CN114454298B - 混凝土预制构件振平施工方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及施工工具技术领域，提供一种混凝土预制构件振平施工方法及设备，混凝土预制构件振平施工方法包括：控制振平装置平移，并实时获取立体图像信息；对立体图像信息进行处理得到边模的高度值，并计算得到调整高度；根据调整高度对振平装置进行高度调节；进行振平作业；根据立体图像信息判断是否停止作业；根据立体图像信息判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件；响应于不满足预设质量条件的控制信号，进行重复振平作业，直至满足预设质量条件。本发明提供的混凝土预制构件振平施工方法及设备实现了自动化振平作业和表面质量检测，当表面质量未满足预设条件（不合格）时，自动进行重复振平作业，有效提高施工效率和施工质量。

Description

混凝土预制构件振平施工方法及设备

技术领域

本发明涉及施工工具技术领域，尤其涉及一种混凝土预制构件振平施工方法及设备。

背景技术

现阶段，装配式混凝土建筑作为装配式建筑的结构类型之一，广泛应用于各类建筑，其主要结构构件在工厂预制，工地现场装配。装配式混凝土结构构件的生产质量和生产效率将影响到工程现场施工效果及建筑整体建造速度。

工厂流水线生产混凝土预制构件，尤其在预制墙板（包括实心墙、免翻转生产空腔墙）生产过程中，上表面的大面积混凝土整平作业时，多数依靠人工整平或“人工+小型整平机”的方式，需要多人协作，人工前后调整小型整平机，自动化程度低，构件表面成型质量（平整度）不易保证。并且，构件表面平整度采用“人工+2m靠尺和塞尺量测”，且此方式需要等混凝土凝固（养护成型）后才能实施检测，如有表面质量问题不好处理。并且此种检测方式只能抽检，做不到整个混凝土表面全检。

发明内容

本发明提供一种混凝土预制构件振平施工方法及设备，用以解决现有技术中混凝土预制构件不易振平和检测的问题。

本发明提供一种混凝土预制构件振平施工方法，包括：

控制振平装置在构件加工区域平移，并实时获取构件加工区域的立体图像信息；

如果在所述立体图像信息中首次检测到边模，则对所述立体图像信息进行处理得到所述边模的高度值，并依据所述边模的高度值及所述振平装置的预设高度值计算得到调整高度；

根据所述调整高度对所述振平装置进行高度调节；

响应于所述振平装置完成高度调节的信号，控制所述振平装置继续平移并对待加工混凝土预制构件进行振平作业；

根据所述立体图像信息判断是否停止作业；

根据获取的振平处理后的所述待加工混凝土预制构件的立体图像信息判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件；

响应于不满足预设质量条件的控制信号，控制所述振平装置进行重复振平作业，直至满足所述预设质量条件。

根据本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法，所述控制振平装置在构件加工区域平移，并实时获取构件加工区域的立体图像信息之前，还包括：

启动所述振平装置，并获取所述振平装置的当前高度值；

根据所述当前高度值和所述预设高度值调整所述振平装置的高度，以使所述振平装置处于预设高度位置。

根据本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法，所述对所述立体图像信息进行处理得到所述边模的高度值，包括：

利用立体图像处理算法处理所述立体图像信息得到所述构件加工区域的三维点云数据；

从所述构件加工区域的三维点云数据中获取得到所述边模的三维坐标数据；

从所述边模的三维坐标数据中提取所述边模的竖坐标值作为所述边模的高度值。

根据本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法，所述根据所述立体图像信息判断是否停止作业，包括：

如果在所述立体图像信息中第二次检测到边模，则获取两次检测到边模的时间差；

根据所述振平装置的平移速度及两次检测到边模的时间差确定所述构件加工区域的作业长度范围；

根据所述作业长度范围、所述振平装置的平移速度及振平作业的时间判断所述振平装置是否完成所述作业长度范围内的全部振平作业；

响应于所述振平装置完成所述作业长度范围内的全部振平作业后，控制所述振平装置停止振动。

根据本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法，所述响应于所述振平装置完成所述作业长度范围内的全部振平作业后，控制所述振平装置停止振动之后，还包括：

根据所述作业长度范围、所述振平装置的平移速度及平移运行的时间判断所述振平装置是否移出所述作业长度范围预设距离；

响应于所述振平装置移出所述作业长度范围预设距离后控制所述振平装置停止平移。

根据本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法，所述根据所述立体图像信息判断是否停止作业，包括：

如果在所述立体图像信息中未检测到所述待加工混凝土预制构件，则生成振平作业完成信号，并响应于所述振平作业完成信号控制所述振平装置停止振平作业。

根据本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法，所述响应于不满足预设质量条件的控制信号，控制所述振平装置进行重复振平作业，包括：

控制所述振平装置移动至所述待加工混凝土预制构件中不满足预设质量条件的区域进行重复振平作业；

或者，控制所述振平装置对所述待加工混凝土预制构件的整体区域进行重复振平作业。

根据本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法，所述根据获取的振平处理后的所述待加工混凝土预制构件的立体图像信息判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件，包括：

