预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法技术

一种预制装配式构件的快速扫描边界捕获方法，应用于龙门式的智能扫描装备上，所述智能扫描装备包含的两内侧各对应设n个激光测距仪，目标扫描构件位于构件扫描台上，扫描龙门移动过程中先判断测量面，再采用迂回折半方法搜索目标扫描构件的边界轮廓，通过不断的数据累积学习，利用如影随形的方式，大幅度减小搜索范围，逐步加快后续边界点的捕获速度，最终实现快速捕获边界；由此，本发明专利技术能准确快速的识别预制装配式构件的边界，有效克服现有技术的缺陷，实现任意姿态、快速迭代、快速识别、并做到如影随形、快速扫描捕获边界。快速扫描捕获边界。快速扫描捕获边界。

【技术实现步骤摘要】
预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法


[0001]本专利技术涉及预制装配式构件的边界识别的
，尤其涉及一种预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法。

技术介绍

[0002]预制装配式构件由特制刚性磨具制作而成，绝大多数情况下制作精度非常精准，但对于大型装配式结构，如装配式地铁车站等，其预制构件的环向拼装面面积较大，少数情况下会出现因制作误差导致的拼装面鼓包的情况。构件的拼装面鼓包将影响装配式结构拼装精度，进而影响装配式结构整体质量。因此，在预制构件出厂前需要对构件拼装面平整度进行检测，人工检测精确度和效率较低。
[0003]上述存在制作误差的预制构件虽然拼装面有局部鼓包，但是整个构件拼装面的边缘轮廓依旧保持精准，可依此作为智能扫描的基准条件和基础步骤，进一步判定构件是否鼓包并精确找到鼓包区域，因此需要一种能够准确识别构件边界的方法。
[0004]大型预制构件具有体积大、重量大、边界轮廓不规则等特点，另外，无法精准控制构件置于智能扫描平台上的吊装摆放角度。因此，在构件摆放姿态不确定、边界轮廓不规则的情况下，常规的识别方法用在大体积构件上速度过慢，已无法满足需求，亟需一种可以适应于任意摆放，且高效的边界捕获方法。
[0005]为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法，以克服上述缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法，其能准确快速的识别预制装配式构件的边界，有效克服现有技术人工检测精确度和效率较低以及采用扫描技术难以识别和捕获基准数据的缺陷，实现任意姿态、快速迭代、快速识别、并做到如影随形、快速扫描捕获边界，可依此作为智能扫描的基准条件和基础步骤，真正实现快速精准智能扫描。
[0007]为实现上述目的，本专利技术公开了一种预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法，应用于龙门式的智能扫描装备上，所述智能扫描装备包含能沿水平行走轨道前后移动的扫描龙门，所述扫描龙门的两内侧对应设置成对设置的激光测距仪，相对设置的激光测距仪前端面之间的间距为L，目标扫描构件位于构件扫描台上，激光测距仪能沿扫描龙门上竖向行走轨道上下移动，其特征在于该方法包含如下步骤：
[0008]步骤一：准备步骤，将目标扫描构件通过龙门吊吊装到构件扫描台，摆放后将智能扫描装备的扫描龙门启动出库，向目标扫描构件的方向进行行走，同时开启激光测距仪，并将激光测距仪的高度调节至检测台表面高度，启动所述扫描龙门沿水平轨道以预设的固定步长S进行单步行走；
[0009]步骤二：智能扫描装备的扫描龙门沿水平行走轨道以步长S向目标扫描构件水平行走，同时搜索并判断是否检测到目标扫描构件，检测到目标扫描构件后进入下一步；
[0010]步骤三：智能扫描装备的扫描龙门沿水平行走轨道以步长S继续水平向前行走，判断是否检测到目标测量面，检测到目标测量面后进入下一步；
