基于DIC的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法与系统与流程 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法与系统技术领域1.本发明属于混凝土粘结面粗糙度评价技术领域，特别是基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法与系统。背景技术：2.混凝土粘结面粗糙度是混凝土微观结构以及其他复杂因素的一个综合反映，是决定界面粘结强度的重要参数，目前粗糙度的评价方法包括灌砂法、硅粉堆落法、观察法、分维仪测量法等。专利《一种混凝土粗糙度测量方法(cn101261111a)》发明了一种混凝土粗糙度测量方法，通过绘制混凝土表面的形态轮廓曲线计算得到了混凝土表面粗糙度，解决了灌砂法中无法用于非水平构件和非规则构件粗糙度测试的问题，但该发明仅能用于评价混凝土表面某一截面的粗糙度，且每次测量都需用轮廓曲线仪绘制，操作较为繁琐。专利《一种装配式混凝土粗糙度检测方法(cn 111174679 a)》发明了一种装配式混凝土粗糙度检测方法，通过制作硅胶模具计算了装配式混凝土的粗糙度，但模具的成型过程较长，无法做到快速评价。专利《一种手持式混凝土粗糙度三维检测装置及方法(cn 112414327 a)》发明了一种手持式混凝土粗糙度三维检测装置，通过三维扫描技术观测到混凝土的表面粗糙度，但该发明对试验设备的要求较高。3.目前混凝土粗糙度测试方法与系统尚存在以下问题：4.(1)粗糙度测试结果精度低：常用灌砂法、硅粉堆落法、观察法测量得到的混凝土粘结面粗糙度受人为因素影响较大，粗糙度结果精度较低；5.(2)粗糙度试验设备复杂：现有采用分维仪或激光扫描等方法测量得到的粗糙度虽然精确度更高，但设备操作繁琐，不利于混凝土粘结面粗糙度的快速评价。6.(3)对试件尺寸和形状要求高：常用灌砂法、硅粉堆落法无法用于非水平构件和非规则混凝土粘结面的测量，而采用分维仪或激光扫描由于设备尺寸和测量范围的限制对混凝土试件的尺寸也有所限制，适用性较差。7.因此，如何快速、便捷、精确地评价混凝土粘结面粗糙度，是本领域技术人员亟需解决的问题。技术实现要素：8.鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法与系统，可以快速、便捷、精确地评价出混凝土粘结面的粗糙度。9.一方面，本发明实施例提供了基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法，包括：10.s1、对目标混凝土粘结面进行散斑处理；11.s2、获取经散斑处理后的目标混凝土粘结面的散斑图像；12.s3、基于dic测量方法对所述散斑图像进行分析，获得所述目标混凝土粘结面的三维轮廓图；13.s4、根据所述三维轮廓图，获得待测部位处多个迹线高度的增变量；14.s5、对多个所述迹线高度的增变量进行分析，获得所述目标混凝土粘结面的粗糙度。15.进一步地，所述s4具体包括：16.s41、基于所述三维轮廓图，根据预设条件确定待测的粗糙度测量部位、迹线个数和迹线分布部位；17.s42、根据所述粗糙度测量部位、迹线个数和迹线分布部位，获得多条迹线对应的迹线高度-迹线垂直投影长度曲线；18.s43、基于多条所述迹线高度-迹线垂直投影长度曲线，获得多个迹线高度的增变量。19.进一步地，所述s41具体包括：选择面积为100mm×100mm的混凝土粘结面作为粗糙度测量部位；选择迹线间距为25mm～40mm的迹线均匀分布在粗糙度测量部位处。20.进一步地，所述s5具体包括：21.s51、根据每个迹线高度的增变量，计算得到对应迹线的粗糙度；22.s52、将多条迹线的粗糙度的平均值作为所述目标混凝土粘结面的粗糙度。23.进一步地，所述目标混凝土粘结面的粗糙度划分为平滑、较为粗糙、粗糙、极度粗糙四个等级。24.另一方面，本发明实施例还提供了基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价系统，应用上述的方法，该系统包括：图像采集子系统和数据分析子系统；25.所述图像采集子系统包括散斑印章和图像采集设备；26.所述散斑印章，用于对目标混凝土粘结面进行散斑处理；27.所述图像采集，用于拍摄经过散斑处理后的目标混凝土粘结面的散斑图像；28.所述数据分析子系统，用于对所述散斑图像进行分析，获得所述目标混凝土粘结面的三维轮廓图；根据所述三维轮廓图获得待测部位处多个迹线高度的增变量；对多个所述迹线高度的增变量进行分析，获得所述目标混凝土粘结面的粗糙度。29.进一步地，所述散斑印章为用油漆喷涂的白底黑色斑点海绵。30.进一步地，所述图像采集设备为分辨率在500万像素以上的摄像机。31.与现有技术相比，本发明记载的基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法与系统，具有如下有益效果：32.1、试验操作简便。本发明仅需拍摄一张经过散斑处理后的混凝土粘结面图像，即可进行分析得到混凝土粘结面粗糙度。33.2、适用性强，对混凝土试件尺寸要求低。本发明可以测量相片分辨率为500万pixel以上的混凝土试件粘结面的粗糙度，无需要求混凝土试件的形状，可用于任意混凝土试件粘结面粗糙度的测试。34.3、计算结果精确。本发明中基于dic技术得到的迹线高度等参数的精度高于常规分维仪测量结果，从而使粗糙度计算结果更精确。35.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。36.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明37.