CN116170564A - 顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑施工技术领域，提供了一种顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统及方法，包括：桁架悬挂装置，悬挂在既有顶模系统的下方；云台装置；感知装置，用于生成楼板钢筋图像和测量的拍摄高度信息；控制装置；以及边缘计算装置，包括边缘通信模块、边缘处理器和存储模块。本发明针对顶模施工场景下随剪力墙同步施工的核心筒楼板，能够远程、快速、批量地获取楼板钢筋绑扎情况图像，便于管理人员便捷地掌握现场施工状态，并为钢筋隐蔽工程施工提供重要的质量管理过程资料；能直接从楼板钢筋图像中测取钢筋实际间距，有助于提高钢筋施工质量管理效率。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统及方法。
背景技术
随着城市的发展，人口越来越多，土地越来越少，超高层建筑不断涌现。框架核心筒结构是超高层建筑的常用结构形式，顶升模架体系为这类超高层建筑施工提供了灵活、高效、可周转的集成施工平台。
利用顶模施工高层建筑核心筒时，部分楼板随剪力墙同步施工。楼板钢筋工程具有隐蔽工程性质，是施工质量管理的重要对象。目前顶模施工环境下，随剪力墙同步施工的核心筒内楼板，其钢筋工程施工质量管理仍然采用传统人工检查方法，由验收人员到场查验并形成文字检验记录。为了方便记录楼板钢筋施工质量信息，建设单位、监理、施工单位的一些验收人员，会持手机拍摄部分楼板钢筋完工情况的现场图像，但顶模所施工的高层建筑往往具有楼层多、核心筒内楼板较多且作业面环境复杂等特征，由于缺乏统一的图像采集装置与方法，当前楼板钢筋完工情况图像采集并未成为一种规范性的质量管理动作，存在拍摄人员分散、拍摄范围不全、拍摄质量不佳、图像参数信息缺失及图像存储管理混乱等问题，难以形成清晰、全面、结构化的钢筋完工情况图像集，无法通过图像充分记录楼板钢筋施工质量信息，不能满足隐蔽工程施工质量管理的溯源要求，也不能适应工程项目管理的数字化趋势。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提出了一种顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统及方法，能够快速批量获取核心筒楼板的钢筋图像。
第一方面，本发明提出一种顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统，包括：
桁架悬挂装置，悬挂在既有顶模系统的桁架贝雷片的下方；
云台装置，与所述桁架悬挂装置连接，用于调整安装在云台装置上的物体的姿态；
感知装置，被配置为所述安装在云台装置上的物体，与所述云台装置连接，用于生成感知信息，所述感知信息包括所述感知装置拍摄的核心筒楼板的楼板钢筋图像和测量的拍摄高度信息；
控制装置，与所述云台装置、感知装置电连接；以及
边缘计算装置，与所述控制装置电连接，包括边缘通信模块、边缘处理器和存储模块；所述边缘通信模块实现边缘计算装置与控制装置通信连接，及与外部的云端服务器通信连接；所述边缘处理器用于接收所述感知信息，并对所述楼板钢筋图像进行计算处理和配置图像属性信息；所述图像属性信息包括图像对应的楼层信息、楼板平面位置信息、楼板厚度信息和保护层厚度信息；所述存储模块用于存储目标信息，所述目标信息包括所述图像属性信息、计算处理后的楼板钢筋图像和拍摄高度信息。
进一步地，所述桁架悬挂装置包括：
至少两个轨道梁，平行间距的悬挂在所述桁架贝雷片的下方，所述轨道梁上分别设置有至少两个轨道梁夹具，所述轨道梁夹具分别与桁架贝雷片下弦杆滑动配合连接；
