【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于建筑材料檢測(cè)，具體涉及一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法。
技術(shù)介紹
1、紙面石膏板是以建筑石膏為主要原料，摻入外加劑，并與水接觸發(fā)生水化反應(yīng)，構(gòu)成芯材，再與護(hù)面紙牢固地結(jié)合在一起的建筑板材。一方面，由于在制作紙面石膏板的過程中加入了水，所以當(dāng)紙面石膏板干燥后，原先由水所占據(jù)的空腔就成為了空孔。另一方面，為了體現(xiàn)輕質(zhì)的特點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)揮紙面石膏板輕質(zhì)所帶來的各種優(yōu)越性能，往往在紙面石膏板生產(chǎn)過程中加入外加劑，其中主要的外加劑就包括發(fā)泡劑，亦即引氣劑。因此，在紙面石膏板的成品中也就留下了由發(fā)泡劑作用而產(chǎn)生的孔洞，稱之為泡孔。這種刻意而為之所產(chǎn)生的泡孔是紙面石膏板芯材內(nèi)眾多微小空腔產(chǎn)生的主要來源。
2、輕質(zhì)是紙面石膏板的特點(diǎn)。石膏板的輕質(zhì)可提升板材的防火、保溫、隔熱等性能，還可減少原材料消耗，降低生產(chǎn)能耗。節(jié)省運(yùn)輸成本，簡(jiǎn)便施工操作，減低建筑物造價(jià)等。
3、而輕質(zhì)優(yōu)勢(shì)的取得首先得益于制造紙面石膏板的原材料的比重稟賦，其次還取決于生產(chǎn)工藝所決定的成品孔隙率和孔徑分布的優(yōu)化。因此，很有必要對(duì)紙面石膏板芯材泡孔的孔隙率和孔徑分布進(jìn)行研究，以進(jìn)一步提升紙面石膏板的性能。對(duì)孔隙率和孔徑分布的研究首要一步就是確立分析方法。
4、目前，測(cè)定材料的孔隙率方法較多，且也比較成熟。這些方法包括：重量法、水浸法、油浸法、水排法、氣體法、電阻法、聲速法、壓汞法等等，這些方法均不適應(yīng)對(duì)紙面石膏板芯材的孔隙率的檢測(cè)。鑒于組成紙面石膏板的材料——石膏和護(hù)面紙均不耐水，也不耐油，且是非導(dǎo)電體，材料附加值低等，因此
5、此外，當(dāng)前對(duì)材料孔徑分布的檢測(cè)主要手段是采用儀器分析方法，如：比表面積及孔徑分析儀。但使用儀器分析法有其劣勢(shì)。其一，則是方法的適用性存疑；其二，儀器分析法成本很高；其三，需要較高的人力投入；其四，儀器分析法中使用的液氮資源等浪費(fèi)情況嚴(yán)重；其五，儀器分析法被大量推廣使用的前景不樂觀。
6、由此，如何提供一種能夠快速、便捷、準(zhǔn)確地進(jìn)行紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，仍是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)快速、便捷，準(zhǔn)確地分析紙面石膏板孔隙率和孔徑分布狀態(tài)的目的，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案：
2、一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，包括如下步驟：
3、步驟s1：對(duì)紙面石膏板進(jìn)行裁切，在裁切面涂刷上深色顯泡劑并進(jìn)行拍攝，以獲取涂刷有深色顯泡劑著色的裁切面圖像；
4、步驟s2：將裁切面圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，并基于閾值進(jìn)行二值化處理，得到黑白像素表達(dá)的二值圖像，以二值圖像中的黑色像素表征紙面石膏板芯材中的泡孔，白色像素表征紙面石膏板芯材中的固基，以黑色像素?cái)?shù)量指代紙面石膏板芯材中的泡孔面積，以白色像素?cái)?shù)量指代紙面石膏板芯材中的固基面積，進(jìn)行孔隙率計(jì)算，以此得到紙面石膏板芯材的二維表觀孔隙率，再行邊緣檢測(cè)、查找并繪制輪廓，得到泡孔面積、數(shù)量和位置數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到泡孔的孔徑分級(jí)分布狀況結(jié)果。
