Главная | Проекты | АПК для определения адгезии пленки битума на щебнях различной природы

АПК для определения адгезии пленки битума на щебнях различной природы

Автоматизированное определение степени адгезии битумного материала к щебню на основе анализа покрытия поверхности щебня битумом с применением метода цифровой обработки изображений.

Задача

Используемые в дорожном строительстве нефтяные битумы характеризуются разнообразием состава и сложностью химической структуры, которые зависят как от природы нефтяного сырья, так и от технологии его переработки. Адгезия битума — это прочность его прилипания к скелетообразующим материалам органоминерального композита. Показателем величины адгезии является способность битума удерживаться на поверхности щебня под воздействием агрессивной среды, имитируемой вращением в бутылке в течение определенного периода времени.

Сегодня степень адгезии битума к щебню оценивается по ГОСТ 12801-98 или EN 13614:2011. Указанные в них методы оценки имеют существенные недостатки:

  • величина адгезии битума к щебню оценивается посредством визуальной экспертной оценки (данный метод оценки, при повторном измерении той же выборки другим экспертом, имеет погрешность до 20%);
  • отсутствует повторяемость результатов экспериментов;
  • отсутствуют материалы, подтверждающие полученные результаты экспериментов.

Задачей разработчиков стало создание аппаратно-программного комплекса (АПК), который позволит автоматизировать процесс оценки и обеспечит высокую точность полученных результатов экспериментов.

Решение

Целью разработки аппаратно-программного комплекса является автоматизированная оценка площади покрытия битумом щебней различной природы.

Функции устройства:

  • автоматизированная оценка площади покрытия;
  • получение качественных изображений результатов экспериментов;
  • хранение результатов экспериментов

АПК определяет степень адгезии битума к щебню за счет измерения площади остаточного покрытия битумом щебня после испытания методом вращения в бутылке. Данное измерение производится при помощи анализа цифрового изображения щебня в плоскости, перпендикулярной оси объектива.

Образцы для анализа размещаются в специализированном выдвижном лотке, который обеспечивает необходимое позиционирование относительно камеры и источников освещения.

Процесс анализа образцов включает в себя два этапа:

  1. Получение исходных изображений;
  2. Получение итогового изображения и расчет степени покрытия.

Преимущества решения:

  • Соответствие ГОСТ 12801-98 и EN 13614:2011;
  • Исключение человеческого фактора при визуальной оценке площади покрытия;
  • Высокая точность и повторяемость результата экспериментов;
  • Постоянный доступ к результатам экспериментов;
  • Портативность комплекса.

На текущий момент АПК установлен и успешно работает в лаборатории компании-заказчика.

Детали

Этапы проекта

  1. Создание методики количественного определения степени адгезии битумного материала к щебню.
  2. Разработка аппаратно-программного комплекса для проведения автоматизированного лабораторного анализа степени адгезии битума на щебнях различной природы.

Научно-техническая новизна

Алгоритм сегментации основан на анализе интенсивности пикселей. Для повышения точности используется разделение объектов на кластеры, а также определяется зависимость между пикселями внутри и между кластерами (графы переходов). Кластеры составлены на основе образцов с разной степенью покрытия битумом (от 0 до 100%), взятых из статистической выборки.

Достигнутые качественные и количественные показатели

  • Единовременная оценка набора образцов (до 10 шт.);
  • Уменьшение времени оценки площади покрытия (до 2 минут);
  • Хранение и доступность высококачественных цифровых фотографии образцов с результатом оценки (до 250 шт.);
  • Снижение погрешности измерения (не более 5%);
  • Повышение повторяемости результата (98-100%).

Технологии

Языки программирования и фреймворки Python3, С89, HAL
Web-интерфейс HTML, фреймворк Flask (Python3)
OS Ubuntu 18.04 LTS х64
Библиотеки OpenCV-Python, Numpy, GPIO, Pyserial
IDE Ру Charm Community Edition 2018.3.3

Ключевые исполнители

  • Менеджер проекта:  А.К. Овсянникова
  • Разработчики: Д.В. Казаков, А.А. Корепанова
  • Программист-алгоритмист: В.В. Ракова

Соисполнитель

ООО «Тетракуб»

Заказчик

ЗАО «Амдор»