一种基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法，包括：获取各数据采集点激光测距数据

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法


[0001]本专利技术涉及建筑工程
，具体涉及一种基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法
。

技术介绍

[0002]混凝土结构平整度是混凝土浇筑作业中重要的质量控制项，现阶段施工现场混凝土结构平整度检测一般使用水平仪测量法，测量时需要反复挪动仪器位置，记录各测点的数据，费时
、
费力，调整时间长，数据处理程序繁琐
。
中国专利
202222205446.0
公开了一种智能测距与平整度检测的激光扫描装置，优化了平整度检测工艺，提高了平整度检测效率，且具备平整度可视化功能
。
随着建筑业信息化
、
智能化改革的不断推进，机器人混凝土结构打磨作业成为未来发展的必然趋势，机器人该如何识别平整度质量问题，如何规划最优打磨路径，成为了研发人员需要面对的难题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供了一种基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法，形成指令控制机器人移动打磨作业，避免了打磨机器在作业面不需要打磨的区域停留，节约机器人打磨作业能源消耗，缩短打磨作业时间
。
[0004]为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术措施：一种基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法，包括以下步骤：
[0005]S1、
对长度
X、
宽度
Y
的混凝土结构表面进行激光扫描测距，沿着长度方向每
M
距离
、
宽度方向每
N
距离设置数据采集点，获取各数据采集点激光测距数据
L
；
[0006]S2、
定义混凝土结构表面标准测距值
D
，用测距数据
L
减去标准测距值
D
，得到各位置相对误差距离
DL
，建立相对误差距离矩阵
A1
，相对误差距离矩阵为阶矩阵；
[0007]S3、
确定平整度容许误差值
o
，相对误差距离矩阵
A1
内各分量小于
o
则将其数值更新为零，大于
o
则保持原数值不变；
[0008]S4、
根据混凝土打磨作业设备角磨盘大小
R
，将相对误差距离矩阵
A1
降阶为阶矩阵，得到降阶相对误差距离矩阵
A2
；
[0009]S5、
根据降阶相对误差距离矩阵
A2
，判断待打磨区域连续性，将降阶相对误差距离矩阵
A2
分为若干个分块相对误差距离矩阵
A3
；
[0010]S6、
计算分块相对误差距离矩阵
A3
中各分量相邻0分量个数，若大于零，则将该分量相邻0分量对应的混凝土结构表面位置作为备选打磨作业起始点；
[0011]S7、
以各备选打磨作业起始分量为起始点，计算各起始点遍历所有降阶相对误差距离矩阵
A2
中非0分量路径方向链码；
[0012]S8、
统计各路径方向链码中数值为
1、3、5、7
分量的个数
J1
与
2、4、6、8
分量的个数
J2
，按计算各方向链码距离
Jsum
；
[0013]S9、
选取最小方向链码距离
Jsum
对应的方向链码
Imin
及打磨作业起始点对应降阶相对误差距离矩阵
A2
分量
(Xmin
，
Ymin)
，以该方向链码设计打磨作业路径
。
[0014]可选地，步骤
S4
中所述将相对误差距离矩阵
A1
降阶为阶矩阵，得到降阶相对误差距离矩阵
A2
，具体步骤为：
[0015]Q1
：获取步骤
S3
中所得相对误差距离矩阵
A1
；
[0016]Q2
：将相对误差距离矩阵
A1
分为边长为
R
的分块；
[0017]Q3
：计算各分块内相对误差距离矩阵
A1
内各分量均值；
[0018]Q4
：以步骤
Q3
中所述计算得到的均值作为分量，构建降阶相对误差距离矩阵
A2。
[0019]可选地，步骤
S5
中所述将降阶相对误差距离矩阵
A2
分为若干个分块相对误差距离矩阵
A3
，具体步骤为：
[0020]F1
：将降阶相对误差距离矩阵
A2
网格化；
[0021]F2
：随机选取非0网格建立第
i
网格集合，统计此时未加入集合非0网格个数，定义集合数量
i
的初始值为1；
[0022]F3
：将与第
i
网格集合内网格相邻的非0网格加入该网格集合；
[0023]F4
：反复进行步骤
F3
直至第
i
网格集合无相邻非0网格，统计未加入集合非0网格个数，若为0，则进行步骤
F7
，若不为0，则进行步骤
F5
；
[0024]F5
：在未加入集合非0网格中随机选取网格，将集合数量
i
的数值按原值加一更新后，建立第
i
网格集合，将该网格加入第
i
网格集合；
[0025]F6
：重复进行步骤
F4
