CN115229955A - 一种梁厂自动化喷淋系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梁厂自动化喷淋系统，硬件设备用于对梁厂喷淋区域进行实时测量监控、坐标定位、外观架构，并快速复建出被测目标的三维模型；所述数据处理的软件部分，主要用于记录、分析并处理硬件设备采集的图像数据及空间坐标数据等信息，根据图像特征数据k_i,j和配准估计位置

计算并设定喷淋估计水量

并引用修正系数分别对估计位置和估计水量进行回归分析和数值修正，得到实际喷淋位置和喷淋水量的真值，并执行喷淋。与现有技术相比，本发明同步控制喷头喷淋工作，及时反馈和调整喷淋方案，混凝土梁体养护均匀，减少了水资源的浪费，有效提高了养护质量和效率。

Description

一种梁厂自动化喷淋系统

技术领域

本发明涉及混凝土养护喷淋技术领域，尤其是涉及一种梁厂自动化喷淋系统。

背景技术

目前，混凝土梁的养护主要依靠人工随时观察监测并进行人工洒水或人工操作喷水装置洒水，这样的养护方式存在以下问题：首先，人工随意洒水进行混凝土梁体养护，由于梁体是竖向构件，不具备蓄水功能，简单洒水不能长时间保持墙体的湿润，不但耗费人工、浪费水资源，也得不到良好的梁体养护效果；其次，不能控制喷水的均匀性，容易出现过喷、少喷、漏喷等现象，使得预制混凝土表面无法得到均匀喷淋，影响预制混凝土梁体的养护效果，甚至混凝土梁体表面容易出现裂缝；最后，现有常用的喷淋系统一般都是人工操作干预过多，容易造成干预不及时，不准确，造成实际养护质量偏差，而且存在浪费水资源等问题。

发明内容

本发明为了解决上述的技术问题，而提供一种梁厂自动化喷淋系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种梁厂自动化喷淋系统，包括：数据采集与分析模块M1、存储模块M2、执行模块M3与实时反馈模块M4；

所述的数据采集与分析模块M1包含数据采集的硬件设备和数据处理的软件部分；

所述的数据采集的硬件设备主要包括：若干个照相机、三维激光扫描仪和温度采集仪；所述的照相机主要用于采集梁体的标记特征、构造尺寸、外表特征等二维图像；所述的三维激光扫描仪采集喷淋区域中的目标对象的数据，实时测量监控、坐标定位、外观架构，并快速复建出被测目标的三维模型；所述的温度采集仪用于实时监测喷淋区域温度状况；

所述的数据处理的软件部分，主要用于记录、分析并处理硬件设备采集的图像数据及空间坐标数据等信息，包括：识别并提取梁体图像特征数据k_i,j，根据图像特征数据k_i,j计算并配准喷淋估计位置

然后根据图像特征数据k_i,j和配准喷淋估计位置

计算并设定喷淋估计水量

图像识别与特征提取的实际的图像特征数据k_i,j与对照图像特征数据

的精度误差Δk_i不大于一定数值Δ才可以达到高精度的喷淋要求，具体表现为：

所述的根据计算配准喷淋估计位置

与计算输出的对应位置修正系数A_i,j＝(α_i,1,α_i,2,α_i,3,L,α_i,j,L)，采用数值分析线性回归方法设定实际喷淋位置P，表达为

得出实际配准位置P的具体表达式如下：

所述的根据喷淋估计水量

与计算的对应水量修正系数B_i,j＝(β_i,1,β_i,2,β_i,3,L,β_i,j,L)，采用线性回归方法设定实际喷淋水量W，可表达为

得出实际设定喷淋水量W的具体表达式如下：

所述的数据库存储模块M2的功能是将数据采集与分析模块M1的数据进行分模块收集和存储，并负责喷淋方案的输出；

所述的方案执行模块M3负责模拟预演与执行各喷头工作情况，负责执行喷洒位置、喷头数量、喷洒角度、喷头间距及喷头流量设备的实时监控、运算、调整与执行喷淋；

所述的实时反馈模块M4负责实际梁体喷淋过程中的实时监控和反馈给数据采集与分析模块M1，做出喷淋方案的再次调整；周期性采集的实际图像特征数据K_i与对应输出的实际喷淋位置P_i、实际喷淋水量W_i之间的反馈机制表达如下：

L

L

式中：A_i——位置修正系数；B_i——水量修正系数。

所述的图像特征数据k_i,j的图像识别包括：二维图像数据整理、特征提取、图像识别、立体匹配；所述的二维图像数据整理、特征提取、图像识别，首先，将混凝土梁体喷淋的颜色过渡分成多种特征图像系数k，其次，将梁体的每个侧面进行纵横向网格划分，提取并识别所拍摄的二维图像里的梁体特殊标记、外表特征与构造尺寸等信息，最后，根据上述二维图像特征进行梁体外表三维重构；所述的立体匹配是结合三维激光扫描采集的喷淋区域的目标对象，进行坐标定位、外观架构，快速复建出三维梁体喷淋区域，根据三维梁体喷淋区域的重建场景，针对拍摄的梁体图像特征数据k_i,j，计算并输出实际喷淋位置P与实际设定喷淋水量W的喷淋方案。

