JP2024519633A - プレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム並びに方法 - Google Patents
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Abstract
プレハブ部材組立面の製造精度のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム並びに方法であって、ポータルフレーム式走行構造を用い、ポータルフレームに多方向移動モータ及びレールが装着され、任意形状の測定面の測定作業を完了することができ、且つポータルフレームに各種類のセンサが装着され、レール、ポータルフレーム並びに空気の温度及び湿度をリアルタイムに監視し、温湿度の監視結果によって測定結果を補正し、システムが精度に影響せずに複雑な気候条件下で作業できるように確保し、そして、本発明は目標走査部材の理論モデルを参照とし、様々な影響要素をデータ的に処理するだけでなく、アルゴリズムによって測定データも処理する。まず、徐々に接近し、影の如く寄り添うなどの方法で目標走査部材の境界データを迅速に見つけ、次に関連検索アルゴリズム、理論モデル参照法、全体傾向推断演繹法などのアルゴリズム方法で影響要素を一歩一歩除去し、プレハブ部材組立面の製造精度の計算を完了する。
Description
本発明は組立式構造のプレハブ部材のインテリジェント走査技術分野に関し、特にプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム並びに方法に関する。
いくつかの組立式地上構造例えばボックスビーム、T字形ビームに対して、圧倒的多数のプレハブ部材は組み立てる必要がない場合、組立品質への要求が高くなく、製造精度への要求を適当に低下させてもよく、従来の方法、例えば物差しで直接測定し、スクリード、隙間ゲージなどで手動で測定する方法でプレハブ部材の製造精度を測定することは要求を満たすことができる。大型の組立式構造、特に組立式地下鉄の駅構造、大寸法のシールドセグメントなどの場合、そのプレハブ部材は一般的に体積が大きく、構造が厚く、形状が異なって不規則であるなどの特徴を有する。また、組立式構造は防水、エッジジョイントの幅及び負荷荷重への要求が高く、プレハブ部材の品質が組立式構造工事の施工プロセス、組立品質、防水性能などに与えた影響は重大である。且つ、プレハブ部材組立面の不平滑により該面の組み立てが同期できず、局所への比較的大きな加圧荷重により部材が損傷されやすい。
プレハブ部材の生産部門はますますプレハブ部材の生産品質に注目し、部材が出荷する前に品質検出を行う必要がある。そして、通常のプレハブ部材はチャック及びスクリードによる測定方法で大きな部材に完全に実施できず、従来のノギスの寸法が不十分で、部材の腹部を測定できないなどの人工操作が総合的に検出できない問題が生じる場合が多く、測定精度及び目的を実現できない。上記組立式構造のプレハブ部材組立面の平滑性への要求が高い場合、最新技術では大型部材の組立面の製造精度を正確に測定できず、その結果、早期の大型組立式地下構造のプレハブ部材が出荷した後に金型が変形して隆起するなどの原因で組立面の製造精度に影響して、製造誤差を引き起こし、複数の工事組立現場でプレハブ部材が接合できず、継ぎ目がぴったりと引っ張られないなどの状況が生じて、部材を現場で使用できなくなってしまう。従って、部材組立面の製造誤差の検出を行って誤差領域に対してマークを付けるプレハブ部材のインテリジェント検出システム及び方法を研究開発することが強く要望されている。
プレハブ部材組立面の製造誤差は主に組立式構造の組立に影響する誤差を指し、例えば、部材の突起領域により組立面の継ぎ目がぴったりと接合できず、しっかりと引っ張られないなどの問題が発生しやすい。組立面に局所突起があるが、部材接合面全体のエッジ輪郭が依然として精確であるように保持し、これをインテリジェント走査の基準条件及び基礎ステップとして、部材が突起するかどうかを更に判定して突起領域を正確に見つけることができる。大型のプレハブ部材は体積が大きく、重量が大きく、境界輪郭が不規則であるなどの特徴を有するため、部材のインテリジェント走査プラットフォームに置かれる吊り上げ放置角度を精確に制御できない。従って、部材の放置姿勢が一定でなく、境界輪郭が不規則である場合、通常の識別方法を大体積の部材に使用すると、速度が遅すぎ、ニーズを満たすことができず、任意の放置に適応できて効率が高い境界捕獲方法、及び理論モデルが実際の放置姿勢に結合するアルゴリズムが強く要望されている。
また、コンクリートプレハブ部材は生産時、型枠の継ぎ目がぴったりでなく、型枠の表面がきれいに整理されず、型枠が離型する際に接着し、十分に振動されず、気泡が排出されていないなどの原因で、プレハブコンクリート部材の表面にはあばた表面、ハチの巣状のもの、穴、粒子などの現象が生じる恐れがある。このような欠陥は組立式構造のコンクリートプレハブ部材組立面の製造誤差と異なり、組立式構造の組立現場でのプレハブ部材同士の貼合接合に影響せず、使用に支障がないが、インテリジェント走査方式でプレハブ部材組立面の製造精度を検出する際に比較的大きな影響を与え、このため、分析データの不正確を引き起こし、ひいては分析結果全体をミスリードしてしまい、これは局所コンクリート欠陥と呼ばれる。局所欠陥点の場合、測定データセットから直接除去すればよい。局所欠陥を効果的に除去することはインテリジェント走査方式でコンクリートプレハブ部材組立面の検出作業を迅速、正確且つ効率的に完了するように確保するキーポイントである。
また、大型のプレハブ部材は寸法が膨大で構造が複雑であるため、検出装置が室外に置かれる可能性があり、温度の変化、湿度の変化などの要素からの影響を受けて大型の走査装置が変形するなどの問題を引き起こすこととなり、このため、測定結果は異なる気候条件下で誤差が生じ、現場での実際の応用ニーズを満たすことができない。大型のプレハブ組立式構造のプレハブ部材組立面の製造精度を検出でき、且つ設備の検出精度に影響せずに異なる環境条件に適応できる専用の検出設備を研究開発する必要がある。
以上から分かるように、組立面の製造精度の検出には現在では上記設備及びシステムアルゴリズムの難題があるが、組立面の製造精度を確保することは組立式地下構造の施工を実施できるキーポイントである。
このために、本発明の設計者は上記欠陥に鑑みて、専念して研究及び設計することにより、長期間長年に亘って関連産業に従事した経験及び成果をまとめて、上記欠陥を克服するように、プレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム並びに方法を研究設計する。
本発明の目的はプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム並びに方法を提供することにあり、その構造が簡単で、操作しやすく、従来技術の欠陥を効果的に克服することができ、プレハブ部材を自動的に識別して走査し、且つ精度が高く、効率が高く、革新性を有する。
上記目的を実現するために、本発明はプレハブ部材組立面の製造精度のインテリジェント走査及び誤差の自動識別方法を開示し、
準備ステップを行い、目標走査部材を部材走査台上の測定領域内に吊り上げるステップ1と、
起動ステップを行い、倉庫の電動シャッターを開いて、走査ガントリーを起動して走査検出を開始するステップ2と、
調整ステップを行い、垂直走行パレットの高さを調整し、レーザー測定装置の光線を部材走査台の上表面の高さに接近させるステップ3と、
走査ガントリーが水平走行レールに沿って倉庫から出発して前へ走行し、走行過程においてレーザー距離計のレーザー測定値及び走査ガントリーの温湿度センサ、垂直レールの温湿度センサ、水平レールの温湿度センサの監視値をリアルタイムに収集するステップ4と、
