一种再生沥青混凝土生产用给料装置控制方法与流程

1.本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种再生沥青混凝土生产用给料装置控制方法。


背景技术：

2.再生沥青混凝土是指将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青材料、水泥、粗骨料和细骨料等按一定比例重新拌和成的沥青混合料，再生沥青混凝土的生产和使用一方面避免废旧沥青混合材料中沥青和石料的浪费，另一方面节省了道路和建筑施工中混凝土材料的开支。
3.生产再生沥青混凝土时需要将旧沥青路面混合材料进行粉碎，然后与其他材料按一定比例进行搅拌混合，使得各种材料混合均匀、不存在离析现象，并且要保证获得的再生沥青混凝土具有一定的强度。在进行各种材料的搅拌混合时需要合理的控制每种材料的供给量，在搅拌混合过程中合理的材料供给量能够保证快速的搅拌均匀以及保证生产的再生沥青混凝土具有足够的强度，使得废旧的沥青混合材料得到合理的再利用。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种再生沥青混凝土生产用给料装置控制方法，所采用的技术方案具体如下：本发明一个实施例提供了一种再生沥青混凝土生产用给料装置控制方法：每个给料装置各时刻的给料量构成各时刻的给料向量；获得搅拌装置内的各时刻混合材料的混合图像，并对各时刻混合图像进行划分获得多个子图像并灰度化；利用各子图像上所有像素点的灰度梯度幅值和灰度梯度方向出现的概率获得各子图像对应的局部状态向量；对一个时刻的多个子图像对应的局部状态向量聚类，元素数量最多的类别中的元素数量与元素总数量的比值为该时刻的混合均匀程度，所述元素为局部状态向量；该时刻对应的元素数量最多的类别中元素的均值为该时刻的混合均匀状态向量；利用各个时刻的混合均匀状态向量与其他局部状态向量的差值向量的和获得各时刻的混合不均匀状态向量；根据各时刻的混合均匀程度确定材料混合均匀的时刻；获得每个时刻的混合材料的强度，且材料混合均匀的时刻中混合材料强度最大的时刻对应的混合均匀状态向量为目标向量；选择一个时刻，根据当前时刻和所选择时刻的混合均匀状态向量的差值与当前时刻的混合均匀状态向量和目标向量的差值的相似度、混合不均匀状态向量的相似度和所选择时刻的混合均匀程度获得所选择时刻的参考程度；对各时刻的参考程度与给料向量的乘积加权求和获得下一时刻的给料向量。
5.优选地，每个给料装置各时刻的给料量构成各时刻的给料向量包括：一分钟为一个时刻，读取每个时刻各给料装置给料口的总给料量，每个时刻读取的总给料量组成每个时刻的给料向量。
6.优选地，获得搅拌装置内的各时刻混合材料的混合图像包括：在搅拌装置内安装一个采样装置，搅拌过程中搅拌装置内的混合材料会被采样进采样装置内；利用设置好的相机获得采样装置内混合材料的图像，记为混合图像。
7.优选地，对各时刻混合图像进行划分获得多个子图像并灰度化包括：设置预设尺寸的正方形滑动窗口，利用滑动窗口在以滑动窗口的边长为步长在混合图像上进行滑动；每个滑动窗口内的所有像素点组成一张子图像，并对每个时刻获得所有子图像进行灰度化。
8.优选地，利用各子图像上所有像素点的灰度梯度幅值和灰度梯度方向出现的概率获得各子图像对应的局部状态向量包括：利用sobel算子获得每个灰度化后的子图像上的像素点的灰度梯度幅值和灰度梯度方向；灰度化后的子图像上各像素点的灰度梯度幅值和灰度梯度方向分别构建幅值灰度图和方向灰度图的灰度直方图，根据灰度直方图获得各像素点的灰度梯度幅值出现的概率和各像素点的灰度梯度方向出现的概率；将灰度梯度幅值出现的概率构成一个向量，灰度梯度方向出现的概率构成另一个向量，将两个向量进行拼接得到子图像对应的局部状态向量。
9.优选地，利用各个时刻的混合均匀状态向量与其他局部状态向量的差值向量的和获得各时刻的混合不均匀状态向量包括：每个时刻的混合均匀状态向量与其他局部状态向量的差值的和为一个向量，获得该向量的单位向量为每个时刻的混合不均匀状态向量。
10.优选地，根据各时刻的混合均匀程度确定材料混合均匀的时刻包括：设定混合均匀阈值，若一个时刻的混合均匀程度大于混合均匀阈值，则此时刻为材料混合均匀的时刻。