对振平处理后的所述待加工混凝土预制构件的立体图像信息进行分析处理获得所述待加工混凝土预制构件的表面深度数据；

根据所述待加工混凝土预制构件的表面深度数据计算得到所述待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者；

利用所述待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件。

根据本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法，还包括：

根据所述待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者确定所述预制构件的表面质量等级。

本发明还提供一种混凝土预制构件振平施工设备，包括：

振平装置，用于进行振平作业，所述振平装置上设置有图像采集单元，所述图像采集单元用于获取构件加工区域的立体图像信息；

行走装置，连接所述振平装置，适于调节所述振平装置的高度并适于驱动所述振平装置往复水平移动；

控制系统，分别与所述振平装置和所述行走装置连接，用于接收并处理所述图像采集单元获取的所述立体图像信息以及控制所述振平装置和所述行走装置的运行。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述混凝土预制构件振平施工方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述混凝土预制构件振平施工方法的步骤。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述混凝土预制构件振平施工方法的步骤。

本发明提供的混凝土预制构件振平施工方法及设备，在施工过程中采集现场的立体图像信息，通过检测立体图像信息中的边模并获取边模高度值调整振平装置的作业高度，利用振平作业中的立体图像信息进行运行控制和预制构件表面质量的检测，实现了自动化振平作业和表面质量检测，当表面质量未满足预设条件（不合格）时，自动进行重复振平作业，有效提高施工效率和施工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法的流程示意图之一；

图2是表现预制构件对角线所在部位的断面结构的示意图；

图3是本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工方法的流程示意图之二；

图4是本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工设备的整体结构示意图之一；

图5是本发明提供的一种混凝土预制构件振平施工设备的整体结构示意图之二；

图6是本发明提供的一种振平装置的整体结构示意图；

图7是表现图像采集单元安装结构的示意图；

图8是表现图像采集摄像头布置间隔的示意图；

图9是表现图像采集摄像头布置角度的示意图；

图10是本发明提供的一种行走装置的整体结构示意图；

图11是表现图10中I处所示位置的结构示意图之一；

图12是表现图10中I处所示位置的结构示意图之二；

图13是表现图10中II处所示位置的结构示意图；

附图标记：1、振平装置；2、行走装置；3、模台；4、边模；5、振平工作件；6、图像采集摄像头；7、安装杆；8、座体；9、支撑部；10、支撑杆；11、电动机；12、振动轴；13、偏心块；14、轴承；15、顶部主杆；16、端板；17、连接杆；19、移动导轨；191、上支撑板；192、连接板；193、下支撑板；20、滑轮；21、支撑架；211、第一板体；212、第二板体；213、第三板体；22、支撑台；23、减震器；24、行走驱动电机；25、行走驱动齿轮；26、行走驱动齿条；27、安装板；28、升降机构；29、控制系统；30、安装轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1描述本发明实施例的混凝土预制构件振平施工方法，该方法应用于混凝土预制构件生产过程，在进行振平施工前，先进行放线、布边模以及混凝土浇筑等前序作业，然后通过本发明实施例的混凝土预制构件振平施工方法能够对混凝土预制构件的上表面快速自动整平。

根据本发明实施例的混凝土预制构件振平施工方法，包括：

S1、控制振平装置在构件加工区域平移，并实时获取构件加工区域的立体图像信息。

构件加工区域包括由边模围成的待加工混凝土预制构件所在的区域，以及位于待加工混凝土预制构件周边的部分区域，控制振平装置在构件加工区域平移的过程中，位于振平装置上的图像采集单元随振平装置同步移动，并采集待加工混凝土预制构件所在的区域的立体图像信息。

S2、如果在立体图像信息中首次检测到边模，则对立体图像信息进行处理得到边模的高度值，并依据边模的高度值及振平装置的预设高度值计算得到调整高度；

振平装置平移的过程中，当立体图像中的高差突变时，则说明已探测到边模位置，此时所采集到的立体图像中高差突变的位置即为边模所在的位置，可用于进行振平装置的高度调整。

利用立体图像信息能够确定边模的高度，进而能够确定边模的上侧与振平装置的振平工作面之间的高度差（也即边模的高度值与振平装置的预设高度值之间的高度差），并且依此能够确定振平装置需要调整的高程数值，该高程数值即为振平装置的调整高度。

本发明实施例的调整高度可以与边模的上侧与振平装置的振平工作面之间的高度差相等，但通常情况下使调整高度稍小于边模的上侧与振平装置的振平工作面之间的高度差，例如调整高度比高度差小1mm至2mm，目的是让振平装置与边模稍微脱离，降低噪音、保护设备。

S3、根据调整高度对振平装置进行高度调节；

S4、响应于振平装置完成高度调节的信号，控制振平装置继续平移并对待加工混凝土预制构件进行振平作业。

此过程中，控制振平装置进行振动，并由边模的一端向另一端移动，同时利用图像采集单元持续采集立体图像信息，立体图像信息发送至控制系统后，控制系统能够对立体图像信息进行分析处理。

S5、根据立体图像信息判断是否停止作业。

利用立体图像信息能够确定振动装置所在的位置，并依此作出是否停止作业的判断。

S6、根据获取的振平处理后的待加工混凝土预制构件的立体图像信息判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件。

