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沥青混合料是目前世界上用量最大的道路建设材料,从体积构成看,沥青混合料中细集料占总体积的40%~50%。巨大的市场需求使国内天然砂资源逐年减少,机制砂替代天然砂是必然趋势。但是我国机制砂粒径、粒形质量参差不齐,机制砂形态质量检测是保证混合料质量的关键。传统振动筛分法只能实现机制砂粒径级配检测,图像法能同时实现粒径和粒形检测。本文针对粒径为0.6~4.75 mm的机制砂进行检测算法研究及开发相应的检测系统。设计机制砂振动分散系统,采用CCD相机实现对下落砂粒进行图像采集,为了减小机制砂表面颜色对检测结果的影响,设计了无影背光光源系统,研制了机制砂粒径、粒形检测硬件系统。采用高斯滤波对灰度化后的图像进行去噪;采用最大类间方差法对滤波后的图像进行分割得到二值图;利用颗粒几何特征判别图像边界处不完整颗粒,并进行去除;利用Hu矩特征识别并消除相邻图片中被重复拍摄的颗粒;通过求取颗粒凸包和凹点检测,分离了粘连的颗粒。提出了一种新的图像标定方法。基于Visual Studio C++、Open CV库和Qt开发了机制砂粒径粒形检测软件系统。对0.6~4.75 mm粒径范围的机制砂单级料、级配料分别进行了粒径、粒形检测的重复性试验、与新帕泰克QICPIC动态颗粒图像分析仪的精度对比试验。实验结果表明,对单级料和级配料的粒径检测最大重复性误差为3.46%和0.51%,粒形检测最大重复性误差为2.97%和0.85%,颗粒形状越趋于球形,重复性越好。与新帕泰克的粒径结果对比,单级料与级配料两仪器的最大偏差为7.19%和6.02%,粒形结果最大偏差为3.08%和2.42%。针对图像法和振动筛分法机制砂粒径检测的差异性,提出了一种粒径修正方法,修正后粒径检测精度能满足工程实际测量需求。以国标《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)中测量细集料粒形棱角性的流动时间法为对比,对不同粒形表征参数和流动时间进行了相关性研究,得到等效椭圆长短轴比为最优粒形表征参数。所开发的检测系统能满足机制砂粒径、粒形实验室检测需求,能有效监测机制砂质量。