الخرسانة هي مادة بناء أساسية تستخدم على نطاق واسع في صناعة البناء والتشييد. أثناء الضخ ، تقوم الخرسانة بشكل متكرر بتطوير فراغات تتطلب الضغط من خلال الاهتزاز. قد يؤدي الاهتزاز غير الكافي إلى سطح خرساني على شكل قرص العسل ، بينما يمكن أن يؤدي الاهتزاز المفرط إلى فصل الخرسانة 1,2. تؤثر جودة تشغيل الاهتزاز بشكل كبير على قوة3،4،5،6 ومتانة الهياكل الخرسانية المشكلة7،8. أجرى Cai et al.9,10 دراسة جمعت بين البحث التجريبي والتحليل العددي للتحقيق في آلية تأثير الاهتزاز على تسوية الركام ومتانة الخرسانة. كشفت النتائج أن وقت الاهتزاز وجزيئات الركام لها تأثير كبير على الاستقرار الكلي ، في حين أن الكثافة الكلية ولزوجة البلاستيك للمواد القائمة على الأسمنت لها تأثيرات ضئيلة. يتسبب الاهتزاز في ترسب الركام في الجزء السفلي من العينات الخرسانية. علاوة على ذلك ، مع زيادة وقت الاهتزاز ، ينخفض تركيز أيون الكلوريد في الجزء السفلي من العينات الخرسانية بينما يزداد بشكل كبير في الجزء العلوي 9,10.
حاليا ، يعتمد تقييم حالة الاهتزاز الخرساني في الغالب على الحكم اليدوي. مع استمرار تقدم صناعة البناء من خلال الإصلاحات الذكية ، برزت عمليات الروبوت كاتجاه مستقبلي11,12. وبالتالي ، فإن التحدي الحاسم في عمليات الاهتزاز الذكية هو كيفية تمكين الروبوتات من تحديد حالة اهتزاز الخرسانة.
الرسم البياني للتدرج الموجه هو تقنية تستخدم تدرج شدة البكسل أو توزيع اتجاهات الحواف كواصف لتوصيف تمثيل وشكل الكائنات في الصور13,14. يعمل هذا النهج على خلايا الشبكة المحلية للصورة ، مما يوفر استقرارا قويا في توصيف تغييرات الصورة في ظل ظروف هندسية وبصرية مختلفة.
اقترح Zhou et al.15 طريقة لاستخراج ميزات التدرج الاتجاهي مباشرة من صور وضع باير. يحذف هذا الأسلوب العديد من الخطوات في حساب التدرج الاتجاهي عن طريق مطابقة عمود مرشح اللون مع عامل التدرج ، وبالتالي تقليل المتطلبات الحسابية للتعرف على صورة التدرج الاتجاهي بشكل كبير. استخدم He et al.16 الرسم البياني للتدرج الاتجاهي كميزة أساسية واستخدم خوارزمية التجميع المتوسطة لتصنيف مثبتات السكك الحديدية وتحديد ما إذا كانت السحابات معيبة. أشارت نتائج التعرف إلى أن الرسم البياني لميزة التدرج الموجه أظهر حساسية عالية لعيوب السحابة ، مما يلبي احتياجات صيانة وإصلاح السكك الحديدية. في دراسة أخرى ، قام Xu et al.17 بمعالجة ميزات صورة الوجه مسبقا باستخدام ترشيح مويجات Gabor وتقليل أبعاد متجهات الميزات من خلال الترميز الثنائي وخوارزمية HOG. متوسط دقة التعرف على الطريقة هو 92.5٪.
يتم استخدام آلة متجه الدعم (SVM) 18 لتعيين المتجه في مساحة عالية الأبعاد وإنشاء مستوى فائق منفصل مع اتجاه مناسب لزيادة المسافة بين مستويين متوازيين متوازيين. هذا يسمح لتصنيف ناقلات الدعم19. قام العلماء بتحسين وتحسين تقنية التصنيف هذه ، مما أدى إلى تطبيقها في مجالات مختلفة مثل التعرف على الصور20،21 ، وتصنيف النص22 ، والتنبؤ بالموثوقية23 ، وتشخيص الأخطاء24.
طور Li et al.25 نموذج SVM من مرحلتين للتعرف على نمط الفشل الزلزالي ، مع التركيز على ثلاثة أوضاع للفشل الزلزالي. تشير نتائج التحليل إلى أن طريقة SVM المقترحة على مرحلتين يمكن أن تحقق دقة تزيد عن 90٪ لأوضاع الفشل الثلاثة. قام Yang et al.26 بدمج خوارزمية التحسين مع SVM لمحاكاة العلاقة بين المعلمات الخمسة بالموجات فوق الصوتية وضغط الخرسانة المحملة. أداء SVM غير المحسن غير مرض ، لا سيما في مرحلة الضغط المنخفض. ومع ذلك ، فإن اجتياز النموذج المحسن بواسطة الخوارزمية يؤدي إلى نتائج محسنة ، وإن كان ذلك مع أوقات حساب طويلة. وبالمقارنة ، فإن تحسين سرب الجسيمات SVM يقلل بشكل كبير من وقت الحساب مع تقديم نتائج محاكاة مثالية. استخدم Yan et al.27 تقنية SVM وقدم وظيفة فقدان غير حساسة بدقة للتنبؤ بمعامل المرونة للخرسانة عالية القوة ، ومقارنة دقة التنبؤ بها مقابل نموذج الانحدار التقليدي ونموذج الشبكة العصبية. توضح نتائج البحث أن تقنية SVM تنتج خطأ تنبؤ أصغر لمعامل المرونة مقارنة بالطرق الأخرى.
يجمع هذا البحث عينات صور من الخرسانة تحت حالات اهتزاز مختلفة ويصف الحالات المختلفة للخرسانة باستخدام تقنية الرسم البياني للتدرج الاتجاهي. تم استخدام التدرج الاتجاهي كمتجه مميز لتدريب SVM ، وتركز الدراسة على جدوى استخدام تقنية الرسم البياني للتدرج الاتجاهي-SVM لتحديد حالة اهتزاز الخرسانة. بالإضافة إلى ذلك ، تحلل الورقة آلية التأثير بين ثلاثة معلمات رئيسية - عتبة التدرج ، وحجم الكتلة الإحصائية للتدرج الاتجاهي ، ورقم الفاصل الزمني الإحصائي للتدرج الاتجاهي - في عملية استخراج الميزة للمدرج التكراري للتدرج الاتجاهي ودقة التعرف على SVM.