CN114952850B - 一种基于5g的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，属于建筑施工的技术领域，包括钢筋绑扎机构和控制钢筋绑扎机构运动的传送机构，钢筋绑扎机构安装在L型钢板一个分支上；传送机构包括轨道和安装在轨道侧面的传送带，L型钢板的另一分支卡合在轨道上，与传送带固定连接。驱动机构通过连轴器与传送带连接驱动传送带运动，进而带动安装在L型钢板上的钢筋绑扎机构运动；中央控制模块与步进电机电连接，控制步进电机的运转，通过传送机构带动钢筋绑扎机构的上下运行，当摄像头模组识别到钢筋绑扎点时，驱动机构驱动钢筋绑扎机构自动下行进行绑扎；本发明通过5G通信实现钢筋网的自动绑扎，取代人工绑扎操作，降低用工成本，提高工作效率。

Description

一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂
技术领域
本发明属于建筑施工的技术领域，特别是涉及一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂。
背景技术
伴随我国建筑行业的蓬勃发展，施工现场新技术应用层出不穷，但目前建筑施工现场钢筋绑扎施工还采用传统施工方式，钢筋工采用钢筋扎勾进行手动作业。
因为施工人员水平参差不齐，主动性、随意性较大，不可避免存在诸多问题，造成钢筋绑扎操作不规范，进而影响建筑物施工质量；同时建筑业一线作业人员短缺问题日臻严重，人力成本逐年上升，且钢筋重复性、机械性工作量大，作业过程大量人员进场对施工现场安全管控造成压力，基于种种原因，我们研发一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，实现自动化运行，可自主识别和靠近绑扎点，钢筋绑扎后，还可以对绑扎的结果图像存储上传，分析绑扎质量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，包括钢筋绑扎机构1和控制钢筋绑扎机构1运动的传送机构，传送机构通过驱动机构驱动；所述钢筋绑扎机构安装在L型钢板一个分支上；所述传送机构包括轨道和安装在轨道侧面的传送带，L型钢板的另一分支卡合在轨道上，并与传送带固定连接，所述驱动机构通过连轴器与所述传送带连接驱动传送带运动，进而带动安装在所述L型钢板上的钢筋绑扎机构运动；
所述轨道的一端安装有中央控制单元，所述中央控制单元包括中央控制模块和5G通信模块；
所述L型钢板的背面靠近所述轨道的位置安装有边界探测模块，用于探测钢筋绑扎的位置，当钢筋绑扎机构运行至绑扎位置进行绑扎时，测距传感器检测前进方向有无钢筋，将检测信号发送给中央控制模块进行运行规划；
所述钢筋绑扎机构上安装有摄像头模组，用于识别钢筋交叉点，并将绑扎之后的图像传送给中央控制模块，以便监控绑扎质量；
所述5G通信模块通过USB方式与所述中央控制模块连接，为自动绑扎机械臂与5G云平台的服务器提供控制指令交互及为图像传输提供数据通道，与5G云平台实时进行5G通信。
进一步地，所述中央控制模块还与驱动机构电连接，控制驱动机构的运转。
进一步地，所述轨道的另一端还安装有供电模块，所述供电模块为48V可充电磷酸铁锂电池，所述供电模块介入电源管理系统进行EMI及输入稳压处理，所述供电模块采用总线方式供电，总线与支线采用T型端子连接，安装简便灵活且结构紧凑；所述供电模块经DCDC模块输出24V、5V及3.3V电源，经输出稳压电路处理后，24V直流电压输送给所述驱动机构、所述钢筋绑扎机构及所述中央控制模块，用于驱动机构运动及为中央控制模块供电；5V直流电压输送到显示模块及所述边界探测模块；3.3V电压输送至摄像头模组及5G通信模块。
进一步地，所述中央控制单元还包括显示模块，所述显示模块采用７寸RGB触摸电容屏，通过RGB888方式与中央控制模块进行连接。
进一步地，所述边界探测模块采用4组红外测距传感器，通过RS485方式与中央控制模块连接。
进一步地，所述摄像头模组包含OV5640摄像头模组，所述摄像头模组通过SCCB接口与所述中央控制模块连接，提供图像识别处理功能，用于识别钢筋交叉点。
进一步地，所述驱动机构采用步进电机，通过传送机构带动钢筋绑扎机构的上下运行，当摄像头模组识别到钢筋绑扎点时，步进电机驱动钢筋绑扎机构自动下行进行绑扎。