在完成振平作业后，利用获取的立体图像信息可获得预制构件的表面质量，并判断预制构件的表面质量是否满足预设条件，进而判断是否需要进行重复振平作业。

在一种可选方式中，步骤S6中的立体图像信息为进行振平作业过程中所采集到的图像信息。

在另一种可选方式中，步骤S6中的立体图像信息为进行振平作业后额外采集的图像信息，在此种方式中，完成单次振平作业后，控制振平装置向上移动至较高位置，并控制振平装置快速返回起始位置，并在返回过程中采集立体图像信息用作判断预制构件质量是否满足预设质量条件所需的立体图像信息。

S7、响应于不满足预设质量条件的控制信号，控制振平装置进行重复振平作业，直至满足预设质量条件。

若预制构件的表面质量满足预设质量条件则说明预制构件已经合格，可结束该预制构件的振平工作，为另一个待加工混凝土预制构件的振平作业做好准备；若预制构件的表面质量不满足预设条件则说明尚未达到要求，控制系统控制振平装置重复进行振平作业，直至满足预设质量条件，达到合格标准，此时可结束该预制构件的振平工作，为另一个待加工混凝土预制构件的振平作业做好准备。

本发明实施例的混凝土预制构件振平施工方法，能够实现预制构件的自动振平，替代现有的手工操作、测量过程，具有更高的效率和准确性，有利于降低施工成本。

在本发明一些实施例中，步骤S1之前还包括：

S101、启动振平装置，并获取振平装置的当前高度值；

S101、根据当前高度值和预设高度值调整振平装置的高度，以使振平装置处于预设高度位置。

预设高度值应大于边模的高度，以避免振平装置移动过程中与边模或混凝土预制构件接触。可选地，为最大化提高移动安全性并简化控制过程，可将振平装置可以达到的最高位置的高度值设置为预设高度值，即将振平装置调整至最高点。由此，在振平装置逐渐向靠近待加工混凝土预制构件的方向移动的过程，由于振平装置位置较高，不会与边模或待加工混凝土预制构件碰撞，因此可以采用较快的移动速度，例如以1m/s的速度移动。

在本发明一些实施例中，步骤S2中对立体图像信息进行处理得到边模的高度值，包括：

S201、利用立体图像处理算法处理立体图像信息得到构件加工区域的三维点云数据。

S202、从构件加工区域的三维点云数据中获取得到边模的三维坐标数据。

S203、从边模的三维坐标数据中提取边模的竖坐标值作为边模的高度值。这里竖坐标值代表深度，以加工工厂场地平面为参考面的话深度就是相对于地面的高度。

在本发明一些实施例中，步骤S5中根据立体图像信息判断是否停止作业可以通过如下两种可选方式实现：

在一种可选方式中，步骤S5利用振平作业终点位置的边模判断是否进行停止作业，具体地，步骤S5包括：

S501、如果在立体图像信息中第二次检测到边模，则获取两次检测到边模的时间差。

可以理解的是，此步骤中第二次检测到的边模为振平作业终点位置的边模，第一次检测到的边模为振平作业起始点的边模。第一次检测到的边模位置和第二次检测到的边模位置均为立体图像信息中高度差突变的位置。两次检测到边模的时间差即为已经进行振平作业的时间。

S502、根据振平装置的平移速度及两次检测到边模的时间差确定构件加工区域的作业长度范围。

利用两次检测到边模的时间差和振平装置的平移速度可以获得振平装置的平移距离；利用图像采集摄像头的俯仰角度和图像采集摄像头的图像采集范围等参数可以计算获得振平装置当前位置至第二次检测到的边模的距离，也即未进行振平作业的长度，将振平装置的平移距离与未进行振平作业的长度求和即可获得构件加工区域的作业长度范围。

S503、根据作业长度范围、振平装置的平移速度及平移运行的时间判断振平装置是否完成作业长度范围内的全部振平作业。通过计算可以获得振平装置的平移距离，将振平装置的平移距离与作业长度范围进行比较，若振平装置的平移距离大于或等于作业长度范围，则可判断振平装置已经完成全部振平作业。

S504、响应于振平装置完成作业长度范围内的全部振平作业后，控制振平装置停止振动。

进一步地，在步骤S504之后，步骤S5还包括：

S505、根据振平装置的平移速度及运行时间判断振平装置是否移出作业长度范围预设距离。可选地，该预设距离为5cm。

S506、响应于振平装置移出作业长度范围预设距离后控制振平装置停止平移。

需要说明的是，当振平装置完成作业长度范围内的全部振平作业后，已经对混凝土预制构件完成了一次全范围的振平作业，此时可以停止振动，但振平装置仍有可能与混凝土预制构件或边模接触，此时控制振平装置继续平移预设距离后，可以使振平装置逐渐脱离混凝土预制构件和边模。

进一步需要说明的是，此种可选方式更适用于振平装置平移方向上的前侧设置有图像采集摄像头或振平装置平移方向上的前侧和后侧均设置有图像采集摄像头的情况，利用振平装置平移方向上的前侧 的图像采集摄像头判断边模的位置。

