基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统及其应用技术方案

基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统及其应用涉及预制构件质量检测领域，总控模块分别与图像采集模块、图像处理模块、运输工具停靠感知模块、构件空间感知模块和网络通信模块连接，总控模块负责基于三维视觉的预制构件成品外观质量检测系统中各功能模块的综合管控、信息交互以及整体硬件平台的指挥控制，图像采集模块的硬件部分主要包括构件质量检测点的双目视觉相机和视频传输线，图像处理模块检测预制构件模型匹配和预制构件外观损伤，构件空间感知模块中含有红外检测仪，监测待质检预制构件是否达到构件质量检测点。不仅提供精确高效的质检检测手段，同时给预制构件生产企业的库存物流和施工现场工程管理人员的决策判断提供依据。

【技术实现步骤摘要】
基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统及其应用
本专利技术涉及预制构件质量检测领域，尤其是一种基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统及其应用。
技术介绍
装配式建筑萌芽于20世纪初期，在20纪末开始逐渐被广泛应用于工业建筑、道路桥梁、水利工程等多个建筑领域。90年代以后，我国在装配式建筑技术的研究和应用开始起步并得到快速发展。装配式建筑与传统的现浇筑式混凝土建筑相比，其核心变革体现在建筑物主体采用模块化拼装式结构，并通过车间批量制造的生产方式来制作混凝土预制构件。流水线上生产的像墙板这类预制构件主要受模台尺寸大小影响，模台有3.5m×9m，4m×9m，3.5m×12m，4m×12m等多种规格，相应构件的尺寸都会小于等于这个尺寸，所以预制构件属于大体积工业制品，同时，由于预制构件通常由混凝土和钢筋构成，也导致其质量较大，搬运过程中的能源消耗和运输成本不能忽略不计，构件在生产和使用过程中会比其他工业制品受到更多生产成本和生产周期等因素的影响，再加上其较大的体积使预制构件难以像其他产品一样快捷方便地搬运和翻转，常规机器视觉检测手段和检查设备的机构设计无法满足预制构件质量检测需求。虽然预制构件结构模型是通过建筑结构图在遵循一定标准规范的前提下拆图得到的单体建筑组件，但是由于受到建筑结构、使用功能和管道布线等因素的影响导致构件尺寸和样式存在一定的差异，对应预制构件不能在施工建造的装配过程中相互替换，而且构件在施工现场进行装配和使用前需要经过产业链中设计、生产、仓储、物流等多个环节，这个过程需要花费一定的时间成本，如果预制构件被运送到施工现场在进行安装的过程中发现质量问题，将导致坏件和错件在一定时间范围内无法及时进行替换，这会严重的影响建筑施工进度和提高整体建筑成本。预制构件成品移入存放场地，有横向和竖向两种存储摆放方式，横向构件(如梁、叠合板、双T板等)需存放在平整硬化的地面上或采用钢架堆放，竖向构件(如预制墙、板)应竖向放置，采用专业的墙板堆放架或A型架堆放。在上述预制构件的两种存储条件下很难进行便捷全面的质量检测，并且当前很多企业对构件的质量检测环节仍然依靠人工视觉参照设计图纸进行外观检测，技术人员的检测工作强度较大，并且存在一定的安全风险，因此，急需引入高效的智能化质检手段来提高质量检查效率和节约人工成本。由于预制构件体积和质量较大，不但导致其运输成本较高，而且预制构件在多次吊装、长距离运输过程中易出现受损、应力形变等质量问题，多次检测不但增加了检测技术人员的工作强度和难度，而且还容易出现错检、漏检、检测手段和检测标准不统一的问题。因此，设计了一种基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统，为建筑质量检测领域提供了一种有效的检测手段。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统及其应用，用以解决现有技术排错时间长、错检、漏检等问题。基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统，既是独立系统，又可以作为子系统应用于其他系统中。本专利技术的技术方案：一种基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统，包括总控模块、图像采集模块、图像处理模块、运输工具停靠感知模块、构件空间感知模块和网络通信模块，总控模块分别与图像采集模块、图像处理模块、运输工具停靠感知模块、构件空间感知模块和网络通信模块连接，总控模块负责基于三维视觉的预制构件成品外观质量检测系统中各功能模块的综合管控、信息交互以及整体硬件平台的指挥控制。