置的俯视图，其中组件1为夹件牵引电机、组件2为移动夹件底座、组件3为夹件导轨、组件4为刻度尺、组件5为固定夹件底座、组件6为水浴盖板、组件7为控制与显示装置、组件8为柜体、组件9为恒温水浴、组件10为摄像头导轨、组件11为摄像头、组件12为摄像头牵引电机。

柜体8中有恒温水浴9、控制与显示装置7，恒温水浴水槽长、宽、高可根据需要自行设定，本发明中以矩形水槽为例。组件1、组件2、组件3、组件5、组件10、组件11、组件12都位于同一水平面内，且在恒温水浴水面以下，深度根据试验要求确定，本次申请按照水面以下50cm为例说明，组件1、组件4及组件10与恒温水浴的水槽长边平行其中，组件4固定在柜体上端，固定在恒温水浴底部。组件6为恒温水浴盖板，其材质可以为玻璃或者塑料，实际为数块，其数量应能够全部覆盖恒温水浴水面范围。控制与显示装置7的主要功能是实现恒温水浴内液体温度问题维持在设定温度，控制夹件牵引电机及摄像头牵引电机按照指定速度牵引移动夹件底座2和摄像头11移动，同时根据摄像头传输的图像判定试件是否拉断并记录及显示相应试验数据。

试验开始前将沥青试件两端分别固定在固定夹件底座5和移动夹件底座2上，并调整摄像头11的位置，使摄像头11的视频成像中点位于试件中点。在控制与显示装置7中输入相应参数，并设定试验速度，其中摄像头速度为移动夹件速度的一半，开始试验，1和12分别按照设定速度牵引移动夹件和摄像头移动，摄像头实时捕捉试件中点位置图像并传输给控制与显示装置7，当试件被拉断时，摄像头捕捉到图像，由控制与显示装置判定试验达到终止条件，并记录相应试验数据。