在另一种可选方案中，步骤S5利用是否能够检测到待加工混凝土预制构件判断是否进行停止作业，具体地，步骤S5包括：

S501`、如果在立体图像信息中未检测到待加工混凝土预制构件，则生成振平作业完成信号，并响应于振平作业完成信号控制振平装置停止振平作业。

可以理解的是，在此种可选方案中，是利用立体图像中是否待加工混凝土预制构件来判断混凝土预制构件是否已经完全移出混凝土预制构件的范围。此种可选方案更适用于振平装置平移方向上的后侧设置有图像采集摄像头或振平装置平移方向上的前侧和后侧均设置有图像采集摄像头的情况，利用振平装置平移方向上的后侧的图像采集摄像头判断混凝土预制构件是否已经完全移出混凝土预制构件的范围。

需要说明的是，采用上述任意一种可选方式完成首次振平作业后，重复振平作业过程可以直接利用首次振平作业获得的振平装置的平移距离和平移运行时间确定是否完成振平作业。

在本发明一些实施例中，步骤S6中根据获取的振平处理后的待加工混凝土预制构件的立体图像信息判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件，包括：

S601、对振平处理后的待加工混凝土预制构件的立体图像信息进行分析处理获得待加工混凝土预制构件的表面深度数据。

控制系统对立体图像信息进行计算分析，将图像数据进行了空间三维坐标转换，可以得到每个像素点的深度值，利用得到的所有深度数据最终孪生出一幅混凝土预制件的表面深度模型。

S602、根据待加工混凝土预制构件的表面深度数据计算得到所述待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者。

需要说明的是，平整度即不平与绝对水平之间所差数据（凹凸量的偏差值）。根据现有规范要求，预制墙体外表面平整度允许偏差为3mm。

可选地，局部平整度包括振平作业起始部位的平整度、振平作业结束部位的平整度以及预制构件对角线所在部位的平整度中的至少一者。

S603、利用所述待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件。

下面结合图2以对角线所在部位的平整度为例对利用预制构件的局部平整度判断表面质量是否满足预设质量条件进行描述：

选取两条对角线（对角线为矩形平面内跨度最长的线段，选取对角线部位判定平整度，具有代表性）分别做混凝土竖向剖切面，并计算表面平整度S：

当0＜S≤3mm，判定为平整度合格，满足预设质量条件；

当S＞3mm，判定为平整度不合格，不满足预设质量条件。

下面对利用预制构件的全面平整度判断表面质量是否满足预设质量条件进行描述：

根据预制混凝土构件表面整体标准差S（S²方差开平方）求变异系数c来判定整平质量。这里，我们取每个像素点的z向坐标值作为竖直方向的高度值，可求得各点竖直方向的平均高度值h₀，则各点的对称平面为z₀= h₀（变异系数是一个无量纲量，由于不同混凝土构件厚度不同，即平均高度值h₀不同，比起标准差来，变异系数的好处是不需要参照数据的平均值。）

各像素点竖直方向的平均高度值h₀=∑h_i / n；

预制混凝土构件表面整体方差S²=∑(h_i-h₀)² / n；

变异系数c=S/ h₀ ；

当c∈（0，A]，判定为平整度合格，满足预设质量条件；

当c＞A，判定为平整度不合格，不满足预设质量条件；

其中A为预设参考值。

在本发明一些实施例中，步骤S603利用待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件，包括：

S603`、利用预制构件的局部平整度判断表面质量是否满足预设质量条件；

S603``、若利用预制构件的局部平整度判断表面质量满足预设质量条件，则利用全平面平整度判断表面质量是否满足预设质量条件。

本发明实施例中，先进行局部平整度判断，当局部平整度判断表面质量合格后再进行全平面平整度判断，若局部平整度判断表面质量不合格则不需要进行全平面平整度判断。当局部平整度和全平面平整度均判断表面质量合格后则可确定表面质量合格，当局部平整度和全平面平整度中的任一者判断表面质量不合格则说明表面质量不合格。此种判断方法为综合判定法，能够保证对表面质量是否合格的判断更准确，且具有较小的计算量。

根据本发明实施例的混凝土预制构件振平施工方法，步骤S7响应于不满足预设质量条件的控制信号，控制振平装置进行重复振平作业，包括：

控制振平装置移动至待加工混凝土预制构件中不满足预设质量条件的区域进行重复振平作业；

或者，控制振平装置对待加工混凝土预制构件的整体区域进行重复振平作业。

在本发明一些实施例中，本发明实施例的混凝土预制构件振平施工方法还包括：

S8、根据待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者确定预制构件的表面质量等级。

在本发明一些实施例中，单独利用局部平整度和全平面平整度中的一者确定预制构件的表面质量等级时判定方式如下：

其中，利用局部平整度确定表面质量等级时如表1所示：

表1：

单独利用全平面平整度确定表面质量等级时如表2所示：

表2：

表2中A为预设等级划分参考值。

在本发明一些实施例中，步骤S8可以采用综合判断方法确定预制构件的表面质量等级，即先利用振平作业起始部位的平整度、振平作业结束部位的平整度进行是否满足预设质量条件的判断，当振平作业起始部位的平整度、振平作业结束部位的平整度判断满足预设质量条件后，再利用预制构件对角线所在部位的平整度判断表面质量是否满足预设质量条件，最后仅利用全平面平整度判断表面质量等级，下面结合图3对此种实施例进行示例性描述：

