CN105717132B - 一种pc构件生产线的预埋件检测系统和方法 - Google Patents

一种pc构件生产线的预埋件检测系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PC构件生产线的预埋件检测系统和方法。本系统包括:硬件辅助系统和图像检测系统,其中硬件辅助系统包括:图像采集室、相机减振装置、RFID固定式读写器、轨道、PC模具、RFID标签、钢筋笼、LED补充光源、相机导轨、相机、光电开关、计算机。图像检测系统包括:图像采集模块、图像拼接模块、检测统计模块、含预埋件的PC模具图库。本发明实现对PC构件生产线的预埋件类型实时在线检测,包括对预埋件是否放置的检测和已放置的预埋件类型的检测,提高对预埋件类型检测的效率,避免传统人工检测对后期施工中的安全隐患。

Description

一种PC构件生产线的预埋件检测系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产线的检测系统和方法,特别是涉及一种PC构件生产线的预埋件检测系统和方法。
背景技术
随着社会人口的不断增多,人们对于住宅建设的需求量也越来越大。传统的住宅建设周期时间长、工程量大,面临诸多问题,其中需要解决的一大问题就是住宅的快速建设。随着现代科技的飞速发展,PC构件生产线对于解决这一问题提供了可能。由于PC构件生产线采用全自动化生产,其中一个重要环节——预埋件放置,如果未放置则会对后期生产出的PC构件产生很大的质量影响,造成严重的经济损失。因此需要在自动生产过程中引入预埋件的检测环节。
建筑方将预先生产的PC构件运载到施工地进行拼装、加固等操作,可以在极短时间内完成住宅的建筑工作,相比于传统依靠人工建筑住宅,不仅大大缩短了住宅的建筑周期,而且还减小了施工的工程量。PC构件的生产工艺需要满足高精度的要求,通常工程技术人员将事先设计好的PC构件结构工艺图纸交付生产方筑造生产,生产方根据PC构件的结构和工艺要求制造合理的PC构件模具。此后的工艺流程一般在自动化生产线上完成。在PC构件即将进入生产之前,需要将预埋件放置在PC构件模具内,预埋件一般用于PC构件的加固和起吊。如果建筑成型的PC构件内未放置预埋件,往往会造成所生产的构件无法正常使用,造成严重的工程事故和经济损失。在自动化生产过程中,预埋件的放置通过机器作业完成,但是现有技术中,很难检测预埋件是否放置成功,目前只能通过人工查看的方式进行检测。然而人工检测的方式耗时耗力,严重影响生产效率。
利用计算机视觉技术对采集的图像进行数字化处理,已在现代化企业生产流程中得到了广泛的应用。通过相机采集图像信息,计算机读取图像并对图像做进一步的数字化处理,可以得到图像内物体的特征数据,通过特征数据可以确定物体的类型。目前,计算机视觉技术能够很好的代替人眼完成相应的视觉工作,为解决人工视觉的弊端提供了便利。图像处理作为计算机视觉技术的重要环节,现已能够通过各种算法将采集的图像进行滤波、增强、复原、拼接等处理。例如,现实生活中,由于某些物体形态较大,一台相机难以获取物体的全景信息,同时为了满足检测精度的要求,又必须对物体的全景信息进行处理。因此可以借助图像拼接技术,将两台或者多台相机拍摄得到的图像进行对齐拼接,能够形成一幅完整的全景图像。而在PC模具的生产工艺中,PC模具规格较大,一台相机难以满足要求,需要借助两台相机同时拍摄才可以获取全景图像。
针对上述的技术背景,所以急需要寻找一种可以用于PC构件生产线的预埋件检测方法,能够通过计算机视觉技术实现PC构件生产过程中预埋件的自动化检测,降低人工成本、提高企业效率。
发明内容
