胡飛鴿　饒璐　閆泓予　王小龍　樊楊彪

摘 要：為了提高橋梁預(yù)制構(gòu)件的施工質(zhì)量，綜合運(yùn)用智能檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁預(yù)制構(gòu)件的檢測(cè)，達(dá)到橋梁預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)。在橋梁預(yù)制構(gòu)件中的立柱、蓋梁工藝中，詳細(xì)介紹預(yù)制構(gòu)件鋼筋骨架檢測(cè)系統(tǒng)，彎折件視覺測(cè)量系統(tǒng)和孔間距測(cè)量系統(tǒng)等。智能檢測(cè)系統(tǒng)提高了橋梁預(yù)制構(gòu)件的產(chǎn)生質(zhì)量，也為智能檢測(cè)在其他行業(yè)應(yīng)用提供了有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：智能檢測(cè);橋梁預(yù)制構(gòu)件;生產(chǎn)質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TU394? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2022）01-0067-05

0 引言

近年來，隨著國(guó)家大力推廣裝配式結(jié)構(gòu)的政策導(dǎo)向，預(yù)制裝配行業(yè)迎來了高速發(fā)展的機(jī)遇，與此同時(shí)，也對(duì)預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量提出了更高、更精、更準(zhǔn)的要求，工廠化生產(chǎn)、自動(dòng)化檢測(cè)的需求日益迫切[1]。然而縱觀建筑施工技術(shù)發(fā)展至今，針對(duì)預(yù)制構(gòu)件鋼筋骨架的檢測(cè)仍普遍采用“半人工半機(jī)械”的傳統(tǒng)手段，自動(dòng)化程度和測(cè)量精度均不高[2-3]。

在國(guó)內(nèi)綠色建筑政策的驅(qū)動(dòng)下，裝配式行業(yè)迎來高速發(fā)展。在預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)制造中，國(guó)內(nèi)普遍仍采用“半人工半機(jī)械”的傳統(tǒng)手段，尤其對(duì)于大型構(gòu)件，因工序復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，因此智能檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用則顯得至關(guān)重要。現(xiàn)有的智能檢測(cè)設(shè)備往往需要檢測(cè)技術(shù)（數(shù)據(jù)采集）和算法優(yōu)化（數(shù)據(jù)處理）[4-6]。檢測(cè)技術(shù)大多應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)，如計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，利用圖像來實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境信息的識(shí)別與認(rèn)知[7-9];機(jī)器攝影測(cè)量技術(shù)，通過拍攝圖片自動(dòng)生成可遠(yuǎn)近視角且位置精度高的實(shí)景，三維模型已應(yīng)用于水電工程及工程地質(zhì)考察;激光掃描技術(shù)，可利用三維掃描建模已用于實(shí)體建模;探地雷達(dá)技術(shù)，可模擬暗挖隧道的鋼筋間距并得以檢測(cè)[10-12];照片3D建模技術(shù)，利用Autodesk 123D Catch對(duì)拍攝的照片進(jìn)行整合生成人體器官的三維模型。而算法層面上，K. Singh[7]提出一種基于遞歸方法和深度學(xué)習(xí)的圖像處理算法，可以從圖像中識(shí)別出不同粒的大小，并根據(jù)粒的像素大小來估計(jì)粒的大小，同時(shí)精確地測(cè)量幾個(gè)米粒的大小和質(zhì)量，促進(jìn)水稻產(chǎn)量的量化，促進(jìn)更快的稻米質(zhì)量評(píng)估。Warsewa.A等人在結(jié)構(gòu)智能控制這方面，為解決圖像處理的延遲問題，數(shù)值模型和實(shí)際系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的問題上，編寫一種隨觀測(cè)器動(dòng)態(tài)調(diào)整的算法，優(yōu)化傳感器布置，提出了一種主動(dòng)承重單元的自適應(yīng)建筑狀態(tài)估計(jì)方法。在建筑工程中，智能檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用則為數(shù)不多[13-15]。

