CN114184125A - 钢筋骨架的视觉识别定位检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供钢筋骨架的视觉识别定位检测装置及方法，其中装置包括移动轴、识别定位模块、端部识别模块、检测模块、识别定位模块升降装置、检测模块升降装置和安装立杆；识别定位模块升降装置可升降的设于安装立杆的上部，检测模块升降装置可升降的设于安装立杆的侧面，识别定位模块设于识别定位模块升降装置上，检测模块设置检测模块升降装置上。钢筋骨架的视觉识别定位检测方法，包括步骤：S1放置钢筋骨架；S2识别定位模块识别；S3机械手抓取移动；S4端部识别模块识别；S5钢筋骨架组合；S6检测模块识别，引导微调；S7得到组合好的钢筋骨架。本方案的装置和方法的自动化程度高。

Description

钢筋骨架的视觉识别定位检测装置及方法

技术领域

本发明属于装配式建筑技术领域，具体涉及一种钢筋骨架的视觉识别定位检测装置及方法。

背景技术

在房屋建筑PC预制构件行业，现有钢筋网片，在生产完毕后均采用了人工操作起吊装置将网片吊装运走或者堆放，或者将其吊装上预制构件生产线。这种搬运吊装往往需要两人来完成相应的工作，并且人工吊装需要更长的时间进行吊勾。在搬运的过程中如果不采用工装，则需要注意网片的弯曲情况，之后还要保证上到预制构件台模线上的时候能够更快更好的将网片放入到构件边模之中。而人工吊装存在着各种不稳定因素，如摇晃、网片不平整、下落定位精度不高、需要重新二次定位等等。由于自动化程度低，工序中人工多次的参与，造成了一次性入模精度低，影响了预制构件的生产精度和生产效率。

现有技术中对钢筋骨架采取人工量尺、选择、判断、搬运操作的情况，不仅难以提高生产效率，而且很难对需要校正的钢筋进行精准的调整。在PC构件的钢筋骨架组合自动化生产中，如果能对各类钢筋骨架进行自动识别检测定位，才能实现真正的自动化生产。综上所述，现在亟需研究出一种PC构件的钢筋骨架的视觉识别检测定位装置及方法，以实现自动化和智能化的钢筋骨架识别检测以及指导精准的尺寸微调。

发明内容：

本发明目的是提供了一种PC构件的钢筋骨架的视觉识别检测定位装置及方法，要解决现有技术中所存在的技术问题，以实现自动化和智能化的钢筋骨架识别检测以及指导精准的尺寸微调。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，用于引导完成PC构件钢筋骨架的组合，包括移动轴、识别定位模块、端部识别模块、检测模块、识别定位模块升降装置、检测模块升降装置和安装立杆安装座；所述安装立杆可移动地设置于所述移动轴上，所述识别定位模块升降装置可升降的设置于所述安装立杆的上部，所述检测模块升降装置可升降的设置于所述安装立杆的侧面的下部，所述识别定位模块设置于所述识别定位模块升降装置上，所述检测模块设置于所述检测模块升降装置上；所述识别定位模块用于对钢筋骨架的一侧箍筋和纵筋进行识别，所述端部识别模块设置于所述移动轴一端的旁侧，用于对钢筋骨架的一端进行识别，所述检测模块用于对组合后的PC构件钢筋骨架进行关键尺寸的检测确认并给出偏差值。

在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述识别定位模块包括线阵相机、线形激光器、激光器角度偏转座、激光器距离调节板、安装横杆以及线阵相机安装板，所述安装横杆的一端设置于所述识别定位模块升降装置上，另一端设置有所述线阵相机安装板和所述激光器距离调节板，所述激光器距离调节板的延伸方向与所述安装横杆的延伸方向垂直，所述线阵相机垂直安装在线阵相机安装板底部，两个所述激光器角度偏转座可移动地设置于所述激光器距离调节板的两端底部，所述激光器角度偏转座上均安装有所述线形激光器，所述激光器角度偏转座转动时用于调整所述线型激光器的角度。

在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述识别定位模块升降装置包括设置于所述安装立杆上的第一驱动单元和第一滑杆、以及设置于所述第一滑杆上的第一移动块，所述安装横杆的一端固定于所述第一移动块，所述第一驱动单元用于驱动所述第一移动块沿着所述第一滑杆竖向移动。

在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述端部识别模块包括大视野面阵相机、强光光源、横杆和立柱；所述大视野面阵相机和所述强光光源安装在所述横杆上，所述横杆可水平移动地安装在所述立柱上，所述立柱固定于所述移动轴一侧的地面上。

