一种柱状钢筋笼的验收设备及验收方法

摘要

本申请涉及工业检测技术领域，公开了一种柱状钢筋笼的验收设备及验收方法；包括台座，用于固定放置柱状钢筋笼；轨道平移装置，其包含轨道和运动支架，所述轨道沿柱状钢筋笼的轴线方向设置，所述运动支架垂直安装于所述轨道上，且运动支架沿轨道滑动设置；激光发射装置，其安装于所述运动支架上，用于向柱状钢筋笼发射激光；光学成像装置，其安装于所述运动支架上，用于采集激光在柱状钢筋笼上形成的光条图像，并通过所述光条图像分析得到柱状钢筋笼的结构参数。本申请的柱状钢筋笼的验收设备和验收方法，能够高效率高质量地进行柱状钢筋笼的验收检验工作。

说明书

技术领域

本申请涉及工业检测技术领域，特别涉及一种柱状钢筋笼的验收设备及验收方法。

背景技术

在桥梁施工过程中，钢筋笼的生产加工是尤为重要的环节；其中，桩基施工和预制梁制作等工序均需要制作钢筋笼。钢筋笼就是使用相应直径的钢筋，根据一定的外形要求绑扎在一起形成的笼形钢筋框架。钢筋笼常见于现代建筑的钢混结构，在浇筑钢筋水泥桩时，以钢筋笼为骨架，使用相应标号的混凝土按规定工艺进行填充或浇灌，经过一定时间的保养，钢筋笼和混凝土凝固为一体，可承受设计承压力。钢筋笼的质量对工程影响巨大，尤其对于用在桩基的柱状钢筋笼，由于截面为圆弧型，钢筋笼的纵向钢筋之间的间距不好测量，同时难以通过肉眼进行判断。同时，柱状钢筋笼的箍筋间距相较于矩形钢筋笼在绑扎过程中更加难以控制，因此更需要快速检验柱状钢筋笼的绑扎质量。

柱状钢筋笼的检验主要包含三个方面，第一方面是检验钢筋主筋的规格、数量和长度；第二方面是检验相邻环绕箍筋之间的间距是否与设计图纸一致；第三方面是检验相邻主筋之间的间距是否与设计图纸一致。

相关技术中，现有的检验方法主要是采用人工尺量法进行测量，再与设计图纸进行对比，由于现在柱状钢筋笼的生产数量较大。传统的检测手段效率低下，严重拖慢了施工效率，一次只能测量一处钢筋间距，无法准确的把握钢筋笼的整体情况；同时，人工尺量法受主观影响较大，精度低，检测人员进入生产现场也存在一定的安全隐患。

发明内容

本申请实施例提供一种柱状钢筋笼的验收设备及验收方法，能够高效率高质量地进行柱状钢筋笼的验收检验工作。

本申请提供了一种柱状钢筋笼的验收设备，包括：

台座，用于固定放置柱状钢筋笼；

轨道平移装置，其包含轨道和运动支架，所述轨道沿柱状钢筋笼的轴线方向设置，所述运动支架垂直安装于所述轨道上，且运动支架沿轨道滑动设置；

激光发射装置，其安装于所述运动支架上，用于向柱状钢筋笼发射激光；

光学成像装置，其安装于所述运动支架上，用于采集激光在柱状钢筋笼上形成的光条图像，并通过所述光条图像分析得到柱状钢筋笼的结构参数。

一些实施例中，所述激光发射装置包含点激光器和前置透镜，所述点激光器发射的激光经过前置透镜形成线激光。

一些实施例中，所述光学成像装置包括：

图像采集装置，采集激光在所述柱状钢筋笼形成的光条图像；

嵌入式图像处理系统，从所述光条图像中分析计算出柱状钢筋笼的结构参数。

一些实施例中，所述图像采集装置采用高清工业相机。

一些实施例中，所述验收设备还包含工程验收系统，所述工程验收系统对每个柱状钢筋笼进行编号；

所述嵌入式图像处理系统将计算的柱状钢筋笼结构参数传输给所述工程验收系统，所述工程验收系统将柱状钢筋笼的结构参数与设计参数进行对比，判断该柱状钢筋笼是否合格。

一些实施例中，所述轨道平移装置还包含滚轮和伺服电机，所述滚轮安装于所述运动支架的底部，紧贴于所述轨道上表面；所述伺服电机驱动所述滚轮滚动。

一些实施例中，所述轨道平移装置为两个，且对称布置于柱状钢筋笼的两侧；

所述验收设备还包含光电编码器，所述光电编码器通过控制两个轨道平移装置的伺服电机，进而控制两个轨道平移装置的运动支架。

一些实施例中，所述柱状钢筋笼的结构参数包含相邻主筋之间的间距h以及相邻箍筋之间的间距b；

所述台座包含底板和两个卡板，所述底板呈板状，用于承托所述柱状钢筋笼；所述卡板垂直于所述底板，用于防止所述柱状钢筋笼转动。

本申请还公开了一种基于上述柱状钢筋笼的验收设备的验收方法，包含步骤：

将待检验的柱状钢筋笼放置到台座上；

运动支架带动激光发射装置和光学成像装置沿轨道滑动，所述光学成像装置包含图像采集装置和嵌入式图像处理系统，激光发射装置向柱状钢筋笼发射激光，图像采集装置采集激光在所述柱状钢筋笼形成的光条图像；所述嵌入式图像处理系统从所述光条图像中分析计算出柱状钢筋笼的结构参数。

