用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统及方法，包括设置在吊装架底部的扫描轨道，在扫描轨道的底部设有激光扫描装置，激光扫描装置设有激光扫描仪，激光扫描仪具有回转360

【技术实现步骤摘要】
用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统及方法


[0001]本专利技术涉及大型建筑的智能化施工领域，特别是一种用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统及方法。

技术介绍

[0002]现有的大型建筑工程，通常具有更高的强度和更大的跨度，桥梁的塔柱，以及箱梁结构，通常采用更大的尺寸规格，通常以现浇的施工方式更能够满足要求。现有技术中，塔柱以及箱梁的钢筋笼通常在仓内进行绑扎，钢筋铺设和绑扎的工作量非常巨大，例如30米高度的简支箱梁钢筋需要铺设约10000根钢筋，重量共计60t左右，钢筋铺设和绑扎工作量大，简支箱梁钢筋共需要绑扎约10万个点，而且现场绑扎的形位精度控制难度高，劳动强度大，施工质量没有保障。为解决该问题，也有采用将钢筋在工厂内进行加工、绑扎，然后在现场整体进行吊装的方案。例如中国专利文献CN114263116A一种混凝土桥塔钢筋笼工业化施工方法。整体吊装时的结构如图1中所示，吊钩通过起吊钢丝绳与吊装架连接，吊装架通过多根悬挂件与钢筋笼连接，通常钢筋笼内设有固定架，以抵抗钢筋笼的变形，悬挂件通常采用可调长度的结构，例如双头螺杆和螺母套筒的结构。但是由于钢筋笼的体积太大，尤其是长度和宽度尺寸较大，在吊装过程中很难确保各个悬挂件的受力均衡，而若受力不均可能导致钢筋笼在吊装过程中发生变形。由于钢筋笼已经连接为一个整体，这种变形很难在后继的安装过程中进行恢复。而且吊装过程中的受力不均衡也很容易导致吊装施工事故。目前在施工过程中主要依靠施工人员在吊装过程中进行目测检测，这种方式的可靠性和安全性均不高，存在较大的施工风险和安全隐患。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统及方法，能够通过扫描钢筋笼端头钢筋端面的坐标来控制吊装施工中的变形程度，辅助提高大型钢筋笼吊装的成功率和安全性。
[0004]本专利技术所要解决的另一技术问题在于，能够简化激光雷达的计算量，提高激光雷达辅助的实时性，能够快速反馈钢筋笼的变形情况，并能够在变形超出预设值时，提前发出警报，避免造成更大的损失。
[0005]为解决上述的技术问题，本专利技术的技术方案是：一种用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统，包括设置在吊装架底部的扫描轨道，在扫描轨道的底部设有激光扫描装置，激光扫描装置设有激光扫描仪，激光扫描仪具有回转360
°
，俯仰60
°
以上的视野；激光扫描装置沿着扫描轨道滑动，并在扫描轨道靠近两端的位置设有停止位作为检测点，激光扫描装置用于扫描钢筋笼的钢筋端面点云。
[0006]优选的方案中，在钢筋笼的顶部，朝上的钢筋端头套接有盲套管，盲套管的外端面设有反光层。
[0007]优选的方案中，激光扫描装置的结构为：激光扫描仪与激光扫描支架固定连接，激
光扫描支架通过两侧的带齿滚轮挂接在扫描轨道上，带齿滚轮与激光扫描支架之间设有轴承，带齿滚轮穿过激光扫描支架与第一齿轮连接，在激光扫描支架上还设有双伸轴穿心电机，双伸轴穿心电机的轴两端设有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮，以驱动带齿滚轮沿着扫描轨道行走。
[0008]优选的方案中，在激光扫描支架与扫描轨道的轨面之间设有阻尼调隙块，阻尼调隙块用于与扫描轨道的轨面接触提供阻尼，并使激光扫描支架与扫描轨道之间的间隙最小；在扫描轨道的两端设有限位块，以精确定位激光扫描装置在扫描轨道上的位置。
[0009]一种采用上述的用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统的控制方法，包括以下步骤：S1、对钢筋笼的朝上的钢筋端头做增加反射效果的处理措施；S2、在起吊前，当吊装架通过悬挂件与钢筋笼可靠连接后，初始扫描朝上钢筋端头的钢筋端面点云数据；S3、在起吊过程中，扫描朝上钢筋端头的钢筋端面点云数据；S4、将起吊过程中的钢筋端面点云数据与初始的钢筋端头的钢筋端面点云进行比较，若起吊过程中的各个钢筋端面点云数据之间高程差异大于预设值，则报警；通过以上步骤实现钢筋笼起吊过程中的辅助控制。
[0010]优选的方案中，在步骤S1中，在朝上钢筋端头的断面进行切割或磨削加工，形成新的金属断面；或者在朝上钢筋端头涂覆反光漆；或者在朝上钢筋端头粘贴反光膜；或者在朝上钢筋端头套上盲套管，在盲套管的外端面设有反光层。
[0011]优选的方案中，在步骤S2、S3中，扫描朝上钢筋端头的钢筋端面点云数据的步骤为：S101、激光扫描装置的激光扫描仪对朝上钢筋端头的范围进行扫描；S102、在扫描结果中，以亮度为依据对点云数据进行过滤，保留亮度超过预设值的点云数据；S103、将剩余的点云数据进行聚类，根据每个距离相近的聚类过滤掉非端面的点云杂点，确定钢筋端面点云；S104、获得钢筋端面点云的圆心位置，作为钢筋端面的坐标；S105、取该钢筋端面的坐标z值作为高程比较数据。