在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述检测模块升降装置包括设置于所述安装立杆上的第二驱动单元和第二滑杆、以及设置于所述第二滑杆上的第二移动块，所述安装导轨固定于所述第二移动块，所述第二驱动单元用于驱动所述第二移动块沿着所述第二滑杆竖向移动。

在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述检测模块包括小视野面阵相机、光源、固定座和安装导轨；所述小视野面阵相机和所述光源设置在所述固定座上，所述固定座可移动地设置在所述安装导轨上，所述安装导轨设置在所述检测模块升降装置上。

在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述移动轴包括固定于地面的底座以及设置于所述底座顶部的导轨，所述安装立杆的底部设置有安装座，所述安装座的底部设置有与所述导轨配合的滚轮或滑块，所述安装座底部还设置有动力单元，所述动力单元用于带动所述所述安装座沿着所述导轨移动。

本发明还提供一种采用上述的视觉识别定位检测装置进行钢筋骨架的视觉识别定位检测方法，包括以下步骤：

S1、将钢筋骨架置于移动轴一侧的第一台架的顶部；

S2、识别定位模块进行识别；

S3、机械手抓取、旋转、移动；

S4、端部识别模块进行识别；

S5、识别定位模块和端部识别模块一起完全确定钢筋骨架及定位钢筋骨架，引导组合，机械手把钢筋骨架放置在移动轴另一侧的第二台架上进行组合；

S6、检测模块进行识别，对组合后的PC构件钢筋骨架进行关键尺寸的检测确认，引导微调；

S7、检测模块进行识别后直接得到或者微调后得到合格的组合好的PC构件钢筋骨架。

在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述步骤S2中，首先安装座在移动轴上移动至合适位置，调节识别定位模块升降装置的高度，然后调节激光器角度偏转座和激光器距离调节板，使得线形激光器与识别定位模块线阵相机之间的距离和角度合适，识别定位模块线阵相机得到可覆盖钢筋骨架上层钢筋的适合的景深及清晰的图像，再开启识别定位模块线阵相机对第一台架的钢筋骨架上层钢筋进行拍照扫描，识别箍筋和纵筋的大小、位置并判别尺寸是否合格，同时测量钢筋骨架在第一台架上的位置坐标，并把钢筋骨架的位置坐标发给外部机械手；

在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述步骤S3和所述步骤S4中，外部机械手抓取钢筋骨架旋转及移动到指定位置，使钢筋骨架的端部位置满足端部识别模块的识别要求；端部识别模块对钢筋骨架端部进行拍照，识别钢筋骨架端部的钢筋大小、数量及尺寸是否合格；

所述步骤S6中，调节检测模块升降装置至相应高度，检测模块对组合后的构件钢筋骨架端部进行拍照，检测各钢筋骨架的相对位置尺寸，并把尺寸值传给第二平台的相应调整机构，对各钢筋骨架进行位置微调。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明采取识别定位模块以及端部识别模块实现了对任意放置的钢筋骨架进行自动识别检测定位、检测；检测模块则对组合后的PC构件钢筋骨架进行关键尺寸的检测确认并给出偏差值。本发明的钢筋骨架的视觉识别定位检测装置引导完成PC构件钢筋骨架的组合，三个识别模块结合实现了PC构件钢筋骨架组合的全过程视觉介入。

附图说明

图1为本发明的钢筋骨架的视觉识别定位检测装置的工作状态示意图；

图2为本发明的识别定位模块的结构示意图；

图3为本发明的端部识别模块的结构示意图；

图4为本发明的检测模块的结构示意图；

图5为本发明的钢筋骨架的视觉识别定位检测方法的流程示意图。

附图标记：

1-移动轴 2-识别定位模块 3-端部识别模块

4-检测模块 5-识别定位模块升降装置 6-检测模块升降装置

7-安装立杆 8-第一台架 9-第二台架

10-钢筋骨架 11-组合后钢筋骨架

21-线阵相机 22-线形激光器 23-激光器角度偏转座

24-激光器距离调节板 25-安装横杆 26-线阵相机安装板

31-大视野面阵相机 32-强光光源 33-横杆

34-立柱 41-小视野面阵相机 42-光源

43-安装导轨

具体实施方式

以下提供本发明的优选实施例，以助于进一步理解本发明。本领域技术人员应了解到,本发明实施例的说明仅是示例性的，并不是为了限制本发明的方案。

在一些预制剪力墙等预制构件生产中，需要先将部分钢筋骨架生产出来，再进行组合，获得组合后的PC构件钢筋骨架，然后再置于生产台模上进行混凝土的浇筑。由于钢筋的生产过程中以及钢筋骨架的焊接绑扎过程本身就存在着设备的系统误差，因此需要在组合时不仅需要将对应的钢筋骨架放置到对应的位置，同时还要对每一个钢筋骨架进行各个钢筋的位置检测，若存在位置偏差需要进行微调，从而保证组合后的PC构件钢筋骨架为合格的产品。