[0011]步骤四：将步骤三中目标测量面对应的激光测距仪沿竖向行走轨道以步长S继续向上行走一步，确定测量值在y轴方向上的变化率；
[0012]步骤五：移动激光测距仪退回到当前测量面内第一个测量点，并通过迂回折半行走方式开始获取第一个扫描边界点P0；
[0013]步骤六：获取第一个扫描边界点P0后，以P0为坐标原点，以扫描龙门水平前进方向为x轴正方向，以激光测距仪扫描竖直向上方向为y轴正方向，以激光测距仪测量值为z轴坐标值，建立xyz坐标系，得到P0点坐标(x0,y0,z0)即xyz坐标系的(0,0,0)；
[0014]步骤七：以第一个扫描边界点为基础，进行后续边界点捕获，并完成目标扫描构件所有边界点的捕获。
[0015]其中：步骤二中当激光测距仪光点打在目标扫描构件上时左侧激光测距仪测量值L
l
+右侧激光测距仪测量值L
r
≤L则判定检测到目标扫描构件并记录两个激光测距仪当前测量值分别为和
[0016]其中：步骤三中扫描龙门每向前行走一步，采集当前位置两侧激光测距仪测量值，分别记录为和计算当前位置与上一步位置两侧激光测距仪测量值的变化率；
[0017]左侧测量值变化率如式1)：
[0018][0019]右侧测量值变化率如式2)：
[0020][0021]对比和大小；
[0022]当时完成目标测量面的检测。
[0023]其中：步骤四中包含如下步骤：
[0024]步骤4.1：步骤三结束时将其记为目标测量面水平行走方向测量值基准变化率
[0025]步骤4.2：以当前位置激光测距仪测量值确定当前测量面竖向行走方向测量值基准变化率为式3)：
[0026][0027]其中：步骤五中判断方法如下：
[0028]步骤5.1：移动激光测距仪退回到当前测量面内第一个测量点：先控制激光测距仪沿竖向行走轨道以步长S继续向下行走一步；
[0029]以当前测量面为右侧测量面为例，将检测到目标扫描构件之后编号为1到n
‑
1之间
的所有测量值逐个与通过式4)计算变化率：
[0030][0031]其中：i为测量值序号，即测量值下标编号，取值范围为1～(n
‑
1)；从i＝n
‑
1到1之间依次取出对应变化率判断是否等于记录最后一个的点位，该点即为当前测量面内第一个测量点P
00
，对应测量值记为L
00
；
[0032]步骤5.2：扫描龙门沿水平行走轨道以步长S
temp
＝S/2水平向后行走一步；
[0033]步骤5.3：获取当前位置激光测距仪的测量值记为L
temp
，计算该位置与测量点P
00
之间测量值变化率为式5)；
[0034][0035]其中：当前测量位置相比上一个测量位置水平后退/竖向向下时，S
temp
取值为
‑
S
temp
；
[0036]步骤5.4：判断K
temp
是否等于
[0037]如果否，扫描龙门沿水平行走轨道以步长S
temp
＝当前步长一半水平向前行走一步，回到步骤5.3；如果是，判断当前步长是否小于扫描龙门的最小行走精度ΔS0，如果是，成功获取第一个扫描边界点，记为P0，记录对应测量值L0，结束当前步骤；如果否，扫描龙门沿水平行走轨道以步长S
temp
＝当前步长一半水平向后行走一步，跳到步骤5.3。
[0038]其中：步骤七通过不断的数据累积学习，逐步加快后续边界点的捕获速度，最终完成目标扫描构件所有边界点的捕获。
[0039]其中：步骤七的具体实现方法如下：
[0040]步骤7.1：从坐标原点出发，捕获第二个边界点；
[0041]步骤7.2：从第二个边界点P1出发，捕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法，应用于龙门式的智能扫描装备上，所述智能扫描装备包含能沿水平行走轨道前后移动的扫描龙门，所述扫描龙门的两内侧对应设置成对设置的激光测距仪，相对设置的激光测距仪前端面之间的间距为L，目标扫描构件位于构件扫描台上，激光测距仪能沿扫描龙门上竖向行走轨道上下移动，其特征在于该方法包含如下步骤：步骤一：准备步骤，将目标扫描构件通过龙门吊吊装到构件扫描台，摆放后将智能扫描装备的扫描龙