1 智能檢測(cè)系統(tǒng)

智慧檢測(cè)并不是檢測(cè)行業(yè)的單獨(dú)分支，而是檢測(cè)行業(yè)與信息化、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)、智能終端相結(jié)合所得出的產(chǎn)物。簡(jiǎn)單的說，即為“互聯(lián)網(wǎng)+檢測(cè)”，其宗旨是利用互聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)改變檢測(cè)服務(wù)模式，使整個(gè)檢測(cè)流程更加高效、便利，提升客戶的滿意度。

與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)檢測(cè)行業(yè)起步較晚，2000年后在政府逐步放松管制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。外國(guó)檢測(cè)機(jī)構(gòu)于1995年進(jìn)入中國(guó)檢測(cè)市場(chǎng)。由于起步晚、起點(diǎn)低，國(guó)內(nèi)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的市場(chǎng)份額遠(yuǎn)低于國(guó)外檢測(cè)機(jī)構(gòu)。發(fā)展壯大國(guó)內(nèi)檢測(cè)機(jī)構(gòu)刻不容緩;而且經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展等因素給國(guó)內(nèi)檢測(cè)機(jī)構(gòu)帶來了更多的機(jī)會(huì)，在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 橋梁預(yù)制構(gòu)件工藝

智能檢測(cè)在預(yù)制構(gòu)件中不僅可為預(yù)制混凝土構(gòu)件提供全生命周期的數(shù)據(jù)追蹤服務(wù)，避免構(gòu)件加工過程中人為檢測(cè)的缺陷，而且可極大提高構(gòu)件的成品質(zhì)量和施工效率，大幅降低人員投入成本。下面是立柱、蓋梁預(yù)制構(gòu)件工藝介紹。

2.1立柱工藝

第一道工序是來料驗(yàn)收合格后，原料應(yīng)按物料的種類、型號(hào)、規(guī)格、等級(jí)、廠家分開存放，不得混放，并設(shè)置標(biāo)識(shí)，料堆應(yīng)存放在倉庫（棚）內(nèi)。鋼筋的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和加工應(yīng)避免腐蝕、污染或彎曲。第二道工序，鋼筋下料，柱的鋼筋骨架件在工廠加工進(jìn)行焊接。鋼筋骨架檢測(cè)前，工人先對(duì)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清場(chǎng)，避免不必要的人為因素影響檢測(cè)過程。緊接著鋼筋骨架進(jìn)場(chǎng)，固定在滑軌預(yù)設(shè)點(diǎn)位處。3D相機(jī)模組安裝在軌道上，從控制房中移出，沿著滑軌，依次到達(dá)指定的檢測(cè)位P1-Pn進(jìn)行檢測(cè)。傳送數(shù)據(jù)至云服務(wù)器。工藝調(diào)整臺(tái)架尺寸預(yù)制柱鋼筋籠的加工。保證鋼筋保持架支撐的穩(wěn)定性，第三道工序，鋼套及灌漿套筒安裝，鋼套加工采用BIM建模，配合立柱工藝外觀，自帶雨水槽，精密切割，精密焊接，內(nèi)置錨固釘與箍筋，精度控制在+2 mm內(nèi)。第四道工藝綁扎鋼筋，整柱的鋼筋籠加工完成后，鋼筋加工后綁扎在胎架上。第五道工序，骨架放入模具后，驗(yàn)收合格后才能調(diào)離夾具。在吊裝鋼骨架時(shí)，阻止其變形，采用多點(diǎn)位吊裝。第六道工序，立柱模板設(shè)計(jì)及安裝 ，模板進(jìn)場(chǎng)，模板要求必須按設(shè)計(jì)的要求和質(zhì)量，這樣的模板才可運(yùn)用在此道工序。檢查內(nèi)容主要集中在模板的尺寸及平整度，檢查完成后方可使用。第七道工序，橋梁構(gòu)件混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)，制作立柱的混凝土采用立式澆筑的工藝，一次性澆完成。第八道工序，立柱存放，預(yù)制立柱現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)為節(jié)約存儲(chǔ)場(chǎng)地同時(shí)立柱存儲(chǔ)時(shí)間周期短，故立柱存儲(chǔ)采取豎立的方式。第九道工藝柱運(yùn)輸，立柱起吊、立柱翻轉(zhuǎn)、立柱水平起吊、立柱鑿毛。工藝流程圖如圖1所示。