走行中にレーザー距離計のレーザー測定値をリアルタイムに収集し、レーザー距離計の光点が目標走査部材に当てるかどうかを判断し、YESの場合、走査ガントリーの水平前進を停止するステップ5と、
目標走査部材における測定面の境界輪郭を決定し、すべての境界点が境界点データセット
を形成するステップ6と、
測定面に対するデータ収集を完了し、レーザー点群データセット
を形成するステップ7と、
目標走査部材の放置姿勢を補正し、目標走査部材を理想的な放置姿勢に補正するステップ8と、
補正後の目標走査部材の測定面の測定データを分析し、目標走査部材の測定面の異常測定値を除去するステップ9と、
目標走査部材の組立面の製造精度を決定し、且つ目標走査部材の表面において誤差領域に対してマークをスプレーするステップ10と、
検出レポートを生成し、目標走査部材の検出をすべて完了するステップ11と、を含むことを特徴とする。
準備ステップを行い、目標走査部材を部材走査台上の測定領域内に吊り上げるステップ1と、
起動ステップを行い、倉庫の電動シャッターを開いて、走査ガントリーを起動して走査検出を開始するステップ2と、
調整ステップを行い、垂直走行パレットの高さを調整し、レーザー測定装置の光線を部材走査台の上表面の高さに接近させるステップ3と、
走査ガントリーが水平走行レールに沿って倉庫から出発して前へ走行し、走行過程においてレーザー距離計のレーザー測定値及び走査ガントリーの温湿度センサ、垂直レールの温湿度センサ、水平レールの温湿度センサの監視値をリアルタイムに収集するステップ4と、
走行中にレーザー距離計のレーザー測定値をリアルタイムに収集し、レーザー距離計の光点が目標走査部材に当てるかどうかを判断し、YESの場合、走査ガントリーの水平前進を停止するステップ5と、
目標走査部材における測定面の境界輪郭を決定し、すべての境界点が境界点データセット
測定面に対するデータ収集を完了し、レーザー点群データセット
目標走査部材の放置姿勢を補正し、目標走査部材を理想的な放置姿勢に補正するステップ8と、
補正後の目標走査部材の測定面の測定データを分析し、目標走査部材の測定面の異常測定値を除去するステップ9と、
目標走査部材の組立面の製造精度を決定し、且つ目標走査部材の表面において誤差領域に対してマークをスプレーするステップ10と、
検出レポートを生成し、目標走査部材の検出をすべて完了するステップ11と、を含むことを特徴とする。
ステップ6において、ステップ5における停止点を始点とし、遠回りして半分にし、徐々に接近する方法で現在の高さに対応する目標走査部材の水平方向における境界点を検索して目標走査部材の1番目の境界点
として記し、水平走行レールの前進方向をx軸の正方向、垂直走行レールの上向き方向をy軸の正方向、レーザー距離計の測定値をz軸の座標値、目標走査部材の1番目の境界点
を座標原点として、xyz座標系を確立し、座標原点
から出発して時計回りに目標走査部材の測定面の境界の周辺輪郭の残りの境界点を捕獲し、この過程において目標走査部材の理論データモデルと組み合わせて、高速反復法で後続の境界点の検索回数を絶えず減少させ、残りの境界点の捕獲速度を加速し、最終的にすべての境界点を境界点データセット
に形成する。
走査ガントリーが前へ1歩走行するたびに、現在位置の両側のレーザー距離計の測定値を収集してそれぞれ
及び
として記録し、現在位置及び前のステップの位置の両側のレーザー距離計の測定値の変化率を計算し、左側の測定値の変化率が
であり、右側の測定値の変化率が
であり、
と
の大きさを比較し、
の場合、両側のレーザー距離計の光点が前後2回の測定においていずれもそれぞれに対応する測定面に当て、これにより目標測定面の検出を完了し、
の場合、片側のレーザー距離計の光点が前後2回の測定においてすべて対応する測定面に当てておらず、
になるまで、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅Sで水平に前へ走行し続けるステップ6.1と、
ステップ6.1における目標測定面に対応するレーザー距離計を垂直走行レールに沿ってステップ幅Sで上向きに1ステップ走行し続けさせ、測定値のy軸方向における変化率を決定するステップ6.2と、
レーザー距離計を移動して現在測定面内の1番目の測定点に戻させ、且つ遠回りして半分にする走行方式で1番目の走査境界点
を取得し始めるステップ6.3と、
1番目の走査境界点
を取得した後、
を座標原点、走査ガントリーの水平前進方向をx軸の正方向、レーザー距離計の走査垂直上向き方向をy軸の正方向、レーザー距離計の測定値をz軸の座標値として、xyz座標系を確立し、
点座標
即ち(0,0,0)を取得するステップ6.4と、
1番目の走査境界点を基礎として後続の境界点の捕獲を行い、且つ目標走査部材のすべての境界点の捕獲を完了するステップ6.5と、を更に含む。
ステップ6.1における目標測定面に対応するレーザー距離計を垂直走行レールに沿ってステップ幅Sで上向きに1ステップ走行し続けさせ、測定値のy軸方向における変化率を決定するステップ6.2と、
レーザー距離計を移動して現在測定面内の1番目の測定点に戻させ、且つ遠回りして半分にする走行方式で1番目の走査境界点
1番目の走査境界点
1番目の走査境界点を基礎として後続の境界点の捕獲を行い、且つ目標走査部材のすべての境界点の捕獲を完了するステップ6.5と、を更に含む。
ステップ8の具体的なステップは、
ステップ8.1において、理論モデルをステップ6において確立された座標系に置き、且つ理論モデルの測定面の底部の左角点
を目標走査部材の測定面の
点と重ならせ、理論モデルの測定面の底部境界をx軸と重ならせ、理論モデルの測定面の左境界をy軸と重ならせて、理論モデルの測定面のデータセット
を取得し、
ステップ8.2において、実際の放置中の測定面を理論モデルの測定面に結合させ、目標走査部材の姿勢反転補正を完了し、補正後のレーザー点群データセット
及び境界点データセット
を取得する。
ステップ8.1において、理論モデルをステップ6において確立された座標系に置き、且つ理論モデルの測定面の底部の左角点
ステップ8.2において、実際の放置中の測定面を理論モデルの測定面に結合させ、目標走査部材の姿勢反転補正を完了し、補正後のレーザー点群データセット
ステップ9の具体的なステップは、
ステップ9.1において、補正後のレーザー点群データセット
及び境界点データセット
をトラバースし、レーザー点群データセット
及び境界点データセット
における測定値が理論モデルデータセット
における同じxy座標位置での測定値と同じであるかどうかを比較し、ギャップが測定ドットの最小精度
を超える座標点を異常点データセット
に記憶し、
ステップ9.2において、異常点データセット
における合理的に存在する異常点を排除し、合理的に存在する異常点を除去した後の異常点データセットを
として定義し、
ステップ9.3において、合理的に存在する異常点を除去した後の異常点データセット
をトラバースし、該データセットにおける測定点を1つずつ取り出し、且つ現在点を中心として関連検索方法で現在点と測定面上の周辺の測定点との測定値関係を比較し、現在点の補正後のレーザー点群データセット
における周囲の5*5個の点領域内でのすべての測定点の測定値を取得し、周辺領域における測定点の測定値を現在測定点の測定値と順次比較し、周辺測定点の測定値がすべて現在測定点の測定値よりも大きく、又は現在測定点の測定値よりも小さい場合、現在測定点が局所欠陥点であると判定する。
ステップ9.1において、補正後のレーザー点群データセット
ステップ9.2において、異常点データセット
ステップ9.3において、合理的に存在する異常点を除去した後の異常点データセット