参见附图1所示，为了解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，用于引导完成PC构件钢筋骨架的组合，包括移动轴、识别定位模块、端部识别模块、检测模块、识别定位模块升降装置、检测模块升降装置和安装立杆；安装立杆可移动地设置于所述移动轴上，识别定位模块升降装置可升降的设置于安装立杆的上部，检测模块升降装置可升降的设置于安装立杆的侧面的下部，识别定位模块设置于识别定位模块升降装置上，通过识别定位模块升降装置实现识别定位模块的高度调节，检测模块设置于检测模块升降装置上，通过检测模块升降装置实现检测模块的高度调节；识别定位模块设置于移动轴一端的旁侧，用于对钢筋骨架的一侧箍筋和纵筋进行识别，端部识别模块用于对钢筋骨架的一端进行识别，检测模块用于对组合后的PC构件钢筋骨架进行关键尺寸的检测确认并给出偏差值。

参见附图1所示，本发明中的移动轴的两侧分别放置有第一台架和第二台架，其中端部识别模块固定在第一台架的端头的地面上。本发明的视觉识别定位检测装置在使用时，首先提供外部机械手(图中未画出)将待识别的钢筋骨架放置第一台架的顶面，然后识别定位模块用于对钢筋骨架的一侧箍筋和纵筋进行识别，端部识别模块用于对钢筋骨架的一端进行识别。通常PC构件的钢筋骨架为对称结构，根据钢筋骨架的结构特性，识别定位模块对钢筋骨架的一侧箍筋和纵筋进行识别，再结合端部识别模块对钢筋骨架的一端进行识别，则能完成对对称结构的钢筋骨架的完全确定及定位。也即识别定位模块结合端部识别模块，可完全确定放置在第一台架的顶面的钢筋骨架的类型，并确定钢筋骨架在第一台架上的位置。

由于外部机械手将钢筋骨架放置在第一台架的顶面时，每次放入时的位置不能保证完全一致，且不同类型和尺寸的钢筋骨架的位置也不能保证完全一样，因此通常情况下不能满足端部识别模块的识别需求。为了得到钢筋骨架端部的数据，因此需要根据识别定位模块的结果数据，外部机械手抓取钢筋骨架移动到第一台架的指定的位置，以满足端部识别模块识别的距离及角度。也即首先识别定位模块用于对钢筋骨架的一侧箍筋和纵筋进行识别，同时识别出钢筋骨架在第一台架上的位置坐标，并将该位置坐标(a，b)以及需要调整的目标位置坐标(A，B)一起发送给外部机械手。然后外部机械手抓取钢筋骨架将其当前位置坐标(a，b)移动至目标位置坐标(A，B)。然后端部识别模块对钢筋骨架的端部进行识别。

当端部识别模块完成对钢筋骨架端部的识别后，向外部机械手发送指令，此时外部机械手将第一台架上的钢筋骨架抓取并放置在移动轴另一侧的第二台架上，与其它钢筋骨架之间进行组合。检测模块工作，对组合后的PC构件钢筋骨架进行关键尺寸的检测确认并给出偏差值，引导其它调整设备对待调整的钢筋骨架进行微调。本发明的装配能够智能化和自动化引导完成PC构件钢筋骨架的组合，提高钢筋骨架组合的工作效率和精准性，从而提高建筑质量。

参见附图1和附图2所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，识别定位模块包括线阵相机、线形激光器、激光器角度偏转座、激光器距离调节板、安装横杆以及线阵相机安装板，安装横杆的一端设置于识别定位模块升降装置上，另一端设置有线阵相机安装板和激光器距离调节板，激光器距离调节板的延伸方向与安装横杆的延伸方向垂直，线阵相机垂直安装在线阵相机安装板底部，两个激光器角度偏转座可移动地设置于激光器距离调节板的两端底部，激光器角度偏转座上均安装有线形激光器，激光器角度偏转座转动时用于调整线型激光器的角度，两个线型激光器之间的距离可调。

继续参见附图1和附图2所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，识别定位模块升降装置包括设置于安装立杆上的第一驱动单元和第一滑杆、以及设置于第一滑杆上的第一移动块，安装横杆的一端固定于第一移动块，第一驱动单元用于驱动第一移动块沿着第一滑杆竖向移动。