一些实施例中，所述验收设备还包含工程验收系统，对若干柱状钢筋笼进行检测的步骤包含：

工程验收系统对每个送上台座的柱状钢筋笼进行编号；

嵌入式图像处理系统计算出柱状钢筋笼的结构参数后，将柱状钢筋笼的结构参数传输给所述工程验收系统；

所述工程验收系统将柱状钢筋笼的结构参数与设计参数进行对比，判断该钢筋笼是否合格；若合格，则检验成功；若不合格，则对该编号的柱状钢筋笼标记为不合格。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种柱状钢筋笼的验收设备及验收方法，将柱状钢筋笼放置在台座上，轨道平移装置的运动支架带动光学成像装置和激光发射装置在轨道上滑动，同时激光发射装置向柱状钢筋笼发射激光形成光条图像，光学成像装置采集并分析光条图像，得到柱状钢筋笼的结构参数；本申请的验收设备原理简单，显著减少了生产过程中的人力投入和时间成本，相对于人工尺量法，大大提升了钢筋笼验收的效率，且监测验收的结果精准，避免了人工误差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的验收设备的工作状态示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本申请实施例提供的激光发射装置的示意图；

图4为本申请实施例提供的光学成像装置的成像原理图；

图5为本申请实施例提供的图像采集装置采集的光条示意图；

图6为本申请实施例提供的验收设备测量柱状钢筋笼的箍筋间距的示意图；

图7为本申请实施例提供的验收设备测量柱状钢筋笼的箍筋的光条示意图；

附图标记：1、台座；2、轨道平移装置；11、底板；12、卡板；21、轨道；22、运动支架；31、激光发射装置；32、光学成像装置；33、滚轮；4、柱状钢筋笼；310、点激光器；311、前置透镜；100、光条图像。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1和图2所示，本申请公开了一种柱状钢筋笼的验收设备的实施例，验收设备包括台座1、轨道平移装置2、激光发射装置31和光学成像装置32，台座1用于固定放置柱状钢筋笼4，防止柱状钢筋笼4滑移或转动。轨道平移装置2包含轨道21和运动支架22，轨道21沿柱状钢筋笼4的轴线方向设置，运动支架22垂直安装于轨道21上，且运动支架22沿轨道21滑动设置。激光发射装置31安装于运动支架22上，用于向柱状钢筋笼4发射激光。光学成像装置32同样安装于运动支架22上，用于采集激光发射装置31的激光在柱状钢筋笼4上形成的光条图像100，并通过光条图像100分析得到柱状钢筋笼4的结构参数。

在对柱状钢筋笼4进行验收的过程中，运动支架22带动激光发射装置31和光学成像装置32从轨道21的一端运动至另一端，则对该柱状钢筋笼4验收完成。

如图3所示，在一个实施例中，激光发射装置31包含点激光器310和前置透镜311，点激光器310发射的激光经过前置透镜311形成线激光，且该线激光垂直于柱状钢筋笼4的主筋，在柱状钢筋笼4的每根主筋上形成光条图像100。

在一个实施例中，光学成像装置32包括图像采集装置和嵌入式图像处理系统，图像采集装置用于采集激光在柱状钢筋笼4形成的光条图像100；嵌入式图像处理系统嵌入图像采集装置中，从光条图像100中分析计算出柱状钢筋笼4的结构参数。

如图4所示，激光发射装置31发射激光，光学成像装置32的图像采集装置采集光条图像100，并结合已知参数L、f、H和θ计算柱状钢筋笼4的结构参数。

如图5所示，优选地，图像采集装置采用高清工业相机，高清工业相机在对光条图像100进行采集的时候，由于柱状钢筋笼4本身可以视为一个弧面，处于不同位置的主筋距离高清工业相机的距离各不相同，因此采集到的光条图像100也粗细各不相同。而在采集的过程中，激光发射装置31和高清工业相机只能覆盖半个柱状钢筋笼4的弧面，而对面弧面的主筋会对光条图像100的采集造成干扰；嵌入式图像处理系统还需对对侧钢筋的细光条图像100进行过滤。

如图2所示，在一个实施例中，轨道平移装置2为两个，且对称布置于柱状钢筋笼的两侧；每个轨道平移装置2上均设置光学成像装置32和激光发射装置31，在进行图像采集的时候两套光学成像装置32同时进行采集，并同时对光条图像100进行分析，使得柱状钢筋笼4的结构参数更加真实可靠。

在一个实施例中，验收设备还包含工程验收系统，工程验收系统对每个柱状钢筋笼4进行编号；嵌入式图像处理系统将计算的柱状钢筋笼4的结构参数传输给工程验收系统，工程验收系统将柱状钢筋笼4的结构参数与已知的设计参数进行对比，判断该柱状钢筋笼是否合格。若合格，则该柱状钢筋笼能够正常使用；若不合格，则该柱状钢筋标记不合格，进行重新装配。