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：38.图1为本发明实施例提供的基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法流程示意图。39.图2为本发明实施例提供的散斑图像。40.图3为本发明实施例提供的目标混凝土粘结面的三维轮廓图。41.图4为本发明实施例提供的迹线分布示意图。42.图5为本发明实施例提供的4条迹线的x(t)—l曲线示意图。43.图6为本发明实施例提供的基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价系统结构示意图。具体实施方式44.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。45.参见图1所示，本发明实施例提供了基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法，具体包括如下步骤：46.s1、对目标混凝土粘结面进行散斑处理；47.s2、获取经散斑处理后的目标混凝土粘结面的散斑图像；48.s3、基于dic测量方法对所述散斑图像进行分析，获得所述目标混凝土粘结面的三维轮廓图；49.s4、根据所述三维轮廓图，获得待测部位处多个迹线高度的增变量；50.s5、对多个所述迹线高度的增变量进行分析，获得所述目标混凝土粘结面的粗糙度。51.在上述步骤s1中，为对混凝土粘结面高度进行精确捕捉，对目标混凝土粘结面进行散斑处理；52.在上述步骤s2中，获取到的经散斑处理后的目标混凝土粘结面的散斑图像如图2所示；53.在上述步骤s3中，基于dic技术对混凝土表面散斑通过图像纹理匹配参考图和变形图中的对应散斑点，获取混凝土表面的位移与变形，并通过坐标重构获得目标混凝土粘结面的三维轮廓图，如图3所示；具体地，粗糙度量化评价方法的基本原理是利用散斑处理后得到的参考图和变形图为基准计算得到的三维应变云图，设参考图为f(xij)，变形图为g(xij)，参考图中的p点移动了u0到达了变形图中的位置p′。通过估计p′的位置获得u0的估计，为此可在参考图中以p为中心选择大小为n×n的计算子区，通过整个子区的纹理信息计算得到混凝土粗糙面的位移变量。54.在上述步骤s4中，具体包括：55.s41、基于三维轮廓图，根据预设条件确定待测的粗糙度测量部位、迹线个数和迹线分布部位；其中，迹线即为实际测量的混凝土横截面部位，迹线个数越多，试验精度越高；具体为选择面积为100mm×100mm的混凝土粘结面作为粗糙度测量部位；由于当选取迹线条间距大于40mm时，其测量精度较低，与实际粗糙度不符合；当选取迹线间距小于25mm时，迹线之间距离过近，对结果影响不大，所以应根据实际试件尺寸选择迹线间距为25mm～40mm的迹线均匀分布在粗糙度测量部位处；56.在本发明实施例中，以迹线间距为25mm选择4条迹线均匀分布在粗糙度测量部位处，具体参见图4所示；57.s42、根据粗糙度测量部位、迹线个数和迹线分布部位，获得多条迹线对应的迹线高度x(t)-迹线垂直投影长度l(mm)曲线，即x(t)-l曲线；58.在本发明实施例中，4条迹线的x(t)—l曲线如图5所示，59.s43、基于多条x(t)-l曲线，获得多个迹线高度的增变量v(τ)；对应的计算方法为：60.v(τ)＝[x(t0+τ)-x(t0)]2[0061]其中，v(τ)为迹线高度的增变量，表示两点间迹线高度增量平方均值；τ为两迹线测点间距；t0为迹线起始点；x(·)为·处的迹线高度。[0062]在上述步骤s5中，具体包括：[0063]s51、根据每个迹线高度的增变量v(τ)，计算得到对应迹线的粗糙度d；[0064]s52、将多条迹线的粗糙度的平均值作为目标混凝土粘结面的粗糙度计算方法为：[0065][0066]其中，n为规定的迹线个数；τi为第i条迹线与第一条迹线间的距离；为目标混凝土粘结面的粗糙度；该目标混凝土粘结面的粗糙度可依据大小划分为平滑(2-1.6)、较为粗糙(1.6-1.3)、粗糙(1.3-0.9)、极度粗糙(0.9-0)四个等级；[0067]在本发明实施例中，最终输出的目标混凝土粘结面的粗糙度d为0.91，属于极度粗糙。[0068]另一方面，本发明实施例还提供了基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价系统，应用上述的方法，该系统包括：图像采集子系统2和数据分析子系统3；具体参见图6所示；其中：[0069]图像采集子系统2包括散斑印章和图像采集设备；[0070]散斑印章1为用油漆喷涂的白底黑色斑点海绵，用于对目标混凝土粘结面进行散斑处理；[0071]图像采集为分辨率在500万像素以上的摄像机，用于拍摄经过散斑处理后的目标混凝土粘结面的散斑图像；[0072]数据分析子系统2，用于对散斑图像进行分析，获得目标混凝土粘结面的三维轮廓图；根据三维轮廓图获得待测部位处多个迹线高度的增变量；对多个迹线高度的增变量进行分析，获得目标混凝土粘结面的粗糙度。[0073]本发明实施例公开了基于dic的混凝土粘结面粗糙度量化评价方法与系统，基于dic的位移场测试结果，构建了混凝土粘结面粗糙度计算方法，并建立了混凝土粘结面粗糙度智能化操作系统，通过在智能化操作系统中选择测量迹线数量和迹线分布范围，实现混凝土粘结面不同位置粗糙度的快速评价。[0074]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。[0075]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。









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