本发明的目的在于针对目前PC构件自动化生产线主要依靠人工检测预埋件是否放置的问题,提供一种PC构件生产线的预埋件检测系统和方法,通过计算机视觉技术和传感器技术的信息融合,实现高效的、快速的预埋件自动检测。
为实现上述目的,本发明的构思是:
一种PC构件生产线的预埋件检测系统和方法,包括:硬件辅助系统和图像检测系统,其中硬件辅助系统包括:图像采集室、相机减振装置、RFID固定式读写器、轨道、PC模具、RFID标签、钢筋笼、预埋件、LED补充光源、相机导轨、相机、光电开关、计算机。图像检测系统包括:图像采集模块、图像拼接模块、检测统计模块、含预埋件的PC模具图库。
根据上述发明构思,本发明采用下述技术方案:
一种PC构件生产线的预埋件检测系统,包括:图像采集室1、两个相机减振装置2、RFID固定式读写器3、轨道4、PC模具5、RFID标签6、钢筋笼7、计算机8、六个LED补充光源9、相机导轨10、两台相机11和光电开关12。被测预埋件13位于钢筋笼7内部,钢筋笼7位于PC模具5内部,RFID标签6固定于PC模具5外侧;PC模具5滑配于轨道4上,轨道4穿过图像采集室1;RFID固定式读写器3安置于图像采集室1内侧中间位置并与RFID标签6高度一致,光电开关12安置于图像采集室1前端位置并与PC模具5高度一致,六个LED补充光源9分布在图像采集室1两侧的中部和顶角处,相机导轨10固定于图像采集室1顶端中部,两个相机减振装置2位于相机导轨10内,通过滑块连接并能够往复滑动,两台相机11分别固定于两个相机减振装置2上;所述计算机8电连接光电开关12、两台相机11和六个LED补充光源9,当载有钢筋笼7和预埋件13的PC模具5进入图像采集室1时,触发光电开关12动作,计算机8接收到光电开关12动作信号,同时启动两台相机11对PC模具5进行图像采集,六个LED补充光源9用于为相机11采集图像时做光照补充。
一种PC构件生产线的预埋件检测方法,采用根据权利要求1所述的PC构件生产线的预埋件检测系统进行操作。具体操作步骤如下:
1)图像采集
位于图像采集室1顶部的两台相机11同时对PC模具5进行图像采集,得到两幅PC模具5图像;
2)图像拼接
将步骤1)中所得到的PC模具5图像分别投影到统一的坐标系中,利用非线性最小二乘法进行优化得到图像拼接变换矩阵,将两幅图像的重叠区域进行拼接,形成一幅完整的PC模具5全景图像;
3)建立含预埋件的PC模具图库
建立含预埋件的PC模具图库,同时将含预埋件的PC模具图库与RFID标签信息建立对应关系,一种RFID标签信息对应一种含预埋件的PC模具图。RFID标签信息包括:预埋件特征信息、PC模具类型信息;
4)检测统计
具体操作步骤如下:
a.将步骤2中所得到的全景图像与含预埋件的PC模具图库相对应的图像通过背景差分法相减;
b.对步骤a的差分结果建立逻辑运算关系,设置差分结果的阈值为R,当结果小于等于R时,说明该模具放置了预埋件;当结果大于R时,说明未放置预埋件;
c.当判定为已放置预埋件时,提取当前PC模具全景图像中含预埋件区域的最小矩形图像,计算最小矩形的面积特征和区域内图像的轮廓特征;
d.RFID固定式读写器3读取贴在PC模具5一侧的RFID标签6信息并将读取信息发送给计算机,计算机结合RFID标签信息、计算得到的预埋件特征信息判断预埋件类型是否放置正确;
e.当判定为未放置预埋件时或者预埋件类型放置错误时,计算机发出警报,通知工作人员采取相应措施;
六个LED补充光源9安置于图像采集室1两侧的中部和顶角处,位置布置保证图像采集室1内光线充足且分布均匀,六个LED补充光源9用于相机11采集图像时的补充光源。光电开关12安置于图像采集室1靠底部位置,与PC模具5位于同一高度,安放位置保证PC模具5整体进入图像采集室1时,启动两台相机11采集图像。
