机制砂是石料破碎加工而成的砂子,广泛应用于建筑工程。为保障工程质量,国家对机制砂实施严格的质量管控,开发机制砂测量设备具有重要的工程价值。图像法是高效的机制砂测量方法,可以同时测量机制砂的级配和粒形参数。但机制砂颗粒的粒径小,跨度大,导致图像法的测量精度较低。针对动态图像法多尺度测量问题以及现有的空隙率测量方法较为费时的问题,设计了一种机制砂多尺度测量平台,并提出了一种使用颗粒形态参数预测空隙率的方法。本论文的主要研究内容如下:设计机制砂多尺度测量平台。测量平台的硬件设计包括设计测量平台的框架结构,选择合适的送料工具和相机器件。软件设计包括设计图像预处理过程、计算颗粒轮廓特征和提出多尺度方法。多尺度方法使用基础相机和精密相机同时采集机制砂颗粒图片,获得全局信息和局部精密信息,整合两种相机的数据,输出测量结果。选择合适的机制砂形态参数表征方法。以筛分法的测量结果为基准,选择级配测量误差最小的粒径参数表征方法。开展仿真粒形测量和仿真空隙率测量实验,通过多元线性回归,选择与空隙率显著相关的粒形参数表征方法。结果表明,与筛分法最接近的粒径参数为等效椭圆Feret短径,与空隙率显著相关的粒形参数为凸度、内径比、球形度、矩形度、外接矩形长短轴比和等效椭圆长短轴比。对比多尺度方法和单一相机方法的测量精度,结果表明,多尺度方法和单一相机方法级配测量的最大绝对误差分别为2.57%和7.32%,空隙率预测的最大绝对误差分别为0.62%和1.17%。测量不同样品时,多尺度方法的粒形测量结果更有区分度。相比于单一相机方法,多尺度方法提升了级配、粒形测量精度和空隙率预测精度。本论文的工作有助于实现对生产线中的机制砂进行在线测量,改善机制砂的生产质量,提升混凝土工作性能。