11.优选地，根据当前时刻和所选择时刻的混合均匀状态向量的差值与当前时刻的混合均匀状态向量和目标向量的差值的相似度、混合不均匀状态向量的相似度和所选择时刻的混合均匀程度获得所选择时刻的参考程度包括：当前时刻和所选择时刻的混合均匀状态向量的差值与当前时刻的混合均匀状态向量和目标向量的差值的相似度与所选择时刻对应的参考程度成正相关关系；所选择时刻以及当前时刻的混合不均匀状态向量的相似度与所选择时刻对应的参考程度成负相关关系；所选择时刻的混合均匀程度与所选择时刻对应的参考程度成正相关关系。
12.优选地，在对各时刻的参考程度与给料向量的乘积加权求和获得下一时刻的给料向量之前还包括：获得各时刻的数据的有效性，以当前时刻的混合均匀状态向量为圆心，当前时刻的混合均匀状态向量与目标向量的欧式距离为半径构建一个超球体；若一个时刻对应的混合均匀状态向量在超球体内，则该时刻的数据有效性为第一预设值；若一个时刻对应的混合均匀状态向量在超球体外，则该时刻的数据有效性为第二预设值。
13.本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明通过采集搅拌装置中的混合材料的图像数据，获取混合材料的混合均匀程度以及混合均匀状态向量和特征和混合不均匀状态向量，准确完备的描述的混合材料在生产搅拌过程中的材料分布状态和分布情况，为后续给料控制提供数据基础。
14.本发明通过历史记录中和当前时刻下不同给料量下的混合材料的分布情况，获得下一时刻各个进料口的给料控制方法，保证再生沥青混凝土生产过程中能够快速的搅拌均匀并且获得高强度的混合材料，不仅提高了生产效率还提高了产品质量。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
16.图1为一种再生沥青混凝土生产用给料装置控制方法流程图。
具体实施方式
17.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种再生沥青混凝土生产用给料装置控制方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
18.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
19.下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种再生沥青混凝土生产用给料装置控制方法的具体方案。
20.实施例1本发明的主要应用场景为：在回收了老旧沥青混凝土的材料，生产再生沥青混凝土，时需要在各个给料装置给搅拌装置供料时控制各个材料的供料装置，以便能够提供合适的供料，使得搅拌装置在进行充分的搅拌后获得的再生沥青混凝土强度够大，混合较为均匀。
21.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种再生沥青混凝土生产用给料装置控制方法流程图，该方法包括以下步骤：步骤一：每个给料装置各时刻的给料量构成各时刻的给料向量；获得搅拌装置内的各时刻混合材料的混合图像，并对各时刻混合图像进行划分获得多个子图像并灰度化。
22.在生产再生沥青混凝土时，需要将各种材料从各个给料口中送入搅拌机中，所述的材料包括但不限于粉碎后的旧沥青混合料、再生剂、新沥青材料、水泥、石子等粗骨料，还有砂子等细骨料；本实施例将每个给料装置的进料口安装一个进料量控制装置，所述的进料控制装置能够通过计算机实时控制材料的进入量，例如利用电机驱动闸门的方法构建成一个进料控制装置。由于每个进料口的控制装置都具有一个控制参数，通过改变控制参数的大小来控制进料口的给料量，本实施例将每个进料口的控制装置的控制参数作为每个进料口的给料量。本实施例能够读取每个时刻下每个进料口的给料量，进而获得每个进料口从生产开始到任意时刻的总给料量，将所有进料口在任意时刻的总给料量拼接成一个向量，称为任意时刻的给料向量，优选地，本实施例中每隔一分钟为一个时刻。
23.在再生沥青混凝土搅拌过程中各进料口给料总量是对搅拌装置内混合材料有影响的，例如当新沥青材料和细骨料给料总量相比其他材料的给料总量大时，在搅拌过程中容易使得细骨料分布不均匀，存在离析现象；因此为了保证能够快速获得均匀混合的再生混凝土需要控制搅拌过程中各进料口的给料量，即需要根据当前搅拌装置内混合材料的分
布情况控制下一时刻的给料向量。