参见附图1和附图3所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，端部识别模块包括大视野面阵相机、强光光源、横杆和立柱；大视野面阵相机和强光光源安装在横杆上，横杆可水平移动地安装在立柱上，立柱固定于移动轴一侧的地面上。

参见附图1所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，检测模块升降装置包括设置于所述安装立杆上的第二驱动单元和第二滑杆、以及设置于第二滑杆上的第二移动块，安装导轨固定于第二移动块的表面，第二驱动单元用于驱动第二移动块沿着第二滑杆竖向移动。

参见附图1和附图4所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，检测模块包括小视野面阵相机、光源、固定座和安装导轨；小视野面阵相机和光源设置在固定座上，固定座可移动地设置在安装导轨上，安装导轨设置在检测模块升降装置上。

本发明中所有涉及都相机拍照识别对比的技术内容均为现有技术，包括识别定位模块的线阵相机、端部识别模块的大视野面阵相机、以及检测模块的小视野面阵相机，这三个相机对待识别的钢筋骨架的特定位置进行拍照，并对拍照后图片进行对比以得知所拍照的部位是否符合设计范围是否有偏差的整个对比过程均为现有技术。为避免赘述，本发明对这三个相机的拍照和具体对比过程进行了省略。

参见附图1所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，移动轴包括固定于地面的底座以及设置于底座顶部的导轨，安装立杆的底部设置有安装座，安装座的底部设置有与导轨配合的滚轮或滑块，安装座底部还设置有动力单元，动力单元用于带动安装座沿着导轨移动。

参见附图1至附图5的示意，采用上述一实施例中的视觉识别定位检测装置进行钢筋骨架的视觉识别定位检测方法，包括以下步骤：

S1、将钢筋骨架置于移动轴旁侧的第一台架的顶部；

S2、识别定位模块进行识别；

S3、机械手抓取、旋转、移动；

S4、端部识别模块进行识别；

S5、识别定位模块和端部识别模块一起完全确定钢筋骨架及定位钢筋骨架，引导组合，机械手把钢筋骨架放置在移动轴另一侧的第二台架上进行组合；

S6、检测模块进行识别，对组合后的PC构件钢筋骨架进行关键尺寸的检测确认，引导微调；

S7、检测模块进行识别后直接得到或者微调后得到合格的组合好的PC构件钢筋骨架。

在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，步骤S2中，首先安装座在移动轴上移动至合适位置，调节识别定位模块升降装置的高度，然后调节激光器角度偏转座和激光器距离调节板，使得线形激光器与识别定位模块线阵相机之间的距离和角度合适，识别定位模块线阵相机得到可覆盖钢筋骨架上层钢筋的适合的景深及清晰的图像，再开启识别定位模块线阵相机对第一台架的钢筋骨架上层钢筋进行拍照扫描，识别箍筋和纵筋的大小、位置并判别尺寸是否合格，同时测量钢筋骨架在第一台架上的位置坐标，并把钢筋骨架的位置坐标发给外部机械手；

在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，步骤S3和步骤S4中，外部机械手抓取钢筋骨架旋转及移动到指定位置，使钢筋骨架的端部位置满足端部识别模块的识别要求；调整横杆的安装高度，使大视野面阵相机的作用视野高于第一台架，大视野面阵相机对钢筋骨架端部进行拍照，识别钢筋骨架端部的钢筋大小、数量及尺寸是否合格；

步骤S6中，调节检测模块升降装置至相应高度，小视野面阵相机对组合后的构件钢筋骨架端部进行拍照，检测各钢筋骨架的相对位置尺寸，并把尺寸值传给第二平台的相应调整机构，对各钢筋骨架进行位置微调。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或等同替换，但以上变更、修改或等同替换，均在本申请的待授权或待批准之权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，用于引导完成PC构件钢筋骨架的组合，其特征在于，包括移动轴、识别定位模块、端部识别模块、检测模块、识别定位模块升降装置、检测模块升降装置和安装立杆；所述安装立杆可移动地设置于所述移动轴上，所述识别定位模块升降装置可升降的设置于所述安装立杆的上部，所述检测模块升降装置可升降的设置于所述安装立杆的侧面的下部，所述识别定位模块设置于所述识别定位模块升降装置上，所述检测模块设置于所述检测模块升降装置上；所述识别定位模块用于对钢筋骨架的一侧箍筋和纵筋进行识别，所述端部识别模块设置于所述移动轴一端的旁侧，用于对钢筋骨架的一端进行识别，所述检测模块用于对组合后的PC构件钢筋骨架进行关键尺寸的检测确认并给出偏差值。