作業台、倉庫、走査ガントリー、水平走行レール及び部材走査台を備えるプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システムを更に開示し、
前記倉庫は作業台の一端に位置し、且つ走査ガントリーを収容する収容空間及び電動バルブが設けられ、前記水平走行レールは2本のレールであり、且つ作業台の両側に沿って延在し、その一端が倉庫内まで延在し、前記トラス走査台は作業台に位置し、且つ目標走査部材を置くために水平走行レールの中央に設置され、走査ガントリーは水平走行レールに摺動可能に設置され、前記走査ガントリーは門形の走行機構であり、部材走査台の両側の水平走行レール上を走行し、前記走査ガントリーの2つの内側には1本の垂直走行レールがそれぞれあり、垂直走行レールには垂直走行レールに沿って上下移動するように1つの垂直走行パレットがそれぞれあり、前記垂直走行パレットにはレーザー測定装置及びプロットインクジェット機械の伸縮アームの取付座が設けられることを特徴とする。
前記倉庫は作業台の一端に位置し、且つ走査ガントリーを収容する収容空間及び電動バルブが設けられ、前記水平走行レールは2本のレールであり、且つ作業台の両側に沿って延在し、その一端が倉庫内まで延在し、前記トラス走査台は作業台に位置し、且つ目標走査部材を置くために水平走行レールの中央に設置され、走査ガントリーは水平走行レールに摺動可能に設置され、前記走査ガントリーは門形の走行機構であり、部材走査台の両側の水平走行レール上を走行し、前記走査ガントリーの2つの内側には1本の垂直走行レールがそれぞれあり、垂直走行レールには垂直走行レールに沿って上下移動するように1つの垂直走行パレットがそれぞれあり、前記垂直走行パレットにはレーザー測定装置及びプロットインクジェット機械の伸縮アームの取付座が設けられることを特徴とする。
前記レーザー測定装置は取付座の上端に固定され、且つ単一点レーザー距離計であり、前記プロットインクジェット機械の伸縮アームは取付座の下端に固定され、且つ伸縮制御によって指定された表面に斑点をインクジェットすることができる。
前記走査ガントリーの両側の底部に1本の走査ガントリーのボトムビームがそれぞれあり、走査ガントリーのボトムビームの両端には走査ガントリーの水平走行レール上での走行範囲を制限するように1つの水平走行制限装置がそれぞれ設けられ、前記走査ガントリーのボトムビームの中央領域には走査ガントリーを駆動して前進後退させ及び走査ガントリーの所在位置を記録するように1つの水平走行モータ及び1つの水平走行エンコーダが設置される。
前記垂直走行レール及び走査ガントリーのボトムビームの接続点の下端には垂直走行パレットを駆動して上下移動させ及び垂直走行パレットの所在位置を記録するように1つの垂直走行モータ及び1つの垂直走行エンコーダが設けられる。
上記内容から分かるように、本発明に係るプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム並びに方法は以下の効果を有する。
第1として、ポータルフレーム式走行構造を用い、ポータルフレームに多方向移動モータ及びレールが装着され、任意形状の測定面の測定作業を完了することができ、且つポータルフレームに各種類のセンサが装着され、レール、ポータルフレーム並びに空気の温度及び湿度をリアルタイムに監視し、温湿度の監視結果によって測定結果を補正し、システムが精度に影響せずに複雑な気候条件下で作業できるように確保する。
第2として、実際の測定過程において、目標走査部材の測定面には凹凸ほぞ溝、ゴム溝路、気泡凹み、石粒子、エッジの軽度破損などの製造精度走査に影響する様々な要素がある可能性があり、本特許は目標走査部材の理論モデルを参照とし、様々な影響要素をデータ的に処理する必要があるだけでなく、アルゴリズムによって測定データを処理する必要もある。まず、徐々に接近し、影の如く寄り添うなどの方法で目標走査部材の境界データを迅速に見つけ、次に関連検索アルゴリズム、理論モデル参照法、全体傾向推断演繹法などのアルゴリズム方法で影響要素を一歩一歩除去し、プレハブ部材組立面の製造精度の計算を完了する。
第3として、1枚の部材の走査測定を完了した後、システムは突起領域の境界点座標データセットを計算し、ポータルフレームがインクジェット装置を持って各突起領域の境界点の対応位置を1つずつ走行するように制御し、突起境界点を部材の表面にインクジェットし、後期の研磨修復を行う際に作業者が検出レポートと比較して突起位置を迅速に見つけることを容易にし、研磨難易度及び作業量を大幅に減少させる。
本発明の詳細な内容は後述の説明及び添付の図面によって取得され得る。
図1~図6には本発明に係るプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システムを示す。
図1に示すように、前記プレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システムは作業台、倉庫4、目標走査部材2、インテリジェント走査設備、水平走行レール5及び部材走査台3を備え、前記倉庫4は作業台の一端に位置し、インテリジェント走査設備の走査ガントリー1を収容でき且つ電動バルブが配置され、前記水平走行レール5は2本の平行レールであり且つ作業台の両側に沿って延在し、前記水平走行レール5の一端は倉庫4内まで延在し、前記トラス走査台3は作業台に位置し且つ目標走査部材2を置くために水平走行レール5の中央に設置され、走査ガントリー1は水平走行レール5に設置され、水平レールに沿って走行することができ、目標走査部材2は一般的に大型のプレハブ部材であり、その敷地が比較的大きいため、インテリジェント走査設備の走査ガントリー1、水平走行レール5及び部材走査台3は常に部材を積み重ねる露天環境に設置されるが、走査ガントリー1は精密機器に属し、風雨環境に長時間置かれることができず、作業しない際にそれを倉庫4内に置いて保護する必要があり、作業時に倉庫4の電動バルブを開けば、走査ガントリー1が倉庫4を自動的に出て作業し始めることができる。
前記走査ガントリー1は門形の走行機構であり、部材走査台3の両側の水平走行レール5上を走行し、図2、図3及び図4を参照し、前記走査ガントリー1の2つの内側に1本の垂直走行レール6がそれぞれあり、垂直走行レール6に1つの垂直走行パレット8がそれぞれあり、前記垂直走行パレット8は垂直走行レール6に沿って上下移動することができ、前記垂直走行パレット8にレーザー距離計7及びプロットインクジェット機械の伸縮アーム9の取付座が設けられ、前記レーザー距離計7は取付座の上端に固定され、前記プロットインクジェット機械の伸縮アーム9は取付座の下端に固定され且つ指定された表面に斑点などを伸縮可能にインクジェットする。
前記走査ガントリー1の両側の底部に1本の走査ガントリーのボトムビーム101がそれぞれあり、各走査ガントリーのボトムビーム101の両端に水平走行制限装置が設けられ、前記水平走行制限装置は水平走行前制限110及び水平走行後制限111を備え、走査ガントリー1の水平走行レール5上での走行範囲を制限するためのものであり、前記走査ガントリーのボトムビーム101の中央領域には走査ガントリー1を駆動して前進後退させ及び走査ガントリー1の正確な位置を記録するように1つの水平走行モータ106及び1つの水平走行エンコーダ107が設置される。
前記垂直走行レール6と走査ガントリーのボトムビーム101との接続点の下端には垂直走行パレット8を駆動して上下移動させ及び垂直走行パレット8の所在位置を記録するための1つの垂直走行モータ108及び1つの垂直走行エンコーダ109が設けられ、前記垂直走行レール6の上下両端に垂直走行制限装置が設けられ、前記垂直走行制限装置は垂直走行パレット8の垂直走行レール6上の走行範囲を制限するように垂直走行上制限112及び垂直走行下制限105を備える。