（1）首先对距离起始/结束位置100mm范围内的矩形振平区域的平整度进行计算判定（同样可在此矩形区域内各自取对角线做竖向剖切面计算）。

若起始/结束 100mm振平区内平整度S＞3mm，判定为平整度不合格，不满足预设质量条件，需要对该区域进行局部修整；当S≤3mm，判定为该局部平整度合格，满足预设质量条件，进行下一步。

（2）对混凝土预制构件上表面对角线部位数据做竖向剖切面进行计算和判定。

若该对角线部位平整度S＞3mm，判定为平整度不合格，不满足预设质量条件，需要再次振平；当S≤3mm，判定为该局部平整度合格，满足预设质量条件，进行下一步。

（3）进行全平面平整度凹凸变异系数的计算以及表面质量等级的判定：

按照变异系数c的大小划分构件表面质量等级时如表3中所示：

表3：

表3中A为预设等级划分参考值；

平整度质量等级的优等关系为：Ⅰ级＞Ⅱ级＞Ⅲ级＞合格。

需要说明的是，在步骤S6中进行判断表面质量是否满足预设质量条件时，当变异系数c>A判定为不合格，即不满足预设质量条件；而由于本实施例中采用综合判断方法中，进行全平面平整度凹凸变异系数的计算以及表面质量等级的判定时，已经进行过利用振平作业起始部位的平整度、振平作业结束部位的平整度、预制构件对角线所在部位的平整度判断是否合格的检测，因此本实施例的综合判断方法中进行全平面平整度凹凸变异系数的计算以及表面质量等级判定时，c>A可以判定为合格，步骤S6中利用变异系数c判断的“合格”与本实施例采用综合判断方法中利用变异系数判断出的“合格”定义不同，步骤S6中的“合格”表示是否可以达标，本实施例综合判断方法中利用变异系数判断出的“合格”则表示质量等级中的其中一级，另外步骤S6中的A与本实施例中的A数值可以相同，也可以不同。

下面对本发明提供的混凝土预制构件振平施工设备进行描述，下文描述的混凝土预制构件振平施工设备与上文描述的混凝土预制构件振平施工方法可相互对应参照。

如图4、图5所示，根据本发明实施例提供的一种混凝土预制构件振平施工设备，其包括：振平装置1、行走装置2和控制系统29，振平装置1用于进行振平作业，振平装置1上设置有图像采集单元，图像采集单元用于获取构件加工区域的立体图像信息；行走装置2连接振平装置1，适于调节振平装置1的高度并适于驱动振平装置1往复水平移动；控制系统29分别与振平装置1和行走装置2连接，用于接收并处理行走装置2中的图像采集单元获取的立体图像信息以及控制振平装置1和行走装置2的运行。

下面结合图6至图9描述本发明实施例的振平装置1。

根据本发明实施例提供的振平装置1，包括振平机架、振动发生机构和图像采集单元。振平机架的下侧形成振平工作面，振平工作面为水平工作面，在进行振平作业时，振平工作面与预制构件的上表面接触。可以理解的是，振平工作面可以为连续的平面也可以为包含至少两段的分段式平面结构。振动发生机构设置在振平机架上，用于为振平机架提供振动的动力。图像采集单元设置在振平机架上，图像采集单元的图像采集端倾斜向下，用于采集振平机架下方的图像信息。

本发明实施例的振平装置1，由于设置有图像采集单元，因此能够采集振平机架下方的图像信息，为预制构件表面质量的测量提供条件。由于图像采集单元固定在振平机架上，能够随振平机架平移，测量更方便，且能够保证测量角度的准确性，进而提高表面质量测量结果的准确性。

在本发明一些实施例中，振平机架包括一对平行设置的振平工作件5，振平工作件5为方钢结构或开口向上的槽钢结构，振平工作件5的下侧形成振平工作面。在进行振平作业时，振平工作面与预制构件的上侧接触，对预制构件起到振平作用，由于振平工作件5采用槽钢或方钢结构，振平工作件5在振平装置1的平移方向上的两侧对称，因此可以实现双向往复振平作业。

在本发明一些实施例中，图像采集单元包括图像采集摄像头6和可调节支座，图像采集摄像头6通过可调节支座安装在振平机架上，具体可安装在振平机架的中部位置。可调节支座适于调节图像采集摄像头6的朝向，以便于调节图像采集摄像头6的图像采集区域。

可选地，可调节支座包括安装座和安装杆7，安装座固定在振平机架上，以对安装杆7形成支撑。安装座包括座体8和支撑部9，座体8与振平机架通过粘接、焊接或螺栓连接等方式固定连接，支撑部9设置在座体8背离振平机架的一侧，并向远离振平机架的方向延伸。支撑部9的端部设置有转接槽，安装杆7的一端转动连接在转接槽内，安装杆7的另一端与图像采集摄像头6固定连接，通过旋转安装杆7可以调节图像采集摄像头6的光轴角度（即图像拍摄方向）。可选地，安装杆7背离图像采集摄像头6的一端设置有转接球，转接球位于转接槽内，转接槽的下侧形成开口，使安装杆7适于在竖向平面内转动以调节图像采集摄像头6的光轴与水平面之间的夹角。

