一种集料颗粒CT扫描装样装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113624789A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110815205.5(22)申请日2021.07.19(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人王端宜唐成邓凯聆陈光伟(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人蔡克永(51)Int.Cl.G01N23/046(2018.01)G01N15/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种集料颗粒CT扫描装样装置及方法(57)摘要本发明公开了一种集料颗粒CT扫描装样装置及方法；装置包括防倾覆套筒、基座；在防倾覆套筒内，自下而上设置有多层相互间隔的分隔板，每层分隔板之间由多根支撑杆支撑固定；分隔板放置用于CT扫描的集料颗粒；通过断层扫描图像的标定与图像处理算法实现集料颗粒的三维重构，重构后的三维模型可用于集料的三维形态学评价、集料3D打印或用于考虑集料真实集料形态学特征的数值仿真。本装置能最大限度地提高集料的扫描与建模效率且具备结构简单、使用方便及便于推广的特点。CN113624789ACN113624789A权利要求书1/2页1.一种集料颗粒CT扫描装样装置，其特征在于，包括：基座(4)，以及位于基座(4)上的防倾覆套筒(1)；在防倾覆套筒(1)内，自下而上设置有多层相互间隔的分隔板(2)，每层分隔板(2)之间由多根支撑杆(3)支撑固定；分隔板(2)放置用于CT扫描的集料颗粒。2.根据权利要求1所述集料颗粒CT扫描装样装置，其特征在于：所述防倾覆套筒(1)形状为圆形或者矩形；所述分隔板(2)的形状与防倾覆套筒(1)的截面形状相适配。3.根据权利要求2所述集料颗粒CT扫描装样装置，其特征在于：所述支撑杆(3)的形状为圆形柱体或矩形柱体。4.根据权利要求3所述集料颗粒CT扫描装样装置，其特征在于：所述防倾覆套筒(1)的内径大于分隔板(2)的直径，并小于基座(4)的直径；当分隔板(2)上放置有集料颗粒时，支撑杆(3)的高度大于集料颗粒的最大高度。5.根据权利要求4所述集料颗粒CT扫描装样装置，其特征在于：同层分隔板(2)之间的支撑杆(3)的高度相同。6.根据权利要求4所述集料颗粒CT扫描装样装置，其特征在于：所述防倾覆套筒(1)、分隔板(2)、支撑杆(3)、基座(4)为木材、泡沫、塑料或亚克力材质。7.一种三维建模方法，其特征在于采用权利要求1‑6中任一项所述集料颗粒CT扫描装样装置实现：步骤一：将集料颗粒粘接在分隔板(2)上，各集料颗粒之间不接触；集料颗粒粘接完成后，将三个或以上数量的支撑杆(3)的下端粘结在分隔板(2)上表面，并使支撑杆(3)在分隔板(2)的周缘表面均等分布；步骤二：根据目标扫描集料颗粒的数量及层数，按照步骤一的堆叠方式，逐层搭建试件，直至试件搭建至所需层数；步骤三：将步骤二中堆叠后的试件套入防倾覆套筒(1)内；防倾覆套筒(1)的下端放置或者粘结在基座(4)的上表面，以防止试件倾覆；步骤四：将整个试件放置在工业CT载物台上，试件放置稳定后，根据工业CT的最大功率或者电压值，选择将防倾覆套(1)取下或保留，接着使用工业CT对试件进行断层扫描；步骤五：获取试件断层扫描图像后，采用图像处理算法识别图像中支撑杆(3)或防倾覆套筒(1)直径或者对角线的长度L，根据支撑杆(3)或者防倾覆套筒(1)直径或者对角线的真实长度Lreal计算像素的真实尺寸，实现CT图像像素的标定，计算公式如下：其中，L为支撑杆(3)或防倾覆套筒(1)直径或对角线的长度；Lreal为支撑杆(3)或防倾覆套筒(1)直径或对角线的真实长度；Res为像素的真实尺寸；步骤六：使用非局部均值滤波器对集料CT图像进行滤波处理，采用阈值分割算法对集料图像进行二值分割；步骤七：使用边界识别算法识别二值CT图像中的集料边缘位置及坐标，将坐标乘以步2CN113624789A权利要求书2/2页骤五得到的像素真实尺寸Res，得到集料颗粒真实轮廓坐标并使用表面重构算法实现集料颗粒的三维建模。3CN113624789A说明书1/4页一种集料颗粒CT扫描装样装置及方法技术领域[0001]本发明涉及土木工程集料颗粒三维成像技术领域，尤其涉及一种集料颗粒CT扫描装样装置及方法。背景技术[0002]集料是沥青混合料、水泥混凝土等颗粒性建筑材料的重要组成部分，而铁路道砟本身就是集料，可知集料作为颗粒性材料在土木工程领域中发挥着举足轻重的应用。颗粒性材料的力学行为特性除了受集料本身强度的影响，其几何特性对材料的技术性能也存在着重要影响。[0003]集料的形态学特性可分为形状、棱角及纹理三个尺度，但是当前集料的形态学评价方法主要针对的是集料的二