前記走査ガントリー1の片側の垂直構造に1つの制御キャビネット10が設けられ、前記制御キャビネット10内に水平走行モータ106、垂直走行モータ108、水平走行前制限110、水平走行後制限111、垂直走行上制限112、垂直走行下制限105、水平走行エンコーダ107、垂直走行エンコーダ109、プロットインクジェット機械の伸縮アーム9のコントローラが設けられる。
前記走査ガントリー1の垂直構造の外側、垂直走行レール6の側面、水平走行レール5の側面には所在位置での温湿度の変化を測定して測定及び制御の結果を補償するための走査ガントリーの温湿度センサ102、垂直レールの温湿度センサ103、水平レールの温湿度センサ104がそれぞれ設置され、測定制御精度を向上させる。
前記目標走査部材2は同一タイプの任意形状、任意寸法のプレハブ部材であってもよく、図5A、図5B及び図5Cに示すように、測定する前に、まず目標走査部材2を部材走査台3上の測定領域内に置いて、部材を理想的な放置位置にできる限り接近させ(即ち、目標走査部材を測定台の中央位置に置いて、両側の接合面を水平走行レールの方向に接近させる)、且つ目標走査部材2に目標走査部材の引張穴23及び目標走査部材の凹凸ほぞ24が設けられてもよい。
前記水平走行レール5の2本のレールは水平であって平行し、その内側にラックレールが設けられ、それによりラックレールによって騒音が低く、移動速度が速く、走行精度が高いなどの利点を提供する。
前記部材走査台3の上表面及び両側の水平走行レール5は平行状態にあり、前記部材走査台3の上表面に矩形の測定領域が設けられ、走査前に目標走査部材2を測定領域内に置いて検出する。
図7~図14に示すように、本発明はプレハブ部材組立面の製造精度のインテリジェント走査及び誤差の自動識別方法を更に開示し、該方法は以下のステップを含む。
ステップ1 準備ステップを行い、目標走査部材2を部材走査台3上の測定領域内に吊り上げ、吊り上げ過程において、目標走査部材2の測定面21を水平走行レール5に平行する方向にできる限り接近させる。
ステップ2 起動ステップを行い、走査しようとする目標走査部材2のタイプを選択し(このとき、システムが目標走査部材2に対応する理論モデルデータを自動的にロードする)、且つ目標走査部材2の組立面の生産品質への要求に応じて、走査精度及び他のパラメータ(自主的に設定し又はシステムデフォルト)を設定してもよい。倉庫4の電動シャッターを開いて、走査検出をワンクリックで開始し、インテリジェント走査設備を起動する(走査ガントリー1を動作させて水平走行レール5に沿って目標走査部材2の方向へ水平に走行させるとともに、レーザー距離計7を始動する)。
ステップ3 調整ステップを行い、垂直走行パレット8の高さを調整して、レーザー距離計7の光線を部材走査台3の上表面の高さに接近させる。
ステップ4 走査ガントリー1が水平走行レール5に沿って倉庫4から出発して前へ走行し、走行過程においてレーザー距離計7のレーザー測定値及び走査ガントリーの温湿度センサ102、垂直レールの温湿度センサ103、水平レールの温湿度センサ104の監視値をリアルタイムに収集し、鋼構造の異なる温湿度環境での変形データによってレーザー測定値及び走行距離を補償して、複雑な気候環境での測定及び制御精度を確保することができる。
ステップ5 走行中にレーザー距離計7のレーザー測定値をリアルタイムに収集し、レーザー距離計7の光点が目標走査部材2に当てるかどうかを判断し、YESの場合、走査ガントリー1の水平前進を停止する。具体的には、図10に示すように、対になって設置されるレーザー距離計7間の距離がLであるため、1対のレーザー距離計7の測定値の和が必ず両方間の距離よりも大きく、これにより、レーザー距離計7の光点が目標走査部材2に当てない場合、左側レーザー距離計の測定値
である。
各対のレーザー距離計がいずれも対向して取り付けられるため、2つのレーザー距離計から射出した測定光線が同一直線に位置すべきであり、即ち目標走査部材をどのように放置するかにかかわらず、一方のレーザー距離計の測定光線が部材に当てる場合、他方の測定光線も部材に当てることとなる。従って、レーザー距離計の光点が目標走査部材に当てるとき、
の場合、目標走査部材2を検出したかどうかを判定し、且つ2つのレーザー距離計の現在測定値をそれぞれ
及び
として記録する。
図12A、12B及び12Cにおける各シーンを例とし、目標走査部材2を検出した場合、2つのレーザー距離計の光点がいずれもそれぞれに対応する測定面21に当てる可能性があり、又は、片側のレーザー距離計の光点のみが対応する測定面21に当てるが、他側のレーザー距離計の光点が図11A、11Bに示される前端面20に当てる。
ステップ6 目標走査部材2における測定面21の境界輪郭(図2における測定面の境界22に示される)を決定する。現在位置を始点とし、遠回りして半分にし、徐々に接近するなどの方法で現在の高さに対応する目標走査部材2の水平方向における境界点を検索して目標走査部材2の1番目の境界点
として記す。水平走行レール5の前進方向をx軸の正方向、垂直走行レール6の上向き方向をy軸の正方向、レーザー距離計7の測定値をz軸の座標値、目標走査部材2の1番目の境界点
を座標原点として、xyz座標系を確立する。座標原点
から出発して時計回りに目標走査部材2の測定面の境界22の周辺輪郭の残りの境界点を捕獲し、この過程において目標走査部材2の理論データモデルと組み合わせて、高速反復法で後続の境界点の検索回数を絶えず減少させ、残りの境界点の捕獲速度を加速し、最終的にすべての境界点を境界点データセット
に形成する。
具体的には、以下のステップを更に含んでもよい。
ステップ6.1 走査ガントリー1が前へ1ステップ走行するたびに、現在位置の両側のレーザー距離計の測定値を収集してそれぞれ
及び
として記録し、現在位置及び前のステップの位置の両側のレーザー距離計の測定値の変化率を計算し、左側の測定値の変化率が
であり、右側の測定値の変化率が
であり、
と
の大きさを比較し、
の場合、両側のレーザー距離計の光点が前後2回の測定においていずれもそれぞれに対応する測定面21に当てる。これにより、目標測定面の検出を完了する。
レーザー距離計の光点が目標走査部材2に当ててから目標測定面の検出を完了するまで、少なくとも1ステップ走行する。図12A、12B及び12Cにおける3つのシーンには、両側のレーザー距離計の各ステップの測定値及び目標走査部材2の測定面21の異なる放置姿勢における変化傾向を例示する。
ステップ6.2 ステップ6.1における目標測定面に対応するレーザー距離計を垂直走行レール6に沿ってステップ幅Sで上向きに1ステップ走行し続けさせ、測定値のy軸方向における変化率を決定する。ステップ6.1が終了するとき、
であり、それを目標測定面の水平走行方向における測定値の基準変化率
として記す。即ち、
である。現在測定面が図12における右側測定面である場合を例とし、現在位置でのレーザー距離計の測定値を収集して
として記録し、計算によって現在測定面の垂直走行方向における測定値の基準変化率が
である。
左側測定面の上記変化率の計算において下付き文字rをlで代替すればよく、本発明における後続のステップも同様である。
ステップ6.3.1 移動レーザー距離計7が現在測定面内の1番目の測定点に戻る場合、現在のレーザー距離計7が図9における
に対応する位置に位置し、まずレーザー距離計7を垂直走行レール6に沿ってステップ幅Sで垂直に下向きに1ステップ走行し続けさせ、
に対応する位置、即ちステップ6.1における
の場合のレーザー距離計7の所在位置に走行する。目標走査部材2を検出した後に番号が1~n-1のすべての測定値と
との変化率を式
によって1つずつ計算し、ここで、iは測定値番号即ち測定値の下付き文字番号であり、その値範囲が1~(n-1)である。i=n-1~1から対応する変化率
を順次取り出し、
が
