基于钢筋网检测的打孔方法及相关设备与流程

1.本发明涉及建筑工程验收检测技术领域，尤其涉及一种基于钢筋网检测的打孔方法及相关设备。


背景技术：

2.钢筋探测仪主要用于检测混泥土结构中钢筋的位置、深度等特征。现有市场上钢筋探测仪设备多应用于工程建筑验收检测阶段，通过预设钢筋大小、深度等参数，对混泥土墙面进行扫描，当探测出钢筋时会输出光电或声音信息；当需检测钢筋线分布信息时，则需预知钢筋线分布方向，在钢筋线方向上进行扫描。
3.现有钢筋探测设备虽能检查出混泥土中钢筋分布特征，但其多依托人工进行扫描，钢筋线位置的标注需人工或半自动方式以记号笔等形式完成，缺少与自动化设备的交互接口；探测钢筋时需预设钢筋参数，在自动化控制过程中缺乏灵活性；若需对钢筋线分布特征需预知钢筋线分布方向，在自动化作业过程仅能探测钢筋位置，无法探测钢筋网分布特征，不方便打孔自动控制。从而导致了自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于钢筋网检测的打孔方法及相关设备，用于解决自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。
5.本发明第一方面提供了一种基于钢筋网检测的打孔方法，所述基于钢筋网检测的打孔方法包括：
6.获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于所述第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线；
7.获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线；
8.基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线执行打孔任务。
9.在一种可行的实施方式中，所述获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于所述第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线，包括：
10.分别获取第一直线和第二直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第一墙面区域的钢筋位置集，所述第二直线平行于所述第一直线，所述第一墙面区域的钢筋位置集包括第一钢筋位置集和第二钢筋位置集；
11.基于所述第一钢筋位置集和所述第二钢筋位置集，确定第一方向筋线。
12.在一种可行的实施方式中，所述基于所述第一钢筋位置集和所述第二钢筋位置集，确定第一方向筋线，包括：
13.基于所述第一钢筋位置集和所述第二钢筋位置集，计算线段集；
14.获取基准直线，通过所述线段集与所述基准直线获取初始夹角差值集；
15.对所述初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集；
16.将所述目标夹角差值集对应的线段确定为第一方向筋线。
17.在一种可行的实施方式中，所述对所述初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集，包括：
18.获取误差幅值，计算所述初始夹角差值集中初始夹角差值连续低于所述误差幅值的次数以及待处理差值集；
19.将次数最大对应的待处理差值集确定为目标夹角差值集。
20.在一种可行的实施方式中，所述获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线，包括：
21.获取扫描所得的第二墙面区域的钢筋位置集；
22.获取所述第二墙面区域的钢筋位置集的垂直线，得到第二方向筋线。
23.在一种可行的实施方式中，所述获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线，包括：
24.获取第三直线和第四直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第二墙面区域的钢筋位置集，所述第三直线和所述第四直线为平行于所述第一方向筋线的两条沿水平直线，所述第二墙面区域的钢筋位置集包括第三钢筋位置集和第四钢筋位置集；
25.获取所述第三钢筋位置集和所述第四钢筋位置集的连线，得到第二方向筋线。
26.在一种可行的实施方式中，所述基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线控制所述打孔机器人执行打孔任务，包括：
27.基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线确定钢筋网格；
28.基于所述钢筋网格规划目标打孔位置，并控制打孔机器人基于所述目标打孔位置执行打孔任务。
29.本发明的第二方面提供了一种基于钢筋网检测的打孔装置，包括：
30.第一确定模块，用于获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于所述第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线；