滑梁，设置在所述至少两个轨道梁的下方，所述滑梁上设置有滑梁夹具，两个所述滑梁夹具与两个轨道梁一一对应的滑动配合连接；以及
立杆，悬吊在所述滑梁上，所述立杆一端设置有立杆卡件，所述立杆卡件夹持在所述滑梁的两侧，且与所述滑梁滑动配合连接，所述立杆另一端设置有所述云台装置。
优选地，所述轨道梁夹具包括第一夹片和第一连接件，所述第一夹片夹持在所述轨道梁的两侧，所述第一连接件连接所述第一夹片和所述桁架贝雷片。
进一步地，所述滑梁夹具包括滚轮夹持装置、旋转盘和悬吊件；所述滚轮夹持装置夹持所述轨道梁；所述旋转盘连接所述滚轮夹持装置和悬吊件，实现所述滚轮夹持装置和悬吊件的相对转动；所述悬吊件与所述滑梁连接。
优选地，所述滚轮夹持装置与所述轨道梁滑动配合连接；所述旋转盘的回转轴竖立设置。
进一步地，所述云台装置包括倾角感知模块、用于实现云台装置所搭载物体平移的平移模块以及用于实现云台装置所搭载物体转动的旋转模块，所述平移模块与所述立杆相连，所述旋转模块与所述平移模块相连，所述倾角感知模块和所述感知装置固定在所述旋转模块下部。
进一步地，所述图像采集系统还包括采集装置，用于从所述感知装置采集所述感知信息并上传至所述边缘计算装置，所述采集装置分别与所述感知装置、边缘计算装置电连接。
第二方面，本发明还提出一种基于所述的图像采集系统的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集方法，包括以下步骤：
步骤S1、标定感知装置的畸变系数，并预存至边缘计算装置，用于后续图像畸变处理；
步骤S2、在既有的顶模系统上安装所述图像采集系统；
步骤S3、在当前楼层的楼板钢筋绑扎完成后，利用所述桁架悬挂装置和所述云台装置调整所述感知装置的姿态，使感知装置位于目标楼板中部上方、视场覆盖目标楼板以及不受遮挡的垂直面向目标楼板的底模板；
步骤S4、利用与所述边缘计算装置的边缘通信模块通信连接的云端服务器向所述控制装置发送测距和拍照指令，操作所述感知装置拍摄核心筒楼板的楼板钢筋图像和测量拍摄高度，以生成感知信息；
步骤S5、利用所述边缘计算装置的边缘处理器基于接收的所述感知信息，计算当前楼板钢筋图像的比例系数；对所述楼板钢筋图像进行降噪、增强和畸变处理，并配置图像属性信息；利用所述边缘计算装置的存储模块存储目标信息；
步骤S6、完成当前楼层的其它施工工序后，图像采集系统随顶模系统上升，回到步骤S3，进行另一个楼层的楼板钢筋图像采集。
进一步地，所述步骤S5还包括如下步骤：测取所述楼板钢筋图像中待检测相邻钢筋距离测量点的像素坐标，并结合所述比例系数，计算所述相邻钢筋的钢筋间距。
进一步地，所述楼板钢筋图像采集方法还包括如下步骤：按设定的数据发送周期，或在所述边缘计算装置的边缘通信模块接收到云端服务器所发数据传输指令时，由所述边缘处理器从所述存储模块中提取存储的目标信息，并向云端服务器发送。
进一步地，所述步骤S5中计算当前楼板钢筋图像的比例系数的步骤包括：
所述边缘处理器获取所述感知装置测量的拍摄高度h、感知装置的对角视场角θ和对角线像素分辨率P，结合所述边缘处理器配置的楼板厚度m和保护层厚度n，基于以下公式计算当前楼板钢筋图像的板底筋图像比例系数γ1和板面筋图像比例系数γ2：
进一步地，所述步骤S4还包括：利用采集装置采集所述感知信息并提交至边缘计算装置。
本发明的有益效果包括：
针对顶模施工场景下随剪力墙同步施工的核心筒楼板，能够远程、快速、批量地获取楼板钢筋图像，以了解钢筋绑扎情况，便于管理人员便捷地掌握现场施工状态，并为钢筋隐蔽工程施工提供重要的质量管理过程资料；
本发明在顶模系统逐步顶升、施工不同楼层时，能够高效完成采集系统的调试，以适应不同楼层、楼板的拍摄条件，消除由振动等因素导致的设备偏转、移位问题；