每次输出的位置修正系数A_i与前两次计算输出的修正系数A_i-1和A_i-2，满足如下关系：

式中：λ——位置修正比例系数；Δk_i-1、Δk_i-2——图像特征数据的精度误差。

每次输出的水量修正系数B_i与前两次计算输出的修正系数B_i-1和B_i-2，满足如下关系：

式中：δ——水量修正比例系数；Δk_i-1、Δk_i-2——图像特征数据的精度误差。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明同步控制喷头喷淋工作，及时反馈和调整喷淋方案，混凝土梁体养护均匀，减少了水资源的浪费，有效提高了养护质量和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明的一种梁厂自动化喷淋设施的技术路线图；

图2为本发明的一种梁厂自动化喷淋设施的喷淋周期性反馈机制示意图；

图3为本发明的一次数据采集的特征图像颜色识别区域划分示例。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种梁厂自动化喷淋系统，自动化喷淋系统主要包括：数据采集与分析模块M1、存储模块M2、执行模块M3与实时反馈模块M4，如图1所示；

所述的数据采集与分析模块M1包含数据采集的硬件设备和数据处理的软件部分；所述的硬件设备主要包括：若干个照相机、三维激光扫描仪和温度采集仪；所述的照相机主要用于采集梁体的标记特征、构造尺寸、外表特征等二维图像；所述的三维激光扫描仪采集喷淋区域中的目标对象(梁体、喷头数量及间距等)的线、面、体等各种物件数据，实时测量监控、坐标定位、外观架构，并快速复建出被测目标的三维模型；所述的温度采集仪用于实时监测喷淋区域温度状况；

所述的数据处理的软件部分，主要用于记录、分析并处理硬件设备采集的图像数据及空间坐标数据等信息，包括：识别并提取梁体图像特征数据k_i,j，根据图像特征数据k_i,j计算并配准喷淋估计位置

然后根据图像特征数据k_i,j和配准估计位置

计算并设定喷淋估计水量

所述的图像识别与特征提取的实际图像特征数据k_i,j与对照图像特征数据

的精度误差Δk_i不大于一定数值Δ才可以达到高精度的喷淋要求，具体表现为：

所述的根据计算配准的估计位置

与计算输出的对应位置修正系数A_i,j＝(α_i,1,α_i,2,α_i,3,L,α_i,j,L)，采用数值分析线性回归方法设定实际喷淋位置P，表达为

得出实际配准位置P的具体表达式如下：

所述的根据喷淋估计水量

与计算的对应水量修正系数B_i,j＝(β_i,1,β_i,2,β_i,3,L,β_i,j,L)，采用线性回归方法设定实际喷淋水量W，可表达为

得出实际设定喷淋水量W的具体表达式如下：

所述的数据库存储模块M2的功能是将数据采集与分析模块M1的数据进行分模块收集和存储，并负责喷淋方案的输出；

所述的方案执行模块M3负责模拟预演与执行各喷头工作情况，负责执行喷洒位置、喷头数量、喷洒角度、喷头间距及喷头流量等设备的实时监控、运算、调整与执行喷淋；

所述的实时反馈模块M4负责实际梁体喷淋过程中的实时监控和反馈给数据采集与分析模块M1，做出喷淋方案的再次调整，避免了因需要喷头调整或喷洒故障而暂停喷淋的状况发生，避免过喷或漏喷现象的发生，保证喷淋工作不间断，提高养护效果；图2所示，周期性采集的实际图像特征数据K_i(比如每5min数据采集一次)与对应输出的实际喷淋位置P_i、实际喷淋水量W_i之间的反馈机制表达如下：

L

L

式中：A_i——位置修正系数；B_i——水量修正系数。

所述的图像特征数据的k_i,j的图像识别包括：二维图像数据整理、特征提取、图像识别、立体匹配；所述的二维图像数据整理、特征提取、图像识别，首先，将混凝土梁体喷淋的颜色过渡分成多种特征图像系数k(比如，依次表达为白色k₁、花白色k₂、浅灰色k₃……灰色k_i……深灰色k)，其次，将梁体的每个侧面进行纵横向网格划分，比如横向划分m份，纵向划分n份，如图3所示；提取并识别所拍摄的二维图像里的梁体特殊标记、外表特征与构造尺寸等信息，最后，根据上述二维图像特征进行梁体外表三维重构；所述的立体匹配是结合三维激光扫描采集的喷淋区域的目标对象，进行坐标定位、外观架构，快速复建出三维梁体喷淋区域，根据三维梁体喷淋区域的重建场景，针对拍摄的梁体图像特征数据k_i,j，计算并输出实际喷淋位置P与实际设定喷淋水量W的喷淋方案。