本发明的有益效果在于：本发明通过5G通信实现钢筋网的自动绑扎，取代人工绑扎操作，节省人力，降低用工成本，提高工作效率；机械自动化绑扎规范化，防止出现绑扎不规范的问题；基于5G技术实现了远程控制，可根据运行状态及绑扎状态进行人为干预，对于钢筋的绑扎点能够自动识别及绑扎质量的自动审核，对于不合格的绑扎进行标注，方便人工后续处理。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图（一）；
附图2为本发明的结构示意图（二）；
附图3为本发明的控制系统组成框图；
附图4为本发明的工作流程图；
附图5为本发明与5G云平台的通信示意图。
附图标记：1.钢筋绑扎机构；2.中央控制模块；3.边界探测模块；4.摄像头模组；5.显示模块；6.步进电机，7.供电模块；8.中央控制单元；9.传送带；10.轨道；11.L型钢板。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1、图2、图3所示，一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，包括钢筋绑扎机构1和控制钢筋绑扎机构1运动的传送机构，传送机构通过步进电机6驱动；钢筋绑扎机构1安装在L型钢板11一个分支上；传送机构包括轨道10和安装在轨道10侧面的传送带9，L型钢板11的另一分支卡合在轨道10上，并与传送带9固定连接。步进电机6通过连轴器与传送带9连接驱动传送带9运动，进而带动安装在L型钢板11上的钢筋绑扎机构1上下运动，在实际工作过程中，卡合L型钢板11一个分支的轨道10为竖向放置，所以安装钢筋绑扎机构1的分支处于垂直状态，进而实现钢筋绑扎1机构的上下运动；轨道10的一端安装有中央控制单元8，中央控制单元8包括中央控制模块2、显示模块5和5G通信模块，中央控制模块2与步进电机6电连接，控制步进电机6的运转，通过传送机构带动钢筋绑扎机构1的上下运行，当摄像头模组4识别到钢筋绑扎点时，步进电机6驱动钢筋绑扎机构自动下行进行绑扎；显示模块5采用７寸RGB触摸电容屏，通过RGB888方式与中央控制模块2进行连接，显示模块5显示各部件运行状态信息，包含开机提示、电量提醒、工作状态、绑扎图片查看、报警信息提示等，并提供人机交互界面，方面查看历史绑扎图像。
L型钢板11的背面靠近轨道10的位置安装有边界探测模块3，边界探测模块3采用4组红外测距传感器，通过RS485方式与中央控制模块2连接，用于探测钢筋绑扎的位置，实现钢筋绑扎边界自主探测，防止绑扎机械臂出现越界，当钢筋绑扎机构1运行至绑扎位置进行绑扎时，红外测距传感器检测前进方向有无钢筋，将检测信号发送给中央控制模块2进行运行规划。
钢筋绑扎机构1上安装有摄像头模组4，摄像头模组4包含OV5640摄像头模组，摄像头模组4通过SCCB接口与中央控制模块2连接，提供图像识别处理功能，用于准确识别钢筋交叉点，由中央控制模块2协调步进电机6驱动钢筋绑扎机构1实现自动绑扎，并将绑扎之后的图像传送给中央控制模块2，以便监控绑扎质量，对绑扎不合格点进行标记，并结合中央控制模块2提供图像回溯。
5G通信模块通过USB方式与所述中央控制模块2连接，为自动绑扎机械臂与5G云平台的服务器提供控制指令交互及为图像传输提供数据通道，实现自动绑扎机械臂与5G云服务器的双向5G通信，实现远程端与服务器端对自动绑扎机械臂的控制指令交互及通信交互。中央控制模块2是整个自动绑扎机械臂的核心，采用高性能处理器，负责各个模块的协调控制及错误处理。
轨道10的另一端还安装有供电模块7，供电模块7为48V可充电磷酸铁锂电池，供电模块7介入电源管理系统进行EMI及输入稳压处理，供电模块7采用总线方式供电，总线与支线采用T型端子连接，安装简便灵活且结构紧凑；供电模块7经DCDC模块输出24V、5V及3.3V电源，经输出稳压电路处理后，24V直流电压输送给步进电机6、钢筋绑扎机构1及中央控制模块2，用于步进电机及中央控制模块2供电；5V直流电压输送到显示模块5及边界探测模块3；3.3V电压输送至摄像头模组4及5G通信模块。
需要说明的是，钢筋绑扎机构1属于现有技术，在市面上已有成品。
如图4所示，在实际工作过程中，自动绑扎机械臂安装在一个可以前后以后和左右横向移动的控制平台上，自动绑扎机械臂上电后，整个系统进行自检，包括摄像头模组4、红外测距传感器、步进电机6、钢筋绑扎机构1等部件是否处于正常状态，确保整个系统处于正常运行状态后，选择运行模式，自主移动模式还是手动遥控模式，若选择手动遥控模式，根据5G控制指令，可以使用手机端APP实时控制自动绑扎机械臂运行及绑扎；若选择自主移动模式，自动绑扎机械臂自检完成后先使用边界探测模块3进行钢筋的边界探测，探测前进方向及钢筋绑扎机构1的侧方位有无钢筋，确认都没有钢筋认为已经完成绑扎，当前进方向没有钢筋而侧方有钢筋，即认为到达第一次绑扎终点，进行横移变向，前进方向有钢筋时，自动绑扎机械臂自动进行前进运行，同时摄像头模组4进行图像识别，探测钢筋绑扎点，探测到后，移动到钢筋绑扎点，摄像头模组4先拍照进行存储，然后开始进行绑扎，绑扎后拍照片进行图像处理，中央控制模块2将拍摄的绑扎图片与预先存储的标准绑扎图片进行比对，确认绑扎效果，绑扎合格后自动绑扎机械臂自动移动到下一个绑扎点，若不合格进行图像标记，并在显示屏进行显示；自动绑扎机械臂与云平台实时进行5G通信。