本发明通过边缘计算装置对楼板钢筋图像进行预处理，并配置图像属性信息，使所获取的可反映钢筋绑扎情况的楼板钢筋图像具有丰富的拍摄参数信息(包括拍摄高度、相机焦距等)，能够直接从楼板钢筋图像中测取现场钢筋实际间距，有助于提高钢筋施工质量和验收效率；配置的图像属性信息也便于开展结构化数据管理，支撑建筑信息模型应用。
附图说明
图1为本发明的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统的结构示意图。
图2为图1中轨道梁夹具的结构示意图。
图3为图1中滑梁夹具的结构示意图。
图4为图1中立杆卡件的结构示意图。
图5为图1中云台装置的结构示意图。
图6为本发明顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集方法的流程示意图。
图中：1-桁架贝蕾片；2-桁架悬挂装置；21-轨道梁夹具；211-第一连接件；212-第一夹片；22-轨道梁；23-滑梁夹具；231-滚轮夹持装置；232-旋转盘；233-悬吊件；24-滑梁；25-立杆卡件；26-立杆；3-云台装置；31-平移模块；311-底板；312-滑杆；313-滑件；32-旋转模块；321-上连接件；322-中连接件；323-下连接件；33-倾角感知模块；4-感知装置；5-控制装置；6-采集装置；7-边缘计算装置；8-电源。
具体实施方式
以下结合附图1至附图6和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明提出一种顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统，包括：桁架悬挂装置2、云台装置3、感知装置4、控制装置5、边缘计算装置7。还可包括采集装置6和电源8。采集装置6、电源8、边缘计算装置7可设置在顶模系统的桁架贝雷片的连接板上。当然，也可设置在顶模系统的其他位置，满足可随顶模系统爬升即可。电源8为上述各装置供电。在一些实施例中，图像采集系统还包括云端服务器。
桁架悬挂装置2悬挂在既有顶模系统的桁架贝雷片的下方。顶模系统为现有结构，随着核心筒施工的进行，顶模系统的桁架贝雷片随之逐层上升，从而对应的桁架悬挂装置2也随之逐层上升。
云台装置3与桁架悬挂装置2连接，用于调整安装在云台装置3上的物体的姿态。其中，调整物体的姿态包括调整物体的角度以及平面位置。
感知装置4被配置为安装在云台装置3上的物体，与云台装置3连接，用于生成感知信息，感知信息包括感知装置4拍摄的核心筒楼板的楼板钢筋图像和测量的拍摄高度信息。
控制装置5与云台装置3、感知装置4电连接。
边缘计算装置7与控制装置5电连接，边缘计算装置7包括边缘通信模块、边缘处理器和存储模块；边缘通信模块实现边缘计算装置7与控制装置5通信连接，及与外部的云端服务器通信连接；边缘处理器用于接收感知信息，并对楼板钢筋图像进行计算处理和配置图像属性信息；图像属性信息包括图像对应的楼层信息、楼板平面位置信息、楼板厚度信息和保护层厚度信息；存储模块用于存储目标信息，目标信息包括图像属性信息、计算处理后的楼板钢筋图像和拍摄高度信息。
结合附图2-4所示，桁架悬挂装置2包括：轨道梁22、轨道梁夹具21、滑梁24、滑梁夹具23、立杆26和立杆卡件25。
