混凝土裂缝宽度检测仪器.doc

混凝土裂缝宽度检测仪器裂缝宽度测试读数精度应不低于0.02mm。 测位处混凝土表面应清洁、平整，裂缝内部不应有灰尘或泥浆，宜选择裂缝张开状态下检测。一条连续裂缝上宜布置2个以上裂缝宽度测位，在裂缝分布图中标注检测部位和最大裂缝宽度部位。 1. 裂缝宽度的测量方法分类1.1 塞尺或裂缝宽度对比卡：简单，但只能用于粗测，测试精度低。1.2 裂缝显微镜：人眼观察显微镜中放大了的裂缝图形，根据刻度标尺读数。读数精度一般为0.02 mm-0.05 mm 需要人工近距离调节焦距并读数和记录，有些还需另配光源，测试速度慢，测试工作的劳动强度大，而且有较大的人为读数误差。裂缝显微镜方法是目前裂缝测试的主要方法。国产仪器WYSK-40型裂缝宽度测试仪：测量范围0-4 mm,精度0.05 mm；进口产品ELE35-25202505型裂缝宽度测试仪：测量范围0-4 mm,精度0.02 mm。 1.3 图像显示人工判读的裂缝宽度测试仪：用摄像头摄取放大的裂缝图像直接显示在显示屏上，再依据显示屏上的刻度，用人工读取裂缝宽度与裂缝读数显微镜原理一样，仍然是用人眼观察放大了的裂缝图形，根据刻度标尺读数，只是摄像头将摄取的图像显示在屏幕上，避免了裂缝显微镜必须近距离调节焦距的要求，降低了裂缝测试的劳动强度，但仍需人工估测和记录宽度。具有同样的人为读数误差。 已有产品：深圳市思韦尔检测科技公司的SW-LW-101型表面裂缝宽度观测仪四川省建筑科学研究院的Z 72型。裂缝宽度自动测试仪北京智博联公司的ZBL-F101大地华龙公司DJCK-21.4 非接触式（远距离）裂缝宽度测试仪 用望远镜和数码相机远距离对裂缝拍照成像，然后输入到计算机中进行显示和判读 适用于对远距离的裂缝宽度测试，已有产品：四川建科院建龙软件开发中心R06,R07北京光电研究所 BJQF-31.5 全自动裂缝宽度测试仪前端为数字式摄像头，用于摄取裂缝图像，经连接线将图像显示在主机的显示屏上，自动判读并显示裂缝宽度。这种测量仪具备了摄取裂缝图像并自动判读以及显示、记录和存储功能全自动检测，速度快，精度高，可实时监测，代表了裂缝宽度测量仪器的发展方向 国产仪器： 北京康科瑞公司KON-FK武汉博泰斯科技公司PTS-C10 北京光电研究所BJQF-1 进口仪器：日本（上海法视特图像科技公司）FCV-21型裂缝宽度测试仪，测试范围0.05-2.0 mm，读测精度0.05mm，测试精确度0.03 mm。进口仪器的价格较高。 见附表：各种裂缝测试仪性能对比表2 北京康科瑞公司KON-FK型裂缝宽度自动测试仪介绍 1、仪器技术参数（1）技术指标l 检测范围：0.02-2.00mml 估测精度：0.01mml 标准宽度校准测线测量误差：0.01mml 单点测试速度：0.5 秒（2）功能指标l 镜头与测量仪器主机分离间距：不小于3m ，可选配10m；l 探头无需用户配照明装置，设计有恒定的光源装置；l 判读方式：自动判读，直接将裂缝宽度的判定值显示在屏幕上；l 实时的进行图像显示和宽度判读。（3）整机指标：l 便携式；l 供电方式为内置电池供电；l 工作温度范围：-10- 40C。2、仪器特点l 探头的恒定光源设计，测试不受外界光线的影响，确保测试的精度；l 实时自动的进行裂缝宽度判定，并将宽度值显示在屏幕上，直观且消除了人为误差，测试效率大大提高；l 可存储、回放、查看，并传输到PC机上作进一步的数据或文字报告处理；l 由于仪器具有实时采集和自动判读裂缝宽度的功能，因此可以对使用中构件的裂缝变化情况或不同荷载等级作用下的裂缝的发展情况进行实时监测或长期监测。3 裂缝测试仪主要性能解释与比较3.1测试距离：分为近距离测试与远距离测试为两大类3.2 判读方式： 人工低端产品的主要标志自动高端产品的主要标志， 代表发展方向3.3 放大倍数： （1） 光学放大 决定于光学测量头性能 数字放大只能放大，不能提高分辨率 光学放大倍数数字放大倍数= 放大倍数（2）提高放大倍数主要有利于人工判读的仪器，而对于自动判读仪器意义不大，自动判读仪器的测数精度主要取决于镜头像素分辨率（可读精度）3.4测试精度（1）可读精度： 人工判读仪器可读精度为显示的刻度的精度自动判读仪器的可读精度决定于摄像头的像素分辨率： KON-FK :摄取面积1010mm，像素点720576 ，水平方向分辨率为： 10/720=0.013mm 提高像素分辨率可以提高可读精度，但要提高成本，降低了性价比，且0.013mm的分辨率已满足需要 （2）测试精度（测试误差）：比可读精度更重要，决定于两方面： 明确界定的裂缝宽度的测试精度：由对通过计量的黑白分明的标准宽度直线的测量值的测量误差表示（绝对误差或相对误差）主要决定于可读精度 在灰度渐变的裂缝图像中将裂缝边界从背景中分割，对裂缝图像识别准确度：因为裂缝宽度无明确真值，只能与人眼用高精度仪器的判读结果进行对比，考虑到人眼读数的离散性，因此应以多次人眼读数的平均值为真值进行误差分析。主要决定于图像处理的算法（算法运算速度决定了测试速度） 试验1 ：与高精度显微镜对比，用黑白分明的标准宽度验证测量仪精度基本不用图像识别，主要体现测量精度对5条标准宽度进行对比测试：采用测量精度为0.002mm（2.5微米）的万能功率显微镜和KON-FK测量仪进行测量，并对每组数据取平均值和标准差。