2.2 蓋梁工藝

蓋梁工藝主要分為以下工序：第一道工序，原材料檢測(cè)，鋼筋的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和加工應(yīng)避免腐蝕、污染或彎曲。第二道工序，加工半成品鋼筋，在鋼筋工廠焊接蓋梁鋼架件。焊接時(shí)候，注意時(shí)刻觀察是否有明顯變形，確保焊接順暢，然后存放待用。通過3D相機(jī)拍攝的鋼筋間距，上傳到智慧工廠云服務(wù)器，整合所有檢測(cè)位的鋼筋間距等鋼筋骨架信息數(shù)據(jù)。云端服務(wù)器對(duì)所上傳的數(shù)據(jù)信息與本地標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行對(duì)比，對(duì)不合格的點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)注，生成最終檢測(cè)結(jié)果報(bào)表，再由工人進(jìn)場(chǎng)校對(duì)檢測(cè)結(jié)果。第三道工序，加固籠的粘結(jié)灌漿連接套采用高強(qiáng)度球墨鑄鐵。套筒在定位盤上，底部用注塞螺栓擰緊，保證灌漿套筒垂直立于定位盤上，允許偏差2 mm。第四道工序，鋼筋籠吊裝入模。安裝側(cè)面及端頭模板，鋼筋籠入模后，安裝端模和側(cè)模以及錨墊板定位安裝。第五道工序，混凝土澆筑。蓋梁砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度為高強(qiáng)混凝土，運(yùn)用攪拌系統(tǒng)進(jìn)行攪拌，運(yùn)輸車運(yùn)送混凝土至現(xiàn)場(chǎng)，用連接泵車管澆筑。蓋梁澆筑時(shí)，從蓋梁的一端（始端）向另一端（終端）連續(xù)澆筑，中間不可停頓。蓋梁澆筑完成后，立刻做起表面抹漿工作。做到表面平整，并應(yīng)嚴(yán)格控制橫向平整度、滿足縱向水平坡度。第六道工序，混凝土養(yǎng)護(hù)，砼澆筑完成待砼初凝，且達(dá)到拆模要求，拆模后進(jìn)行蓋布灑水養(yǎng)護(hù)。第七道工序，蓋梁鑿毛，待蓋梁強(qiáng)度滿足要求后，用吊具將蓋梁吊裝至檢修臺(tái)座進(jìn)行底部鑿毛，鑿毛要求露出粗骨料。第八道工序，張拉、壓漿、存放，當(dāng)混凝土強(qiáng)度和彈性模量要求，齡期不少于7 d時(shí)，主梁將被張拉。張拉工作完成后48 h內(nèi)完成灌漿工作，漿液由工人從一端壓入，當(dāng)另一端有稠漿溢出時(shí)，工人做好封死出漿管工作。保持管道中灌漿壓力達(dá)到0.5 Mpa，保持3 min的壓力時(shí)間，沒有出現(xiàn)滲漏情況的話，關(guān)掉灌漿進(jìn)水管，解除壓力，保證波紋管內(nèi)漿液密實(shí)。灌漿完成后，封錨。最后在廠內(nèi)存放直至出廠。蓋梁工藝流程圖，如圖2所示。