に等しいかどうかを判断し、最後の
のビットを記録し、該点は現在測定面内の1番目の測定点
であり、対応する測定値を
として記し、現在iの値を記録する。
走査ガントリーを制御して水平走行レールに沿ってステップ幅Sで後へn-iステップ走行させ、レーザー距離計7の現在の光点の位置が現在測定面内の1番目の測定点である。
ステップ6.3.2 走査ガントリーが水平走行レール5に沿ってステップ幅
で水平に後へ1ステップ走行し、
ステップ6.3.3 現在位置でのレーザー距離計7の測定値を取得して
として記し、計算によって該位置と測定点
との測定値の変化率が
である。
ステップ6.3.3 現在位置でのレーザー距離計7の測定値を取得して
ステップ6.3.4
が
に等しいかどうかを判断し、
NOの場合、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅
=現在ステップ幅の半分で水平に前へ1ステップ走行して、ステップ6.3.3に戻り、YESの場合、現在のステップ幅が走査ガントリー1の最小走行精度
よりも小さいかどうかを判断し(目標走査部材2の走査精度への要求に応じて、使用者は自分で設定してもよく、
が走行ステップ幅Sよりも遥かに小さい)、YESの場合、1番目の走査境界点を取得して
として記し、対応する測定値
を記録し、現在ステップを終了し、NOの場合、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅
=現在ステップ幅の半分で水平に後へ1ステップ走行し、ステップ6.3.3にジャンプする。
NOの場合、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅
=現在ステップ幅の半分で水平に前へ1ステップ走行して、ステップ6.3.3に戻り、YESの場合、現在のステップ幅が走査ガントリー1の最小走行精度
ステップ6.4 1番目の走査境界点
を取得した後、
を座標原点、走査ガントリー1の水平前進方向をx軸の正方向、レーザー距離計7の走査垂直上向き方向をy軸の正方向、レーザー距離計の測定値をz軸の座標値として、xyz座標系を確立し、
点の座標
即ち(0,0,0)を取得する。
ステップ6.5 1番目の走査境界点を基礎として後続の境界点の捕獲を行い、且つ目標走査部材2のすべての境界点の捕獲を完了する。
データを絶えず累積学習することにより、影の如く寄り添う方式で検索範囲を大幅に狭くし、後続の境界点の捕獲速度を徐々に加速することができ、最終的に目標走査部材2のすべての境界点の捕獲を完了し、具体的な実現方法は以下のとおりである。
ステップ6.5.1 座標原点から出発して2番目の境界点を捕獲する。
目標走査部材2が理想的な放置姿勢である場合(図6における目標走査部材モデルのxyz座標系での位置を例とする)を標準として、
点の上方に隣接する境界点
(即ち、2番目の境界点)の理論位置
を計算し(図13における2番目の境界点が垂直境界にある場合を例とする)、
のy軸の座標値が
のy軸の座標値+Sであり、即ち
であり、
と理論的な目標測定面モデルとの交点(
点に時計回りに最も近い点、例えば図14における
位置)即ち
点を計算し、対応するxy-平面での座標は
であり、そのz方向における座標値が
である。
レーザー距離計7を
点の位置に移動し、即ちレーザー距離計が垂直走行レール6に沿ってステップ幅Sで上向きに1ステップ走行し続け、次に走査ガントリー1が更に水平走行レール5に沿ってステップ幅
で水平に1ステップ走行し(
の場合、前へ走行し、
の場合、後へ走行し、
の場合、走行する必要がない)、実際の走査境界点
を取得し始める。
垂直境界の場合、次の境界点が現在の境界点の垂直上向き方向に位置すれば、まずレーザー距離計7を制御して垂直走行レール6に沿ってステップ幅Sで上向きに1ステップ走行し続けさせ、次に走査ガントリー1が更に水平走行レール5に沿ってステップ幅
で水平に1ステップ走行し(
の場合、水平に前へ走行し、
の場合、水平に後へ走行し、
の場合、走行する必要がない)、実際の走査境界点を取得し始める。次の境界点が現在の境界点の垂直下向き方向に位置すれば、まずレーザー距離計7を制御して垂直走行レール6に沿ってステップ幅Sで下向きに1ステップ走行し続けさせ、次に走査ガントリー1が更に水平走行レール5に沿ってステップ幅
で水平に1ステップ走行する。
水平境界の場合、次の境界点が現在の境界点の水平前向き方向に位置すれば、まず走査ガントリー1を制御して水平走行レール5に沿ってステップ幅Sで前へ1ステップ走行させ、次にレーザー距離計7を制御して垂直走行レール6に沿ってステップ幅
で1ステップ走行し続けさせ(
の場合、垂直に上向きに走行し、
の場合、垂直に下向きに走行し、
の場合、走行する必要がない)、実際の走査境界点を取得し始める。次の境界点が現在の境界点の水平後向き方向に位置すれば、まず走査ガントリー1を制御して水平走行レール5に沿ってステップ幅Sで後へ1ステップ走行させ、次にレーザー距離計7を制御して垂直走行レール6に沿ってステップ幅
で1ステップ走行し続けさせ、実際の走査境界点を取得し始める。境界点全体の検索過程に亘っていずれも上記ルールに従い、以下に詳細な説明は省略する。
ステップ6.5.1.2
が
に等しいかどうかを判断し、
NOの場合、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅
=現在ステップ幅の半分で水平に前へ1ステップ走行して、ステップ6.5.1.1に戻り、YESの場合、現在ステップ幅が走査ガントリー1の最小走行精度
よりも小さいかどうかを判断し、YESの場合、2番目の走査境界点を取得して
として記し、対応する測定値
を記録し、現在ステップを終了し、NOの場合、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅
=現在ステップ幅の半分で水平に後へ1ステップ走行して、ステップ6.5.1.1にジャンプする。
NOの場合、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅
現在位置でのレーザー距離計7を
点の位置に移動し、即ちレーザー距離計7が垂直走行レール6に沿ってステップ幅Sで上向きに1ステップ走行し続け、次に走査ガントリー1が更に水平走行レール5に沿ってステップ幅
で水平に1ステップ走行し(
の場合、前へ走行し、
の場合、後へ走行し、
の場合、走行する必要がない)、実際の走査境界点
を取得し始める。
ステップ6.5.2.1 現在位置でのレーザー距離計の測定値を取得して
として記し、計算によって該位置と理論境界点
との測定値の変化率が
であり、ここで、
が捕獲した前の境界点
に対応するレーザー測定値である。
ステップ6.5.2.2
が
に等しいかどうかを判断し、NOの場合、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅
=現在ステップ幅の半分で水平に前へ1ステップ走行して、ステップ6.5.2.1に戻り、YESの場合、現在ステップ幅が走査ガントリー1の最小走行精度
よりも小さいかどうかを判断し、YESの場合、n番目の走査境界点を取得して
として記し、対応する測定値
を記録し、現在ステップを終了し、NOの場合、走査ガントリー1が水平走行レール5に沿ってステップ幅
=現在ステップ幅の半分で水平に後へ1ステップ走行して、ステップ6.5.2.1にジャンプする。
捕獲した境界点の増加につれて、測定面の実際の境界が捕獲した境界点によって推測した理論境界にますます接近し、即ち
がますます小さくなる。且つ、理想的な放置姿勢の場合に測定面の垂直境界のxy-平面での投影211が2番目の境界点を捕獲するとき、
(即ち、
及び
のx軸方向における差)であり、3番目の境界点を捕獲するとき、
(即ち、
