预制构件拼装面智能扫描和误差自动标识系统及方法技术方案

一种预制构件拼装面制作精度智能扫描和误差自动标识系统及方法，采用门架式行走结构，门架上装载有多方向移动电机和轨道，能够完成对任意形状的测量面的测量工作，并且门架上装载有各类传感器，对轨道、门架以及空气的温度和湿度进行实时监测，通过温湿度的监测结果对测量结果进行校正，保障系统可以在复杂气候条件下工作而不会影响精度，而且，本发明专利技术以目标扫描构件理论模型为参照，既从数据上处理各种影响因素，也利用算法对测量数据做出处理。先利用逐步逼近、如影随形等方法快速找出目标扫描构件的边界数据，再利用关联搜索算法、理论模型参照法、整体趋势推演法等算法手段一步步剔除影响因素，完成对预制构件拼装面制作精度的计算。制作精度的计算。制作精度的计算。

【技术实现步骤摘要】
预制构件拼装面智能扫描和误差自动标识系统及方法


[0001]本专利技术涉及装配式结构预制构件智能扫描的
，尤其涉及一种预制构件拼装面智能扫描和误差自动标识系统及方法。

技术介绍

[0002]针对一些装配式地上结构，如箱型梁、T型梁，绝大多数预制构件不需要拼装情况下，对拼装质量要求不高，可以适当放宽制作精度的要求，沿用传统方法如直接尺量、靠尺、塞尺等人工进行量测的方法对预制构件制作精度进行测量能满足要求。对于大型装配式结构，特别如装配式地铁车站结构、大尺寸盾构管片等，其预制构件通常具有体积大、结构厚、形状不一且不规则等特点。另外，装配式结构对防水、拼缝宽度以及加载荷载要求高，预制构件质量对装配式结构工程施工工艺、拼装质量、防水性能等影响重大。而且，预制构件拼装面的不平整会导致该面拼装无法同步，局部较大的加压荷载容易造成构件损伤。
[0003]预制构件生产部门越来越关注预制构件生产质量，构件出厂前需进行质量检测。而常规预制构件利用卡具和靠尺测量方法不能在大构件上完整实施，常常出现包括传统卡尺尺寸不够、构件腹部量测不到等人工操作无法全面检测的问题，达不到测量精度和目的。在上述装配式结构对预制构件拼装面平整性要求很高情况下，当前技术没有办法对大型构件的拼装面制作精度进行精确量测，以至于早期大型装配式地下结构预制构件出厂之后因为模具变形起鼓等原因影响拼装面的制作精度，造成制作误差，在多个工程拼装现场出现预制构件拼不上、接缝拉不严等情况，导致构件到现场无法使用。因此，急需研发一种预制构件智能化检测系统及方法进行构件拼装面制作误差检测，并对误差区域做出标识。
[0004]预制构件拼装面制作误差主要指影响装配式结构拼装的误差，如构件鼓包区域，易导致拼装面接缝拼不严、拉不紧等问题。虽然拼装面有局部鼓包，但是整个构件拼接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。由于大型预制构件具有体积大、重量大、边界轮廓不规则等特点，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，以及一种理论模型与实际摆放姿态相耦合的算法。
[0005]另外，混凝土预制构件生产时，因模板接缝不严、模板表面未清理干净、模板脱模时发生黏连、振捣不充分、气泡未排出等原因，可能出现预制混凝土构件表面出现麻面、蜂窝、孔洞、颗粒等现象。此类缺陷不同于装配式结构混凝土预制构件拼装面制作误差，不影响装配式结构拼装现场预制构件之间的贴合拼接，于使用无碍，但在利用智能扫描的方式来检测预制构件拼装面制作精度时产生较大的影响，从而导致分析数据的不准确甚至误导整体分析结果，称之为局部混凝土缺陷。对于局部缺陷点，直接从测量数据集剔除即可。有效剔除局部缺陷是确保通过智能扫描方式快速准确高效完成混凝土预制构件拼装面检测工作的关键。
[0006]另外，由于大型预制构件尺寸庞大且结构复杂，检测装置可能置于室外，受温度变化、湿度变化等因素影响会引起大型扫描装置变形等问题，导致测量结果在不同的气候条件下产生误差，无法满足现场实际应用的需要。需要研发专用检测装备，能够对大型预制装配式结构预制构件拼装面制作精度进行检测，并能够适应不同环境条件而不影响装备检测精度。
[0007]可见，拼装面制作精度检测目前存在上述装备和系统算法难题，而保证拼装面制作精度，是能够实施好装配式地下结构施工的关键。
[0008]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构件拼装面智能扫描和误差自动标识系统及方法，以克服上述缺陷。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种预制构件拼装面智能扫描和误差自动标识系统及方法，其结构简单，操作方便，能有效克服现有技术的缺陷，对预制构件进行自动识别扫描，且精度高，效率快，更具创新性。
[0010]为实现上述目的，本专利技术公开了一种预制构件拼装面制作精度智能扫描和误差自动标识方法，其特征在于包含如下步骤：
[0011]步骤一：准备步骤，将目标扫描构件吊装到构件扫描台上的测量区域内；
[0012]步骤二：启动步骤，打开仓房的电动卷闸门，启动扫描龙门开启扫描检测；
[0013]步骤三：调节步骤，调节竖向行走托盘的高度，使激光测量设备的光线贴近于构件扫描台上表面高度；
[0014]步骤四：扫描龙门沿水平行走轨道从仓房中出发向前行走，行走过程中实时采集激光测距仪的激光测量值和扫描龙门温湿度传感器、竖直轨道温湿度传感器、水平轨道温湿度传感器的监测值；
[0015]步骤五：行走中实时采集激光测距仪的激光测量值，判断激光测距仪的光点是否打在了目标扫描构件上，如果是，停止扫描龙门的水平前进；