根据本发明实施例的振平装置1，沿振平机架的平移方向（参见图4中的A方向），振平机架的至少一侧设置有图像采集摄像头6。具体地，在一种可选方式中，振平机架在振平过程中的前进方向上的一侧设置有图像采集摄像头6，由此可以采集前进方向上的图像；在另一种可选方式中，振平机架在振平过程中的前进方向的相反方向上的一侧设置有图像采集摄像头6，由此可以采集振平过程中前进方向的相反方向上的图像，使用过程中可以在振平前进时进行图像采集，也可以在回退过程中进行图像采集，可以理解的是，在振平作业完成后的回退的过程中进行采集可以避免振动影响图像的清晰度；在又一种可选方式中，振平机架在振平过程中的前进方向上一侧，以及前进方向的相反方向上的一侧，分别设置有图像采集摄像头6，使振平机架平移方向上的正向和反向两个方向上的图像信息均能采集到。

在本发明一些实施例中，在振平机架平移方向上的至少一侧，至少两个图像采集摄像头6沿振平机架的长度方向（参考图4中的B方向）间隔布置，位于同一侧的各图像采集摄像头6间距可以根据单个图像采集摄像头6的采集范围确定，以便于覆盖预制构件宽度方向上的所有区域，并且以恰好覆盖预制构件的整个宽度为宜。在进行振平作业时，图像采集摄像头6随振平机架平移可完成整个振平作业面的图像采集。

如图8所示，进行图像采集摄像头6的布置时，根据图像采集摄像头6水平视场角度数γ，可以通过以下公式计算确定图像采集摄像头6布置间距L2：

其中，L1为图像采集摄像头6至振平作业面的距离。

进一步地，根据图像采集摄像头6布置间距L2及振平机架的长度即可确定图像采集摄像头的数量。

在一些实施例中，图像采集摄像头6为双目摄像头。利用双目摄像头来进行空间点的三维坐标定位。双目立体视觉重构三维空间点：通过图像对视差和像点坐标就可以恢复出物体的三维坐标。由双目摄像头获取的左右图的每个像素的匹配结果，根据深度计算分析就可以得到每个像素点的深度值，最终得到一幅深度图，进而通过预制构件表面的深度图评测预制构件的质量。

在另一些实施例中，图像采集摄像头6可以为单目摄像头，利用单目摄像头获取的平面图像与预制构件模板图像进行比对匹配，即可评测预制构件的质量；另外，本实施例中的单目摄像头可以成对使用，以起到与双目摄像头相同的效果，以达到获得深度图的目的。

在本发明一些实施例中，振动发生机构包括电动机11、振动轴12和偏心块13。电动机11固定设置在振平机架上，振动轴12水平设置且通过轴承14转动连接于振平机架，电动机11与振动轴12之间通过带传动、齿轮传动或链条传动等方式传动连接。偏心块13可以采用金属材质，偏心块13上设置有偏心孔，振动轴12穿过该偏心孔使偏心块13偏心固定在振动轴12上。当电动机11运行时带动振动轴12轴向旋转，偏心块13与振动轴12同步旋转时即可产生振动，振动轴12将振动传递至振平机架后可实现振平作业。

可选地，偏心块13沿振动轴12的轴向间隔布置有两个以上，各偏心块13同向设置，当振动轴12轴向旋转时，带动各偏心块13同步转动，以增强振动效果。

可选地，振动轴12通过间隔设置的多个轴承14与振平机架转动连接，以使振动轴12的转动更平稳且能够更好的传递振动。进一步地，各轴承14中任意相邻两个轴承14之间布置有至少一个偏心块13，以保证振平机架在长度方向上各处均能达到良好的振动效果。

在本发明一些实施例中，振平机架还包括顶部主杆15、端板16和支撑杆10。顶部主杆15设置在一对振平工作件5的上方，顶部主杆15与振平工作件5平行设置，且长度相等。端板16采用三角形板状结构，其竖向设置并分别与顶部主杆15和一对振平工作件5固定连接。

如图9中所示，支撑杆10倾斜设置，并连接在顶部主杆15和振平工作件5之间，图像采集单元设置在支撑杆10上。在本发明实施例中，由于支撑杆10倾斜设置，图像采集单元设置在支撑杆10上，因此应当保证图像采集摄像头6的光轴与水平面的夹角α、支撑杆10与水平面的夹角β之间满足：β≥α≥45°。优选地，本实施例中图像采集摄像头6为变焦摄像头。

可选地，两个振平工作件5之间通过连接杆17连接，连接杆17沿振平工作件5的长度方向间隔布置多个，连接杆17能够加强振平机架的结构稳定性。进一步地，用于安装振动轴12的轴承14设置在连接杆17的上侧，将振动轴12安装在轴承14上后，振动通过连接杆17传递至振平工作件5。

