CN113096068A - 一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，包括：待检测图像采集模块获取待检测图像，变换模块将获取的待检测图像进行缩放为指定大小、旋转变换为指定方向的图像，视角锁定模块在3D模型中寻找与待检测图像相似度最大的区域，拍摄得到标准图像；名称参数生成模块在待检测图像上进行部件名称标注和参数的标注；对比模块对待检测图像与标准图像进行对比得到对比信息；缺陷确定模块接收对比模块的对比信息并确定待检测图像中是否存在缺陷的区域，若存在缺陷的区域则对此区域进行标注说明。本发明在需要对脚手架工程进行缺陷识时，将待检测图像变换为与视角锁定生成的标准图像进行对比，从而对比是否产生缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及脚手架技术领域，尤其涉及一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统。
背景技术
用扣件和钢管组合构成的各类脚手架和支撑架体，统称脚手架，支撑架体是指为钢结构安装或浇筑混凝土构件等搭建的承力支架。脚手架种类包括双排扣件式钢管脚手架、开口型脚手架、封圈型脚手架、悬挑式钢管脚手架和门式钢管脚手架等。
脚手架其起到的主要作用是保证各施工过程顺利进行而搭建的工作平台。脚手架搭建的规范性、牢固性决定了后期施工的安全性，因此脚手架的搭建工程是十分重要的，脚手架搭建的过程重复繁琐，劳动量大，在搭建完成后，可能存在部分构件搭建不符合规范，存在安全隐患。目前的技术人员一般在搭建完成后检查，检查过程中也容易存在纰漏。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，而提出的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，包括：
合格模型采集模块，用于获取合格模型，所述合格模型为已经搭建的脚手架模型；
待检测图像采集模块，用于获取待检测图像，所述待检测图像为拍摄的实际搭建的脚手架的图像；
中央处理模块；
所述中央处理模块包括：
分类模块，用于识别合格模型具体属于何种脚手架类别并分类；
3D建模模块，用于将合格模型生成3D模型；
部件命名模块，用于在3D模型上标注部件名称；
参数生成模块，用于3D模型上的部件之间形成参数；
参数设定模块，用于对参数设定取值范围；
归类模块，用于将获取的待检测图像划分类别；
变换模块，用于将获取的待检测图像进行缩放为指定大小、旋转变换为指定方向的图像；
视角锁定模块，用于在3D模型中寻找与待检测图像相似度最大的区域，拍摄得到标准图像；
名称参数生成模块，用于在待检测图像上进行部件名称的标注以及在待检测图像上进行参数的标注；
对比模块，用于对待检测图像与标准图像进行对比得到对比信息；
缺陷确定模块，用于接收对比模块的对比信息并确定待检测图像中是否存在缺陷的区域，若存在缺陷的区域则对此区域进行标注说明。
优先地，所述合格模型通过三维扫描仪扫描脚手架模型得到。
优先地，所述部件名称包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、脚手板、连墙件、剪刀撑和横向斜撑。
优先地，所述参数包括立杆长度、立杆安装的角度、纵向水平杆长度、纵向水平杆安装的角度、横向水平杆长度、横向水平杆安装的角度、脚手板长度、脚手板安装的角度、连墙件长度、连墙件安装的角度、剪刀撑长度、剪刀撑安装的角度、横向斜撑长度和横向斜撑安装的角度。
优先地，所述脚手架类别包括双排扣件式钢管脚手架、开口型脚手架、封圈型脚手架、悬挑式钢管脚手架和门式钢管脚手架。
优先地，所述标注说明为待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的长度差、待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的角度差和待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的部件缺失。
优先地，所述归类模块用于将获取的待检测图像划分类别, 划分类别包括划痕类、裂纹类、凹凸类、异色类、亮斑类和黑斑类。
优先地，包括立杆、底座、垫板、纵向扫地杆和横向扫地杆，所述立杆底部设置有底座或垫板，立杆上固定设置纵向扫地杆和横向扫地杆。
优先地，包括脚手板、直角扣件、横向水平杆和纵向水平杆，所述脚手板铺设下方固定设置在三根横向水平杆上，脚手板长度小于2m时采用两根横向水平杆支撑，脚手板两端与横向水平杆固定连接，纵向水平杆用直角扣件固定在立杆上。
优先地，所述横向水平杆需要根据支撑脚手板的需要进行等间距设置，最大间距不应大于纵距的1/2。
与现有的技术相比，本发明优点在于：
本发明方法扫描已建且完全符合搭设要求的模型后生成3D模型，并对模型构建以及参数进行设定，在需要对脚手架工程进行缺陷识别时，将待检测图像变换为与视角锁定生成的标准图像进行对比，从而对比是否产生缺陷，并提醒技术人员，本发明方法相较传统通过经验识别缺陷的方式更为方便且更科学。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的的流程图。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
参照图1-2，一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，包括：
合格模型采集模块，用于获取合格模型，所述合格模型为已经搭建的脚手架模型；
待检测图像采集模块，用于获取待检测图像，所述待检测图像为拍摄的实际搭建的脚手架的图像；
中央处理模块；
所述中央处理模块包括：
分类模块，用于识别合格模型具体属于何种脚手架类别并分类；
3D建模模块，用于将合格模型生成3D模型；
部件命名模块，用于在3D模型上标注部件名称；
参数生成模块，用于3D模型上的部件之间形成参数；
参数设定模块，用于对参数设定取值范围；
归类模块，用于将获取的待检测图像划分类别；