如图2所示，在一个实施例中，轨道平移装置2还包含滚轮33和伺服电机，滚轮33安装于运动支架22的底部，紧贴于轨道21上表面；伺服电机驱动滚轮33滚动，滚轮33带动运动支架22沿轨道21滑动，实现了轨道平移装置2的自动化控制。

在一个实施例中，验收设备还包含光电编码器，光电编码器通过控制两个轨道平移装置2的伺服电机，进而控制两个轨道平移装置2的运动支架22是否滑动以及是否往复滑动时的滑动方向。

在一个实施例中，柱状钢筋笼4的结构参数包含相邻主筋之间的间距h以及相邻箍筋之间的间距b。在图4中，H表示相机镜头到待测钢筋笼的距离，L表示结构光投射器到钢筋的表面的投射距离，θ表示结构光束光轴与相机的光轴之间的夹角。这样只需确定H、L、θ三个参数后就可以得到激光器中心线与相机镜头中心的水平距离。在此基础上，结合现有技术，间距h通过固定视角的相机的内外参数，通过针孔成像模型，结合图像坐标系，解算出其世界坐标系的位置，再通过拟合圆的方法对其相对位置进行校正，从而解算出其间距h。

在一个实施例中，台座1包含底板11和两个卡板12，底板11呈板状，用于承托柱状钢筋笼4；卡板12垂直于底板11，用于防止柱状钢筋笼4转动和滑动。

本申请的柱状钢筋笼的验收设备，将柱状钢筋笼4放置在台座1上，轨道平移装置2的运动支架22带动激光发射装置31和光学成像装置32在轨道21上滑动，同时激光发射装置31向柱状钢筋笼4发射激光形成光条图像100，光学成像装置采集并分析光条图像100，得到柱状钢筋笼4的结构参数；本申请的验收设备原理简单，显著减少了生产过程中的人力投入和时间成本，相对于人工尺量法，大大提升了柱状钢筋笼4检测的效率，且监测验收的结果精准，避免了人工误差。

本申请还公开了一种基于上述柱状钢筋笼的验收设备的验收方法，包含步骤：

将待检验的柱状钢筋笼4放置到台座1上；

运动支架22带动激光发射装置31和光学成像装置32沿轨道21滑动，光学成像装置32包含图像采集装置和嵌入式图像处理系统，激光发射装置31向柱状钢筋笼4发射激光，图像采集装置采集激光在柱状钢筋笼4形成的光条图像100；嵌入式图像处理系统从光条图像100中分析计算出柱状钢筋笼4的结构参数。

在一个实施例中，柱状钢筋笼4的结构参数包含相邻主筋之间的间距h以及相邻箍筋之间的间距b。在其余实施例中，柱状钢筋笼4的结构参数还包含主筋直径和箍筋直径。

具体地，在实际验收的过程中，先测量相邻主筋之间的间距，具体地，用激光发射装置31发射竖直的线激光，图像采集装置采集光条图像100，嵌入式图像处理系统从光条图像100中分析计算出柱状钢筋笼4的主筋之间的间距h；然后测量相邻箍筋之间的额间距b，具体地，用激光发射装置31发射水平的线激光，图像采集装置采集光条图像100，嵌入式图像处理系统从光条图像100中分析计算出相邻两光条之间的间距，即为柱状钢筋笼4的主筋之间的间距b。

在一个实施例中，验收设备还包含工程验收系统，对若干柱状钢筋笼4进行检测的步骤包含：

工程验收系统对每个送上台座1的柱状钢筋笼4进行编号；

嵌入式图像处理系统计算出柱状钢筋笼4的结构参数后，将柱状钢筋笼4的结构参数传输给工程验收系统；

工程验收系统将柱状钢筋笼4的结构参数与已知的设计参数进行对比，判断该钢筋笼是否合格；若合格，则检验成功；若不合格，则对该编号的柱状钢筋笼4标记为不合格。工程验收系统极大的加快了批量验收柱状钢筋笼4的效率，大大节省了柱状钢筋笼4验收的时间。

本申请基于验收设备的验收方法，运动支架22带动激光发射装置31和光学成像装置32在轨道21上滑动，激光发射装置31向柱状钢筋笼4发射激光形成光条图像100，光学成像装置采集并分析竖向光条图像100(见图5)和横向光条图像100(见图6和图7)，得到柱状钢筋笼4的结构参数。本申请的验收方法，大大提升了柱状钢筋笼4验收的效率，且监测验收的结果更加精准，避免了人工误差；同时结合工程验收系统，能够对柱状钢筋笼4进行批量验收，当验收到某个柱状钢筋笼的结构参数不合格时，及时标记为不合格；并通知生产人员或管理人员进行处理，避免了传统检测方法中钢筋笼在生产加工后再由施工人员进行检测所带来的效率低下的问题，显著降低了生产过程中的人力和时间成本。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。