下面结合图10至图13描述本发明实施例的行走装置2。

根据本发明实施例的行走装置2，包括导轨19、支撑组件、驱动组件和升降机构28。导轨19平行间隔设置有一对，导轨19的延伸方向（图10中箭头A所示的方向）为振平装置1进行振平作业时的平移方向。支撑组件设置在导轨19上，适于连接振平装置1。将振平装置1安装在支撑组件上后，沿导轨19的延伸方向移动支撑组件即可带动振平装置1平移，实现振平作业。驱动组件连接支撑组件，适于为支撑组件提供动力，驱动支撑组件沿导轨19平移。

升降机构28连接导轨19，适于驱动导轨19沿竖直方向运动，以带动支撑组件升降，进而调整振平装置1的高度。升降机构28可以采用例如液压缸或丝杠升降机等升降设备，以升降机构28为液压缸为例，升降机构28竖向设置在导轨19的下侧，升降机构28的活动端与导轨19的下侧固定连接，升降机构28的固定端设置有水平布置的安装板27，通过安装板27对升降机构28的固定端进行支撑，能够分散升降机构28对地面的压力。升降机构28设置有多个，以便于实现一对导轨19的同步升降，在一种可选方式中，升降机构28设置有四个，每两个升降机构28分置于一个导轨19的两端，各升降机构28同步动作保持导轨19水平且两个导轨19的高度相等。

本发明实施例中的升降机构28能够驱动一对导轨19沿竖直方向运动，调整一对导轨19的高度，以带动支撑组件升降，进而实现对振平装置1的高度调整。在进行振平作业的过程中，通过升降机构28调整振平装置1的高度，能够适应不同高度的边模4（如图4所示）。相较于直接对振平装置1进行改进以调整高度的方案，本申请方案能够避免振平装置1结构过于复杂，由此可以保证振平过程中的稳定性，提高振平质量。

在本发明一些实施例中，支撑组件和驱动组件分别设置两个以与导轨19相对应，两个支撑组件均能够沿其对应的导轨19移动。两个支撑组件分别支撑振平装置1的两端，进行振平作业时，两个支撑组件同步移动实现了振平装置1的平移。采用此种结构的行走装置2具有占用空间小，便于进行振平作业的优势。

在本发明一些实施例中，支撑组件包括滑轮20和支撑架21。滑轮20转动连接于支撑架21，具体可设置在支撑架21的下侧。滑轮20与导轨19滑动连接，当滑轮20沿导轨19滑动时支撑组件沿导轨19移动。为增加支撑组件移动的稳定性，滑轮20沿导轨的延伸方向间隔布置有两个以上。

可选地，支撑架21包括第一板体211、第二板体212和连接第一板体211与第二板体212的第三板体213，第一板体211和第二板体212沿竖直方向平行设置，第一板体211的上侧适于支撑振平装置1，滑轮20安装在第一板体211的下侧，驱动组件安装在第二板体212上。

支撑架21可以根据需要设置为Z形板状结构 ，第一板体211和第二板体212水平设置，第三板体213与第一板体211和第二板体212可以成90°或者其他角度。

可选地，支撑组件还包括支撑台22和减震器23，支撑台22设置在支撑架21的上方，支撑台22可以采用水平设置的板状结构，振平装置1通过焊接或螺栓连接等方式固定在支撑台22上。减震器23竖向支撑在支撑架21和支撑台22之间。减震器23可以为普通油/气压减震器、充气式减震器或电/磁流变液减震器等，优选为普通油/气压减震器。减震器23可以削弱振平装置1的振动对行走装置2的影响。可选地，减震器23包括多个竖向设置的减震弹簧，减震弹簧的一端连接支撑台22，另一端连接支撑架21的第一板体211，以增强减振效果，并且提高其支撑能力。

根据本发明实施例的行走装置2，驱动组件包括行走驱动电机24、行走驱动齿轮25和行走驱动齿条26。行走驱动电机24安装在支撑组件上，行走驱动齿轮25与行走驱动电机24传动连接，行走驱动齿轮25与行走驱动齿条26啮合，行走驱动齿条26沿导轨19的长度方向设置在导轨19上。当行走驱动电机24运行时带动行走驱动齿轮25旋转时，在行走驱动齿轮25与行走驱动齿条26的相互作用下驱动支撑组件沿导轨19移动。行走驱动电机24为步进电机或伺服电机，优选为双向变频电机，使行走装置2能够承载振动装置双向平移。

可选地，支撑组件上设置有安装轴承30，行走驱动齿轮25通过安装轴承30与支撑组件连接。该安装轴承30通过轴承座与支撑架21固定连接，具体可安装在第二板体212上。行走驱动齿轮25的转轴与支撑组件上的安装轴承30的内圈固定，能够减小行走驱动齿轮25的旋转阻力。

在发明一些实施例中，导轨19包括依次连接的上支撑板191、连接板192和下支撑板193，上支撑板191和下支撑板193水平设置，连接板192位于上支撑板191和下支撑板193之间。下支撑板193的宽度大于上支撑板191的宽度，下侧板沿宽度方向至少向一侧延伸出足够安装行走驱动齿条26的距离，行走驱动齿条26通过焊接或螺栓连接的方式固定在导轨19上。