两个轨道梁22平行间距的悬挂在桁架贝雷片的下方；。每个轨道梁22上分别设置有至少两个轨道梁夹具21，如图2所示，轨道梁夹具21包括第一夹片212和第一连接件211，第一夹片212夹持在轨道梁22的两侧，第一连接件211连接第一夹片212和桁架贝雷片。本实施例中，轨道梁22为工字钢，包括腹板以及设置在腹板的上端的上翼板和设置在腹板的下端的下翼板。第一夹片212为竖立设置的钢片，并在钢片上设置有T形通槽，该T形通槽便于轨道梁22的上翼板和腹板穿过。第一连接件211采用螺栓连接件，包括由上至下依次设置的上连接板、第一连接螺栓和下连接板，上连接板设置在桁架贝雷片的下弦杆的上端，下连接板设置在该下弦杆的下方，且与第一夹片212的钢片垂直焊接固定。第一连接螺栓的下端与下连接板焊接连接，第一连接螺栓的上端穿过桁架贝雷片的下弦杆，伸出至下弦杆的上端后与上连接板螺纹连接。第一连接件211采用螺栓连接件实现第一夹片212与桁架贝雷片的可拆式连接，便于拆装和周转使用。
滑梁24设置在两个轨道梁22的下方，滑梁24上设置有滑梁夹具23，两个滑梁夹具23与两个轨道梁22一一对应的滑动配合连接。本实施例中，滑梁24的长度长于两个轨道梁22的间距，滑梁24可不与轨道梁22相垂直。
如图3所示，滑梁夹具23包括滚轮夹持装置231、旋转盘232和悬吊件233；滚轮夹持装置231夹持在轨道梁22的两侧，且与轨道梁22滑动配合连接；滚轮夹持装置231包括U型架以及设置在U型架的相对内侧的两个滚轮，两个滚轮分别位于轨道梁22的两侧，由于轨道梁22为工字钢，两个滚轮分别位于该工字钢的腹板两侧，且搁置在该工字钢的下翼板的上端。滚轮与工字钢的下翼板滑动或滚动配合，实现滚轮夹持装置231沿滑梁24的长度方向平移。
旋转盘232连接滚轮夹持装置231和悬吊件233，旋转盘232的回转轴竖立设置，实现滚轮夹持装置231和悬吊件233的相对转动；悬吊件233与滑梁24连接。本实施例中的悬吊件233优选为方形通槽钢，方形通槽钢的通槽水平设置，滑梁24穿过方形通槽钢的通槽后，方形通槽钢限制了滑梁24的梁宽方向和梁高方向的移动。
立杆26竖立的悬吊在滑梁24上，且与滑梁24滑动配合连接；立杆26上设置有云台装置3。云台装置3优选设置在立杆26的下端，立杆26优选为高度可调的伸缩杆结构，以便于调节云台装置3的高度。顶模所施工的高层建筑由大量标准层及少数非标准层构成，图像拍摄高度需大幅调整的次数较少。故立杆26的伸缩杆结构可以通过螺栓穿孔连接、手动调整伸缩长度，也可通过电控滑动齿轮条等形式连接。
立杆卡件25设置在立杆26的上端，立杆卡件25夹持在滑梁24的两侧，且与滑梁24滑动配合连接。立杆卡件25的结构与第一夹片212的结构类似，立杆卡件25也采用竖立的钢片，其上设置倒T形通槽，滑梁24也采用工字钢，包括上翼板、腹板和下翼板，滑梁24的下翼板穿过立杆卡件25的倒T形通槽，便于立杆卡件25沿滑梁24的长度方向平移，而立杆卡件25的下端与立杆26的上端焊接固定，实现立杆26沿滑梁24的长度方向的滑移。
如图5所示，云台装置3包括平移模块31、旋转模块32和倾角感知模块33；平移模块31用于实现云台装置3所搭载物体平移；旋转模块32用于实现云台装置3所搭载物体转动。平移模块31与立杆相连，旋转模块32与平移模块31相连，倾角感知模块33和感知装置4固定在旋转模块32下部。
平移模块31包括底板311和设置在底板311上的平移组件；底板311与桁架悬挂装置2连接，平移组件包括滑杆312、滑件313和平移轨道；滑杆312与平移轨道以及滑件313与滑杆312分别滑动配合连接，形成滑移方向相互垂直的平移机构；底板311的两侧分别设置有水平的平移轨道，滑杆312水平设置，且滑杆312的长度方向与平移轨道的长度方向垂直，滑杆312的两端一一对应的插入两个平移轨道中，滑杆312沿平移轨道的长度方向平移，而滑件313活动套装在滑杆312上，沿滑杆312的长度方向平移。本实施例中，平移机构可采用丝杆滑块结构实现自动平移，比如，滑杆312为第一丝杆，滑件313为与第一丝杆配合的滑块，第一丝杆连接有可驱动其转动的第一电机，第一电机驱动第一丝杆转动，实现滑件313沿第一丝杆的平移。同样的，平移轨道可包括第二丝杆，第二丝杆上配合有第二滑块，第二滑块与滑杆312连接，第二丝杆上连接有可驱动其转动的第二电机，第二电机驱动第二丝杆转动，实现第一丝杆沿第二丝杆的平移，从而实现平移机构的自动平移，控制装置5向第一电机、第二电机发出相应的控制指令，以确定平移量。控制装置5设置在底板311上，控制装置5与感知装置4和边缘计算装置7电连接，接受和执行控制指令。