[0016]步骤六：确定目标扫描构件中测量面的边界轮廓，所有边界点形成边界点数据集Q0；
[0017]步骤七：完成对测量面的数据采集，形成激光点云数据集Q1；
[0018]步骤八：校正目标扫描构件的摆放姿态，将目标扫描构件校正到理想摆放姿态；
[0019]步骤九：对校正后目标扫描构件测量面的测量数据进行分析，剔除目标扫描构件测量面的异常测量值；
[0020]步骤十：确定目标扫描构件的拼装面制作精度，并在目标扫描构件表面对误差区域喷涂标识；
[0021]步骤十一：生成检测报告，完成对目标扫描构件的全部检测。
[0022]其中：步骤五的具体方法如下：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时，判定检测到目标扫描构件2，并记录两个激光测距仪当前测量值分别为和
[0023]其中：步骤六中以步骤五的停止点为起点，利用迂回折半、逐步逼近方法搜索当前
高度对应的目标扫描构件在水平方向的边界点，记为目标扫描构件的第一个边界点P0，以水平行走轨道前进方向为x轴正方向、以竖向行走轨道向上方向为y轴正方向、以激光测距仪测量值为z轴坐标值、以目标扫描构件的第一个边界点P0为坐标原点，建立xyz坐标系，从坐标原点P0出发，沿顺时针方向捕获目标扫描构件测量面边界周边轮廓其余边界点，过程中结合目标扫描构件的理论数据模型，利用快速迭代的方法不断减少后续边界点的搜索次数，加快其余边界点捕获速度，最终将所有边界点形成边界点数据集Q0。
[0024]其中还包含如下步骤：
[0025]步骤6.1：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，左侧测量值变化率为右侧测量值变化率为对比和大小：
[0026]当时，两侧的激光测距仪光点前后两次测量均打在了各自对应的测量面上，至此完成目标测量面的检测；
[0027]当时，其中一侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预制构件拼装面制作精度智能扫描和误差自动标识方法，其特征在于包含如下步骤：步骤一：准备步骤，将目标扫描构件吊装到构件扫描台上的测量区域内；步骤二：启动步骤，打开仓房的电动卷闸门，启动扫描龙门开启扫描检测；步骤三：调节步骤，调节竖向行走托盘的高度，使激光测量设备的光线贴近于构件扫描台上表面高度；步骤四：扫描龙门沿水平行走轨道从仓房中出发向前行走，行走过程中实时采集激光测距仪的激光测量值和扫描龙门温湿度传感器、竖直轨道温湿度传感器、水平轨道温湿度传感器的监测值；步骤五：行走中实时采集激光测距仪的激光测量值，判断激光测距仪的光点是否打在了目标扫描构件上，如果是，停止扫描龙门的水平前进；步骤六：确定目标扫描构件中测量面的边界轮廓，所有边界点形成边界点数据集Q0；步骤七：完成对测量面的数据采集，形成激光点云数据集Q1；步骤八：校正目标扫描构件的摆放姿态，将目标扫描构件校正到理想摆放姿态；步骤九：对校正后目标扫描构件测量面的测量数据进行分析，剔除目标扫描构件测量面的异常测量值；步骤十：确定目标扫描构件的拼装面制作精度，并在目标扫描构件表面对误差区域喷涂标识；步骤十一：生成检测报告，完成对目标扫描构件的全部检测。2.如权利要求1所述的预制构件拼装面智能扫描和误差自动标识方法，其特征在于：步骤五的具体方法如下：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时，判定检测到目标扫描构件2，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所述的预制构件拼装面智能扫描和误差自动标识方法，其特征在于：步骤六中以步骤五的停止点为起点，利用迂回折半、逐步逼近方法搜索当前高度对应的目标扫描构件在水平方向的边界点，记为目标扫描构件的第一个边界点P0，以水平行走轨道前进方向为x轴正方向、以竖向行走轨道向上方向为y轴正方向、以激光测距仪测量值为z轴坐标值、以目标扫描构件的第一个边界点P0为坐标原点，建立xyz坐标系，从坐标原点P0出发，沿顺时针方向捕获目标扫描构件测量面边界周边轮廓其余边界点，过程中结合目标扫描构件的理论数据模型，利用快速迭代的方法不断减少后续边界点的搜索次数，加快其余边界点捕获速度，最终将所有边界点形成边界点数据集Q0。4.如权利要求3所述的预制构件拼装面智能扫描和误差自动标识方法，其特征在于还包含如下步骤：步骤6.1：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，左侧测量值变化率为右侧测量值变化率为对比K
ln
和K
rn
大小：当时，两侧的激光测距仪光点前后两次测量均打在了各自对应的测量面上，至
此完成目标测量面的检测；当时，其中一侧的激光测距仪光点前后两次测量并未全部打在了对应的测量面上；扫描龙门1沿水平行走轨道5以步长S继续水平向前行走，直到步骤6.2：将步骤6.1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6.3：移动激光测距仪退回到当前测量面内第一个测量点，并以迂回折半行走方式开始获取第一个扫描边界点P0；步骤6.4：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6.5：以第一个扫描边界点为基础...

【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：