基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置及其振捣方法与流程

本发明涉及建筑施工，尤其涉及一种基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置及其振捣方法。

背景技术：

1、混凝土浇筑施工过程中，为提高混凝土结构的密实性，通常需要采用振捣设备对浇筑后的混凝土进行振捣，以排除混凝土内部的气泡并促进骨料与浆体充分结合。目前，施工现场普遍采用插入式振捣棒进行人工振捣，操作人员通常根据振捣时间、振捣过程中混凝土表面状态以及经验判断混凝土是否达到密实要求。

2、然而，现有振捣方式主要依赖操作人员的施工经验，难以准确获取混凝土内部状态变化，一方面，振捣时间不足可能导致混凝土内部存在孔隙、密实度不足等问题，而振捣时间过长又可能导致混凝土出现离析、浆体上浮等现象，因此难以实现对振捣过程的精准控制。另一方面，现有振捣设备通常仅能够提供机械振动作用，无法实时判断振捣棒自身是否处于正常工作状态，当振捣棒出现振动力不足、异常停振等情况时，仍可能基于错误的检测结果判断混凝土已经达到振捣要求，从而影响混凝土施工质量。

3、随着智能检测技术的发展，部分振捣设备开始结合传感检测手段对混凝土振捣过程进行监测，但现有技术通常仅针对单一检测参数进行分析，缺少对振捣设备工作状态以及混凝土内部状态的综合判断，容易受到设备异常、施工环境变化等因素影响，导致振捣状态判断准确性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置及方法，通过内置的混凝土状态检测组件与振动状态检测组件分别采集混凝土电学状态数据与振捣棒振动状态数据，并经控制模块融合判断，实现振捣密实状态的客观、实时、准确判定，杜绝漏振与过振问题，提升混凝土施工质量与效率。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，包括：

3、振捣棒本体，包括振动头以及用于驱动所述振动头振动的驱动组件；

4、混凝土状态检测组件，内置于所述振动头内，用于采集振捣过程中所述振捣棒本体周围混凝土的电学状态数据；

5、振动状态检测组件，内置于所述振动头内，用于采集所述振捣棒本体振动过程中的振动状态数据；

6、控制模块，与所述混凝土状态检测组件以及所述振动状态检测组件连接，用于根据所述振动状态数据判断所述振捣棒本体是否处于正常工作状态，并在所述振捣棒本体处于正常工作状态时，根据所述电学状态数据判断混凝土是否达到振捣密实状态。

7、本发明基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置进一步的改进在于，所述混凝土状态检测组件包括电阻率传感器，所述电阻率传感器内置于所述振动头内，用于采集所述振动头周围混凝土的电阻率数据，以获得振捣过程中混凝土内部状态变化。

8、本发明基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置进一步的改进在于，所述控制模块用于根据连续采集的多个所述电阻率数据计算电阻率变化趋势，当所述电阻率变化趋势由快速变化状态逐渐转变为稳定状态，并持续预设时间保持稳定时，判定对应区域混凝土达到振捣密实状态。

9、本发明基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置进一步的改进在于，所述振动状态检测组件包括三轴振动加速度计，所述三轴振动加速度计内置于所述振动头内，用于采集所述振动头沿多个方向的振动加速度数据，以判断所述振动头是否产生有效振动。

10、本发明基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置进一步的改进在于，所述控制模块根据所述振动加速度数据计算所述振动头的振动幅值和振动频率，并根据所述振动幅值和所述振动频率是否处于预设范围判断所述振捣棒本体是否处于正常工作状态。

11、本发明基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置进一步的改进在于，所述混凝土振捣装置还包括反馈组件，所述反馈组件与所述控制模块连接，所述控制模块根据混凝土振捣状态控制所述反馈组件输出对应提示信息，以提示操作者当前振捣状态。

