地坪检测设备及地坪检测设备的使用方法与流程

1.本发明涉及地坪检测技术领域，具体而言，涉及一种地坪检测设备及地坪检测设备的使用方法。


背景技术：

2.地坪是所有建筑工程必备的组成部分，其表面质量直接影响使用功能和上层结构的后续施工。地坪的表面质量主要有水平度和平整度两个指标。水平度用来表征地坪宏观坡度，而平整度用来表征地坪局部与理想平面的偏离程度。目前国内对地坪质量通行的标准是gb50209-2010《建筑地面工程施工质量验收规范》中的相关规定，以混凝土地面为例，平整度合格标准为2m靠尺最大偏差不超过5mm，而水平度检测仅进行目视观察和水平尺测量，或泼水法观察等较为粗糙的测量方法。此检测方法操作简单，工具价廉易用，对于住宅、商用建筑等地面是适用的，但对于仓库、厂房、跑道、广场等面积较大，表面质量要求较高的地坪，即使根据标准检测合格，也可能无法满足其功能要求。
3.目前较为通行的一种适用于高精度地坪的检测标准为f数值方法，最初作为美国混凝土协会(aci)的行业标准，并逐步被各国广泛接受，成为一些国家的推荐标准(astme1155m等)。这种检测方法的基本原理，是在被测地坪上按照一定规则抽取若干直线，采用高精度测量设备，连续测量每条直线上点的标高，计算出各直线代表水平度和平整度的数值，再使用统计学方法，将所有直线的计算结果合成为整块地坪的测量结果ff(平整度)和fl(水平度)。
4.f数值方法常用的测量工具为美国face公司出品的dipstick。dipstick内部安装有倾角传感器，下端有两个支脚，上部有一手柄。如图1所示，测量时，先将两个支脚放在被测直线起点处，使用者抓住手柄末端，保持一个支脚不动，抬起另一个支脚，使设备绕着固定支脚旋转180
°
，将另一支脚落在前方直线上，如此反复走完整条直线。在此过程中，倾角传感器记录下每次设备停稳时的水平角度，由于两支脚之间的距离固定不变，可以由此角度计算出每次停稳时前后支脚之间的相对高差。根据每段高差可计算直线的ff(平整度)数值，根据连续若干段的高差可计算直线的fl(水平度)数值。
5.其他的平整度测量设备，通常用大跨度钢梁搭建一个基准平面，在钢梁中部安装距离传感器。检测时，使设备沿路径方向运动，记录下距离传感器所测量的地面高度的波动，经过统计学方法计算之后，可表征局部地坪的平整度属性。此外，还有将距离传感器安装在汽车等移动底盘上，测量原理都是相似的。
6.上述的地坪测量标准和手段有如下缺陷：
7.1、使用靠尺检测地坪质量，受采样位置和人员主观因素的影响极大，检测结果几乎无法复现，以此结果作为验收标准，只能适用于毛坯住宅等小面积且没有特殊要求的地坪。
8.2、f数值的相关方法，虽然比以靠尺为准的现有国标能更准确表征地坪表面质量，但从本质上说，这种方法仍然是用低维(一维、直线)信息来推定高维(二维平面、三维曲面)
实体的某些属性。测量结果可以判断地坪是否合格，但并不能直接观察到地坪表面的真实形态，根据测量结果进行定点修补也较为困难，很多时候仍然需要依赖泼水法判断修补区域。
9.3、dipstick等类似测量设备，在很多领域得到认同和应用，但其操作为纯人工，测量速度较慢，人工消耗量大，造成成本也较高。


技术实现要素：

10.本发明的主要目的在于提供一种地坪检测设备及地坪检测设备的使用方法，以解决现有技术中地坪检测效率低且不准确的技术问题。
11.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种地坪检测设备，包括：靶标车，靶标车包括：第一移动车；靶标，安装在第一移动车上；测量车，测量车包括：第二移动车；测试头，安装在第二移动车上，测试头用于获取既定测量范围内的平面点云数据和靶标图形信息；控制器，与测量车和靶标车分别电连接，控制器用于控制第一移动车和第二移动车从第一既定测量范围移动到第二既定测量范围，控制器还控制测试头获取第一既定测量范围的第一点云数据和第二既定测量范围的第二点云数据，以及第一既定测量范围的第一靶标图形信息和第二既定测量范围的第二靶标图形信息，控制器根据第一靶标图形信息和第二靶标图形信息将第一点云数据和第二点云数据拼接在一起。
12.在一个实施方式中，测量车还包括支架，支架安装在第二移动车上，测试头安装在支架上。
13.在一个实施方式中，支架包括竖架和横架，竖架竖立安装在第二移动车上，横架横置安装在竖架上，测试头安装在横架上。
14.在一个实施方式中，第二移动车包括：第二车体；驱动轮，安装在第二车体的两侧，驱动轮用于驱动第二车体运动；支撑轮，安装在第二车体的前侧和/或后侧，支撑轮用于支撑第二车体。
15.在一个实施方式中，靶标为安装在第一移动车上的几何形识别构件或者非几何形构件。