24.所述的搅拌装置内的混合材料的分布情况是指混合材料中各组分材料的分布的是否均匀以及如何分布；本实施例为了获取混合材料搅拌的是否均匀，需要利用相机采集搅拌装置内混合材料的图像数据，具体做法为：在搅拌装置上安装一个采样装置，搅拌装置内的混合材料在搅拌过程中会被填充到采样装置内，在采样装置内安装一个rgb相机，以及一个点光源，相机能够采集到采样装置内混合材料的图像数据，当相机采样完一张图像后，采样装置能够将其内的混合材料重新推进搅拌装置中；当相机采集下一时刻的混合材料的图像时，重新令搅拌装置内的混合材料填充到采样装置内，重新采集图像即可。本实施例通过采样装置能够在不影响搅拌装置工作的基础上实时获得搅拌装置内混合材料的图像。本发明采集图像的大小为1024
×
1024，采集的图像为混合图像。
25.获取某个时刻相机采集的混合图像d，并构造一个正方形的滑动窗口，该窗口的尺寸为预设尺寸k
×
k，其中k=64，该滑动窗口以步长k在混合图像d上进行滑动，每滑动一次窗口，滑动窗口内的所有像素点构成一个子图像，获得每个时刻对应的多个子图像，并对子图像进行的灰度化。
26.步骤二：利用各子图像上所有像素点的灰度梯度幅值和灰度梯度方向出现的概率获得各子图像对应的局部状态向量；对一个时刻的多个子图像对应的局部状态向量聚类，元素数量最多的类别中的元素数量与元素总数量的比值为该时刻的混合均匀程度，所述元素为局部状态向量；该时刻对应的元素数量最多的类别中元素的均值为该时刻的混合均匀状态向量；利用各个时刻的混合均匀状态向量与其他局部状态向量的差值向量的和获得各时刻的混合不均匀状态向量。
27.首先，对于步骤一中所述的各时刻灰度化后的子图像，利用sobel算子获得灰度化后的子图像上每个像素的梯度幅值和梯度方向，然后根据所有像素点的灰度梯度幅值和灰度梯度方向分别获得灰度直方图h1和灰度直方图h2，灰度直方图h1的纵轴表示灰度化后的子图像上每个像素点的灰度梯度幅值出现的概率，为了方便后续的计算，本实施例将子图像上所有梯度幅值出现的概率拼接成一个高维的向量，同理，灰度直方图h2的纵轴表示灰度化后的子图像上每个像素点的灰度梯度方向出现的概率，为了方便后续的计算，本发明将所有梯度方向出现的概率拼接称另一个一个高维的向量，然后将一个子图像对应的两个高维向量拼接成一个向量，称为一个子图像对应的局部状态向量。混合图像d中一个子图像对应的局部状态向量描述的是混合图像d上局部范围的像素点梯度信息，能够描述混合材料在局部范围内的纹理特征，进而能够表征局部范围内混合材料的分布情况。
28.进一步地，对一个时刻获得的所有的局部状态向量进行均值漂移聚类，获得所有聚类结果中包含元素数量最多的类别，所述元素为局部状态向量，该类别表示大部分子图像的局部状态向量集中分布在一起，获取该类别中元素数量与所有元素数量的比值，该比值越大说明该时刻下有越多的局部状态向量集中分布在一起，进一步说明多处局部范围内混合材料的分布情况一致，即混合材料大部分区域是混合均匀的。另外获取元素数量最多的类别中所有局部状态向量的均值，该均值表示混合材料中各中材料的分布情况，本实施例中将该比值称为某个时刻的混合均匀程度，该均值称为某个时刻的混合均匀状态向量。
29.最后，获取元素数量最多的类别之外的其他所有局部状态向量构成的集合，由于集合中的局部状态向量不是集中分布在一起的，所有这些局部状态向量描述的是混合材料
不均匀分布时的分布情况；计算混合均匀状态向量和所述集合中所有局部状态向量的差值，每个差值也是一个向量，表示混合状态向量与集合中每个局部状态向量的位移，可以表征均匀分布和不均匀分布之间的差异。获取所有差值向量的和，该结果的单位向量称为混合不均匀状态向量，用于描述混合均匀区域的混合材料的分布情况与混合不均匀区域的混合材料的分布情况的差异。
30.步骤三：根据各时刻的混合均匀程度确定材料混合均匀的时刻；获得每个时刻的混合材料的强度，且材料混合均匀的时刻中混合材料强度最大的时刻对应的混合均匀状态向量为目标向量；选择一个时刻，根据当前时刻和所选择时刻的混合均匀状态向量的差值与当前时刻的混合均匀状态向量和目标向量的差值的相似度、混合不均匀状态向量的相似度和所选择时刻的混合均匀程度获得所选择时刻的参考程度；对各时刻的参考程度与给料向量的乘积加权求和获得下一时刻的给料向量。
31.步骤二根据任意时刻的混合图像获得了任意时刻对应的混合均匀程度、混合均匀状态向量和混合不均匀状态向量。
32.在再生沥青混凝土的生产过程中，将每个时刻下（包括当前时刻）的给料向量以及对应的混合均匀程度、混合均匀状态向量、混合不均匀状态向量存储在数据库1中；在生产过程中，设置混合均匀阈值th，优选地，阈值的取值为0.8，当某个时刻的搅拌装置内的材料的混合均匀程度大于阈值th=0.8时认为混合材料是混合均匀的，获得生产过程中搅拌装置内材料混合均匀的时刻，并且在生产过程中当混合材料混合均匀时需要抽检混合材料的强度，并将抽检的混合材料的混合均匀状态向量与对应的强度也存储进数据库2中。
