基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法与流程

本发明属于混凝土检测，尤其涉及一种基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法。

背景技术：

1、混凝土是目前社会使用范围最广泛的建筑材料，混凝土的品质直接影响建筑物的质量和安全。坍落度是表征混凝土拌合物流动性的重要参数，可以辅助判断评定粘聚性和保水性。通常坍落度越大，表示流动性越好。混凝土拌合物应在满足施工要求的前提下，尽可能采用较小的坍落度。

2、现有技术中，坍落度的测量方法如下：将混凝土拌合物按规定方法装入标准的坍落度圆锥筒内，装满刮平后，垂直向上将筒提起，移到一旁。静置片刻后，测量人员拿带有刻度的直尺量出向下坍落的尺寸，该尺寸(mm)即为坍落度。

3、实际操作过程中，操作者需要操作竖直刻度尺和水平刻度尺，直至水平刻度尺接触混凝土顶部时读取其在竖直刻度尺上的刻度，整个测量过程费时费力，并且人为测量，存在手抖、尺斜等不稳定的情况，测量结果不稳定，可靠性差。另外，对于混凝土拌合物的保水性评价，目前仍采用人为观察判断，主观性较强，界限不清。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的坍落度人工测量误差大，费时费力，以及保水性评价人为判断，主观性较强的，误差较大的技术问题。本发明提供一种基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，利用深度相机采集混凝土坍落过程中的图像，自动快速测量混凝土拌合物堆最大高度、坍落范围、离析稀浆范围，进而获得混凝土拌合物的坍落度、坍落扩展度，自动评估混凝土拌合物的保水性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，一种基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，其中，自动测试装置包括：坍落度筒、试验台面、固定支架、深度相机以及计算设备，所述试验台面水平放置，所述坍落度筒放置在试验台面上，所述坍落度筒用以盛装待测混凝土拌合物，所述深度相机通过所述固定支架设置在所述试验台面的上方，所述计算设备和所述深度相机电连接；

2、自动测试评定方法包括以下步骤：

3、步骤1、清理试验台面，按照现行标准制备混凝土拌合物，并将混凝土拌合物装入所述坍落度筒，刮去坍落度筒上端多余的混凝土拌合物并抹平；

4、步骤2、在规定时间内提起坍落度筒，使得桶内的混凝土拌合物在重力作用下向下坍塌；

5、步骤3、采用深度相机记录提起坍落度筒后混凝土拌合物坍落的图像，获得试验台面区域的rgb图和深度图；

6、步骤4、计算设备通过步骤3获得的rgb图和深度图数据测算得到坍落度以及保水性。

7、本发明的基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，利用深度相机采集混凝土坍落过程中的图像，自动快速测量混凝土拌合物堆最大高度、坍落范围、离析稀浆范围，进而获得混凝土拌合物的坍落度、坍落扩展度，自动评估混凝土拌合物的保水性。

8、具体地，在步骤3中，深度相机拍摄坍落图像，获取图像试验台面四个角点的位置，根据角点位置剪裁图像，获得试验台面区域的rgb图和深度图。

9、进一步地，坍落度的计算方法包括：

10、步骤4-1、设深度相机到试验台面的距离为最大深度hmax，设深度相机到混凝土拌合物顶端的距离为最小深度hmin，最大深度hmax和最小深度两者之差δh为混凝土拌合物的最大高度，设坍落高度为ht，坍落度筒的高度为ht，则有ht＝ht-δh；

11、步骤4-2、从提起坍落度筒开始，逐帧重复步骤3和步骤4-1，记录坍落高度，得到坍落高度随时间变化曲线；

12、步骤4-3、若坍落高度ht连续5s内最大高度变化小于1mm时，则判定为坍落趋于稳定，记录此时的坍落高度为稳定坍落度。

13、进一步地，在步骤2中，混凝土拌合物坍塌，离析的坍落泥浆则会沿堆积体四周向外流动，设混凝土拌合物在试验台面上的外边线为s1，设坍落泥浆在试验台面上的外边线为s2，保水性的计算方法包括：

14、步骤4-a、剪裁深度图像，获取混凝土拌合物外边线s1，坍落泥浆外边线s2，s1和s2之间围成的区域为坍落泥浆面积；

15、步骤4-b、计算坍落泥浆面积占混凝土拌合物投影面积的比率，设比率为r，若r>10％，则判定保水性较差，否则判定保水性较好。

16、本发明的基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，通过自动测试装置，坍落度筒、试验台面、固定支架、深度相机及计算设备，试验时，按要求将待测混凝土拌合物试样按要求坍落度筒中，快速提开坍落度筒，混凝土拌合物在重力作用下坍落，离析的坍落泥浆则会沿堆积体四周向外流动；使用深度相机对试验台上混凝土进行连续的拍照，获取深度图和rgb图，并将获得的图像实时传输到计算设备；计算设备按照本发明中提出的方法进行坍落度相关参数的测量，本发明利用计算视觉方法自动测量混凝土拌合物堆最大高度、坍落范围、稀浆范围，进而获得混凝土拌合物的坍落度、坍落扩展度，自动评估混凝土拌合物的保水性。

17、总而言之，本申请的基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，能够自动快速测量混凝土拌合物坍落度，省时省力，结果稳定，可靠性高，自动评估混凝土拌合物的保水性，无人为干扰，可解释性强。

技术特征：

1.一种基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，其特征在于，自动测试装置包括：坍落度筒(1)、试验台面(2)、固定支架(3)、深度相机(4)以及计算设备(5)，所述试验台面(2)水平放置，所述坍落度筒(1)放置在试验台面(2)上，所述坍落度筒(1)用以盛装待测混凝土拌合物(6)，所述深度相机(4)通过所述固定支架(3)设置在所述试验台面(2)的上方，所述计算设备(5)和所述深度相机(4)电连接；

2.如权利要求1所述的基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，其特征在于，在步骤3中，深度相机(4)拍摄坍落图像，获取图像试验台面(2)四个角点的位置，根据角点位置剪裁图像，获得试验台面(2)区域的rgb图和深度图。

3.如权利要求1所述的基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，其特征在于，坍落度的计算方法包括：

4.如权利要求1所述的基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，其特征在于，在步骤2中，混凝土拌合物(6)坍塌，离析的坍落泥浆(7)则会沿堆积体四周向外流动，设混凝土拌合物(6)在试验台面(2)上的外边线为s1，设坍落泥浆(7)在试验台面(2)上的外边线为s2，保水性的计算方法包括：

技术总结本发明属于混凝土检测技术领域，尤其涉及一种基于计算机视觉的混凝土坍落度和保水性自动测试评定方法，包括以下步骤：步骤1、清理试验台面，按照现行标准制备混凝土拌合物，并将混凝土拌合物装入坍落度筒，刮去坍落度筒上端多余的混凝土拌合物并抹平；步骤2、在规定时间内提起坍落度筒，使得桶内的混凝土拌合物在重力作用下向下坍塌；步骤3、采用深度相机记录提起坍落度筒后混凝土拌合物坍落的图像，获得试验台面区域的RGB图和深度图；步骤4、计算设备通过步骤3获得的RGB图和深度图数据测算得到坍落度以及保水性。本发明的自动测试评定方法，能够自动快速测量混凝土拌合物坍落度，省时省力，结果稳定，可靠性高，自动评估混凝土拌合物的保水性，无人为干扰，可解释性强。技术研发人员：岳朋成,潘荣凯,马啸,方慧敏,刘钰宏,邵婷悦,杨纪领受保护的技术使用者：常州市建筑科学研究院集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25