图像采集模块的硬件部分主要包括构件质量检测点的两组双目视觉相机和视频传输线（由于所采集到达构件图片像素较大，采用传统无线传输方式会导致传输速率不高，所以采用有线方式），功能是负责采集预制构件外观三维图像信息，将所采集到的构件图像信息上传至图像处理模块。图像处理模块主要实现预制构件模型匹配检测和预制构件裂痕损伤检测两个功能，通过图像采集模块所采集到的预制构件图像信息，经过图像处理模块之后，可以判断出所检测的预制构件是否为接收的构件转运订单内构件，并进一步对其外观是否存在裂痕损伤等质量问题进行检测。运输工具停靠感知模块包括运输工具停靠感知仪，用于监测运输工具是否到达监测点。构件空间感知模块监测待质检预制构件是否达到构件质量检测点。网络通信模块是三维立体视觉预制构件成品质量检测系统内用于各模块之间以及和航吊系统进行信息交互，当构件质量检测系统作为构件仓储转运系统的一个子系统时，网络通信模块还用来与构件综合管控子系统、仓储航吊子系统和构件转运子系统进行信息交互。总控模块通过控制构件空间感知模块和运输工具停靠感知模块实现对于构件空间位置和车辆停靠位置的检测；通过控制图像采集模块获取预制构件的外观三维图像信息，并可以控制图像处理模块实现预制构件的匹配检测及裂痕损伤检测；通过控制网络通信模块实现系统内各功能模块之间的信息交互；当该质检系统作为构件仓储转运系统的一个子系统时，总控模块还负责着通过控制网络通信模块来实现与上位机管理系统的信息交互，接收上位机管理系统下达的转运订单的任务,从而实现对质检系统进行综合管控的功能。基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统检测步骤：步骤1、三维立体视觉预制构件质检系统在当总控模块接收到开始工作指令（工作指令可以是人工启动开始按钮；也可以是在作为仓储转运系统的子系统时，接收构件综合管控子系统的开始工作指令）之后，首先在总控模块的控制下会进行系统的自检以确定系统能否正常工作，若系统不能正常工作，则会通过网络通信模块传递无法正常工作指令，该质检系统发出报警提示。步骤2、如果系统自检正常，总控模块控制双目视觉相机保护盖开启，即构件质量检测点下方地面上预埋的双目视觉相机将保护盖打开，以确保双目视觉相机可以正常进行预制构件外观三维图像信息的采集，平时不做检测工作的时候，保护盖处于关闭状态，以保护地面上预埋的一组双目视觉相机。然后该质检系统会通过网络通信模块来接收构件转运订单（转运订单可以人工输入转运订单信息；也可以是在作为仓储转运系统的子系统时，接收构件综合管控子系统的转运订单信息）。步骤3、运输工具停靠感知模块会监测构件转运工具是否到达检测点。如果构件转运工具未在规定等待时间内到达，该质检系统会在轮询检测时间不大于所设定等待时间内不断检测转运工具是否到达，如果转运工具一直未到达，质检系统则进入休眠状态，然后通过网络通信模块传递休眠信息指令，发出休眠信息提示。步骤4、如果构件转运工具在规定时间内到达，构件空间感知模块随即开始工作，检测预制构件是否到达检测范围，如果预制构件在规定等待时间内未到达，质检系统也会在轮询检测时间不大于所设定等待时间内不断的检测构件是否到达，如果预制构件一直未到达，系统进入休眠状态，同时通过网络通信模块传递休眠信息指令，发出休眠信息提示。步骤5、如果确定构件已到达检测范围，总控模块控制图像采集模块开始工作，即构件质量检测点的上下两组双目视觉相机开始工作，进行预制构件外观三维图像信息的采集、相机校正和预制构件上下层视差图的获取。在图像信息采集完毕后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统，包括总控模块、图像采集模块、图像处理模块、运输工具停靠感知模块、构件空间感知模块和网络通信模块，其特征在于：总控模块分别与图像采集模块、图像处理模块、运输工具停靠感知模块、构件空间感知模块和网络通信模块连接，总控模块负责基于三维视觉的预制构件成品外观质量检测系统中各功能模块的综合管控、信息交互以及整体硬件平台的指挥控制，图像采集模块的硬件部分主要包括构件质量检测点的双目视觉相机和视频传输线，图像处理模块检测预制构件模型匹配和预制构件外观损伤，运输工具停靠感知模块包括运输工具停靠感知仪，构件空间感知模块中含有红外检测仪，监测待质检预制构件是否达到构件质量检测点。/n