相机导轨10安置于图像采集室1顶部中间位置,两个相机减振装置2分别悬挂于相机导轨10,并通过滑块连接。
两台相机11分别固定在两个相机减振装置2上,相机减振装置2可以在相机导轨10内滑动,用于调整两台相机11整体视野范围。相机减振装置2内具有缓冲机构,可以减少机械振动对相机11造成的损坏。
信息的获取先后顺序为:先通过RFID固定式读写器读取贴在PC模具一侧的RFID标签信息,将标签信息发送给计算机,计算机处理信息得到标准的PC模具的类型以及放置预埋件类型。然后检测统计模块再通过背景差分法计算预埋件是否放置,如果放置,继续计算预埋件最小矩形区域内的面积信息和形状信息。接着,将计算得到的面积信息和形状信息与RFID标签内存储的信息进行匹配。
本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
1、实现PC构件生产线中预埋件的自动化检测,提高了检测精度和效率,避免了传统人工检查带来的弊端。
2、本发明采用光电开关控制相机的拍摄时间,并在指定位置进行图像采集工作,具有更加节约能源和减少不必要的图像采集的优点。
3、本发明利用计算机视觉技术和RFID射频技术相结合的方式,提高了识别分类的准确性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的硬件结构示意图。
图2为本发明的图像采集室内部示意图。
图3为本发明的PC模具内部示意图。
图4为本发明的硬件辅助系统结构组成示意图。
图5为本发明的图像采集系统结构组成示意图。
图6为本发明的图像检测处理流程图。
图7为本发明的相机间距增大视野范围变化示意图。
具体实施方式
本发明具体优选实施例详述如下:
实施例一:
参见图1~图3,本PC构件生产线的预埋件检测系统,包括:图像采集室1、两个相机减振装置2、RFID固定式读写器3、轨道4、PC模具5、RFID标签6、钢筋笼7、计算机8、六个LED补充光源9、相机导轨10、两台相机11和光电开关12。被测预埋件13位于钢筋笼7内部,钢筋笼7位于PC模具5内部,RFID标签6固定于PC模具5外侧;PC模具5滑配于轨道4上,轨道4穿过图像采集室1;RFID固定式读写器3安置于图像采集室1内侧中间位置并与RFID标签6高度一致,光电开关12安置于图像采集室1前端位置并与PC模具5高度一致,六个LED补充光源9分布在图像采集室1两侧的中部和顶角处,相机导轨10固定于图像采集室1顶端中部,两个相机减振装置2位于相机导轨10内,通过滑块连接并能够往复滑动,两台相机11分别固定于两个相机减振装置2上;所述计算机8电连接光电开关12、两台相机11和六个LED补充光源9,当载有钢筋笼7和预埋件13的PC模具5进入图像采集室1时,触发光电开关12动作,计算机8接收到光电开关12动作信号,同时启动两台相机11对PC模具5进行图像采集,六个LED补充光源9用于为相机11采集图像时做光照补充。
实施例二:
本实施例与实施例一基本相同,特征之处如下:
本PC构件生产线的预埋件检测系统,所述六个LED补充光源9安置于图像采集室1两侧的中部和顶角处,位置布置保证图像采集室1内光线充足且分布均匀,六个LED补充光源9用于相机11采集图像时的补充光源。光电开关12安置于图像采集室1靠底部位置,与PC模具5位于同一高度,安放位置保证PC模具5整体进入图像采集室1时,启动两台相机11采集图像。
所述相机导轨10安置于图像采集室1顶部中间位置,两个相机减振装置2分别悬挂于相机导轨10,并通过滑块连接。