12、本发明基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置进一步的改进在于，所述反馈组件包括设置于所述振捣棒本体操作端的振动件，用于在混凝土振捣密实后振动，以提醒操作者当前振捣位置完成振捣操作。

13、本发明基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置进一步的改进在于，所述反馈组件还包括设置于所述振捣棒本体操作端的状态指示灯，用于在振捣作业状态、振捣密实状态以及设备故障状态下分别显示不同的颜色。

14、一种基于多模态传感融合判断的混凝土振捣方法，包括步骤：

15、步骤1：提供上述的基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置；

16、步骤2：控制振捣棒本体对待振捣混凝土区域进行振捣，并利用振动状态检测组件同步采集所述振捣棒本体振动过程中的振动状态数据，并将所述振动状态数据发送至控制模块；

17、步骤3：所述控制模块接收所述振动状态数据，并基于所述振动状态数据判断所述振捣棒本体是否处于正常工作状态；

18、步骤4：当所述振捣棒本体处于正常工作状态时，利用混凝土状态检测组件采集所述振捣棒本体周围混凝土的电学状态数据，并将所述电学状态数据发送至所述控制模块；

19、步骤5：所述控制模块接收所述电学状态数据，并根据连续采集的所述电学状态数据判断混凝土是否达到振捣密实状态。

20、与现有技术相比，本发明的优势在于：

21、1、通过采用混凝土状态检测组件与振动状态检测组件的多模态传感融合方案，实现了振捣密实状态的客观、实时、准确判定，从而从根本上杜绝漏振与过振问题，有效消除混凝土蜂窝、麻面等质量通病，大幅提升混凝土实体质量与结构安全性；

22、2、通过采用电阻率传感器实时采集混凝土电阻率数据并分析其变化趋势，避免不必要的长时间振捣，缩短单点位作业时间，显著提升整体施工效率；

23、3、通过设置反馈组件的振动件与状态指示灯，使普通工人经简单培训即可掌握操作方法，降低对高技能工人的需求，节约人工成本。

1.一种基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，其特征在于，所述混凝土状态检测组件包括电阻率传感器，所述电阻率传感器内置于所述振动头内，用于采集所述振动头周围混凝土的电阻率数据，以获得振捣过程中混凝土内部状态变化。

3.如权利要求2所述的基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，其特征在于，所述控制模块用于根据连续采集的多个所述电阻率数据计算电阻率变化趋势，当所述电阻率变化趋势由快速变化状态逐渐转变为稳定状态，并持续预设时间保持稳定时，判定对应区域混凝土达到振捣密实状态。

4.如权利要求1所述的基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，其特征在于，所述振动状态检测组件包括三轴振动加速度计，所述三轴振动加速度计内置于所述振动头内，用于采集所述振动头沿多个方向的振动加速度数据，以判断所述振动头是否产生有效振动。

5.如权利要求4所述的基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，其特征在于，所述控制模块根据所述振动加速度数据计算所述振动头的振动幅值和振动频率，并根据所述振动幅值和所述振动频率是否处于预设范围判断所述振捣棒本体是否处于正常工作状态。

6.如权利要求1所述的基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，其特征在于，所述混凝土振捣装置还包括反馈组件，所述反馈组件与所述控制模块连接，所述控制模块根据混凝土振捣状态控制所述反馈组件输出对应提示信息，以提示操作者当前振捣状态。

7.如权利要求6所述的基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，其特征在于，所述反馈组件包括设置于所述振捣棒本体操作端的振动件，用于在混凝土振捣密实后振动，以提醒操作者当前振捣位置完成振捣操作。

8.如权利要求6所述的基于多模态传感融合判断的混凝土振捣装置，其特征在于，所述反馈组件还包括设置于所述振捣棒本体操作端的状态指示灯，用于在振捣作业状态、振捣密实状态以及设备故障状态下分别显示不同的颜色。

9.一种基于多模态传感融合判断的混凝土振捣方法，其特征在于，包括步骤：