31.第二确定模块，用于获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线；
32.控制模块，用于基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线控制所述打孔机器人执行打孔任务。
33.在一种可行的实施方式中，所述第一确定模块包括：
34.获取单元，用于分别获取第一直线和第二直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第一墙面区域的钢筋位置集，所述第二直线平行于所述第一直线，所述第一墙面区域的钢筋位置集包括第一钢筋位置集和第二钢筋位置集；
35.确定单元，用于基于所述第一钢筋位置集和所述第二钢筋位置集，确定第一方向筋线。
36.在一种可行的实施方式中，所述确定单元包括：
37.计算子单元，用于基于所述第一钢筋位置集和所述第二钢筋位置集，计算线段集；
38.获取子单元，用于获取基准直线，通过所述线段集与所述基准直线获取初始夹角差值集；
39.计数筛选子单元，用于对所述初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差
值集；
40.确定子单元，用于将所述目标夹角差值集对应的线段确定为第一方向筋线。
41.在一种可行的实施方式中，所述计数筛选子单元具体用于：
42.获取误差幅值，计算所述初始夹角差值集中初始夹角差值连续低于所述误差幅值的次数以及待处理差值集；
43.将次数最大对应的待处理差值集确定为目标夹角差值集。
44.在一种可行的实施方式中，所述第二确定模块具体用于：
45.获取扫描所得的第二墙面区域的钢筋位置集；
46.获取所述第二墙面区域的钢筋位置集的垂直线，得到第二方向筋线。
47.在一种可行的实施方式中，所述第二确定模块还具体用于：
48.获取第三直线和第四直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第二墙面区域的钢筋位置集，所述第三直线和所述第四直线为平行于所述第一方向筋线的两条沿水平直线，所述第二墙面区域的钢筋位置集包括第三钢筋位置集和第四钢筋位置集；
49.获取所述第三钢筋位置集和所述第四钢筋位置集的连线，得到第二方向筋线。
50.在一种可行的实施方式中，所述控制模块具体用于：
51.基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线确定钢筋网格；
52.基于所述钢筋网格规划目标打孔位置，并控制打孔机器人基于所述目标打孔位置执行打孔任务。
53.本发明实施例的第三方面提供了一种打孔机器人，所述打孔机器人包括：机械臂、打孔执行机构和机器人控制器；所述打孔执行机构安装于所述机械臂；
54.所述机械臂，用于扫描并读取第一墙面区域的钢筋位置集、第二墙面区域的钢筋位置集；
55.所述打孔执行机构，用于执行打孔任务；
56.所述机器人控制器包括存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述基于钢筋网检测的打孔设备执行上述的基于钢筋网检测的打孔方法。
57.本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的基于钢筋网检测的打孔方法。
58.本发明提供的技术方案中，获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线；获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线；基于第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务。本发明实施例中，通过第一方向筋线和第二方向筋线的自主检测，并根据第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务，无需预知钢筋线分布方向、预设钢筋参数和预知钢筋线分布方向，即可灵活地自动探测钢筋线方向以及钢筋网分布特征，方便了打孔的自动控制，从而解决了自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。
附图说明
59.图1为本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔方法的一个实施例示意图；
60.图2为本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔方法的另一个实施例示意图；
61.图3为本发明实施例中钢筋网扫描过程电平变化的一个实施例示意图；
62.图4为本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔装置的一个实施例示意图；
63.图5为本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔装置的另一个实施例示意图；