旋转模块32包括上连接件321、中连接件322和下连接件323，依次通过转轴连接，形成两组转动平面相互垂直的转动机构；上连接件321与滑件313连接；下连接件323连接感知装置4和倾角感知模块33。旋转模块32的转轴采用电驱动转轴，由控制装置5方发出控制指令实现转动角度的调节。
通过平移模块31和旋转模块32的相配合，实现倾角感知模块33和感知装置4的方位和角度的调节。
倾角感知模块33选用一款搭载MPU6050芯片的JY60传感器模组。控制装置5主要包括控制处理器，优选一款STM32单片机。
在一些实施例中，图像采集系统的采集装置6用于从感知装置4采集感知信息并上传至边缘计算装置7，采集装置6分别与感知装置4、边缘计算装置7电连接。
感知装置4包括图像感知模块、距离感知模块和补光模块，分别与控制装置5电连接，且图像感知模块、距离感知模块分别与采集装置6电连接。采集装置6主要包括图像采集处理器，在本实施例中由边缘计算装置7中的边缘处理器兼作采集装置6的图像采集处理器。
图像感知模块选用一款DW1600工业摄像机模组，其分辨率为4656*3496，数据接口为USB2.0，焦距1.8mm，对角视场角150°，横向视场角143°，水平视场角132°，距离感知模块选用一款TMF8701激光测距模组，其有效测距为10-600mm；补光模块选用LED灯，通过PWM技术调制亮度；图像感知模块、距离感知模块的朝向垂直于倾角感知模块33的安装平面。
边缘处理器分别与边缘通信模块和存储模块电连接，并与控制装置5电连接；由于边缘处理器兼作图像采集处理器，故边缘处理器也分别与图像感知模块、距离感知模块电连接。边缘处理器选用一款树莓派4B单板计算机，以满足图像采集与处理的运算要求；边缘通信模块选用一款4G DTU模块USR-G805；存储模块选用一款SanDisk 64GB存储卡。
基于同一发明构思，本发明还提出一种基于上述任一实施例的图像采集系统的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集方法，包括以下步骤：
步骤S1、标定感知装置4的畸变系数，并预存至边缘计算装置7，用于后续图像畸变处理；
步骤S2、在既有的顶模系统上安装所述图像采集系统；
步骤S3、在当前楼层的楼板钢筋绑扎完成后，利用桁架悬挂装置和云台装置3调整感知装置4的姿态，使感知装置4位于目标楼板中部上方、视场覆盖目标楼板以及不受遮挡的垂直面向目标楼板的底模板；
步骤S4、利用与边缘计算装置7的边缘通信模块通信连接的云端服务器向控制装置发送测距和拍照指令，操作感知装置4拍摄核心筒楼板的楼板钢筋图像和测量拍摄高度，以生成感知信息；利用采集装置6采集感知信息并提交至边缘计算装置；
步骤S5、利用边缘计算装置7的边缘处理器基于接收的感知信息，计算当前楼板钢筋图像的比例系数；对楼板钢筋图像进行降噪、增强和畸变处理，并配置图像属性信息，其中，图像属性信息包括图像对应的楼层信息、楼板平面位置信息、楼板厚度信息和保护层厚度信息；利用边缘计算装置7的存储模块存储目标信息，其中，目标信息包括图像属性信息、计算处理后的楼板钢筋图像和拍摄高度信息；测取楼板钢筋图像中待检测相邻钢筋距离测量点的像素坐标，并结合比例系数，计算相邻钢筋的钢筋间距。