5、由于檢測(cè)出的邊緣是不連續(xù)的，即邊緣并不是一個(gè)整體區(qū)域，為此，下一步需要通過輪廓檢測(cè)繪制出輪廓，使邊緣連接成一個(gè)整體區(qū)域，以便后續(xù)進(jìn)行區(qū)域計(jì)算、計(jì)數(shù)、比較、分類等運(yùn)算。
6、進(jìn)一步地，所述步驟s2中的二值化處理，是根據(jù)像素灰度值，通過二值化閾值，劃分為黑色像素和白色像素，二值化閾值為97。
7、由于采用了石墨黑顯孔劑著色，因此，著色后的的固基表面的灰度比不著色的固基表面的灰度更深，亦即灰度值更小，為了使著色的固基表面與不著色的固基表面提取到的黑白像素的分水嶺值盡可能一致，更準(zhǔn)確地使圖像中檢測(cè)到的泡孔與實(shí)際泡孔的大小形貌相同，或盡可能地一致，需要調(diào)整灰度值的閾值，使灰色容忍度變小，即閾值變小，由此，通過降低二值化的閾值，以適合對(duì)紙面石膏板著色后的泡孔檢出方法；
8、現(xiàn)有技術(shù)中，通常以127為二值化閾值，但本專利技術(shù)采用的是石墨粉，且涂刷過程固基表面也會(huì)同樣粘上一定數(shù)量的石墨粉，且樣品的裁切面也不能做到完全平整，涂刷上黑色染色劑著色后，拍攝到的圖像會(huì)把不平的固基表面誤識(shí)為泡孔，因此，選擇二值化閾值在127以下，理論上而言，能夠得到更客觀的二值圖。
9、經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，對(duì)于不同的圖像，二值化閾值在127時(shí)，其孔隙率相較標(biāo)定孔隙率的誤差均為正誤差，且誤差較大，而在二值化閾值在97、82等數(shù)值時(shí)的孔隙率誤差均為負(fù)誤差，理論上正負(fù)誤差之間會(huì)有一個(gè)等當(dāng)點(diǎn)，即誤差為0，但由于不同圖像的等當(dāng)點(diǎn)不同，因此很難得到一個(gè)最佳的等當(dāng)點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)偶然得到，當(dāng)二值化閾值在97時(shí)，能夠得到較低的負(fù)誤差值，且不同圖像之間波動(dòng)較小。
10、與此同時(shí)，二值化閾值為96時(shí)，均為負(fù)誤差，對(duì)于紙面石膏板最重要的指標(biāo)是斷裂荷載，在一定的孔隙率下，斷裂載荷符合檢測(cè)要求，說明紙面石膏板的固基堅(jiān)固，但正誤差的孔隙率虛高，即實(shí)際固基占比要更大，從而導(dǎo)致該紙面石膏板的固基強(qiáng)度被高估了，相反，負(fù)誤差的孔隙率，雖會(huì)使得檢測(cè)到的紙面石膏板固基強(qiáng)度被低估，但只是略微(96的負(fù)誤差很小)提升了檢測(cè)要求，并不會(huì)導(dǎo)致不合格產(chǎn)品被檢測(cè)通過。
11、另一方面，本專利技術(shù)是對(duì)孔徑的分級(jí)分布進(jìn)行分析，即需要對(duì)泡孔進(jìn)行大小分級(jí)，其目的是評(píng)估發(fā)泡劑的發(fā)泡效果；理論上，泡孔既不能太大，也不能太小，即大小一致，泡孔既不能太多，也不能太少，即數(shù)量適當(dāng)；所以，最理想的狀態(tài)是所有泡孔大小相同且均勻分布，然而，實(shí)際檢測(cè)中由于泡孔分布不均，會(huì)使得兩個(gè)或多個(gè)泡孔相互連接，從而形成大泡孔，但一些泡孔之間并非真正連接，而是由于截面切割時(shí)兩個(gè)或多個(gè)泡孔之間存在凹面，著色時(shí)石墨粉附著于泡孔和泡孔間的凹面，導(dǎo)致拍攝到的圖像中顯示相互連接形成的更大的泡孔；但是，由于凹面通常較淺，即便附著石墨粉，其顏色也不會(huì)如泡孔般深，而降低二值化閾值為97，還能夠分離出偽相連的泡孔，從而更真實(shí)地呈現(xiàn)不同級(jí)別的泡孔，反應(yīng)出發(fā)泡劑的真實(shí)發(fā)泡效果。
12、進(jìn)一步地，所述步驟s2中，藍(lán)色、綠色、紅色通道的像素以矩陣形式排列，通過以下公式轉(zhuǎn)換成灰度值：
13、h＝pi×b+pj×g+pk×r
14、其中，h表示灰度值，介于0～255之間；pi表示藍(lán)色權(quán)重系數(shù)；b表示像素藍(lán)色值；pj表示綠色權(quán)重系數(shù)；g表示像素綠色值；pk表示紅色權(quán)重系數(shù)；r表示像素紅色值；