64.图6为本发明实施例中打孔机器人的一个结构示意图；
65.图7为本发明实施例中打孔机器人的场景应用的俯视图；
66.图8为本发明实施例中钢筋探测仪的场景应用的一个实施例示意图；
67.图9为本发明实施例中机器人控制器的一个实施例示意图。
具体实施方式
68.本发明实施例提供了一种基于钢筋网检测的打孔方法及相关设备，解决了自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。
69.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
70.作为示例而非限定的是，本发明以打孔机器人作为基于钢筋网检测的打孔方法的执行主体进行说明。进一步的，打孔机器人可为混泥打孔土机器人。
71.为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔方法的示意图，本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔方法的一个实施例包括：
72.s101、获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线。
73.打孔机器人获取第一墙面区域的钢筋位置集的实现方式有多种，在此不做限定，例如，红外线扫描方式、射线照相方式、雷达波反射方式、电磁感应方式等。在一种可行的实现方式中，打孔机器人对第一墙面区域进行扫描，读取并保存第一墙面区域中钢筋的当前位置，从而得到钢筋位置集，其中，第一墙面区域的钢筋位置集可为混泥土墙面上沿水平直线扫描所得的钢筋位置。通过对第一墙面区域的钢筋位置集进行计算，可确定第一方向筋线。需要说明的是，第一方向筋线可为竖筋线或横筋线，竖筋线或横筋线由混泥土墙面上沿水平直线扫描的方向决定。
74.其中，第一墙面区域的钢筋位置集可包括混泥土墙面上至少一条沿水平直线扫描所得的钢筋位置集，当第一墙面区域的钢筋位置集包括混泥土墙面上一条以上沿水平直线扫描所得的钢筋位置集时，一条沿水平直线对应一个钢筋位置集；由于钢筋网的分布为矩形网格形状分布，同一方向走向的钢筋线具有相对平行的约束，因而，优选的，第一墙面区
域的钢筋位置集包括混泥土墙面上两条沿水平直线扫描所得的钢筋位置集。
75.s102、获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线。
76.打孔机器人获取第二墙面区域的钢筋位置集的实现方式有多种，在此不做限定，例如，红外线扫描方式、射线照相方式、雷达波反射方式、电磁感应方式等。在一种可行的实现方式中，打孔机器人对平行于第一方向筋线的沿水平直线(即第二墙面区域)进行扫描，读取并保存第二墙面区域的当前位置，从而得到第二墙面区域的钢筋位置集。其中，第二墙面区域的钢筋位置集包括混泥土墙面上至少一条平行于第一方向筋线的沿水平直线扫描所得的钢筋位置集，一条直线对应一个钢筋位置集；由于横筋线与竖筋线之间的约束为相对垂直约束，因而，优选的，第二墙面区域的钢筋位置集包括混泥土墙面上两条平行于第一方向筋线的沿水平直线分别扫描所得的钢筋位置集。可对第二墙面区域的钢筋位置集进行计算或数据处理，从而得到第二方向筋线。
77.需要说明的是，第二方向筋线可为竖筋线或横筋线，当第一方向筋线为竖筋线时，第二方向筋线为横筋线，竖筋线或横筋线由混泥土墙面上沿水平直线扫描的方向决定。
78.s103、基于第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务。
79.打孔机器人通过第一方向筋线和第二方向筋线确定钢筋网格，根据钢筋网格规划所需打孔的位置，以规避钢筋线位置。打孔机器人获得规划后的所需打孔的位置后，根据规划后的所需打孔的位置执行打孔任务。
80.在一种可行的实现方式中，根据钢筋网格规划所需打孔的位置的执行过程可为根据预设的打孔参数，对钢筋网格之外的预设位置进行规划，从而得到所需打孔的位置，其中，打孔参数可包括但不限于打孔的孔数、孔与孔之间的间距、孔径和与钢筋网格之间的距离等。
81.本发明实施例中，通过第一方向筋线和第二方向筋线的自主检测，并根据第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务，无需预知钢筋线分布方向、预设钢筋参数和预知钢筋线分布方向，即可灵活地自动探测钢筋线方向以及钢筋网分布特征，能够自动化打孔过程交互控制，方便了打孔的自动控制，从而解决了自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。
82.请参阅图2，本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔方法的另一个实施例包括：
83.本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔方法在执行打孔任务之前，能够控制钢筋网检测仪器、装置或设备(例如，钢筋扫描仪)伸出、贴近混泥土板的墙面，控制机械臂带动钢筋网检测仪器、装置或设备(例如，钢筋扫描仪)进行任意两次平行路径的扫描，过程中当扫描到钢筋线时钢筋网检测仪器、装置或设备(例如，钢筋扫描仪)的控制器输出信息给机械臂，机械臂保存、记录当前位置。