所述两台相机11分别固定在两个相机减振装置2上,相机减振装置2可在相机导轨10内滑动,用于调整两台相机11整体视野范围;相机减振装置2内具有缓冲机构,可减少机械振动对相机11造成的损坏。
实施例三:
参见图1~图6,本PC构件生产线的预埋件检测系统和方法,采用上述系统进行操作,具体操作步骤如下:
1)图像采集
位于图像采集室1顶部的两台相机11同时对PC模具5进行图像采集,得到两幅PC模具5图像;
2)图像拼接
将步骤1中所得到的PC模具5图像分别投影到统一的坐标系中,利用非线性最小二乘法进行优化得到图像拼接变换矩阵,将两幅图像的重叠区域进行拼接,形成一幅完整的PC模具5全景图像;
3)建立含预埋件的PC模具图库
建立含预埋件的PC模具图库,同时将含预埋件的PC模具图库与RFID标签信息建立对应关系,一种RFID标签信息对应一种含预埋件的PC模具图。RFID标签信息包括:预埋件特征信息、PC模具类型信息;
4)检测统计
具体操作步骤如下:
a.将步骤2中所得到的全景图像与含预埋件的PC模具图库相对应的图像通过背景差分法相减;
b.对步骤a的差分结果建立逻辑运算关系,设置差分结果的阈值为R,当结果小于等于R时,说明该模具放置了预埋件;当结果大于R时,说明未放置预埋件;
c.当判定为已放置预埋件时,提取当前PC模具全景图像中含预埋件区域的最小矩形图像,计算最小矩形的面积特征和区域内图像的轮廓特征;
d.RFID固定式读写器3读取贴在PC模具5一侧的RFID标签6信息并将读取信息发送给计算机8,计算机8结合RFID标签信息、计算得到的预埋件特征信息判断预埋件类型是否放置正确;
e.当判定为未放置预埋件时或者预埋件类型放置错误时,计算机8发出警报,通知工作人员采取相应措施;
实施例四:
参见图1~图6,本PC构件生产线的预埋件检测系统和方法,硬件辅助系统包括:图像采集室1、两个相机减振装置2、RFID固定式读写器3、轨道4、PC模具5、RFID标签6、钢筋笼7、计算机8、六个LED补充光源9、相机导轨10、两台相机11和光电开关12。当载有钢筋笼7和预埋件13的PC模具5进入图像采集室1时,触发光电开关12动作,计算机8接收到光电开关12动作信号,同时启动两台相机11对PC模具5进行图像采集。
图像检测系统包括:图像采集模块、图像拼接模块、检测统计模块、含预埋件的PC模具图库。图像拼接模块将两台相机11采集的图像进行拼接形成一幅完整的PC模具5图像。检测统计模块对完整的PC模具5图像进行数字处理,得到预埋件8的面积特征、形状特征。
六个LED补充光源9安置于图像采集室1顶部,用于相机11采集图像时的补充光源。光电开关12安置于图像采集室1靠底部位置,与PC模具5位于同一高度。
相机导轨10安置于图像采集室1顶部中间位置,两个相机减振装置2分别悬挂于相机导轨10,两台相机11分别安装在两个相机减振装置2上。
相机减振装置2可以在相机导轨10内滑动,用于调整两台相机11整体视野范围。相机减振装置2可以减少机械振动对相机11造成的损坏。
建立含预埋件的PC模具图库,同时将含预埋件的PC模具图库、与RFID标签信息建立对应关系,一种RFID标签信息对应一种含预埋件的PC模具图。RFID标签信息包括:预埋件特征信息、PC模具类型信息。
一种PC构件生产线的预埋件检测方法包括以下步骤:
a.位于图像采集室1顶部的两台相机11同时对PC模具5进行图像采集,得到两幅PC模具5图像;
b.将步骤a中所得到的PC模具5图像分别投影到统一的坐标系中,利用非线性最小二乘法进行优化得到图像拼接变换矩阵,将两幅图像的重叠区域进行拼接,形成一幅完整的PC模具5全景图像。