，直至未加入集合非0网格个数为0；
[0026]F7
：以每个集合内非0网格为边界，划分矩形分块区域，根据网格对应降阶相对误差距离矩阵
A2
，对各集合分块区域相对误差距离矩阵
A3
进行赋值
。
[0027]可选地，步骤
S6
中所述计算起始点遍历所有降阶相对误差距离矩阵
A2
中非0分量路径方向链码，具体步骤为：
[0028]B1
：获取备选起始点在分块区域相对误差距离矩阵
A3
中的位置
(xq
，
yq)
作为打磨路径分量初值，以垂直向上方向为方向链码基准方向，判断其相邻分量是否非0，并统计分块区域相对误差距离矩阵
A3
非零分量个数
θ
；
[0029]B2
：若打磨路径起始分量0°
存在非0分量，将打磨路径分量更新为
(xq
，
yq本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
对长度
X、
宽度
Y
的混凝土结构表面进行激光扫描测距，沿着长度方向每
M
距离
、
宽度方向每
N
距离设置数据采集点，获取各数据采集点激光测距数据
L
；
S2、
定义混凝土结构表面标准测距值
D
，用测距数据
L
减去标准测距值
D
，得到各位置相对误差距离
DL
，建立相对误差距离矩阵
A1
，相对误差距离矩阵为阶矩阵；
S3、
确定平整度容许误差值
o
，相对误差距离矩阵
A1
内各分量小于
o
则将其数值更新为零，大于
o
则保持原数值不变；
S4、
根据混凝土打磨作业设备角磨盘大小
R
，将相对误差距离矩阵
A1
降阶为阶矩阵，得到降阶相对误差距离矩阵
A2
；
S5、
根据降阶相对误差距离矩阵
A2
，判断待打磨区域连续性，将降阶相对误差距离矩阵
A2
分为若干个分块相对误差距离矩阵
A3
；
S6、
计算分块相对误差距离矩阵
A3
中各分量相邻0分量个数，若大于零，则将该分量相邻0分量对应的混凝土结构表面位置作为备选打磨作业起始点；
S7、
以各备选打磨作业起始分量为起始点，计算各起始点遍历所有降阶相对误差距离矩阵
A2
中非0分量路径方向链码；
S8、
统计各路径方向链码中数值为
1、3、5、7
分量的个数
J1
与
2、4、6、8
分量的个数
J2
，按计算各方向链码距离
Jsum
；
S9、
选取最小方向链码距离
Jsum
对应的方向链码
Imin
及打磨作业起始点对应降阶相对误差距离矩阵
A2
分量
(Xmin
，
Ymin)
，以该方向链码设计打磨作业路径
。2.
根据权利要求1所述的基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法，其特征在于，步骤
S4
中所述将相对误差距离矩阵
A1
降阶为阶矩阵，得到降阶相对误差距离矩阵
A2
，具体步骤为：
Q1
：获取步骤
S3
中所得相对误差距离矩阵
A1
；
Q2
：将相对误差距离矩阵
A1
分为边长为
R
的分块；
Q3
：计算各分块内相对误差距离矩阵
A1
内各分量均值；
Q4
：以步骤
Q3
中所述计算得到的均值作为分量，构建降阶相对误差距离矩阵
A2。3.
根据权利要求1所述的基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法，其特征在于，步骤
S5
中所述将降阶相对误差距离矩阵
A2
分为若干个分块相对误差距离矩阵
A3
，具体步骤为：
F1
：将降阶相对误差距离矩阵
A2
网格化；
F2
：随机选取非0网格建立第
i
网格集合，统计此时未加入集合非0网格个数，定义集合数量
i
的初始值为1；
F3
：将与第
i
网格集合内网格相邻的非0网格加入该网格集合；
F4
：反复进行步骤
F3
直至第
i
网格集合无相邻非0网格，统计未加入集合非0网格个数，若为0，则进行步骤
F7
，若不为0，则进行步骤
F5
；
F5
：在未加入集合非0网格中随机选取网格，将集合数量
i
的数值按原值加一更新后，建
立第
i
网格集合，将该网格加入第
i
网格集合；
F6
：重复进行步骤
F4
，直至未加入集合非0网格个数为0；
F7
：以每个集合内非0网格为边界，划分矩形分块区域，根据网格对应降阶相对误差距离矩阵
A2
，对各集合分块区域相对误差距离矩阵
A3
进行赋值
。4.
根据权利要求1所述的基于激光测距与方向链码追踪的混凝土打磨作业规划方法，其特征在于，步骤
S6
中所述计算起始点遍历所有降阶相对误差距离矩阵
A2
中非0分量路径方向链码，具体步骤为：
B1
：获取备选起始点在分块区域相对误差距离矩阵
A3
中的位置
(xq
，
yq)
作为打磨路径分量初值，以垂直向上方向为方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆通，王帅，吴克洋，王爱勋，李文祥，奚邦凤，王波，文博，罗先林，胡安，张稳泉，
申请(专利权)人：武汉建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：