[發明專利]混凝土預制梁成品質量檢測和數字實體模型構建系統及方法

有效

• 申請號: 202110187231.8
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN112763700B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 潘玥;王達磊;董一慶;馬云龍;李梓巍;吉煜鵬
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N33/38
• 分類號: G01N33/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳天寶

1.一種混凝土預制梁成品質量檢測系統，其特征在于，包括檢測框架（1）、視覺信息獲取陣列（2）、樣品運載組件（3）和視覺信息處理組件（4）；

所述視覺信息獲取陣列（2）設于檢測框架（1）上，構成沿檢測框架（1）的環形視覺場，所述視覺信息獲取陣列（2）包括多個激光測距單元和光學相機單元，每個所述激光測距單元和光學相機單元分別與所述視覺信息處理組件（4）無線或有線通信連接；

所述樣品運載組件（3）能夠以特定速度將混凝土預制梁成品（5）輸運穿過所述檢測框架（1）；

在混凝土預制梁成品（5）的動態輸運過程中，通過激光測距單元與視覺信息處理組件（4）的耦合得到混凝土預制梁成品（5）的稀疏點云模型，通過光學相機單元與視覺信息處理組件（4）的耦合得到混凝土預制梁成品（5）的圖像信息，視覺信息處理組件（4）基于稀疏點云模型實現圖像信息的拼接，得到混凝土預制梁成品（5）的表觀全景圖，視覺信息處理組件（4）采用深度語義分割網絡，對表觀全景圖結構表觀的特征進行提取，形成梁段表觀特征向量，并以梁段表觀特征向量實現混凝土預制梁成品（5）的質量評價；

所述檢測框架（1）為環形桁式結構；

所述樣品運載組件（3）為貫穿所述檢測框架（1）的水平輸運設備，所述樣品運載組件（3）為軌道式輸運設備、傳送帶式輸運設備、工業搬運機器人中的一種；

所述視覺信息獲取陣列（2）還包括同步采集器，所述同步采集器分別與各個激光測距單元和光學相機單元電連接；

所述激光測距單元為多點紅外測距傳感器，所述光學相機單元為多目相機。

2.根據權利要求1所述的一種混凝土預制梁成品質量檢測系統，其特征在于，所述視覺信息處理組件（4）包括微處理器以及通過主線與微處理器連接的主存儲器和輔助存儲器，所述主線上連接有信號傳輸器，所述信號傳輸器與所述同步采集器無線或有線連接。

3.根據權利要求2所述的一種混凝土預制梁成品質量檢測系統，其特征在于，所述混凝土預制梁成品質量檢測系統還包括運載組件控制單元（6）和人機交互界面（8），所述人機交互界面（8）與所述運載組件控制單元（6）電連接；

所述樣品運載組件（3）與運載組件控制單元（6）電連接，以此實現混凝土預制梁成品（5）輸送路徑和輸送速度的控制。

4.一種混凝土預制梁成品數字實體模型的構建系統，其特征在于，包括權利要求1至3中任意一項所述混凝土預制梁成品質量檢測系統，其中通過光學相機單元與視覺信息處理組件（4）的耦合得到混凝土預制梁成品（5）的圖像信息，并進一步得到密集點云模型；

所述視覺信息處理組件（4）結合稀疏點云模型、密集點云模型得到混凝土預制梁成品（5）的數字實體模型。

5.一種混凝土預制梁成品質量檢測及數字實體模型構建的方法，其特征在于，采用如權利要求1至3中任意一項所述質量檢測系統實現混凝土預制梁成品質量檢測及數字實體模型構建，具體包括以下步驟：

S1：通過樣品運載組件（3）以特定速度將混凝土預制梁成品（5）輸運穿過檢測框架（1），同時通過設于檢測框架（1）上的激光測距單元和光學相機單元與視覺信息處理組件（4）的耦合得到混凝土預制梁成品（5）的稀疏點云模型、密集點云模型和所有部位的圖像信息；

S2：采用深度神經網絡點云分割技術實現稀疏點云模型、密集點云模型的匹配，完成As-Built?BIM?模型構建，同時通過稀疏點云模型中的稀疏控制點及特征點，對梁段所有部位的圖像信息進行拼接，獲得表觀全景圖；

S3：基于表觀全景圖，采用深度語義分割網絡方法，對表觀全景圖中的表觀特征進行提取，形成梁段表觀特征向量；

S4：基于光學相機與點云模型內外方關系，實現全景圖數據中的二維圖像對As-BuiltBIM?模型的精確投影和變換，構建梁段數字實體模型。