2.根据权利要求1所述的钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，其特征在于，所述识别定位模块包括线阵相机、线形激光器、激光器角度偏转座、激光器距离调节板、安装横杆以及线阵相机安装板，所述安装横杆的一端设置于所述识别定位模块升降装置上，另一端设置有所述线阵相机安装板和所述激光器距离调节板，所述激光器距离调节板的延伸方向与所述安装横杆的延伸方向垂直，所述线阵相机垂直安装在线阵相机安装板底部，两个所述激光器角度偏转座可移动地设置于所述激光器距离调节板的两端底部，所述激光器角度偏转座上均安装有所述线形激光器，所述激光器角度偏转座转动时用于调整所述线型激光器的角度。

3.根据权利要求2所述的钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，其特征在于，所述识别定位模块升降装置包括设置于所述安装立杆上的第一驱动单元和第一滑杆、以及设置于所述第一滑杆上的第一移动块，所述安装横杆的一端固定于所述第一移动块，所述第一驱动单元用于驱动所述第一移动块沿着所述第一滑杆竖向移动。

4.根据权利要求3所述的钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，其特征在于，所述端部识别模块包括大视野面阵相机、强光光源、横杆和立柱；所述大视野面阵相机和所述强光光源安装在所述横杆上，所述横杆可水平移动地安装在所述立柱上，所述立柱固定于所述移动轴一侧的地面上。

5.根据权利要求4所述的钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，其特征在于，所述检测模块升降装置包括设置于所述安装立杆上的第二驱动单元和第二滑杆、以及设置于所述第二滑杆上的第二移动块，所述安装导轨固定于所述第二移动块，所述第二驱动单元用于驱动所述第二移动块沿着所述第二滑杆竖向移动。

6.根据权利要求5所述的钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，其特征在于，所述检测模块包括小视野面阵相机、光源、固定座和安装导轨；所述小视野面阵相机和所述光源设置在所述固定座上，所述固定座可移动地设置在所述安装导轨上，所述安装导轨设置在所述检测模块升降装置上。

7.根据权利要求2-6任一项所述的钢筋骨架的视觉识别定位检测装置，其特征在于，所述移动轴包括固定于地面的底座以及设置于所述底座顶部的导轨，所述安装立杆的底部设置有安装座，所述安装座的底部设置有与所述导轨配合的滚轮或滑块，所述安装座底部还设置有动力单元，所述动力单元用于带动所述所述安装座沿着所述导轨移动。

8.一种采用如权利要求7所述的视觉识别定位检测装置进行钢筋骨架的视觉识别定位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将钢筋骨架置于移动轴一侧的第一台架的顶部；

S2、识别定位模块进行识别；

S3、机械手抓取、旋转、移动；

S4、端部识别模块进行识别；

S5、识别定位模块和端部识别模块一起完全确定钢筋骨架及定位钢筋骨架，引导组合，机械手把钢筋骨架放置在移动轴另一侧的第二台架上进行组合；

S6、检测模块进行识别，对组合后的PC构件钢筋骨架进行关键尺寸的检测确认，引导微调；

S7、检测模块进行识别后直接得到或者微调后得到合格的组合好的PC构件钢筋骨架。

9.根据权利要求8所述的钢筋骨架的视觉识别定位检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，调节激光器角度偏转座和激光器距离调节板，使得线形激光器与识别定位模块线阵相机之间的距离和角度合适，识别定位模块线阵相机得到可覆盖钢筋骨架上层钢筋的适合的景深及清晰的图像，再开启识别定位模块线阵相机对第一台架的钢筋骨架上层钢筋进行拍照扫描，识别箍筋和纵筋的大小、位置并判别尺寸是否合格，同时测量钢筋骨架在第一台架上的位置坐标，并把钢筋骨架的位置坐标发给外部机械手。

10.根据权利要求9所述的钢筋骨架的视觉识别定位检测方法，其特征在于，所述步骤S3和所述步骤S4中，外部机械手抓取钢筋骨架旋转及移动到指定位置，使钢筋骨架的端部位置满足端部识别模块的识别要求；端部识别模块对钢筋骨架端部进行拍照，识别钢筋骨架端部的钢筋大小、数量及尺寸是否合格；

所述步骤S6中，检测模块对组合后的构件钢筋骨架端部进行拍照，检测各钢筋骨架的相对位置尺寸，并把尺寸值传给第二平台的相应调整机构，对各钢筋骨架进行位置微调。

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