84.s201、分别获取第一直线和第二直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第一墙面区域的钢筋位置集，第二直线平行于第一直线，第一墙面区域的钢筋位置集包括第一钢筋位置集和第二钢筋位置集。
85.其中，第一墙面区域的钢筋位置集包括但不限于钢筋的长度和方向等，即沿着第一直线和第二直线扫描的长度和方向可在钢筋网分布特征配置。打孔机器人获取沿第一直线lscan1匀速扫描所得的当前钢筋位置，得到第一钢筋位置集，记为p1i(i＝1,2,
…
n)；设
置平行于水平直线lscan1的水平直线lscan2，即第二直线，打孔机器人获取沿第二直线lscan2匀速扫描所得的当前钢筋位置，得到第二钢筋位置集，记为p2i(i＝1,2,
…
n)。其中，第一墙面区域的钢筋位置集可包括第一墙面区域的各个扫描点对应的当前位置。
86.其中，在一种可行的实现方式中，打孔机器人获取沿第一直线lscan1匀速扫描所得的当前钢筋位置以及沿第二直线lscan2匀速扫描所得的当前钢筋位置时，由于扫描过程会产生脉冲信号，且电平信号的大小与传感器-钢筋间距离成正比，当传感器经过钢筋线时电平信号会达到峰值，因而，当接收到基于电平信号的峰值输出的输入输出信号(即io信号)时，将对应的扫描位置进行记录和保存，从而得到第一钢筋位置集和第二钢筋位置集，如图3所示，图3示出的是钢筋网扫描过程电平变化，图3中，曲线为扫描过程电平值，曲线下方离散点为扫描过程实时峰值检测输出，即扫描过程电平值的峰值对应的曲线下方离散点即为扫描所得的钢筋位置。
87.s202、基于第一钢筋位置集和第二钢筋位置集，确定第一方向筋线。
88.具体的，打孔机器人基于第一钢筋位置集和第二钢筋位置集，计算线段集；获取基准直线，通过线段集与基准直线获取初始夹角差值集；对初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集；将目标夹角差值集对应的线段确定为第一方向筋线。
89.由于钢筋网分布为矩形网格形状分布，同一方向走向的钢筋线具有相对平行的约束；同一钢筋线被两次平行扫描时会产生两次钢筋标记p1i和p2j，因而，基于第一钢筋位置集和第二钢筋位置集计算得到线段集获取基准直线，记为l0；计算线段集中各线段与基准直线之间的夹角，得到直线夹角集，记为δ
ij
(i＝1,2,
…
,n1；j＝1,2,
…
,n2)；对直线夹角集进行排序，得到排序后的直线夹角集，记为δi(i＝1,2,
…
,n1*n2)，其中，排序的实现方式可为按照夹角值的大小对直线夹角集进行降序或升序的排序；按照预设的误差幅值，计算相邻两个直线夹角之间的差值，得到初始夹角差值集，即计算差值δδi＝δ
i+1-δi，取误差幅值δ，其中，误差幅值可由算法实践具体给定。
90.对初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集，其中，对初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集的实现方式可以有多种，例如，可对初始夹角差值集进行多段划分，计算每段中的多个初始夹角差值之间的幅度值，将幅度值最为平稳的一段中的多个初始夹角差值确定为目标夹角差值集；也可为计算初始夹角差值集中各初始夹角差值与误差幅值之间的差值，根据差值对初始夹角差值集进行筛选，从而得到目标夹角差值集；将目标夹角差值集对应的线段确定为第一方向筋线，即目标夹角差值集对应的线段即为其中相对平行的钢筋线，并将之标记为竖筋线(或横筋线)l
yi
(i＝1,2,
…
,ni)，即第一方向筋线。
91.通过基于第一钢筋位置集和第二钢筋位置集，将目标夹角差值集对应的线段确定为第一方向筋线，能够根据两次扫描得到的钢筋点位置通过给定算法得出混泥土钢筋网竖筋线(或钢筋网横筋线)分布，准确地确定第一方向筋线，而非仅仅判断目标点受否存在钢筋，提高了钢筋网检测的效率和准确性。
92.具体的，打孔机器人对初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集的执行过程包括：获取误差幅值，计算初始夹角差值集中初始夹角差值连续低于误差幅值的次数以及待处理差值集；获取次数最大对应的待处理差值集确定为目标夹角差值集。
93.其中，误差幅值可由算法实践具体给定。打孔机器人计算初始夹角差值集δδi中初始夹角差值连续低于误差幅值δ的次数，记为nk(k＝1,2,
…
,nk)，以及相对应的差值集，得到待处理差值集，记为δ
ik
(i＝1,2,
…
,n
ki
；k＝1,2,
…
,nk)，其中，在计算的期间，每当初始夹角差值高于误差幅值δ时，结束当前次nk的技术，并启动下一次计数；获取计数中次数最大值，即nk中最大值，并获取次数最大值对应的待处理差值集从而得到目标夹角差值集。提高了目标夹角差值集的准确性，从而提高了第一方向筋线的准确性。
94.需要说明的是，第一方向筋线可为竖筋线或横筋线，竖筋线或横筋线的确定由第一钢筋位置集和第二钢筋位置集的扫描方向决定。