在一些实施例中，上述步骤S5还包括如下步骤测取所述楼板钢筋图像中待检测相邻钢筋距离测量点的像素坐标，并结合所述比例系数，计算所述相邻钢筋的钢筋间距。
步骤S6、完成当前楼层的其它施工工序后，图像采集系统随顶模系统上升，回到步骤S3，进行另一个楼层的楼板钢筋图像采集。
其中，利用边缘处理器计算当前楼板钢筋图像的比例系数的步骤包括：边缘处理器获取感知装置4测量的拍摄高度h、感知装置4的对角视场角θ和对角线像素分辨率P，结合边缘处理器配置的楼板厚度m和保护层厚度n，基于以下公式计算当前楼板钢筋图像的板底筋图像比例系数γ1和板面筋图像比例系数γ2：
在一些实施例中，上述楼板钢筋图像采集方法还包括如下步骤：按设定的数据发送周期，或在边缘计算装置7的边缘通信模块接收到云端服务器所发数据传输指令时，由边缘处理器从存储模块中提取存储的目标信息，并向云端服务器发送。
如图6所示，具体包括以下步骤：
步骤1、设备安装前，标定图像感知模块的畸变系数，并预存至边缘计算装置7的存储模块，后续用于图像畸变处理；在既有的顶模系统上安装图像采集系统，安装后，校正距离感知模块起测点与图像感知模块镜头中心的安装间距，并预存至边缘计算装置7的存储模块，后续用于修正测距值使其等于待拍摄对象与图像感知模块镜头中心平面的垂直距离；
步骤2、随剪力墙同步施工的楼板，在底模板安装完成、钢筋绑扎完成后，清理工作面；
步骤3、调节桁架悬挂装置2和云台装置3，直至使感知装置4的距离感知模块位于待拍摄楼板中部上方且不受钢筋遮挡地垂直面向楼板底模板，具体包括步骤：
调节桁架悬挂装置2中立杆26的水平位置和下挂长度；
云台装置3平移：从云端服务器通过边缘计算装置7的边缘通信模块向控制装置5发送云台平移指令，操作平移模块31移动，使图像感知模块位于待拍摄楼板中部上方、视场覆盖待拍摄楼板。
云台装置3调平：从云端服务器通过边缘计算装置7的边缘通信模块向控制装置5发送云台调平指令，读取倾角感知模块33当前的倾角测值，并根据测值操作旋转模块32作转动，使倾角感知模块33回归水平姿态。
重复调整，直至距离感知模块位于待拍摄楼板中部上方且不受钢筋遮挡地垂直面向楼板底模板。
步骤4、从云端服务器通过边缘计算装置7的边缘通信模块向控制装置5发送测距和拍照指令，操作感知装置4的距离感知模块测取拍摄高度、图像感知模块拍摄核心筒楼板的用于反映楼板钢筋绑扎情况的楼板钢筋图像(包括图片和/或视频)，同步控制补光模块提供补光，然后将所采集的感知信息(包括图像和数据)提交至边缘处理器。
步骤5、由边缘计算装置7执行边缘计算功能，边缘处理器计算当前楼板钢筋图像的比例系数，对楼板钢筋图像进行计算处理，计算处理包括降噪、增强和畸变处理，除计算处理外，还配置(手动输入相关信息，或由外部云端服务器向边缘计算装置7下发相关信息)与楼板钢筋图像对应的图像属性信息；其中，图像属性信息包括图像对应的楼层信息、楼板平面位置信息和楼板厚度信息；利用边缘计算装置7的存储模块存储目标信息，其中，目标信息包括图像属性信息、计算处理后的楼板钢筋图像和拍摄高度信息。
步骤6、按设定的数据发送周期，或在边缘通信模块接收到云端服务器所发来的数据传输指令时，边缘处理器从存储模块提取楼板钢筋图像，并通过边缘通信模块向云端服务器发送；当然，边缘处理器也可从存储模块提取其他目标信息，并通过边缘通信模块向云端服务器发送。
步骤7、从边缘计算装置7处获取到楼板钢筋图像后，可手动测取楼板钢筋图像中待检测相邻钢筋距离测量点的像素坐标，并结合比例系数，计算相邻钢筋的钢筋间距。
步骤8、完成当前楼层其它施工工序，顶模顶升至上一楼层，回到步骤2。