3 智慧檢測(cè)系統(tǒng)常見使用場(chǎng)景

智能檢測(cè)系統(tǒng)在上述立柱、蓋梁等橋梁預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中的使用場(chǎng)景十分頻繁，下面介紹三個(gè)常見場(chǎng)景：（1）鋼筋籠箍筋、主筋間距排布情況檢測(cè)。（2）箍筋（彎折件）相關(guān)尺寸及彎折角度測(cè)量檢測(cè)。（3）限位框尺寸及孔洞偏差值檢測(cè)。

3.1預(yù)制構(gòu)件鋼筋骨架檢測(cè)系統(tǒng)

工人綁扎好預(yù)制構(gòu)件鋼筋骨架后，將預(yù)制構(gòu)件鋼筋骨架放置檢測(cè)平臺(tái)。工人進(jìn)行離場(chǎng)，檢測(cè)設(shè)備進(jìn)入檢測(cè)平臺(tái)。

檢測(cè)設(shè)備上的3D相機(jī)模組安裝在軌道上[16-17]，從控制房移出，沿著滑軌，到達(dá)指定的檢測(cè)位P1-Pn，相機(jī)移動(dòng)到P1檢測(cè)位，靜止拍照，并完成主筋、箍筋定位，相機(jī)繼續(xù)移動(dòng)到P2檢測(cè)位，靜止拍照，并完成主筋、箍筋定位;以此類推，完成所有檢測(cè)位，完成檢測(cè)后。

3D相機(jī)模組返回控制房，將數(shù)據(jù)傳回主控制器系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)的預(yù)制構(gòu)件鋼筋骨架數(shù)據(jù)開始整合所有檢測(cè)位的主筋、箍筋間距數(shù)據(jù)，自動(dòng)保存在連接智能焊接本地?cái)?shù)據(jù)庫，方便追溯查詢，等待檢測(cè)結(jié)束后，檢測(cè)系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)鋼筋骨架力主筋、箍筋間距是否符合設(shè)計(jì)要求給出OK/NG信號(hào)，使用標(biāo)記系統(tǒng)標(biāo)注不合格位置，同時(shí)會(huì)發(fā)出間距錯(cuò)誤預(yù)計(jì)，隨后工人進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，完成后續(xù)改正，優(yōu)化等其他操作。鋼筋骨架檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)圖，如圖3所示。鋼筋骨架檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)圖，如圖4所示。

3.2折彎件視覺測(cè)量系統(tǒng)

橋梁鋼筋預(yù)制構(gòu)件經(jīng)工人彎折工作后，通過平移軌道將構(gòu)件送入檢測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)件在彎折部位檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)通過視覺相機(jī)檢測(cè)自動(dòng)掃描彎折情況。其中折彎件自動(dòng)或者人工上、下料，可以雙方協(xié)商，折彎件尺寸的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和公差，人工錄入并保存到視覺軟件的配置文件。系統(tǒng)會(huì)以保存的視覺配置文件進(jìn)行對(duì)比分析。

在多相機(jī)同時(shí)拍照、掃描下，拍攝下來的圖片，通過彎折件視覺系統(tǒng)中心處理，其中通過多相機(jī)數(shù)據(jù)整合分析，進(jìn)行圖像拼接。圖像拼接后，實(shí)現(xiàn)折彎件尺寸測(cè)量。尺寸數(shù)據(jù)自動(dòng)保存到智能檢測(cè)本地?cái)?shù)據(jù)庫，在此本地?cái)?shù)據(jù)庫可以方便追溯查詢，對(duì)比分析后彎折構(gòu)件檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行OK/NG信號(hào)輸出，從而來對(duì)比實(shí)際彎折件與輸入的彎折件信息是否匹配。對(duì)于不同型號(hào)的折彎件，通過視覺軟件的“一鍵換型”功能可以調(diào)出對(duì)應(yīng)的參數(shù)，從而達(dá)到快速換型。為了數(shù)據(jù)中單位的切換，相機(jī)擁有標(biāo)定功能，換算Pixel到mm單位。折彎件視覺測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)圖，如圖5所示。彎折件視覺檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)圖，如圖6所示。