16.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种地坪检测设备的使用方法，使用方法用于控制上述的地坪检测设备，使用方法包括：s10：控制第一移动车移动到第一既定测量范围内的第一位置；s20：控制第二移动车移动到第一既定测量范围的所在位置，并控制测试头获取第一既定测量范围的第一点云数据，并且结合第一点云数据获取靶标在第一既定测量范围的第一靶标图形信息；s30：控制第二移动车移动到第二既定测量范围的所在位置，并控制测试头获取第二既定测量范围的第二点云数据，并且结合第二点云数据获取靶标在第二既定测量范围的第二靶标图形信息；s40：根据第一靶标图形信息和第二靶标图形信息将第一点云数据和第二点云数据拼接在一起。
17.在一个实施方式中，在s40中：通过将第一靶标图形信息和第二靶标图形信息重合的方式将第一点云数据和第二点云数据拼接在一起。
18.在一个实施方式中，第一靶标图形信息为第一既定测量范围的第一边界位置信息，第二靶标图形信息为第二既定测量范围的第二边界位置信息。
19.在一个实施方式中，使用方法还包括：s50：控制第一移动车移动到第二既定测量
范围内的第二位置；s60：控制测试头结合第二点云数据获取靶标在第二既定测量范围的第三靶标图形信息；s70：控制第二移动车移动到第三既定测量范围的所在位置，并控制测试头获取第三既定测量范围的第三点云数据，并且结合第三点云数据获取靶标在第三既定测量范围的第四靶标图形信息；s80：根据第三靶标图形信息和第四靶标图形信息将第二点云数据和第三点云数据拼接在一起。
20.在一个实施方式中，在s80中：通过将第三靶标图形信息和第四靶标图形信息重合的方式将第二点云数据和第三点云数据拼接在一起。
21.应用本发明的技术方案，通过靶标车和测量车的配合，可以将测量车只能获取到的局部的点云数据拼接在一起，从而得到待测量地坪的全面数据，从而实现对于待测量地坪的整体评估，提高地坪数据获得的准确性。同时，通过靶标车和测量车的配合也可以提高地坪检测效率。
22.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1示出了现有技术中的地坪检测设备在使用时的结构示意图；
25.图2示出了根据本发明的地坪检测设备的实施例的结构示意图；
26.图3示出了根据本发明的地坪检测设备的使用方法的演示图；
27.图4示出了根据本发明的地坪检测设备的使用方法的流程图。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
30.需要说明的是，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”等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术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
32.如图1所示，在现有技术中，操作人员可以手持测量设备对待测量地坪a进行检测，测量的方式为在待测量地坪a上获得线段l上的线性数据，从而借助该线性数据评估待测量地坪a的。该线性数据只能评估出待测量地坪a的部分质量，并不能对待测量地坪a整体质量进行评估，因此该测量方式获取的地坪数据还是不全面、不准确的。
33.如图2所示，在本发明的技术方案中，提供了一种地坪检测设备，该地坪检测设备包括：靶标车10、测量车20和控制器。其中，靶标车10包括第一移动车11和靶标12，靶标12安装在第一移动车11上。测量车20包括第二移动车21和测试头22，测试头22安装在第二移动车21上，测试头22用于获取既定测量范围内的平面点云数据和靶标图形信息。控制器与测量车20和靶标车10分别电连接，控制器用于控制第一移动车11和第二移动车21从第一既定测量范围移动到第二既定测量范围，控制器还控制测试头22获取第一既定测量范围的第一点云数据和第二既定测量范围的第二点云数据，以及第一既定测量范围的第一靶标图形信息和第二既定测量范围的第二靶标图形信息，控制器根据第一靶标图形信息和第二靶标图形信息将第一点云数据和第二点云数据拼接在一起。
34.应用本发明的技术方案，通过靶标车10和测量车20的配合，可以将测量车20只能获取到的局部的点云数据拼接在一起，从而得到待测量地坪的全面数据，从而实现对于待测量地坪的整体评估，提高地坪数据获得的准确性。同时，通过靶标车10和测量车20的配合也可以提高地坪检测效率。
35.可选的，第二移动车21既可以在遥控器控制下运动，也可以在安装其上的导航设备引导下运动，可以使用的导航设备包括激光雷达、视觉传感器、深度相机、磁力引导等常见导航方式。优选的，测试头22通过立体视觉获取局部的地坪表面形态，立体视觉的实现方式包括但不限于单/双目视觉法、激光扫描法、结构光法等。