变换模块，用于将获取的待检测图像进行缩放为指定大小、旋转变换为指定方向的图像；
视角锁定模块，用于在3D模型中寻找与待检测图像相似度最大的区域，拍摄得到标准图像；
名称参数生成模块，用于在待检测图像上进行部件名称的标注以及在待检测图像上进行参数的标注；
对比模块，用于对待检测图像与标准图像进行对比得到对比信息；
缺陷确定模块，用于接收对比模块的对比信息并确定待检测图像中是否存在缺陷的区域，若存在缺陷的区域则对此区域进行标注说明。
进一步地，所述合格模型通过三维扫描仪扫描脚手架模型得到。
进一步地，所述部件名称包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、脚手板、连墙件、剪刀撑和横向斜撑。
进一步地，所述参数包括立杆长度、立杆安装的角度、纵向水平杆长度、纵向水平杆安装的角度、横向水平杆长度、横向水平杆安装的角度、脚手板长度、脚手板安装的角度、连墙件长度、连墙件安装的角度、剪刀撑长度、剪刀撑安装的角度、横向斜撑长度和横向斜撑安装的角度。
进一步地，所述脚手架类别包括双排扣件式钢管脚手架、开口型脚手架、封圈型脚手架、悬挑式钢管脚手架和门式钢管脚手架。
进一步地，所述标注说明为待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的长度差、待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的角度差和待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的部件缺失。
进一步地，所述归类模块用于将获取的待检测图像划分类别, 划分类别包括划痕类、裂纹类、凹凸类、异色类、亮斑类和黑斑类。
进一步地，包括立杆、底座、垫板、纵向扫地杆和横向扫地杆，所述立杆底部设置有底座或垫板，立杆上固定设置纵向扫地杆和横向扫地杆。
进一步地，包括脚手板、直角扣件、横向水平杆和纵向水平杆，所述脚手板铺设下方固定设置在三根横向水平杆上，脚手板长度小于2m时采用两根横向水平杆支撑，脚手板两端与横向水平杆固定连接，纵向水平杆用直角扣件固定在立杆上。
进一步地，所述横向水平杆需要根据支撑脚手板的需要进行等间距设置，最大间距不应大于纵距的1/2。
三维扫描仪具体的是三维激光扫描仪，是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。
脚手架具体搭建时的部件和参数需要满足搭设要求如下：
立杆的搭设要求：1、每根立杆底部应设置底座或垫板。2、脚手架必须设置纵向扫地杆和横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距离钢管底端不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。3、脚手架立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1mm，靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。4、脚手架底层步距不应大于2m，立杆顶端栏杆应高出女儿墙上端1m，高出檐口上端1.5m。5、立杆杆件的接长：双排满堂脚手架立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。当立杆采用对接接长时，立杆的对接扣件应交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内相隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm，各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。
纵向水平杆的搭设要求：1、纵向水平杆应设置在立杆内侧，单根杆长不应小于3跨。2、纵向水平杆步距不应大于1.8mm。3、水平杆杆件接长：纵向水平杆接长应采用对接扣件连接或搭接，两根相邻纵向水平杆的接头不应设置在同步或同跨内。不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm。各接头中心至最近主节点的距离不应大于纵距的1/3。4、搭接长度不应小于1m,应等间距设置3各旋转扣件固定.端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm。5、当使用脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上。
横向水平杆的搭设要求：1、作业层上非主节点处的横向水平杆，宜根据支撑脚手板的需要等间距设置，最大间距不应大于纵距的1/2。2、当使用脚手板时，双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上。3、脚手架主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。
脚手板的搭设要求：1、脚手架通道、作业层应使用冲压钢跳板铺满、铺稳、铺实，离墙面的距离不应大于150mm。2、脚手板铺设下方应设置在三根横向水平杆上。当脚手板长度小于2m时，可采用两根横向水平杆支撑，但应将脚手板两端与横向水平杆可靠固定，严防倾翻。3、脚手板的铺设应可靠固定在支撑杆件上。脚手板对接平铺时，接头处应设两根横向水平杆，脚手板外伸长度应取130mm-150mm，两块脚手板外伸长度的和不应大于300mm。脚手板搭接铺设时，接头应支在横向水平杆上，搭接长度不应小于200mm，其伸出横向水平杆的长度不应低于100mm。
脚手架分类包括双排扣件式钢管脚手架、开口型脚手架、封圈型脚手架、悬挑式钢管脚手架、门式钢管脚手架等。双排扣件式钢管脚手架：由内外两排立杆和水平杆等构成的脚手架，简称双排架。开口型脚手架：沿建筑周边非交圈设置的脚手架为开口脚手架，呈直线型的脚手架为一字型脚手架。封圈型脚手架：沿建筑周边交圈设置的脚手架为封圈脚手架。悬挑式钢管脚手架：悬挑于主体结构的荷载承力钢梁支撑的钢管脚手架，包括底部的悬挑承力架和上部的钢管脚手架两部分。门式钢管脚手架：以门架、交叉支撑、连接棒、挂扣式脚手板、锁臂和底座等组成基本结构，再以水平加固杆、剪刀撑和扫地杆加固，并采用连墙件与建筑物主体结构相连的一种定型化钢管脚手架，又称门式脚手架。脚手架的类别多样，在此不作意义说明。