以下结合具体实施例进行说明：在顶模施工环境下，随剪力墙同步施工的核心筒楼板完成底板钢筋绑扎时，其上方依次为钢筋绑扎层、架空层、桁架平台；实施例的某项目核心筒楼板距桁架贝雷片的下弦杆的总高度为6.5m，剪力墙两侧设置有挂架，挂架底部距楼板高度为1.5m，挂架内侧距剪力墙1.0m，楼板长边10.0m，按上述步骤3调整感知装置4至楼板上方约2m，可避开挂架对视线的遮挡，此时覆盖楼板长边所需视角约136.4°，在所选图像感知模块的视场角范围内。
计算当前楼板钢筋图像的比例系数的方法，具体为：取感知装置4距检测楼板高度h＝2000mm，楼板板厚m＝150mm，保护层厚度n＝25mm，图像感知模块对角视场角θ＝150°，对角线像素分辨率P＝5822，则：
板底筋图像比例系数
板面筋图像比例系数
标定图像感知模块畸变系数及对图像进行畸变处理的方法，具体选用张正友相机标定法，在图像感知模块安装前拍摄15张棋盘标定图片，并采用Matlab的CameraCalibrator工具计算获取相机内外参数及畸变系数，获取图片后由边缘处理器利用畸变系数校正图像像素坐标，得到去除畸变的图像。
对于楼层高度或楼板跨度变化较大的项目，要求能够调整图像感知模块的视场角时，可选用具有变焦功能的图像感知模块，在上述步骤4测取拍摄高度后、拍摄图像前增加步骤：由边缘处理器计算并控制图像感知模块调整焦距，具体方法为：
取拍摄高度h，楼板长跨长L，短跨长l，边部余量x，则图像感知模块对长跨所需最小视角
对短跨所需最小视角/>
取图像感知模块的成像长度D，成像宽度为d，则图像感知模块对长跨最大焦距f1＝(D/2)/tan(α1/2)，对短跨最大焦距f2＝(d/2)/tan(α2/2)；
计算并调整图像感知模块焦距f＝min{f1,f2}。
楼板跨度过大时，也可布置多套桁架悬挂装置2、云台装置3、感知装置4，分段获取楼板钢筋绑扎图像。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，同样也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统，其特征在于，包括：
桁架悬挂装置，悬挂在既有顶模系统的桁架贝雷片的下方；
云台装置，与所述桁架悬挂装置连接，用于调整安装在云台装置上的物体的姿态；
感知装置，被配置为所述安装在云台装置上的物体，与所述云台装置连接，用于生成感知信息，所述感知信息包括所述感知装置拍摄的核心筒楼板的楼板钢筋图像和测量的拍摄高度信息；
控制装置，与所述云台装置、感知装置电连接；以及
边缘计算装置，与所述控制装置电连接，包括边缘通信模块、边缘处理器和存储模块；所述边缘通信模块实现边缘计算装置与控制装置通信连接，及与外部的云端服务器通信连接；所述边缘处理器用于接收所述感知信息，并对所述楼板钢筋图像进行计算处理和配置图像属性信息；所述图像属性信息包括图像对应的楼层信息、楼板平面位置信息、楼板厚度信息和保护层厚度信息；所述存储模块用于存储目标信息，所述目标信息包括所述图像属性信息、计算处理后的楼板钢筋图像和拍摄高度信息。
2.根据权利要求1所述的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统，其特征在于，所述桁架悬挂装置包括：
至少两个轨道梁，平行间距的悬挂在所述桁架贝雷片的下方，所述轨道梁上分别设置有至少两个轨道梁夹具，所述轨道梁夹具分别与桁架贝雷片下弦杆滑动配合连接；
滑梁，设置在所述至少两个轨道梁的下方，所述滑梁上设置有滑梁夹具，两个所述滑梁夹具与两个轨道梁一一对应的滑动配合连接；以及
立杆，悬吊在所述滑梁上，所述立杆一端设置有立杆卡件，所述立杆卡件夹持在所述滑梁的两侧，且与所述滑梁滑动配合连接，所述立杆另一端设置有所述云台装置。