95.s203、获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线。
96.具体的，打孔机器人获取扫描所得的第二墙面区域的钢筋位置集；获取第二墙面区域的钢筋位置集的垂直线，得到第二方向筋线。
97.其中，第二墙面区域为沿一条平行于第一方向筋线的沿水平直线扫描的区域，设置平行于第一方向筋线l
yi
的直线lscan3，即第二墙面区域。打孔机器人获取沿直线lscan3匀速扫描所得的当前钢筋位置，得到第二墙面区域的钢筋位置集，记为p3i(i＝1,2,
…
n)。由于钢筋网不同方向的钢筋先具有相对垂直的约束，因而，可过第二墙面区域的钢筋位置集p3i作与第一方向筋线l
yi
的垂直线，从而得到第二方向筋线，记为l
xj
(i＝1,2,
…
,nj)。
98.其中，在一种可行的实现方式中，打孔机器人获取沿第二墙面区域lscan3匀速扫描所得的当前钢筋位置时，由于扫描过程会产生脉冲信号，且电平信号的大小与传感器-钢筋间距离成正比，当传感器经过钢筋线时电平信号会达到峰值，因而，当接收到基于电平信号的峰值输出的输入输出信号(即io信号)时，将对应的扫描位置进行记录和保存，从而得到第二墙面区域的钢筋位置集。
99.需要说明的是，第二方向筋线可为竖筋线或横筋线，当第一方向筋线为竖筋线时，第二方向筋线为横筋线，竖筋线或横筋线的确定由第二墙面区域的钢筋位置集的扫描方向决定。
100.在一种可行的实现方式中，打孔机器人还可以获取第三直线和第四直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第二墙面区域的钢筋位置集，第三直线和第四直线为平行于第一方向筋线的两条沿水平直线，第二墙面区域的钢筋位置集包括第三钢筋位置集和第四钢筋位置集；获取第三钢筋位置集和第四钢筋位置集的连线，得到第二方向筋线。
101.由于考虑到第二方向筋线与第一方向筋线之间约束为相对垂直约束，具体实施时，可设置两条平行于第一方向筋线l
yi
的第三直线lscan4和第四直线lscan5。打孔机器人获取沿第三直线lscan4匀速扫描所得的当前钢筋位置以及沿第四直线lscan5匀速扫描所得的当前钢筋位置，得到第三钢筋位置集(记为p4i(i＝1,2,
…
n))和第四钢筋位置集(记为p5i(i＝1,2,
…
n))，即第二墙面区域的钢筋位置集。将第三钢筋位置集p4i和第四钢筋位置集p5i进行连线，得到连线，记为该连线记为第二方向筋线，记为l
xj
(i＝1,2,
…
,nj)。
102.通过获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线的执行过程，能够根据第三次扫描得到的钢筋点位置通过给定算法得出横筋线(或竖筋线)分布。
103.需要说明的是，第二方向筋线可为竖筋线或横筋线，当第一方向筋线为竖筋线时，第二方向筋线为横筋线，竖筋线或横筋线的确定由第二墙面区域的钢筋位置集的扫描方向决定。
104.s204、基于第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务。
105.具体的，打孔机器人基于第一方向筋线和第二方向筋线确定钢筋网格；基于钢筋网格规划目标打孔位置，并控制打孔机器人基于目标打孔位置执行打孔任务。
106.打孔机器人检测、计算得到第一方向筋线和第二方向筋线后，结合第一方向筋线和第二方向筋线可得钢筋网格。根据钢筋网格规划目标打孔位置，以规避钢筋线位置。打孔机器人获得目标打孔位置后，根据目标打孔位置执行打孔任务。
107.在一种可行的实现方式中，根据钢筋网格规划目标打孔位置的执行过程可为根据预设的打孔参数，对钢筋网格之外的预设位置进行规划，从而得到目标打孔位置，其中，打孔参数可包括但不限于打孔的孔数、孔与孔之间的间距、孔径和与钢筋网格之间的距离等。
108.通过基于第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务，能够根据扫描、计算得出的钢筋网竖筋线、钢筋网横筋线分布特征，避开钢筋线，执行自动化打孔任务。
109.本发明实施例中，通过第一方向筋线和第二方向筋线的自主检测，并根据第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务，无需预知钢筋线分布方向、预设钢筋参数和预知钢筋线分布方向，即可灵活地自动探测钢筋线方向以及钢筋网分布特征，能够自动化打孔过程交互控制，方便了打孔的自动控制，从而解决了自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。
110.上面对本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔方法进行了描述，下面对本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔装置进行描述，请参阅图4，本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔装置一个实施例包括：