36.可选的，第一移动车11既可以在遥控器控制下运动，也可以跟随第二移动车21的运动实现自动导航，靶标12固定于第一移动车11。
37.作为一种可选的实施方式，控制器可以安装在测量车20和靶标车10中的一个上。作为其他的可选的实施方式，控制器也可以安装在其他的控制终端设备上，让控制器与测量车20和靶标车10分别建立通讯连接即可。
38.如图1所示，作为一种可选的实施方式，测量车20还包括支架23，支架23安装在第二移动车21上，测试头22安装在支架23上。通过支架23安装测试头22，可以让测试头22扩大既定测量范围，获得更大范围的点云数据。
39.在本实施例的技术方案中，更为优选的，支架23包括竖架231和横架232，竖架231竖立安装在第二移动车21上，横架232横置安装在竖架231上，测试头22安装在横架232上。竖架231可以提到测试头22的测试高度，横架232可以减少第二移动车21对于测试头22的干扰，进一步扩大测试头22的既定测量范围，获得更大范围的点云数据。
40.作为一种可选的实施方式，如图1所示，在本实施例的技术方案中，第二移动车21包括第二车体211、驱动轮212、支撑轮213，驱动轮212安装在第二车体211的两侧，驱动轮212用于驱动第二车体211运动，支撑轮213安装在第二车体211的前侧和后侧，支撑轮213用于支撑第二车体211。由于通过支架23抬高了测试头22，就会使得测量车20的整体中心偏高，通过支撑轮213的支撑，可以让测量车20运行的更加稳定。
41.作为一种可选的实施方式，在本实施例的技术方案中，靶标12为安装在第一移动车11上的几何形识别构件或者非几何形构件，靶标12的形状以能和地坪上可能出现的常规形状作为区分为优。具体的，在本实施例的技术方案中，靶标12为安装在第一移动车11的x形构件，实际上只要是具有特定形状的二维图形或者三维形体都可以作为靶标。实践当中既可以是粘贴标志点，也可以是打印一些特殊图案。理论上靶标特征点之间距离越远，配准越精确。靶标尺寸和配准精度之间需要一个平衡。
42.如图3和图4所示，本发明还提供了一种地坪检测设备的使用方法，使用方法用于控制上述的地坪检测设备，该使用方法包括：
43.s10：控制第一移动车11移动到第一既定测量范围内的第一位置；
44.s20：控制第二移动车21移动到第一既定测量范围的所在位置，并控制测试头22获取第一既定测量范围的第一点云数据，并且结合第一点云数据获取靶标12在第一既定测量范围的第一靶标图形信息；
45.s30：控制第二移动车21移动到第二既定测量范围的所在位置，并控制测试头22获取第二既定测量范围的第二点云数据，并且结合第二点云数据获取靶标12在第二既定测量范围的第二靶标图形信息；
46.s40：根据第一靶标图形信息和第二靶标图形信息将第一点云数据和第二点云数据拼接在一起。
47.应用本发明的技术方案，如图3中的第1步和第2步所示，可以将将待检测地坪划分为相连的多个既定测量范围，然后通过上述的使用方法，依次对相邻的两个既定测量范围进行点云数据获取，然后通过靶标图形信息和点云数据获取的结合，将多个既定测量范围的点云数据拼接在一起，就能获得待检测地坪的整体点云数据，从而可以生成完整的待检测地坪的表面形态数据，从而便于评估待检测地坪的整体质量。
48.可选的，对于靶标车10和测量车20的配合测量的控制方式，可以采用遥控或自主行驶方式完成测量过程，计算结果和报表自动生成。
49.如图3和图4所示，作为一种可选的实施方式，在本实施例的技术方案中，更为优选的，在s40中：通过将第一靶标图形信息和第二靶标图形信息重合的方式将第一点云数据和第二点云数据拼接在一起。由于都是同一个靶标12，靶标12所在的位置，即使第一点云数据和第二点云数据拼接的边界，因此只要将第一靶标图形信息和第二靶标图形信息重合在一起即可，
50.如图3和图4所示，作为一种可选的实施方式，在本实施例的技术方案中，更为优选的，第一靶标图形信息为第一既定测量范围的第一边界位置信息，第二靶标图形信息为第二既定测量范围的第二边界位置信息。这样，可以让第一点云数据和第二点云数据需要剔除的重复的数据更少，直接将第一点云数据和第二点云数据的边界拼接在一起即可。
51.如图3和图4所示，作为一种可选的实施方式，在本实施例的技术方案中，更为优选的，使用方法还包括：
52.s50：控制第一移动车11移动到第二既定测量范围内的第二位置；
53.s60：控制测试头22结合第二点云数据获取靶标12在第二既定测量范围的第三靶标图形信息；
54.s70：控制第二移动车21移动到第三既定测量范围的所在位置，并控制测试头22获
取第三既定测量范围的第三点云数据，并且结合第三点云数据获取靶标12在第三既定测量范围的第四靶标图形信息；