[0012]优选的方案中，在步骤S2、S3中，扫描朝上钢筋端头的钢筋端面点云数据的步骤为：S201、在扫描轨道选取一点作为基准坐标系原点；S202、储存钢筋笼各个朝上的钢筋端面的预设坐标；S203、激光扫描装置移动到第一检测点；S204、激光扫描装置扫描钢筋端面点云数据；S205、进行点云数据亮度过滤；S206、将点云数据聚类，删除点云数据量过少的聚类；S207、根据聚类的点云数据确定钢筋端面；S208、确定钢筋端面的圆心位置作为钢筋端面坐标并转换至基准坐标系；
S209、第一检测点的点云数据与钢筋端面的预设坐标进行比较，确定缺失的钢筋端面；缺失的钢筋端面是指被其他构件遮挡后的钢筋端面；S210、激光扫描装置移动到第二检测点；S211、激光扫描装置扫描钢筋端面点云数据；S212、进行点云数据亮度过滤；S213、将点云数据聚类，删除点云数据量过少的聚类；S214、根据聚类的点云数据确定钢筋端面；S215、确定钢筋端面的圆心位置作为钢筋端面坐标并转换至基准坐标系；S216、根据钢筋端面的预设坐标，将第二检测点的钢筋端面坐标填充到第一检测点的点云数据中；S217、获得各个钢筋端面点云的圆心位置，作为钢筋端面的坐标；S105、取该钢筋端面的坐标z值作为高程比较数据。
[0013]优选的方案中，预设坐标是指以设计数据为基准，引入到基准坐标系内获得的朝上钢筋端头的钢筋端面坐标；在预设坐标中，表达为行、列数据，以及相邻钢筋端面之间的矢量距离；在步骤S209中，比较时，将第一检测点获取的钢筋端面数据转换为行、列数据，以及相邻钢筋端面之间的矢量距离，即可得出缺失的钢筋端面的行、列数据值。
[0014]优选的方案中，在步骤S216中：将第二检测点的点云数据转换为行、列数据，与第一检测点缺失的钢筋端面的缺失行、列数据值进行比对，将第二检测点中与缺失相对应的点云数据填充至第一检测点的点云数据。
[0015]本专利技术提供的一种用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统及方法，能够以激光扫描仪定位钢筋端面点云，从而在起吊过程中判断是否存在受力不均衡的问题，控制吊装施工中钢筋笼的变形程度，以激光雷达辅助提高大型钢筋笼吊装的成功率和安全性。本专利技术的方法，通过在钢筋端头做增加反射效果的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统，其特征是：包括设置在吊装架（3）底部的扫描轨道（7），在扫描轨道（7）的底部设有激光扫描装置（6），激光扫描装置（6）设有激光扫描仪（602），激光扫描仪（602）具有回转360
°
，俯仰60
°
以上的视野；激光扫描装置（6）沿着扫描轨道（7）滑动，并在扫描轨道（7）轨道靠近两端的位置设有停止位作为检测点，激光扫描装置（6）用于扫描钢筋笼（5）的钢筋端面点云（8）。2.根据权利要求1所述的用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统，其特征是：在钢筋笼（5）的顶部，朝上的钢筋端头套接有盲套管（11），盲套管（11）的外端面设有反光层（12）。3.根据权利要求1所述的用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统，其特征是：激光扫描装置（6）的结构为：激光扫描仪（602）与激光扫描支架（601）固定连接，激光扫描支架（601）通过两侧的带齿滚轮（603）挂接在扫描轨道（7）上，带齿滚轮（603）与激光扫描支架（601）之间设有轴承（605），带齿滚轮（603）穿过激光扫描支架（601）与第一齿轮（604）连接，在激光扫描支架（601）上还设有双伸轴穿心电机（608），双伸轴穿心电机（608）的轴两端设有第二齿轮（606），第二齿轮（606）与第一齿轮（604），以驱动带齿滚轮（603）沿着扫描轨道（7）行走。4.根据权利要求3所述的用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统，其特征是：在激光扫描支架（601）与扫描轨道（7）的轨面之间设有阻尼调隙块（607），阻尼调隙块（607）用于与扫描轨道（7）的轨面接触提供阻尼，并使激光扫描支架（601）与扫描轨道（7）之间的间隙最小；在扫描轨道（7）的两端设有限位块（9），以精确定位激光扫描装置（6）在扫描轨道（7）上的位置。5.一种采用权利要求1~4任一项所述的用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统的控制方法，其特征是包括以下步骤：S1、对钢筋笼（5）的朝上的钢筋端头做增加反射效果的处理措施；S2、在起吊前，当吊装架（3）通过悬挂件（4）与钢筋笼（5）可靠连接后，初始扫描朝上钢筋端头的钢筋端面点云（8）数据；S3、在起吊过程中，扫描朝上钢筋端头的钢筋端面点云（8）数据；S4、将起吊过程中的钢筋端面点云（8）数据与初始的钢筋端头的钢筋端面点云（8）进行比较，若起吊过程中的各个钢筋端面点云（8）数据之间高程差异大于预设值，则报警；通过以上步骤实现钢筋笼（5）起吊过程中的辅助控制。6.根据权利要求5所述的用于大型钢筋笼吊装的激光雷达辅助系统，其特征是：在步骤S1中，在朝上钢筋端头的断面进行切割或磨削加工，形成新的金属断面；或者在朝上钢筋端头涂覆反光漆；或者在朝上钢筋端头粘贴反光膜；或者在朝上钢筋端头套上盲套管（11），在盲...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊浩，赵卫宾，林伟恩，
申请(专利权)人：武汉海达数云技术有限公司，
类型：发明
国别省市：