111.第一确定模块401，用于获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线；
112.第二确定模块402，用于获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线；
113.控制模块403，用于基于第一方向筋线和第二方向筋线控制打孔机器人执行打孔任务。
114.上述基于钢筋网检测的打孔装置中各个模块的功能实现与上述基于钢筋网检测的打孔方法实施例中各步骤相对应，其功能和实现过程在此处不再一一赘述。
115.本发明实施例中，通过第一方向筋线和第二方向筋线的自主检测，并根据第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务，无需预知钢筋线分布方向、预设钢筋参数和预知钢筋线分布方向，即可灵活地自动探测钢筋线方向以及钢筋网分布特征，能够自动化打孔过程交互控制，方便了打孔的自动控制，从而解决了自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。
116.请参阅图5，本发明实施例中基于钢筋网检测的打孔装置的另一个实施例包括：
117.第一确定模块401，用于获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线；
118.其中，第一确定模块401具体包括：
119.获取单元4011，用于分别获取第一直线和第二直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第一墙面区域的钢筋位置集，第二直线平行于第一直线，第一墙面区域的钢筋位置集包括第一钢筋位置集和第二钢筋位置集；
120.确定单元4012，用于基于第一钢筋位置集和第二钢筋位置集，确定第一方向筋线
121.第二确定模块402，用于获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线；
122.控制模块403，用于基于第一方向筋线和第二方向筋线控制打孔机器人执行打孔任务。
123.在一种可行的实施方式中，确定单元4012包括：
124.计算子单元40121，用于基于第一钢筋位置集和第二钢筋位置集，计算线段集；
125.获取子单元40122，用于获取基准直线，通过线段集与基准直线获取初始夹角差值集；
126.计数筛选子单元40123，用于对初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集；
127.确定子单元40124，用于将目标夹角差值集对应的线段确定为第一方向筋线。
128.在一种可行的实施方式中，计数筛选子单元40123还可以具体用于：
129.获取误差幅值，计算初始夹角差值集中初始夹角差值连续低于误差幅值的次数以及待处理差值集；
130.将次数最大对应的待处理差值集确定为目标夹角差值集。
131.在一种可行的实施方式中，第二确定模块402还可以具体用于：
132.获取扫描所得的第二墙面区域的钢筋位置集；
133.获取第二墙面区域的钢筋位置集的垂直线，得到第二方向筋线。
134.在一种可行的实施方式中，第二确定模块402还可以具体用于：
135.获取第三直线和第四直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第二墙面区域的钢筋位置集，第三直线和第四直线为平行于第一方向筋线的两条沿水平直线，第二墙面区域的钢筋位置集包括第三钢筋位置集和第四钢筋位置集；
136.获取第三钢筋位置集和第四钢筋位置集的连线，得到第二方向筋线。
137.在一种可行的实施方式中，控制模块403还可以具体用于：
138.基于第一方向筋线和第二方向筋线确定钢筋网格；
139.基于钢筋网格规划目标打孔位置，并控制打孔机器人基于目标打孔位置执行打孔任务。
140.本发明实施例中，通过第一方向筋线和第二方向筋线的自主检测，并根据第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务，无需预知钢筋线分布方向、预设钢筋参数和预知钢筋线分布方向，即可灵活地自动探测钢筋线方向以及钢筋网分布特征，能够自动化打孔过程交互控制，方便了打孔的自动控制，从而解决了自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。
141.上面图4和图5从模块化功能实体的角度对本发明实施例中的基于钢筋网检测的打孔装置进行详细描述，下面从硬件处理的角度对本发明实施例中打孔机器人进行详细描述。
142.图6是本发明实施例提供的一种打孔机器人的结构示意图，该打孔机器人6000包括：机械臂6100、打孔执行机构6200和机器人控制器6300(未在图中显示)；打孔执行机构6200安装于机械臂6100；机械臂6100，用于扫描并读取第一墙面区域的钢筋位置集、第二墙面区域的钢筋位置集；打孔执行机构6200，用于执行打孔任务；机器人控制器6300，用于执行基于钢筋网检测的打孔方法的步骤。