门启动出库，向目标扫描构件的方向进行行走，同时开启激光测距仪，并将激光测距仪的高度调节至检测台表面高度，启动所述扫描龙门沿水平轨道以预设的固定步长S进行单步行走；步骤二：智能扫描装备的扫描龙门沿水平行走轨道以步长S向目标扫描构件水平行走，同时搜索并判断是否检测到目标扫描构件，检测到目标扫描构件后进入下一步；步骤三：智能扫描装备的扫描龙门沿水平行走轨道以步长S继续水平向前行走，判断是否检测到目标测量面，检测到目标测量面后进入下一步；步骤四：将步骤三中目标测量面对应的激光测距仪沿竖向行走轨道以步长S继续向上行走一步，确定测量值在y轴方向上的变化率；步骤五：移动激光测距仪退回到当前测量面内第一个测量点，并通过迂回折半行走方式开始获取第一个扫描边界点P0；步骤六：获取第一个扫描边界点P0后，以P0为坐标原点，以扫描龙门水平前进方向为x轴正方向，以激光测距仪扫描竖直向上方向为y轴正方向，以激光测距仪测量值为z轴坐标值，建立xyz坐标系，得到P0点坐标(x0,y0,z0)即(0,0,0)；步骤七：以第一个扫描边界点为基础，进行后续边界点捕获，并完成目标扫描构件所有边界点的捕获。2.如权利要求1所述的预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法，其特征在于：步骤二中当激光测距仪光点打在目标扫描构件上时左侧激光测距仪测量值L
l
+右侧激光测距仪测量值L
r
≤L则判定检测到目标扫描构件并记录两个激光测距仪当前测量值分别为和3.如权利要求1所述的预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法，其特征在于：步骤三中扫描龙门每向前行走一步，采集当前位置两侧激光测距仪测量值，分别记录为和计算当前位置与上一步位置两侧激光测距仪测量值的变化率；左侧测量值变化率如式1)：右侧测量值变化率如式2)：对比和大小；当时完成目标测量面的检测。
4.如权利要求1所述的预制装配式构件扫描快速捕获边界的方法，其特征在于：步骤四中包含如下步骤：步骤4.1：步骤三结束时将其记为目标测量面水平行走方向测量值基准变化率步骤4.2：以当前位置激光测距仪测量值确定当前测量面竖向行走方向测量值基准变化率为式3)：5.如权利要求1所述的预制装配式构件的快速扫描边界捕获方法，其特征在于：步骤五中判断方法如下：步骤5.1：移动激光测距仪退回到当前测量面内第一个测量点：先控制激光测距仪沿竖向行走轨道以步长S继续向下行走一步；以当前测量面为右侧测量面为例，将检测到目标扫描构件之后编号为1到n
‑
1之间的所有测量值逐个与通过式4)计算变化率：其中：i为测量值序号，即测量值下标编号，取值范围为1～(n
‑
1)；从i＝n
‑
1到1之间依次取出对应变化率判断是否等于记录最后一个的点位，该点即为当前测量面内第一个测量点P
00
，对应测量值记为L
00
；步骤5.2：扫描龙门沿水平行走轨道以步长S
temp
＝S/2水平向后行走一步；步骤5.3：获取当前位置激光测距仪的测量值记为L
temp
，计算该位置与测量点P
00
之间测量值变化率为式5)；其中：当前测量位置相比上一个测量位置水平后退/竖向向下时，S
temp
取值为
‑
S
temp
；步骤5.4：判断K
temp
是否等于如果否，扫描龙门沿水平行走轨道以步长S
temp
＝当前步长一半水平向前行走一步，回到步骤5.3；如果是，判断当前步长是否小于扫描龙门的最小行走精度ΔS0，如果是，成功获取第一个扫描边界点，记为P0，记录对应测量值L0，结束当前步骤；如果否，扫描龙门沿水平行走轨道以步长S
temp
＝当前步长一半水平向后行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀仁，林放，廖翌棋，黄美群，李天升，彭智勇，
申请(专利权)人：北京城建设计发展集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：