如图5所示，自动绑扎机械臂通过5G通信模块与5G云平台进行实时通信，云平台分为物联网数据平台及应用平台，数据平台负责与终端交互，应用平台负责自动绑扎机械臂的应用管理，应用平台与手机端APP及web端进行通信，方便自动绑扎机械臂的远程管理。本发明基于5G通信的云服务平台，结合物联网应用技术，实现自动绑扎机械臂的云端管控。云服务平台包含数据交互平台及应用平台两大功能；数据平台实现物联网功能，提供自动绑扎机械臂的数据接入、数据存储、数据转发等功能，数据平台提供开放接口，方便应用层扩展，同时提供用户权限管理，保障系统安全运行，云平台提供对自动绑扎机械臂的接入调试、数据处理、报表输出及监控管理；应用云平台实现自动绑扎机械臂的应用管理，并提供页面展示、系统登录、设备监控、设备管理、绑扎图片查看、不合格绑扎点提醒等功能，并与手机端APP打通，方便实现远程管理。
远程遥控端APP可实现自动绑扎机械臂的远程监测及控制，APP端界面显示当前用户可控制的所有部件运行状态，可实现自动绑扎机械臂的运行状态远程显示，对行走故障或者不合格绑扎点，提供报警信息；提供在线设备控制功能，可通过5G技术结合云平台实现手动遥控自动绑扎机械臂进行前进、后退、横移、绑扎等动作，方便远程人工干预。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，其特征在于，包括钢筋绑扎机构和控制钢筋绑扎机构运动的传送机构，所述传送机构通过驱动机构驱动；所述钢筋绑扎机构安装在L型钢板一个分支上；所述传送机构包括轨道和安装在轨道侧面的传送带，L型钢板的另一分支卡合在轨道上，并与传送带固定连接，所述驱动机构通过连轴器与所述传送带连接驱动传送带运动，进而带动安装在所述L型钢板上的钢筋绑扎机构运动；
所述轨道的一端安装有中央控制单元，所述中央控制单元包括中央控制模块和5G通信模块；
所述L型钢板的背面靠近所述轨道的位置安装有边界探测模块，用于探测钢筋绑扎的位置，当钢筋绑扎机构运行至绑扎位置进行绑扎时，测距传感器检测前进方向有无钢筋，将检测信号发送给中央控制模块进行运行规划；
所述边界探测模块采用4组红外测距传感器，通过RS485方式与中央控制模块连接；
所述钢筋绑扎机构上安装有摄像头模组，用于识别钢筋交叉点，并将绑扎之后的图像传送给中央控制模块，以便监控绑扎质量；所述摄像头模组包含OV5640摄像头模组，所述摄像头模组通过SCCB接口与所述中央控制模块连接，提供图像识别处理功能，用于识别钢筋交叉点；
所述5G通信模块通过USB方式与所述中央控制模块连接，为自动绑扎机械臂与5G云平台的服务器提供控制指令交互及为图像传输提供数据通道，与5G云平台实时进行5G通信。
2.如权利要求1所述一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，其特征在于，所述中央控制模块还与驱动机构电连接，控制驱动机构的运转。
3.如权利要求1所述一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，其特征在于，所述轨道的另一端还安装有供电模块，所述供电模块为48V可充电磷酸铁锂电池，所述供电模块介入电源管理系统进行EMI及输入稳压处理，所述供电模块采用总线方式供电，总线与支线采用T型端子连接，安装简便灵活且结构紧凑；所述供电模块经DCDC模块输出24V、5V及3.3V电源。
4.如权利要求1所述一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，其特征在于，所述中央控制模块还包括显示模块，所述显示模块采用７寸RGB触摸电容屏，通过RGB888方式与中央控制模块进行连接。
5.如权利要求1所述一种基于5G的带图像处理的钢筋自动绑扎机械臂，其特征在于，所述驱动机构采用步进电机，通过传送机构带动钢筋绑扎机构的上下运行，当所述摄像头模组识别到钢筋绑扎点时，所述步进电机驱动钢筋绑扎机构自动下行进行绑扎。
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