15、通過以像素灰度值排列的矩陣得到灰度圖像，并對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理，公式如下：
16、
17、其中，g(x,y)表示二維的灰度圖像中像素點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)處的像素灰度值；k表示特設(shè)閾值；b(x,y)表示二維的灰度圖像中像素點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)處的二值化像素黑白值，0表示黑色像素，以表征圖像中所指代的芯材泡孔，255表示白色像素，以表征圖像中所指代的芯材固基。
18、進(jìn)一步地，所述步驟s2中，孔隙率的表達(dá)式為：
19、
20、其中，r表示二本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟S2中的二值化處理，是根據(jù)像素灰度值，通過二值化閾值，劃分為黑色像素和白色像素，二值化閾值為97。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟S2中，藍(lán)色、綠色、紅色通道的像素以矩陣形式排列，通過以下公式轉(zhuǎn)換成灰度值：
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟S2中，對(duì)泡孔與固基的邊界采用邊緣檢測(cè)算法予以識(shí)別，邊緣檢測(cè)算法包括如下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟S2中，孔隙率的表達(dá)式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟S2中，對(duì)獲取的裁切面圖像進(jìn)行預(yù)處理，采用高斯濾波進(jìn)行平滑處理，公式如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紙面石膏板孔隙
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟S1中，裁切面距離紙面石膏板棱邊至少200mm，且沿紙面石膏板縱向50mm、橫向100mm裁得。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟S1中，拍攝采用環(huán)形照明，環(huán)形外直徑250mm以上，功率30w以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：對(duì)所述裁切面圖像周圍添加一圈白色邊框，將形成的新圖像用于后續(xù)邊緣檢測(cè)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟s2中的二值化處理，是根據(jù)像素灰度值，通過二值化閾值，劃分為黑色像素和白色像素，二值化閾值為97。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟s2中，藍(lán)色、綠色、紅色通道的像素以矩陣形式排列，通過以下公式轉(zhuǎn)換成灰度值：
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟s2中，對(duì)泡孔與固基的邊界采用邊緣檢測(cè)算法予以識(shí)別，邊緣檢測(cè)算法包括如下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟s2中，孔隙率的表達(dá)式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紙面石膏板孔隙率和孔徑分布的分析方法，其特征在于：所述步驟s2中，對(duì)獲...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏超平，程柳豪，盧君強(qiáng)，張川，張洪賓，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)國(guó)檢測(cè)試控股集團(tuán)浙江有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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