c.将步骤b中所得到的全景图像与含预埋件的PC模具图库相对应的图像通过背景差分法相减。
d.对步骤c的差分结果建立逻辑运算关系,设置差分结果的阈值为R,当结果小于等于R时,说明该模具放置了预埋件;当结果大于R时,说明未放置预埋件。
e.当判定为已放置预埋件时,提取当前PC模具全景图像中含预埋件区域的最小矩形图像,计算最小矩形的面积特征和区域内图像的轮廓特征。
f.RFID固定式读写器3读取贴在PC模具5一侧的RFID标签6信息并将读取信息发送给计算机8,计算机8结合RFID标签信息、计算得到的预埋件特征信息判断预埋件类型是否放置正确。
g.当判定为未放置预埋件时或者预埋件类型放置错误时,计算机8发出报警,通知工作人员采取相应措施。
实施例五:
本实施例与实施例一基本相同,特征之处如下:
在本实施例中,参见图7,当更换PC模具5的规格时,之前相机的视野范围发生变化,需要进行调节。可以动态调节位于图像采集室底端中部位置的两个相机减振装置2之间的间距,两个相机减振装置2可以在相机导轨10内滑动。相机11连接相机减振装置2,当相机减振装置2的间距改变时,相机11之间的间距也会随之改变,随着两台相机11之间的间距改变,两者视野范围也随之改变,以适应对于不同规格PC模具5的图像采集。
实施例六:
本实施例与实施例一基本相同,特征之处如下:
当更换PC模具5的规格时,可以调节光电开关12的位置,使得PC模具5恰好进入两台相机11的视野范围中部时启动拍摄。

Claims (5)

1.一种PC构件生产线的预埋件检测系统,包括:图像采集室(1)、两个相机减振装置(2)、RFID固定式读写器(3)、轨道(4)、PC模具(5)、RFID标签(6)、钢筋笼(7)、计算机(8)、六个LED补充光源(9)、相机导轨(10)、两台相机(11)和光电开关(12),其特征在于:被测预埋件(13)位于钢筋笼(7)内部,钢筋笼(7)位于PC模具(5)内部,RFID标签(6)固定于PC模具(5)外侧;PC模具(5)滑配于轨道(4)上,轨道(4)穿过图像采集室(1);RFID固定式读写器(3)安置于图像采集室(1)内侧中间位置并与RFID标签(6)高度一致,光电开关(12)安置于图像采集室(1)前端位置并与PC模具(5)高度一致,六个LED补充光源(9)分布在图像采集室(1)两侧的中部和顶角处,相机导轨(10)固定于图像采集室(1)顶端中部,两个相机减振装置(2)位于相机导轨(10)内,通过滑块连接并能够往复滑动,两台相机(11)分别固定于两个相机减振装置(2)上;所述计算机(8)电连接光电开关(12)、两台相机(11)和六个LED补充光源(9),当载有钢筋笼(7)和预埋件(13)的PC模具(5)进入图像采集室(1)时,触发光电开关(12)动作,计算机(8)接收到光电开关(12)动作信号,同时启动两台相机(11)对PC模具(5)进行图像采集,六个LED补充光源(9)用于为相机(11)采集图像时做光照补充;
采用所述PC构件生产线的预埋件检测系统进行操作PC构件生产线的预埋件检测方法,具体操作步骤如下:
1)图像采集
位于图像采集室(1)顶部的两台相机(11)同时对PC模具(5)进行图像采集,得到两幅PC模具(5)图像;
2)图像拼接
将步骤1)中所得到的PC模具(5)图像分别投影到统一的坐标系中,利用非线性最小二乘法进行优化得到图像拼接变换矩阵,将两幅图像的重叠区域进行拼接,形成一幅完整的PC模具(5)全景图像;
3)建立含预埋件的PC模具图库
建立含预埋件的PC模具图库,同时将含预埋件的PC模具图库与RFID标签信息建立对应关系,一种RFID标签信息对应一种含预埋件的PC模具图;RFID标签信息包括:预埋件特征信息、PC模具类型信息;