【技术特征摘要】
1.基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统，包括总控模块、图像采集模块、图像处理模块、运输工具停靠感知模块、构件空间感知模块和网络通信模块，其特征在于：总控模块分别与图像采集模块、图像处理模块、运输工具停靠感知模块、构件空间感知模块和网络通信模块连接，总控模块负责基于三维视觉的预制构件成品外观质量检测系统中各功能模块的综合管控、信息交互以及整体硬件平台的指挥控制，图像采集模块的硬件部分主要包括构件质量检测点的双目视觉相机和视频传输线，图像处理模块检测预制构件模型匹配和预制构件外观损伤，运输工具停靠感知模块包括运输工具停靠感知仪，构件空间感知模块中含有红外检测仪，监测待质检预制构件是否达到构件质量检测点。


2.根据权利要求书1所述的基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统，其特征在于：所述双目视觉相机有两组，一组设置在构件空间感知模块的上端，另一组设置在工作地面上。


3.如权利要求1所述的基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统，其特征在于：检测步骤如下：
步骤1、三维立体视觉预制构件质检系统在当总控模块接收到开始工作指令之后，首先在总控模块的控制下会进行系统的自检以确定系统能否正常工作，若系统不能正常工作，则会通过网络通信模块传递无法正常工作指令，该质检系统发出报警提示；
步骤2、如果系统自检正常，总控模块控制双目视觉相机保护盖开启，即构件质量检测点下方地面上预埋的双目视觉相机将保护盖打开，以确保双目视觉相机可以正常进行预制构件外观三维图像信息的采集，平时不做检测工作的时候，保护盖处于关闭状态，以保护地面上预埋的一组双目视觉相机，然后该质检系统会通过网络通信模块来接收构件转运订单；
步骤3、运输工具停靠感知模块会监测构件转运工具是否到达检测点，如果构件转运工具未在规定等待时间内到达，该质检系统会在轮询检测时间不大于所设定等待时间内不断检测转运工具是否到达，如果转运工具一直未到达，质检系统则进入休眠状态，然后通过网络通信模块传递休眠信息指令，发出休眠信息提示；
步骤4、如果构件转运工具在规定时间内到达，构件空间感知模块随即开始工作，检测预制构件是否到达检测范围，如果预制构件在规定等待时间内未到达，质检系统也会在轮询检测时间不大于所设定等待时间内不断的检测构件是否到达，如果预制构件一直未到达，系统进入休眠状态，同时通过网络通信模块传递休眠信息指令，发出休眠信息提示；
步骤5、如果确定构件已到达检测范围，总控模块控制图像采集模块开始工作，即构件质量检测点的上下两组双目视觉相机开始工作，进行预制构件外观三维图像信息的采集、相机校正和预制构件上下层视差图的获取；在图像信息采集完毕后，总控模块会控制图像处理模块开始工作，通过图像采集模块所获取的预制构件外观三维图像信息会与预制构件结构模型进行构件模型匹配检测，如果匹配失败则会由网络通信模块传递匹配错误指令，发出报警提示，然后总控模块控制网络通信模块给航吊系统发出将构件放入错件区的指令，从而航吊系统将取错的构件吊运到错件区；
步骤6、如果待检测构件与构件结构模型匹配成功则证明所检测构件为所接收的转运订单内包含的构件，则总控模块会控制图像处理模块进行下一步构件裂痕损伤检测操作，检测构件是否出现裂缝、破损等质量问题；
如果图像处理模块判定检测构件存在裂痕损伤等质量问题，则该质检系统通过网络通信模块传递检测不合格指令，发出报警提示，然后总控模块控制网络通信模块给航吊系统发出将构件放入坏件区的指令，从而航吊系统将有质量问题的构件吊运到坏件区；
步骤7、如果构件匹配成功且质检合格，总控模块控制网络通信模块给航吊系统发出将预制构件吊装至转运工具的指令，然后航吊系统将经过检测的合格预制构件吊装至构件转运工具；
步骤8、总控模块会依据转运订单中所需要转运的构件是否都已吊装完成来发送相应指令；
如果该转运订单未完成则继续吊装，由于每个转运订单所需的多个构件可能需要两个甚至多个构件转运工具来共同转运，所以该系统继续检测新的运输工具是否到达，如果该转运订单完成，则该质检系统完成本次工作。


4.根据权利要求书1所述的基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统，其特征在于：基于三维立体视觉的预制构件成品质量检测系统在装置中的应用，包括运输工具（1）、控制箱（2）、运输工具停靠感知仪（3）、两侧含有红外线的构件感知模块（4）、双目视觉相机（5）、悬吊构件（6）、错件区（7）、坏件区（8）、构件存储区（9），控制箱（2）中设有总控模块,图像处理模块及网络通信模块，用于人工控制整个质检系统工作的启停，运输工具停靠感知模块的运输工具停靠感知仪（3）和两侧含有红外线的构件...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩忠华，李博，徐紫龙，丁子尧，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21