及び
のx軸方向における差)であり、
即ち
である。ますます多くの境界点が捕獲されるにつれて、上記影の如く寄り添う方式で検索範囲を絶えず狭くすることによって捕獲速度を加速する目的を実現することができる。現在測定面のすべての境界点を見つけて境界点データセット
を形成するまで続く。
走査ガントリー1を制御してx軸方向において等間隔で走行させ、1ステップ走行するたびに、等間隔のステップ幅で垂直走行パレット8を制御して垂直走行レール6に沿って走行させ、現在の縦線に対応する目標走査部材2の測定面21のドット測定を完了する。この方法に基づいて徐々に走行して、目標走査部材2の測定面21の走査を完了する(すべての測定点が図7に示されるメッシュ状分布を形成する)。
目標走査部材2の測定面21の境界データに基づいて、
点から出発し、垂直方向に沿ってレーザー距離計7を制御してシステム設定ステップ幅で垂直走行レール6上を徐々に移動させ、且つ1ステップ移動したたびにレーザー測定値を収集する。レーザー距離計7が目標走査部材2の上境界点に移動するまで、座標原点上の垂直線路の走査を完了し、次に走査ガントリー1を制御して水平走行レール5に沿ってシステム設定ステップ幅で1ステップ走行させ、現在の水平位置に対応する垂直線路の走査を完了し、この方法で部材測定面全体の境界範囲内のすべての垂直線路の走査を完了し、密集走査データを形成し、且つすべての走査結果を記録し、レーザー点群データセット
を形成する。
ステップ8 レーザー走査点群に基づくプレハブ部材の空間姿勢反転補正アルゴリズムによって目標走査部材の放置姿勢を補正することができる。目標走査部材2を放置する際にその測定面21が水平走行レール5に完全に平行する(即ち、図6における理想的な放置姿勢)ように確保できず、目標走査部材2の理論モデルデータ及び実際の測定データと組み合わせて、空間幾何変換によって未知の放置姿勢における目標走査部材2を理想的な放置姿勢に補正する(即ち、現在の放置姿勢における測定面の測定値を理想的な放置姿勢における測定面の所在平面に投影する)。
具体的には、詳細な補正ステップは以下のとおりである。
ステップ8.1 走査し始める前に目標走査部材2の理論モデルをシステムに導入し、且つ理論モデルをステップ6において確立された座標系に置き、そして、図6における理論モデルの測定面の底部の左角点
を図7における実際の測定中の目標走査部材2の測定面21の
点と重ならせ、理論モデルの測定面の底部境界をx軸と重ならせ、理論モデルの測定面の左境界をy軸と重ならせて、理論モデルの測定面のデータセット
を取得する。
ステップ8.2 実際の放置中の測定面を理論モデルの測定面に結合させ、目標走査部材2の姿勢反転補正を完了し、それにより後続のステップにおける異常点に対する判断を容易にする。
実際の測定中に目標走査部材2が測定前に理論モデルのように座標軸の方向に完全に貼合するように放置されることが確保できず、x、y、zの3つの方向においていずれも夾角をなす恐れがある。
ステップ8.2.1 境界点データセット
からx、y軸方向における値が最も大きな点及び最も小さな点並びに座標原点を抽出し、その中の同じ直線上に位置しない3つの点を特徴点として取り、3つの特徴点の座標がそれぞれ
、
、
である。これらの特徴点を利用して計算によって目標走査部材2の測定面の所在平面ABC即ち特徴点面の方程式は式1であり、
ステップ8.2.2 まず測定面をxy-平面に補正し、即ち式2であり、
ステップ8.2.1における特徴点面の方程式と組み合わせて、取得した特徴点面とxy-平面との交線Lが式3であり、
ここで、a、b、cが関数定数であり、
特徴点面、xy-平面、平面交線Lによって2つの平面夾角αを取得することができ、
平面ABCに3つの特徴点のうちの交線L上に位置しないいずれか1つの点を取って平面交線Lへ垂直線を描き、垂線の足が点
であり、点
を垂線の足としてxy-平面に平面交線Lの垂直線を描き、2つの垂直線がなす夾角は平面夾角αであり、
ステップ8.2.3 レーザー点群データセット
及び境界点データセット
におけるすべての測定点をxy-平面に補正し、補正後の平面を平面
として記す。
特徴点面、xy-平面、平面交線Lによって2つの平面夾角αを取得することができ、
平面ABCに3つの特徴点のうちの交線L上に位置しないいずれか1つの点を取って平面交線Lへ垂直線を描き、垂線の足が点
ステップ8.2.3 レーザー点群データセット
レーザー点群データセット
及び境界点データセット
から測定点データを順次取って測定点
として記し、
から交線Lへ垂直線を描き、次に交線Lを回転軸、垂線の足を回転円心、
を回転角としてxy-平面へ回転し、最終的に
点がxy-平面上の新しい点
即ち
点を補正した後の位置に回転する。
から測定点データを順次取って測定点
レーザー点群データセット
及び境界点データセット
におけるすべての測定点の補正をすべて完了するまで、補正後のレーザー点群データセット
及び境界点データセット
を形成し、補正後の特徴点面が平面
であり、このとき、平面
が既にxy-平面と重なったのである。
ステップ8.2.4 ステップ8.2.3を経て、補正後の平面
が既にxy-平面と重なったが、実際の測定中に目標走査部材2の姿勢が未知であり、補正後にその測定面の左底角点が必ず座標原点
点と重なるとは限らない。補正後の境界点データセット
から補正後の測定面の左底角点
を抽出し、点
を平行移動してそれを座標原点
点と重ならせ、即ち点
点をx軸に沿って
平行移動し、y軸に沿って
平行移動する。この方法に基づいて、補正後の測定面のレーザー点群データセット
及び測定面の境界点データセット
におけるすべての点をいずれもx軸に沿って
平行移動し、y軸に沿って
平行移動し、これにより、平行移動後の測定面が既に理想的な放置姿勢における測定面と同一平面にあり、且つ2つの測定面の左底角点が重なる。平行移動後のレーザー点群データセット
及び境界点データセット
がそれぞれ
及び
と記される。
ステップ8.2.5 ステップ8.2.4を経て、平行移動後の測定面が既に理想的な放置姿勢における測定面と同一平面にあり、且つ2つの測定面の左底角点が重なり、このとき、測定面の左右底角点の接続線とx軸とが夾角β(図8に示される)をなす可能性があり、平面
を、座標原点
点を中心としてz軸に沿って回転して目標走査部材の2つの底角点をx軸と重ならせてもよい。平行移動後の境界点データセット
から抽出した測定面の左底角点
(座標原点に平行移動した)及び右底角点
の2つの底角点の位置する直線のx軸に対する勾配
は
である。
目標走査部材を理想的に放置する際に2つの底角点の位置する直線のx軸に対する勾配
であるため、取得した補正後の境界点データセット
における2つの底角点の位置する直線と、理想的に放置する際に2つの底角点の位置する直線との夾角は
である。
ステップ8.2.6 平行移動後のレーザー点群データセット
及び境界点データセット
における測定点値を、z軸の周りにβを回転角、部材測定面の左底角点
を中心としてx軸へ1つずつ回転して、最終的な補正値を取得し、すべての測定点の最終的な補正を完了するまで上記操作を繰り返し、回転補正後のレーザー点群データセット
及び境界点データセット
を取得し、目標走査部材2の姿勢反転補正を完了する。
ステップ9 密集走査データに基づくプレハブ部材組立面の局所欠陥識別方法で補正後の目標走査部材2の測定面21の測定データを分析し、目標走査部材2の測定面21の小さな気泡・凹み及び石粒子などの影響要素に対応する測定値を除去してもよい。具体的なステップは以下のとおりである。
ステップ9.1 補正後のレーザー点群データセット
及び境界点データセット
をトラバースし、理論モデル比較方法で1つずつの集合における測定値が理論モデルデータセット
における同じxy座標位置での測定値と同じであるかどうかを比較してもよく、補正後のレーザー点群データセット