4)检测统计
具体操作步骤如下:
a.将步骤2)中所得到的全景图像与含预埋件的PC模具图库相对应的图像通过背景差分法相减;
b.对步骤a的差分结果建立逻辑运算关系,设置差分结果的阈值为R,当结果小于等于R时,说明该模具放置了预埋件;当结果大于R时,说明未放置预埋件;
c.当判定为已放置预埋件时,提取当前PC模具全景图像中含预埋件区域的最小矩形图像,计算最小矩形的面积特征和区域内图像的轮廓特征;
d.RFID固定式读写器(3)读取贴在PC模具(5)一侧的RFID标签(6)信息并将读取信息发送给计算机(8),计算机(8)结合RFID标签信息、计算得到的预埋件特征信息判断预埋件类型是否放置正确;
e.当判定为未放置预埋件时或者预埋件类型放置错误时,计算机(8)发出警报,通知工作人员采取相应措施。
2.根据权利要求1所述的一种PC构件生产线的预埋件检测系统,其特征在于:所述六个LED补充光源(9)安置于图像采集室(1)两侧的中部和顶角处,位置布置保证图像采集室(1)内光线充足且分布均匀,六个LED补充光源(9)用于相机(11)采集图像时的补充光源,光电开关(12)安置于图像采集室(1)靠底部位置,与PC模具(5)位于同一高度,安放位置保证PC模具(5)整体进入图像采集室(1)时,启动两台相机(11)采集图像。
3.根据权利要求1所述的一种PC构件生产线的预埋件检测系统,其特征在于:所述相机导轨(10)安置于图像采集室(1)顶部中间位置,两个相机减振装置(2)分别悬挂于相机导轨(10),并通过滑块连接。
4.根据权利要求3所述的一种PC构件生产线的预埋件检测系统,其特征在于:所述两台相机(11)分别固定在两个相机减振装置(2)上,相机减振装置(2)可在相机导轨(10)内滑动,用于调整两台相机(11)整体视野范围;相机减振装置(2)内具有缓冲机构,可减少机械振动对相机(11)造成的损坏。
5.一种PC构件生产线的预埋件检测方法,采用根据权利要求1所述的PC构件生产线的预埋件检测系统进行操作,其特征在于:具体操作步骤如下:
1)图像采集
位于图像采集室(1)顶部的两台相机(11)同时对PC模具(5)进行图像采集,得到两幅PC模具(5)图像;
2)图像拼接
将步骤1)中所得到的PC模具(5)图像分别投影到统一的坐标系中,利用非线性最小二乘法进行优化得到图像拼接变换矩阵,将两幅图像的重叠区域进行拼接,形成一幅完整的PC模具(5)全景图像;
3)建立含预埋件的PC模具图库
建立含预埋件的PC模具图库,同时将含预埋件的PC模具图库与RFID标签信息建立对应关系,一种RFID标签信息对应一种含预埋件的PC模具图;RFID标签信息包括:预埋件特征信息、PC模具类型信息;
4)检测统计
具体操作步骤如下:
a.将步骤2)中所得到的全景图像与含预埋件的PC模具图库相对应的图像通过背景差分法相减;
b.对步骤a的差分结果建立逻辑运算关系,设置差分结果的阈值为R,当结果小于等于R时,说明该模具放置了预埋件;当结果大于R时,说明未放置预埋件;
c.当判定为已放置预埋件时,提取当前PC模具全景图像中含预埋件区域的最小矩形图像,计算最小矩形的面积特征和区域内图像的轮廓特征;
d.RFID固定式读写器(3)读取贴在PC模具(5)一侧的RFID标签(6)信息并将读取信息发送给计算机(8),计算机(8)结合RFID标签信息、计算得到的预埋件特征信息判断预埋件类型是否放置正确;
e.当判定为未放置预埋件时或者预埋件类型放置错误时,计算机(8)发出警报,通知工作人员采取相应措施。
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