3.根据权利要求2所述的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统，其特征在于，所述滑梁夹具包括滚轮夹持装置、旋转盘和悬吊件；所述滚轮夹持装置夹持所述轨道梁；所述旋转盘连接所述滚轮夹持装置和悬吊件，实现所述滚轮夹持装置和悬吊件的相对转动；所述悬吊件与所述滑梁连接。
4.根据权利要求2所述的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统，其特征在于，所述云台装置包括倾角感知模块、用于实现云台装置所搭载物体平移的平移模块以及用于实现云台装置所搭载物体转动的旋转模块，所述平移模块与所述立杆相连，所述旋转模块与所述平移模块相连，所述倾角感知模块和所述感知装置固定在所述旋转模块下部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统还包括采集装置，用于从所述感知装置采集所述感知信息并上传至所述边缘计算装置，所述采集装置分别与所述感知装置、边缘计算装置电连接。
6.一种基于如权利要求1所述图像采集系统的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、标定感知装置的畸变系数，并预存至边缘计算装置，用于后续图像畸变处理；
步骤S2、在既有的顶模系统上安装所述图像采集系统；
步骤S3、在当前楼层的楼板钢筋绑扎完成后，利用所述桁架悬挂装置和所述云台装置调整所述感知装置的姿态，使感知装置位于目标楼板中部上方、视场覆盖目标楼板以及不受遮挡的垂直面向目标楼板的底模板；
步骤S4、利用与所述边缘计算装置的边缘通信模块通信连接的云端服务器向所述控制装置发送测距和拍照指令，操作所述感知装置拍摄核心筒楼板的楼板钢筋图像和测量拍摄高度，以生成感知信息；
步骤S5、利用所述边缘计算装置的边缘处理器基于接收的所述感知信息，计算当前楼板钢筋图像的比例系数；对所述楼板钢筋图像进行降噪、增强和畸变处理，并配置图像属性信息；利用所述边缘计算装置的存储模块存储目标信息；
步骤S6、完成当前楼层的其它施工工序后，图像采集系统随顶模系统上升，回到步骤S3，进行另一个楼层的楼板钢筋图像采集。
7.根据权利要求6所述的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集方法，其特征在于，所述步骤S5还包括如下步骤：测取所述楼板钢筋图像中待检测相邻钢筋距离测量点的像素坐标，并结合所述比例系数，计算所述相邻钢筋的钢筋间距。
8.根据权利要求6所述的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集方法，其特征在于，所述楼板钢筋图像采集方法还包括如下步骤：按设定的数据发送周期，或在所述边缘计算装置的边缘通信模块接收到云端服务器所发数据传输指令时，由所述边缘处理器从所述存储模块中提取存储的目标信息，并向云端服务器发送。
9.根据权利要求6所述的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集方法，其特征在于，所述步骤S5中计算当前楼板钢筋图像的比例系数的步骤包括：
所述边缘处理器获取所述感知装置测量的拍摄高度h、感知装置的对角视场角θ和对角线像素分辨率P，结合所述边缘处理器配置的楼板厚度m和保护层厚度n，基于以下公式计算当前楼板钢筋图像的板底筋图像比例系数γ1和板面筋图像比例系数γ2：
10.根据权利要求6所述的顶模施工核心筒楼板钢筋图像采集方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：利用采集装置采集所述感知信息并提交至边缘计算装置。
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