可选地，为便于使行走驱动齿轮25与行走驱动齿条26配合，第二板体212的宽度较小，从而在行走驱动齿条26的上侧形成缺口，行走驱动齿轮25位于该缺口位置，并与下方的行走驱动齿条26啮合。

在一种可选方案中，行走驱动齿条26与导轨19为一体结构，使其结构更稳定，不易发生损坏，并且更易于加工，有效降低生产成本。

参见图4和图5，根据本发明实施例的行走装置2，一对导轨19之间设置有模台3，模台3用于承载边模4和混凝土预制构件。

本发明实施例中的控制系统29，在获取图像采集单元的图像信息后，可以根据该图像信息确定边模的高度、边模的位置，还能够根据该图像信息实现预制构件表面质量的判定，并依此调整振平装置1的作业高度，控制振平装置1和行走装置2的运行，实现了自动化振平作业，有利于提高施工效率和施工质量，缩减人工成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，包括：

控制振平装置在构件加工区域平移，并实时获取构件加工区域的立体图像信息；

如果在所述立体图像信息中首次检测到边模，则对所述立体图像信息进行处理得到所述边模的高度值，并依据所述边模的高度值及所述振平装置的预设高度值计算得到调整高度；

根据所述调整高度对所述振平装置进行高度调节；

响应于所述振平装置完成高度调节的信号，控制所述振平装置继续平移并对待加工混凝土预制构件进行振平作业；

根据所述立体图像信息判断是否停止作业；

根据获取的振平处理后的所述待加工混凝土预制构件的立体图像信息判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件；

响应于不满足预设质量条件的控制信号，控制所述振平装置进行重复振平作业，直至满足所述预设质量条件。

2.根据权利要求1所述的混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，所述控制振平装置在构件加工区域平移，并实时获取构件加工区域的立体图像信息之前，还包括：

启动所述振平装置，并获取所述振平装置的当前高度值；

根据所述当前高度值和所述预设高度值调整所述振平装置的高度，以使所述振平装置处于预设高度位置。

3.根据权利要求1所述的混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，所述对所述立体图像信息进行处理得到所述边模的高度值，包括：

利用立体图像处理算法处理所述立体图像信息得到所述构件加工区域的三维点云数据；

从所述构件加工区域的三维点云数据中获取得到所述边模的三维坐标数据；

从所述边模的三维坐标数据中提取所述边模的竖坐标值作为所述边模的高度值。

4.根据权利要求1所述的混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，所述根据所述立体图像信息判断是否停止作业，包括：

如果在所述立体图像信息中第二次检测到边模，则获取两次检测到边模的时间差；

根据所述振平装置的平移速度及两次检测到边模的时间差确定所述构件加工区域的作业长度范围；

根据所述作业长度范围、所述振平装置的平移速度及振平作业的时间判断所述振平装置是否完成所述作业长度范围内的全部振平作业；

响应于所述振平装置完成所述作业长度范围内的全部振平作业后，控制所述振平装置停止振动。

5.根据权利要求4所述的混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，所述响应于所述振平装置完成所述作业长度范围内的全部振平作业后，控制所述振平装置停止振动之后，还包括：

根据所述作业长度范围、所述振平装置的平移速度及平移运行的时间判断所述振平装置是否移出所述作业长度范围预设距离；

响应于所述振平装置移出所述作业长度范围预设距离后控制所述振平装置停止平移。

6.根据权利要求1所述的混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，所述根据所述立体图像信息判断是否停止作业，包括：

如果在所述立体图像信息中未检测到所述待加工混凝土预制构件，则生成振平作业完成信号，并响应于所述振平作业完成信号控制所述振平装置停止振平作业。

7.根据权利要求1所述的混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，所述响应于不满足预设质量条件的控制信号，控制所述振平装置进行重复振平作业，包括：

控制所述振平装置移动至所述待加工混凝土预制构件中不满足预设质量条件的区域进行重复振平作业；

或者，控制所述振平装置对所述待加工混凝土预制构件的整体区域进行重复振平作业。

8.根据权利要求1所述的混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，所述根据获取的振平处理后的所述待加工混凝土预制构件的立体图像信息判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件，包括：

对振平处理后的所述待加工混凝土预制构件的立体图像信息进行分析处理获得所述待加工混凝土预制构件的表面深度数据；

根据所述待加工混凝土预制构件的表面深度数据计算得到所述待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者；

利用所述待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者判断预制构件表面质量是否满足预设质量条件。

9.根据权利要求8所述的混凝土预制构件振平施工方法，其特征在于，还包括：

根据所述待加工混凝土预制构件的局部平整度和全平面平整度中的至少一者确定所述预制构件的表面质量等级。

10.一种适用于如权利要求1至9任一项所述混凝土预制构件振平施工方法的施工设备，其特征在于，包括：

振平装置，用于进行振平作业，所述振平装置上设置有图像采集单元，所述图像采集单元用于获取构件加工区域的立体图像信息；

行走装置，连接所述振平装置，适于调节所述振平装置的高度并适于驱动所述振平装置往复水平移动；

控制系统，分别与所述振平装置和所述行走装置连接，用于接收并处理所述图像采集单元获取的所述立体图像信息以及控制所述振平装置和所述行走装置的运行。

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