所述的每次输出的位置修正系数A_i与前两次计算输出的修正系数A_i-1和A_i-2，满足如下关系：

式中：λ——位置修正比例系数；Δk_i-1、Δk_i-2——图像特征数据的精度误差。

所述的每次输出的水量修正系数B_i与前两次计算输出的修正系数B_i-1和B_i-2，满足如下关系：

式中：δ——水量修正比例系数；Δk_i-1、Δk_i-2——图像特征数据的精度误差。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明专利的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种梁厂自动化喷淋系统，其特征在于，包括：数据采集与分析模块M1、存储模块M2、执行模块M3与实时反馈模块M4；

所述的数据采集与分析模块M1包含数据采集的硬件设备和数据处理的软件部分；

所述的数据采集的硬件设备主要包括：若干个照相机、三维激光扫描仪和温度采集仪；所述的照相机主要用于采集梁体的标记特征、构造尺寸、外表特征等二维图像；所述的三维激光扫描仪采集喷淋区域中的目标对象的数据，实时测量监控、坐标定位、外观架构，并快速复建出被测目标的三维模型；所述的温度采集仪用于实时监测喷淋区域温度状况；

所述的数据处理的软件部分，主要用于记录、分析并处理硬件设备采集的图像数据及空间坐标数据等信息，包括：识别并提取梁体图像特征数据k_i,j，根据图像特征数据k_i,j计算并配准喷淋估计位置

然后根据图像特征数据k_i,j和配准喷淋估计位置

计算并设定喷淋估计水量

图像识别与特征提取的实际的图像特征数据k_i,j与对照图像特征数据

的精度误差Δk_i不大于一定数值Δ才可以达到高精度的喷淋要求，具体表现为：

所述的根据计算配准喷淋估计位置

与计算输出的对应位置修正系数A_i,j＝(α_i,1,α_i,2,α_i,3,L,α_i,j,L)，采用数值分析线性回归方法设定实际喷淋位置P，表达为

得出实际配准位置P的具体表达式如下：

所述的根据喷淋估计水量

与计算的对应水量修正系数B_i,j＝(β_i,1,β_i,2,β_i,3,L,β_i,j,L)，采用线性回归方法设定实际喷淋水量W，可表达为

得出实际设定喷淋水量W的具体表达式如下：

所述的数据库存储模块M2的功能是将数据采集与分析模块M1的数据进行分模块收集和存储，并负责喷淋方案的输出；

所述的方案执行模块M3负责模拟预演与执行各喷头工作情况，负责执行喷洒位置、喷头数量、喷洒角度、喷头间距及喷头流量设备的实时监控、运算、调整与执行喷淋；

所述的实时反馈模块M4负责实际梁体喷淋过程中的实时监控和反馈给数据采集与分析模块M1，做出喷淋方案的再次调整；周期性采集的实际图像特征数据K_i与对应输出的实际喷淋位置P_i、实际喷淋水量W_i之间的反馈机制表达如下：

L

L

式中：A_i——位置修正系数；B_i——水量修正系数。

2.根据权利要求1所述的一种梁厂自动化喷淋系统，其特征在于，所述的图像特征数据k_i,j的图像识别包括：二维图像数据整理、特征提取、图像识别、立体匹配；所述的二维图像数据整理、特征提取、图像识别，首先，将混凝土梁体喷淋的颜色过渡分成多种特征图像系数k，其次，将梁体的每个侧面进行纵横向网格划分，提取并识别所拍摄的二维图像里的梁体特殊标记、外表特征与构造尺寸等信息，最后，根据上述二维图像特征进行梁体外表三维重构；所述的立体匹配是结合三维激光扫描采集的喷淋区域的目标对象，进行坐标定位、外观架构，快速复建出三维梁体喷淋区域，根据三维梁体喷淋区域的重建场景，针对拍摄的梁体图像特征数据k_i,j，计算并输出实际喷淋位置P与实际设定喷淋水量W的喷淋方案。

3.根据权利要求1所述的一种梁厂自动化喷淋系统，其特征在于，每次输出的位置修正系数A_i与前两次计算输出的修正系数A_i-1和A_i-2，满足如下关系：

式中：λ——位置修正比例系数；Δk_i-1、Δk_i-2——图像特征数据的精度误差。

4.根据权利要求1所述的一种梁厂自动化喷淋系统，其特征在于，每次输出的水量修正系数B_i与前两次计算输出的修正系数B_i-1和B_i-2，满足如下关系：

式中：δ——水量修正比例系数；Δk_i-1、Δk_i-2——图像特征数据的精度误差。

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