3.3孔間距測(cè)量系統(tǒng)

工人將立板固定在吊機(jī)后，通過吊機(jī)將立板預(yù)制構(gòu)件放置檢測(cè)平臺(tái)。工人進(jìn)行離場(chǎng)，檢測(cè)設(shè)備進(jìn)入檢測(cè)平臺(tái)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)會(huì)通過自我調(diào)整系統(tǒng)，自動(dòng)規(guī)整側(cè)板（底座）的位置并卡緊，檢測(cè)設(shè)備具有X，Y軸向滑臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)3D相機(jī)按照順或逆時(shí)針移動(dòng)，3D相機(jī)到達(dá)固定的檢測(cè)位置如P1-Pn，3D相機(jī)到P1檢測(cè)位后，保持構(gòu)件靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行拍照?qǐng)D片傳送至智能檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)完成孔中心定位，3D相機(jī)繼續(xù)移動(dòng)到P2檢測(cè)位，保持構(gòu)件靜止拍照并完成孔中心定位;以此類推，完成一周所有孔的定位后，智能檢測(cè)會(huì)整合構(gòu)件一周所有孔的定位結(jié)果，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)測(cè)量所要求的孔間距（相鄰、拐角、對(duì)面孔間距），同時(shí)在終端顯示畫面并拼接出整板圖像，側(cè)板（底座）圖像，以及所有孔間距數(shù)據(jù)，隨后自動(dòng)保存在智能檢測(cè)本地?cái)?shù)據(jù)庫，為了方便追溯查詢，在檢測(cè)結(jié)束后，給出OK/NG信號(hào)，對(duì)比是否符合設(shè)計(jì)所需要求，最后工人將立板預(yù)制構(gòu)件吊裝移出檢測(cè)設(shè)備?？组g距測(cè)量系統(tǒng)測(cè)技術(shù)圖，如圖7所示。孔間距測(cè)量前期圖，如圖8所示。

4 結(jié)論

本文介紹了智能檢測(cè)在橋梁預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用，以及詳細(xì)介紹了立柱、蓋梁工藝，此些工藝中包含著智能檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用，其中有預(yù)制構(gòu)件鋼筋骨架檢測(cè)系統(tǒng)，彎折件視覺測(cè)量系統(tǒng)和孔間距測(cè)量系統(tǒng)等。智能檢測(cè)具有提高生產(chǎn)效率，減少因人工造成的失誤。因此，智能檢測(cè)在橋梁預(yù)制構(gòu)件的制造中具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，此系統(tǒng)也可在其他預(yù)制構(gòu)件領(lǐng)域使用，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)信息化具有重要意義，可推動(dòng)智能建筑行業(yè)的高速發(fā)展，值得廣泛推廣使用。

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Application of Intelligent Inspection in Bridge Prefabricated Components

HU Feige1，RAO Lu1，YAN Hongyu1，WANG Xiaolong1，F(xiàn)AN Yangbiao2

（1.Zhejiang Jiaogong Group Co.， Ltd.， Hangzhou? Zhejiang? 310000;

2.School of Civil Engineering， Shaoxing University， Shaoxing? Zhejiang? 312000）

Abstract： In order to improve the construction quality of bridge prefabricated components， the intelligent detection technology is used comprehensively to realize the detection of bridge prefabricated components and reach the standard of bridge prefabricated components.In the process of column and cover beam of bridge prefabricated component， the detection system of reinforcement frame of prefabricated component， the visual measurement system of bent component and the measurement system of hole spacing are introduced in detail.The intelligent inspection system improves the production quality of bridge prefabricated components and provides valuable reference for the application of intelligent inspection in other industries.

Keywords： intelligent detection; bridge prefabricated components; production quality

收稿日期：2021-12-05

作者簡(jiǎn)介：胡飛鴿（1981—），女，湖南邵陽人，碩士研究生，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，研究方向：工程管理與信息化。