33.在当前时刻，从数据库2的材料混合均匀的时刻中读取强度最大的混合材料所对应的混合均匀状态向量，称为目标向量，本发明期望通过改变各材料的供给量来使得当前时刻的混合均匀状态向量快速的趋近目标向量，以保证能够快速的获得混合均匀材料强度高的再生沥青混凝土。具体方法为：选择数据库1中的第i个时刻对应的数据，则选择的第i时刻记录的给料向量为, 混合均匀程度为，混合均匀状态向量为, 混合不均匀状态向量为，当前时刻的混合均匀状态向量记为，当前时刻的混合不均匀状态向量记为，目标向量为，获得第i个时刻给料的参考程度：其中，为当前时刻对应的混合均匀状态向量与目标向量的差值，为当前时刻对应的混合均匀状态向量与所选择的时刻对应的混合均匀状态向量的差值，这两个差值都是一个向量；表示这两个向量的余弦相似度，该值越大说明到的相对位移与到的相对位移越平行；本发明期望当前时刻的混合均匀状态向量快速的趋近目标向量，但是由于无法一步到位的让变为，因此当越
大时越期望让先趋近与，然后再由趋近于，这样能保证可以快速的逐渐逼近；因此越大那么越可以参考所选择的第i个时刻记录的给料向量。
34.表示所选择时刻对应的混合不均匀状态向量与当前时刻对应的混合不均匀向量的余弦相似度，该值越小说明所选择的第i个时刻记录的混合不均匀状态向量越和当前时刻的混合不均匀状态向量不相似，说明所选择的第i个时刻记录的给料向量越可以抵消当前时刻的混合不均匀的情况；具体来说，如果当前时刻存在某种不均匀有情况，例如某个区域的石子等粗骨料由于离析导致分布不均匀，而所选择的第i个时刻记录下存在另一种不均匀情况，这种不均匀情况恰好和当前这种不均匀情况相反或者很不一样，例如所选择的第i个时刻记录下某个区域的砂子等细骨料由于离析导致分布不均匀，那么当先趋近于时能够避免不均匀的区域变得更加不均匀，保证具有变得更加均匀的可能性。因此越小越可以参考所选择的第i个时刻记录的给料向量。其中是为了保证分母大于等于1。
35.另外，表示所选择的第i个时刻对应的混合均匀程度，该值越大说明所选择的第i个时刻记录下的材料混合越均匀，那么当让先趋近与然后再由趋近于时就能够使得这个趋近过程尽可能保持较高的均匀性，避免出现一些突然混合不均匀的异常情况。
36.获得了历史上每个时刻记录的给料参考程度，本实施中下一时刻各进料口的给料方法是需要参考历史时刻中的给料方法的；如果历史上每个时刻记录的给料参考程度越大，说明在使当前时刻的混合均匀状态向量快速的趋近目标向量的过程中，每个时刻记录的给料向量越值得参考。但是只考虑其中一个时刻的参考程度时是不具有说服力的，或者说容易受到偶然情况和误差与噪声的干扰，那么本实施例中需要综合历史中所有时刻的参考程度来确定下一时刻的给料控制方法，具体作为：令下一时刻的给料向量为：其中，表示时刻的总数量；表示第i个时刻数据的有效性，其计算方法为：以当前时刻的混合均匀状态向量为球心，当前时刻的混合均匀状态向量和目标向量的欧式距离为半径构建一个超球体，如果第i个时刻的混合均匀状态向量处于超球体内，说明先趋近与然后再由趋近于这种情况是存在的、合理的，此时第i个时刻的数据有效性；当第i个时刻的混合均匀状态向量处于超球体外时，说明先趋近与然后再由趋近于这种情况是不合理的，因为此时于其让先趋近与然后再由趋近于，还不如直接让趋近于, 此时第i个时刻的数据有效性，即不再考
虑第i条记录下的给料向量。
37.由此可知下一时刻的给料向量是历史时刻中的给料向量的加权融合，其中，表示第i个时刻对应的参考程度，表示第i个时刻对应的给料向量，是归一化系数。
38.至此获得了下一时刻的给料向量，表示下一时刻各进料口的给料总量的期望大小，然后根据当前时刻的给料向量来控制每个给料口在下一时刻需要送入的材料多少。
39.本发明通过根据历史中不同给料情况下的混合材料的混合均匀与不均匀情况，来根据当前时刻的材料混合情况获得下一时刻的给料控制方法，保证生产过程能够快速的搅拌均匀，且获得强度高的再生沥青混凝土材料。
40.需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
41.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。