55.s80：根据第三靶标图形信息和第四靶标图形信息将第二点云数据和第三点云数据拼接在一起。
56.如图3中的第3步和第4步所示，在将第二既定测量范围的第二点云数据和第三既定测量范围的第三点云数据拼接之前，需要先让靶标12移动到第二既定测量范围和第三既定测量范围关联的位置处。之后，再让第二点云数据与第三靶标图形信息结合，让第三点云数据与第四靶标图形信息结合，就可以将第二点云数据和第三点云数据拼接在一起。
57.如图3和图4所示，作为一种可选的实施方式，在本实施例的技术方案中，更为优选的，在s80中：通过将第三靶标图形信息和第四靶标图形信息重合的方式将第二点云数据和第三点云数据拼接在一起。同理，由于都是同一个靶标12，靶标12所在的位置，即使第一点云数据和第二点云数据拼接的边界，因此只要将第一靶标图形信息和第二靶标图形信息重合在一起即可，
58.如图3的第5步和第6步，同一行的两个既定测量范围的点云数据的拼接方式和上述的s10～s40中的拼接方式相同，只不过在第5步和第6步中，靶标车10需要运行到同一行相邻的两个既定测量范围之间。如图3的第7步和第8步，同一列的两个既定测量范围的点云数据继续拼接的方式和上述s10～s40中的拼接方式也是相同的，只不过在第7步和第8步中，靶标车10需要向下运行到同一列的相邻的两个既定测量范围之间。
59.可选的，上述的测试头22的测量方式为基于立体视觉的非接触式测量方式，测量精度高，受环境和地面材质影响小，数据获取和处理全自动。
60.具体的，测量方法分为遥控测量和自动测量两种。
61.遥控测量是指操作人员自主完成多个既定测量范围测量规划，然后通过遥控器靶标车10和测量车20测量动作的触发依次完成各既定测量范围的点云数据的测量，将多个既定测量范围的点云数据拼接在一起，就能获得待检测地坪的整体点云数据，从而可以生成完整的待检测地坪的表面形态数据，从而便于评估待检测地坪的整体质量。
62.自动测量是指操作人员预先设定待检测地坪的测量参数，由控制器自动生成多个既定测量范围测量规划，并根据测量规划依次进行测量初始化和各既定测量范围测量过程中靶标车10和测量车20的控制，最后生成完整的待检测地坪的表面形态数据。
63.本发明所展示的技术方案的单次测量场景由系统参数决定。为保证地坪测量精度，通常单次测量场景会小于待测地坪范围，因此需要根据单次测量场景和待测地坪范围进行多个既定测量范围测量规划，多个既定测量范围测量完成后将测量结果进行拼接，最后生成完整的待检测地坪的表面形态数据。
64.相邻测量数据拼接的原理为：在两个相邻的既定测量范围的边界附近设置特定标志物，使立体视觉传感器分别获取的两个相邻的既定测量范围的三维点云数据均包含该标志物轮廓外形。
65.采用位姿变换算法，使两个相邻的既定测量范围的点云数据中标志物轮廓对齐后，将两分区的点云数据合并，即实现了相邻分区测量数据的拼接。以此类推，依次拼接各相邻场景测量数据，可获得整块场地的完整测量数据。
66.由测量数据拼接原理可知，两个相邻的既定测量范围的测量场景应有部分重叠，
重叠区域尺寸由立体视觉实现方式、测试头22及地坪测量精度要求等因素共同决定。以3m*3m的待测地坪范围为例，假设每个既定测量范围为1.2m*1.2m，两个相邻的既定测量范围的重叠区域尺寸最小为0.2m*0.2m，则既定测量范围的数量应不小于9个，点位规划方式包括但不限于该说明。
67.同时在本发明中，两个相邻的既定测量范围拼接所需的标志物，由靶标12实现，并由第一移动车11携带靶标12，按需行驶到各既定测量范围的边界处。
68.从上述内容可知，本发明的技术方案，所获测量数据为整块地面的完整三维形态，既可以直接用于评估地面质量，也可以从中抽取二维和一维信息，得到与现有测量工具一致的结果。并且，通过靶标车10和测量车20的配合，可以自动完成连续地面的多次测量和数据拼接，无需人工手持工具多次重复操作，相比现有测量手段，全过程显著减轻了操作人员的劳动强度，减少了测量结果受人为因素的影响，测量过程快速、高效，数据可靠。同时，本发明的技术方案，能够快速获得地坪表面形貌完整数据，解决了现有测量手段以低维信息表征高维实体所带来的信息缺失、复现性差、缺陷点难以定位等问题，既能为更加科学准确的地坪质量评价标准打下基础，又能为后续维护整修提供明确指引。
69.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
70.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
71.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
72.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。