标注说明为待检测图像与标准图像存在的长度差、角度差和部件缺失等。即与搭建标准存在的安装长度的差别，以及工作面的空白（即部件缺失）。
本系统进行缺陷识别的流程如下：
合格模型采集模块对已建成的脚手架合格模型进行3D采集并发送至中央处理模块；
分类模块对采集的3D模型分类并通过3D建模模块进行建模；
技术人员通过部件命名模块对建模后的各部件进行命名；命名名称为脚手架标准部件。
参数生成模块选择模型中部件并形成参数；
技术人员通过参数设定模块对参数范围进行设定；参数范围为脚手架基本的参数要求。
待检测图像采集模块采集已建成、待检测的脚手架图像并发送至中央处理器；归类模块将采集图像划分类别；变换模块对采集的脚手架图像进行缩放为指定大小、旋转变换为指定方向的图像；视角锁定模块在模型中锁定视角使其与经变换的图像一致；名称参数生成模块在已变换的图像中标注名称以及参数大小；对比模块与标准尺寸范围进行对比；缺陷确定模块根据对比模块中生成的对比数据确定是否存在缺陷并画框提醒。
本发明在已建、完全符合搭设要求的模型扫描后生成3D模型，并对模型构建以及参数进行设定，在需要对脚手架工程进行缺陷识时，将待检测图像变换为与视角锁定生成的标准图像进行对比，从而对比产生缺陷，并提醒技术人员，相较传统通过经验识别缺陷的方式更为方便且更科学。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，包括：
合格模型采集模块，用于获取合格模型，所述合格模型为已经搭建的脚手架模型；
待检测图像采集模块，用于获取待检测图像，所述待检测图像为拍摄的实际搭建的脚手架的图像；
中央处理模块；
所述中央处理模块包括：
分类模块，用于识别合格模型具体属于何种脚手架类别并分类；
3D建模模块，用于将合格模型生成3D模型；
部件命名模块，用于在3D模型上标注部件名称；
参数生成模块，用于3D模型上的部件之间形成参数；
参数设定模块，用于对参数设定取值范围；
归类模块，用于将获取的待检测图像划分类别；
变换模块，用于将获取的待检测图像进行缩放为指定大小、旋转变换为指定方向的图像；
视角锁定模块，用于在3D模型中寻找与待检测图像相似度最大的区域，拍摄得到标准图像；
名称参数生成模块，用于在待检测图像上进行部件名称的标注以及在待检测图像上进行参数的标注；
对比模块，用于对待检测图像与标准图像进行对比得到对比信息；
缺陷确定模块，用于接收对比模块的对比信息并确定待检测图像中是否存在缺陷的区域，若存在缺陷的区域则对此区域进行标注说明。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，所述合格模型通过三维扫描仪扫描脚手架模型得到。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，所述部件名称包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、脚手板、连墙件、剪刀撑和横向斜撑。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，所述参数包括立杆长度、立杆安装的角度、纵向水平杆长度、纵向水平杆安装的角度、横向水平杆长度、横向水平杆安装的角度、脚手板长度、脚手板安装的角度、连墙件长度、连墙件安装的角度、剪刀撑长度、剪刀撑安装的角度、横向斜撑长度和横向斜撑安装的角度。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，所述脚手架类别包括双排扣件式钢管脚手架、开口型脚手架、封圈型脚手架、悬挑式钢管脚手架和门式钢管脚手架。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，所述标注说明为待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的长度差、待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的角度差和待检测图像中部件与标准图像中部件所存在的部件缺失。
7.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，所述归类模块用于将获取的待检测图像划分类别, 划分类别包括划痕类、裂纹类、凹凸类、异色类、亮斑类和黑斑类。
8.根据权利要求3所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，包括立杆、底座、垫板、纵向扫地杆和横向扫地杆，所述立杆底部设置有底座或垫板，立杆上固定设置纵向扫地杆和横向扫地杆。
9.根据权利要求8所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，包括脚手板、直角扣件、横向水平杆和纵向水平杆，所述脚手板铺设下方固定设置在三根横向水平杆上，脚手板长度小于2m时采用两根横向水平杆支撑，脚手板两端与横向水平杆固定连接，纵向水平杆用直角扣件固定在立杆上。
10.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的脚手架搭建缺陷识别系统，其特征在于，所述横向水平杆需要根据支撑脚手板的需要进行等间距设置，最大间距不应大于纵距的1/2。
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| 汤一平;鲁少辉;吴挺;韩国栋;: "基于主动式全景视觉的管道形貌缺陷检测系统", 红外与激光工程, no. 11 * |
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