及び境界点データセット
を1回トラバースするまで、ギャップが測定ドットの最小精度
を超える(目標走査部材2の走査精度への要求に応じて、使用者はステップ2において自分で設定してもよい)座標点を異常点データセット
に記憶する。
ステップ9.2 異常点データセット
における合理的に存在する異常点を排除し、合理的に存在するこれらの異常点は図6に示される目標走査部材の引張穴23及び目標走査部材の凹凸ほぞ24に対応する領域における測定点を含み、具体的な操作は、
目標走査部材2の構造モデルにおける合理的に存在する異常点(即ち、目標走査部材の引張穴23及び目標走査部材の凹凸ほぞ24)の位置する領域に基づいて、対応するxy座標範囲を取得する。異常点データセット
におけるすべての測定点をトラバースし、上記合理的に存在する異常点領域内にあるデータを除去して分析せず、合理的に存在する異常点を除去した後の異常点データセットを
として定義する。
目標走査部材2の構造モデルにおける合理的に存在する異常点(即ち、目標走査部材の引張穴23及び目標走査部材の凹凸ほぞ24)の位置する領域に基づいて、対応するxy座標範囲を取得する。異常点データセット
ステップ9.3 合理的に存在する異常点を除去した後の異常点データセット
をトラバースし、該データセットにおける測定点を1つずつ取り出し、且つ現在点を中心として関連検索方法で現在点と測定面上の周辺の測定点との測定値関係を比較する。現在点の補正後のレーザー点群データセット
における周囲の5*5個の点領域内でのすべての測定点の測定値を取得し、周辺領域における測定点の測定値を現在測定点の測定値と順次比較し、周辺測定点の測定値がすべて現在測定点の測定値よりも大きく、又は現在測定点の測定値よりも小さい場合、現在測定点が局所欠陥点であると判定し、該点を、合理的に存在する異常点をトラバースして除去した後の異常点データセット
から除去する。目標走査部材2のすべての局所欠陥点データの除去を完了するまで、このステップを繰り返し、局所欠陥点を除去した後の異常点データセット
を最終的な異常点データセット
として記す。
ステップ10 目標走査部材の組立面の製造精度を決定し、且つ部材の表面において誤差領域に対してマークをスプレーする。
組立面の製造誤差は突起及び凹みの2つの形式に分けられ、凹み領域がプレハブ部材の組立に影響しないが、突起領域によりプレハブ部材が組立過程において接合できず、継ぎ目がぴったりと引っ張られないなどの状況を引き起こして、プレハブ部材の現場での使用に影響する恐れがあり、突起領域を研磨する必要がある。
最終的な異常点データセット
における非突起点を除去し、最終的な異常点データセット
における突起領域の境界及び突起高さを計算し、且つ目標部材の対応する突起領域に対してマークをスプレーし、そのステップは以下のとおりである。
異常点が非突起点であるかどうかを判断し(図7におけるxy-面に接近する測定面を例とする)、
と
の大きさを比較し、
の場合、現在の異常点が非突起点(凹み点又は平滑)であり、そうでない場合、突起点である。
ステップ10.2 非突起点を除去した後の最終的な異常点データセット
をトラバースし(ステップ10.1によって非突起点を除去した後、データセット内に突起異常点のみが残される)、関連検索方法で現在点を中心として現在点のx軸及びy軸方向における数独パズル内での残りの8つの測定点を検索し、突起異常点でもあるかどうかを確認し(即ち、残りの8つの点には最終的な異常点データセット
における測定点がある)、
YESの場合、見つけたばかりの突起異常点を中心として、その数独パズル範囲内に突起異常点が存在するかどうかを検索する。隣接する測定点に突起異常点がなくなるまで、このステップを繰り返し、この過程におけるすべての突起異常点を突起領域データセットに形成する。且つ、該突起領域データセットにおける突起高さが最も大きなビット
及び突起高さ値
を記録する。
YESの場合、見つけたばかりの突起異常点を中心として、その数独パズル範囲内に突起異常点が存在するかどうかを検索する。隣接する測定点に突起異常点がなくなるまで、このステップを繰り返し、この過程におけるすべての突起異常点を突起領域データセットに形成する。且つ、該突起領域データセットにおける突起高さが最も大きなビット
測定面の突起領域の検索及び記録を完了するまで、現在ステップを繰り返す。
ステップ10.3 走査ポータルフレーム1及び垂直走行パレット8を制御してプロットインクジェット機械の伸縮アーム9を測定面の突起領域エッジの対応位置に搬送させ、プロットインクジェット機械の伸縮アーム9を制御して目標走査部材2の測定面21に伸ばさせ、1つの点の描画を完了し、誤差領域の境界全体を1つずつ走行し、誤差領域に対するマーキングを完了する。
ステップ11 上記ステップに基づいて、目標走査部材2のすべての測定面の検出を完了する。電子検出レポートを生成し、レポートにおいて部材の組立に影響する測定面の突起領域及び該領域のデータを明確に識別し、目標走査部材2全体の検出を完了する。
以上から分かるように、本発明の利点は以下のとおりである。
第1として、ポータルフレーム式走行構造を用い、ポータルフレームに多方向移動モータ及びレールが装着され、任意形状の組立面の測定作業を完了することができ、且つポータルフレームに各種類のセンサが装着され、レール、ポータルフレーム並びに空気の温度及び湿度をリアルタイムに監視し、温湿度の監視結果によって測定結果を補正し、システムが精度に影響せずに複雑な気候条件下で作業できるように確保する。
第2として、実際の測定過程において、目標走査部材の組立面には凹凸ほぞ溝、ゴム溝路、気泡凹み、石粒子、エッジの軽度破損などの製造精度走査に影響する様々な要素がある可能性があり、本特許は目標走査部材の理論モデルを参照とし、様々な影響要素をデータ的に処理する必要があるだけでなく、アルゴリズムによって測定データを処理する必要もある。まず、徐々に接近し、影の如く寄り添うなどの方法で目標走査部材の境界データを迅速に見つけ、次に関連検索アルゴリズム、理論モデル参照法、全体傾向推断演繹法などのアルゴリズム方法で影響要素を一歩一歩除去し、プレハブ部材組立面の製造精度の計算を完了する。
第3として、1枚の部材の走査測定を完了した後、システムは突起領域の境界点座標データセットを計算し、ポータルフレームがインクジェット装置を持って各境界点の対応位置に1つずつ走行するように制御し、突起境界点を部材の表面にインクジェットし、後期の研磨修復を行う際に作業者が検出レポートと比較して突起位置を迅速に見つけることを容易にし、研磨難易度及び作業量を大幅に減少させる。
明らかに、以上の説明及び記載は単に例示的なものであって、本発明の開示内容、応用又は使用を制限するためのものではない。既に実施例において説明し且つ図面に実施例を説明したが、本発明は本発明の教導の特定例を実施するように、図面に例示し及び実施例に説明したものを現在見なされる最適モードとして制限するものではなく、本発明の範囲は上記明細書及び添付の特許請求の範囲に含まれるいかなる実施例を含む。
1 走査ガントリー
101 走査ガントリーのボトムビーム
102 走査ガントリーの温湿度センサ
103 垂直レールの温湿度センサ
104 水平レールの温湿度センサ
105 垂直走行下制限
106 水平走行モータ
107 水平走行エンコーダ
108 垂直走行モータ
109 垂直走行エンコーダ
110 水平走行前制限
111 水平走行後制限
112 垂直走行上制限
2 目標走査部材
20 前端面
202 目標走査部材の底面
21 被測定組立面、即ち測定面
211 理想的な放置姿勢をするときの測定面の垂直境界のxy-平面での投影
212 捕獲された境界点によって推測した測定面の垂直境界のxy-平面での投影
213 実際の放置姿勢をするときの測定面の垂直境界のxy-平面での投影