143.进一步的，打孔机器人6000还包括移动机器人平台6400和钢筋探测仪6500；机械臂6100安装于移动机器人平台6400上；钢筋探测仪6500和打孔执行机构6200安装于机械臂6100的法兰盘上。
144.进一步的，机械臂6100为六轴协作机械臂。
145.进一步的，钢筋探测仪6500包括探测仪控制器6510、电推杆6520和电磁感应传感器6530；探测仪控制器6510包括单片机和外部控制电路模块；电磁感应传感器6530包括磁场线圈和感应线圈。
146.机械臂6100可通过各关节联动，实现钢筋探测仪6500相对混泥土板的墙面水平扫描动作，在扫描过程中由机械臂6100控制程序依据扫描结果同步计算钢筋网分布与安全打孔区域，控制并实现机械臂6100垂直混泥土板的墙面打孔任务。打孔机器人实施方案如图7所示，具体的，打孔机器人6000通过移动机器人平台6400运动到作业区域后，自动控制机械臂6100运动至距离混泥土板的墙面第一预设距离的位置处，控制机械臂6100上的钢筋探测仪6500探出并移动至距离墙面第二预设距离的位置处，控制机械臂6100带动钢筋探测仪6500对第一墙面区域进行沿着至少一条水平直线的匀速扫描，扫描过程中，当钢筋探测仪6500检测到钢筋时，机械臂6100读取并保存当前位置，得到第一墙面区域的钢筋位置，其中，控制机械臂6100带动钢筋探测仪6500对第一墙面区域进行匀速扫描，即钢筋探测仪的实施方案为：如图8所示，当探测仪控制器6510接收到控制程序启动的输入输出io信号，电推杆6520会推动电磁感应传感器6530移动至距离混泥土板的墙面第二预设距离的位置处，并同时开启检测，期间，单片机控制产生脉冲信号，并将脉冲信号发送至电磁感应传感器6530中的磁场线圈，使电磁感应传感器6530中的磁场线圈产生交变磁场，发生电感量变化，在切割钢筋时电磁感应传感器6530中的感应线圈会产生电平信号，将电平信号传达到单片机，电平信号的大小与传感器-钢筋间距离成正比，当电磁感应传感器6530经过钢筋线时电平信号会达到峰值，输出一个io信号给机械臂控制程序，机械臂控制程序得到该io信号后记录并保存其位置，从而得到第一墙面区域的钢筋位置(第一钢筋位置集、第二钢筋位置集)，同理可得，第二墙面区域的钢筋位置集(第三钢筋位置集、第四钢筋位置集)。
147.机械臂6100带动打孔执行机构6200基于第一方向筋线和第二方向筋线执行打孔任务。
148.如图9所示，图9是本发明实施例提供的一种机器人控制器的结构示意图，该机器人控制器6300可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，cpu)6310(例如，一个或一个以上处理器)和存储器6320，一个或一个以上存储应用程序6333或数据6332的存储介质6330(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器6320和存储介质6330可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质6330的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对机器人控制器6300中的一系列指令操作。更进一步地，处理器6310可以设置为与存储介质6330通信，在
机器人控制器6300上执行存储介质6330中的一系列指令操作。
149.机器人控制器6300还可以包括一个或一个以上电源6340，一个或一个以上有线或无线网络接口6350，一个或一个以上输入输出接口1260，和/或，一个或一个以上操作系统6331，例如windows serve，mac os x，unix，linux，freebsd等等。本领域技术人员可以理解，图9示出的机器人控制器结构并不构成对机器人控制器的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
150.本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行基于钢筋网检测的打孔方法的步骤。
151.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
152.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干计算机程序用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