12345平均值标准差绝对误差相对误差宽度1仪 器1.971.991.991.991.991.990.0080.0040.2%显微镜1.9861.9861.9861.9861.9861.9860宽度2仪 器1.551.571.551.571.571.560.00979-0.0030.2%显微镜1.5631.5631.5631.5621.5641.5630.00063宽度3仪 器0.850.870.850.870.850.860.009790.0091.1%显微镜0.8520.8500.8510.8510.8510.8510.00063宽度4仪 器0.420.430.450.430.420.430.01095-0.0040.9%显微镜0.4340.4320.4360.4340.4340.4340.00134宽度5仪 器0.250.250.270.240.250.250.0148590.0072.9%显微镜0.2400.2430.2460.2430.2430.2430.001897与测量精度为2.5微米的万能功率显微镜的测量结果比较，标准宽度验证测量仪精度：绝对误差在0.01以内，相对误差在3%以内。试验2 与高精度显微镜对比，对混凝土试块上的裂缝对比测量 包括图像识别准确度和测量精度12345平均值标准差绝对误差相对误差裂缝1显微镜0.2950.2970.2980.2920.2930.2950.002450.0051.7%仪 器0.290.270.280.300.290.290.01020裂缝2显微镜0.4420.4410.4400.4400.4430.44120.00117-0.0082.9%仪 器0.450.440.460.460.430.450.01470裂缝3显微镜0.0930.0950.0920.0910.0940.0930.004470.0033.2%仪 器0.080.100.080.100.080.090.00979裂缝4显微镜0.2950.2940.3010.2990.3010.2980.002970.0080.3%仪 器0.280.280.290.300.300.290.00894裂缝5显微镜0.1080.1070.1050.1090.1060.1070.01230-0.0032.8%仪 器0.110.110.110.110.110.110裂缝6显微镜0.0660.0780.0890.0860.0880.08140.009630.0011.7%仪 器0.070.070.080.080.080.080.00489裂缝7显微镜0.0290.0320.0260.0360.0250.02960.00451-0.00041.4%仪 器0.030.030.030.030.030.030与测量精度为2.5微米的万能功率显微镜进行比较，混凝土试块裂缝验证仪器测量结果：绝对误差在0.01以内，相对误差在3%以内。试验3 与裂缝显微镜对比，对混凝土试块上的裂缝对比测量 包括图像识别准确度和测量精度编号裂缝宽度测量仪器12345平均值标准差自动与人工的平均值的偏差10.37人工0.3730.3990.3740.3310.3910.37360.026 0.00360.37自动0.3940.3660.3940.3660.3660.37720.015 20.24人工0.2450.270.260.2250.2710.25420.019 0.00680.24自动0.2390.2530.2390.2530.2530.24740.008 30.07人工0.0660.0780.0890.0860.0880.08140.010 0.0030.07自动0.070.070.0840.0840.0840.07840.008 40.02人工0.0290.0320.0260.0360.0250.02960.005 0.00160.02自动0.0280.0280.0280.0280.0280.0280.000 （1）多次测量的平均值非常接近，平均值的偏差在0.006mm以下，小于测试精度，说明人工与自动两种测试方法在多次测量取平均后结果基本一致。（2）自动测量的标准差均明显小于人工读数的标准差，说明自动测量的一致性明显优于人工测量，因此对于单次测量而言，自动测量的精度优于人工测量。结论：测试绝对误差在0.01以内，相对误差达到3%以下3.5 可测宽度 对自动仪器决定于：（1）摄像头摄取的范围（2）图像处理算法的限制 KON-FK：摄取宽度范围10mm，宽度测试范围8mm 3.6 主机与摄像头的最大距离：KON-FK： 10m 便于测试武汉博泰斯PTS-C10 : 2m以下四川建龙：主机与探头一体3.7 测试速度：对人工判读的仪器无此指标，人工判读的图像没经过数字化，不具备实时性对自动仪器： （1）图像实时显示速度 （2）数据处理速度日本FCV-21速度较慢，实时性差，处理速度慢，约15秒KON-FK实时显示，裂缝判读速度在0.5秒以内关键是KON-FK采用了DSP(数据处理器) 提高速度可以升级到 裂缝开裂实时监测仪3.8 不需外部光源，自供照明，减少外部光强变化对测试结果的影响3.9 对裂缝位置和可测宽度的要求： 日本FCV-21等都要求裂缝图像垂直并居中，最大可测2mm KON-FK只要求裂缝上下端过屏幕上下边界即可，不要求居中，也不苛求垂直，对裂缝位置要求不高，使得操作简单，且缝宽测试范围扩大到8mm3.10 辅助功能（1）数据传输、存储、查看（2）图像存储：人工判读时最好有图像存储，以便人工判读，而对自动判读仪器已存了裂缝数据，再存图像则实际用处不大，但可以校核。4、KON-FK优势（卖点）分析：属于高端产品，代表发展方向，技术水平达到先进（领先）水平（1）自动判读优于人工判读的仪器（2）测试精度高，重复性好优于同类自动测试的仪器 （0.01 ， 3%）（3）实时性好，速度快优于进口仪器，可用于实时监测（0.5秒）（4）宽度测试范围大，0.02-80mm（5）自带光源，不受外部光线影响（6）主机与摄像头可拉开间距在10m以上优于同类仪器5、独创技