22 測定面の境界
23 目標走査部材の引張穴
24 目標走査部材の凹凸ほぞ
25 理論モデルの測定面の境界
26 左測定面
27 右測定面
3 部材走査台
4 倉庫
5 水平走行レール
6 垂直走行レール
7 レーザー距離計
71 左側レーザー距離計
72 右側レーザー距離計
73 レーザー距離計の測定光線
8 垂直走行パレット
9 プロットインクジェット機械の伸縮アーム
10 制御キャビネット
101 走査ガントリーのボトムビーム
102 走査ガントリーの温湿度センサ
103 垂直レールの温湿度センサ
104 水平レールの温湿度センサ
105 垂直走行下制限
106 水平走行モータ
107 水平走行エンコーダ
108 垂直走行モータ
109 垂直走行エンコーダ
110 水平走行前制限
111 水平走行後制限
112 垂直走行上制限
2 目標走査部材
20 前端面
202 目標走査部材の底面
21 被測定組立面、即ち測定面
211 理想的な放置姿勢をするときの測定面の垂直境界のxy-平面での投影
212 捕獲された境界点によって推測した測定面の垂直境界のxy-平面での投影
213 実際の放置姿勢をするときの測定面の垂直境界のxy-平面での投影
22 測定面の境界
23 目標走査部材の引張穴
24 目標走査部材の凹凸ほぞ
25 理論モデルの測定面の境界
26 左測定面
27 右測定面
3 部材走査台
4 倉庫
5 水平走行レール
6 垂直走行レール
7 レーザー距離計
71 左側レーザー距離計
72 右側レーザー距離計
73 レーザー距離計の測定光線
8 垂直走行パレット
9 プロットインクジェット機械の伸縮アーム
10 制御キャビネット
Claims (10)
- プレハブ部材組立面の製造精度のインテリジェント走査及び誤差の自動識別方法であって、
準備ステップを行い、目標走査部材を部材走査台上の測定領域内に吊り上げるステップ1と、
起動ステップを行い、倉庫の電動シャッターを開いて、走査ガントリーを起動して走査検出を開始するステップ2と、
調整ステップを行い、垂直走行パレットの高さを調整し、レーザー測定装置の光線を部材走査台の上表面の高さに接近させるステップ3と、
走査ガントリーが水平走行レールに沿って倉庫から出発して前へ走行し、走行過程においてレーザー距離計のレーザー測定値及び走査ガントリーの温湿度センサ、垂直レールの温湿度センサ、水平レールの温湿度センサの監視値をリアルタイムに収集するステップ4と、
走行中にレーザー距離計のレーザー測定値をリアルタイムに収集し、レーザー距離計の光点が目標走査部材に当てるかどうかを判断し、YESの場合、走査ガントリーの水平前進を停止するステップ5と、
目標走査部材における測定面の境界輪郭を決定し、すべての境界点が境界点データセット
測定面に対するデータ収集を完了し、レーザー点群データセット
目標走査部材の放置姿勢を補正し、目標走査部材を理想的な放置姿勢に補正するステップ8と、
補正後の目標走査部材の測定面の測定データを分析し、目標走査部材の測定面の異常測定値を除去するステップ9と、
目標走査部材の組立面の製造精度を決定し、且つ目標走査部材の表面において誤差領域に対してマークをスプレーするステップ10と、
検出レポートを生成し、目標走査部材の検出をすべて完了するステップ11と、を含むことを特徴とする、プレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別方法。 - ステップ6においてステップ5における停止点を始点とし、遠回りして半分にし、徐々に接近する方法によって現在の高さに対応する目標走査部材の水平方向における境界点を検索して目標走査部材の1番目の境界点
- 走査ガントリーが前へ1歩走行するたびに、現在位置の両側のレーザー距離計の測定値を収集してそれぞれ
ステップ6.1における目標測定面に対応するレーザー距離計を垂直走行レールに沿ってステップ幅Sで上向きに1ステップ走行し続けさせ、測定値のy軸方向における変化率を決定するステップ6.2と、
レーザー距離計を移動して現在測定面内の1番目の測定点に戻させ、且つ遠回りして半分にする走行方式で1番目の走査境界点
1番目の走査境界点
1番目の走査境界点を基礎として後続の境界点の捕獲を行い、且つ目標走査部材のすべての境界点の捕獲を完了するステップ6.5と、を更に含むことを特徴とする、請求項3に記載のプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別方法。 - ステップ8の具体的なステップは、
ステップ8.1において、理論モデルをステップ6において確立された座標系に置き、且つ理論モデルの測定面の底部の左角点
ステップ8.2において、実際の放置中の測定面を理論モデルの測定面に結合させ、目標走査部材の姿勢反転補正を完了し、補正後のレーザー点群データセット
- ステップ9の具体的なステップは、
ステップ9.1において、補正後のレーザー点群データセット
ステップ9.2において、異常点データセット
ステップ9.3において、合理的に存在する異常点を除去した後の異常点データセット
- 作業台、倉庫、走査ガントリー、水平走行レール及び部材走査台を備えるプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システムであって、
前記倉庫は作業台の一端に位置し、且つ走査ガントリーを収容する収容空間及び電動バルブが設けられ、前記水平走行レールは2本のレールであり、且つ作業台の両側に沿って延在し、その一端が倉庫内まで延在し、トラス走査台は作業台に位置し、且つ目標走査部材を置くために水平走行レールの中央に設置され、走査ガントリーは水平走行レールに摺動可能に設置され、前記走査ガントリーは門形の走行機構であり、部材走査台の両側の水平走行レール上を走行し、前記走査ガントリーの2つの内側には1本の垂直走行レールがそれぞれあり、垂直走行レールには垂直走行レールに沿って上下移動するように1つの垂直走行パレットがそれぞれあり、前記垂直走行パレットにはレーザー測定装置及びプロットインクジェット機械の伸縮アームの取付座が設けられることを特徴とする、プレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム。 - 前記レーザー測定装置は取付座の上端に固定され、且つ単一点レーザー距離計であり、前記プロットインクジェット機械の伸縮アームは取付座の下端に固定され、且つ伸縮制御によって指定された表面に斑点をインクジェットすることができることを特徴とする、請求項7に記載のプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム。
- 前記走査ガントリーの両側の底部に1本の走査ガントリーのボトムビームがそれぞれあり、走査ガントリーのボトムビームの両端には走査ガントリーの水平走行レール上での走行範囲を制限するように1つの水平走行制限装置がそれぞれ設けられ、前記走査ガントリーのボトムビームの中央領域には走査ガントリーを駆動して前進後退させ及び走査ガントリーの所在位置を記録するように1つの水平走行モータ及び1つの水平走行エンコーダが設置されることを特徴とする、請求項7に記載のプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム。
- 前記垂直走行レール及び走査ガントリーのボトムビームの接続点の下端には垂直走行パレットを駆動して上下移動させ及び垂直走行パレットの所在位置を記録するように1つの垂直走行モータ及び1つの垂直走行エンコーダが設けられることを特徴とする、請求項9に記載のプレハブ部材組立面のインテリジェント走査及び誤差の自動識別システム。
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