153.以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于钢筋网检测的打孔方法，其特征在于，所述基于钢筋网检测的打孔方法包括：获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于所述第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线；获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线；基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线执行打孔任务。2.根据权利要求1所述的基于钢筋网检测的打孔方法，其特征在于，所述获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于所述第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线，包括：分别获取第一直线和第二直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第一墙面区域的钢筋位置集，所述第二直线平行于所述第一直线，所述第一墙面区域的钢筋位置集包括第一钢筋位置集和第二钢筋位置集；基于所述第一钢筋位置集和所述第二钢筋位置集，确定第一方向筋线。3.根据权利要求2所述的基于钢筋网检测的打孔方法，其特征在于，所述基于所述第一钢筋位置集和所述第二钢筋位置集，确定第一方向筋线，包括：基于所述第一钢筋位置集和所述第二钢筋位置集，计算线段集；获取基准直线，通过所述线段集与所述基准直线获取初始夹角差值集；对所述初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集；将所述目标夹角差值集对应的线段确定为第一方向筋线。4.根据权利要求3所述的基于钢筋网检测的打孔方法，其特征在于，所述对所述初始夹角差值集进行计数和筛选，得到目标夹角差值集，包括：获取误差幅值，计算所述初始夹角差值集中初始夹角差值连续低于所述误差幅值的次数以及待处理差值集；将次数最大对应的待处理差值集确定为目标夹角差值集。5.根据权利要求1所述的基于钢筋网检测的打孔方法，其特征在于，所述获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线，包括：获取扫描所得的第二墙面区域的钢筋位置集；获取所述第二墙面区域的钢筋位置集的垂直线，得到第二方向筋线。6.根据权利要求1所述的基于钢筋网检测的打孔方法，其特征在于，所述获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线，包括：获取第三直线和第四直线扫描所得的当前钢筋位置，得到第二墙面区域的钢筋位置集，所述第三直线和所述第四直线为平行于所述第一方向筋线的两条沿水平直线，所述第二墙面区域的钢筋位置集包括第三钢筋位置集和第四钢筋位置集；获取所述第三钢筋位置集和所述第四钢筋位置集的连线，得到第二方向筋线。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于钢筋网检测的打孔方法，其特征在于，所述基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线控制所述打孔机器人执行打孔任务，包括：基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线确定钢筋网格；基于所述钢筋网格规划目标打孔位置，并控制打孔机器人基于所述目标打孔位置执行打孔任务。
8.一种基于钢筋网检测的打孔装置，其特征在于，所述基于钢筋网检测的打孔装置包括：第一确定模块，用于获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于所述第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线；第二确定模块，用于获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线；控制模块，用于基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线控制所述打孔机器人执行打孔任务。9.一种打孔机器人，其特征在于，所述打孔机器人包括：机械臂、打孔执行机构和机器人控制器；所述打孔执行机构安装于所述机械臂；所述机械臂，用于扫描并读取第一墙面区域的钢筋位置集、第二墙面区域的钢筋位置集；所述打孔执行机构，用于执行打孔任务；所述机器人控制器包括存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述基于钢筋网检测的打孔设备执行如权利要求1-7中任意一项所述的基于钢筋网检测的打孔方法。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述基于钢筋网检测的打孔方法。

技术总结
本发明涉及建筑工程验收检测技术领域，提供一种基于钢筋网检测的打孔方法及相关设备，用于解决自动打孔过程由钢筋网检测导致的打孔失败问题。基于钢筋网检测的打孔方法包括：获取第一墙面区域的钢筋位置集，基于所述第一墙面区域的钢筋位置集确定第一方向筋线；获取第二墙面区域的钢筋位置集，基于所述第二墙面区域的钢筋位置集确定第二方向筋线；基于所述第一方向筋线和所述第二方向筋线执行打孔任务。务。务。


技术研发人员：陈新渡 刘大伟 陈志斌 陈廷生
受保护的技术使用者：广东博智林机器人有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2023/7/13