一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统的制作方法

本发明涉及混凝土试件成型检测及智能振动控制，尤其涉及一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统。

背景技术：

1、混凝土试件通常用于混凝土抗压强度、抗折强度及耐久性等性能检测，其成型质量会影响后续试验结果的准确性。在试件制作过程中，通常需要将拌合后的混凝土装入试模，并通过振动台等装置执行振动成型，以排出内部气泡，使混凝土填充试模并形成密实、平整的试件结构。

2、现有混凝土试件成型过程多依赖人工经验或固定振动参数。操作人员通常根据表面气泡、泌水情况、表面平整度等外观现象判断试件是否振实；部分自动化设备虽然能够按照预设振动频率、振幅和振动时间执行振动成型，但难以根据试件在振动过程中的实际成型状态对振动参数进行动态调节，容易造成欠振或过振。

3、随着图像识别技术的发展，已有技术通过采集混凝土试件表面图像识别气泡、泌水、边角填充或表面平整度等特征，以辅助判断试件成型质量。但混凝土表面图像容易受到表面水膜、强反光、光照变化及遮挡等因素影响，单独依赖视觉识别结果容易降低成型状态判断的稳定性。

4、在振动成型过程中，振动台的实际加速度、台面位移、振动频率偏差、电机电流波动等振动响应数据能够反映振动作用向试模及混凝土试件的传递情况。现有设备采集此类振动响应数据时，通常用于设备运行监测或异常报警，较少将其用于修正混凝土试件的成型状态判断，也难以与视觉成型状态形成有效关联。

5、此外，不同批次混凝土的工作性存在差异，例如坍落度、扩展度、粗骨料粒径、水胶比、外加剂类型等参数不同，会导致气泡逸出、泌水表现、流动填充及表面平整变化存在差异。现有视觉识别方式通常采用固定识别基准，难以根据当前批次混凝土的工作性参数进行自适应修正，容易影响不同批次试件成型状态判断的一致性。

6、因此，现有技术中仍缺少一种在混凝土试件振动成型过程中，能够根据当前批次工作性参数修正视觉识别基准，并将视觉成型状态与振动响应状态进行关联分析后用于振动参数自适应调节的技术方案。如何提高不同批次混凝土试件成型状态识别的准确性，并根据成型状态及时调节振动频率、振幅、振动时间或启停状态，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，包括数据采集单元，所述数据采集单元用于在振动成型前、振动成型初始阶段或振动成型过程中获取当前批次工作性参数，并在振动成型过程中按预设采样周期采集混凝土试件图像数据和振动台振动响应数据；

3、批次识别基准自适应单元，根据当前批次工作性参数与预设基准工作性参数的偏差修正基准视觉识别规则，得到适配当前批次混凝土的视觉识别基准；视觉成型状态判断单元根据所述图像数据和所述视觉识别基准得到视觉成型状态结果及视觉置信度；

4、振动响应状态判断单元，根据所述振动响应数据提取振动成型响应特征，并基于所述振动成型响应特征与预设振动响应基准的比对结果得到振动成型状态结果及振动置信度；

5、多模态融合控制单元，根据当前批次工作性参数对应的批次调整系数、视觉成型状态结果、视觉置信度、振动成型状态结果及振动置信度进行关联分析，生成成型状态评价结果，并结合连续采样周期内的变化情况确定成型状态；

6、振动执行单元，根据所述成型状态对振动台的振动频率、振幅、振动时间或振动启停状态进行自适应调节，使混凝土试件达到预设成型质量状态。

7、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

8、本发明在混凝土试件振动成型过程中，采集混凝土试件图像数据、振动台振动响应数据以及当前批次工作性参数，并根据当前批次工作性参数修正基准视觉识别规则，使视觉识别基准能够适配不同批次混凝土的工作性差异；同时，结合视觉成型状态结果、视觉置信度、振动成型状态结果和振动置信度确定混凝土试件的成型状态，并根据所确定的成型状态对振动频率、振幅、振动时间或振动启停状态进行自适应调节。由此，能够降低人工经验、固定振动参数和单一视觉识别对成型状态判断造成的影响，提高混凝土试件成型状态识别的准确性和稳定性，使振动参数随试件成型状态变化进行调节，减少欠振或过振导致的成型偏差，提高不同批次混凝土试件成型结果的一致性。

1.一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，包括数据采集单元，在振动成型前、振动成型初始阶段或振动成型过程中获取当前批次工作性参数，并在振动成型过程中按预设采样周期采集混凝土试件图像数据和振动台振动响应数据；

2.根据权利要求1所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述多模态融合控制单元将所述视觉成型状态结果和振动成型状态结果转换为混凝土试件处于欠振状态、合格成型状态或过振状态中的至少一种；根据当前混凝土批次的工作性参数对应的批次调整系数、视觉置信度和振动置信度，确定视觉成型状态结果和振动成型状态结果在成型状态判断中的融合权重，并根据所述融合权重生成混凝土试件的成型状态评价结果。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述批次识别基准自适应单元根据当前混凝土批次的工作性参数与预设基准工作性参数之间的偏差，生成与气泡识别、泌水识别、离析识别、边角填充识别、表面平整度识别和表面反光变化识别中的至少一种对应的识别基准修正参数；所述识别基准修正参数通过归一化偏差加权、查表、分段函数或标定模型确定，并根据识别基准修正参数生成或调用适配当前混凝土批次的视觉识别基准。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述视觉识别基准包括视觉成型特征与混凝土试件成型状态之间的对应关系，所述对应关系包括视觉特征阈值、变化量阈值和状态评分映射关系，并根据当前混凝土批次的坍落度、扩展度、粗骨料粒径、水胶比、外加剂类型和试模规格中的至少一种进行修正，以调整气泡特征、泌水特征、离析特征、边角填充特征、表面平整度特征和表面反光变化特征在欠振状态、合格成型状态或过振状态判断中的作用程度。

5.根据权利要求1或2所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述多模态融合控制单元根据识别到的视觉干扰因素或振动干扰因素，对初始视觉置信度或初始振动置信度进行一次性修正，得到修正后的视觉置信度和修正后的振动置信度；多模态融合控制单元将修正后的视觉置信度与视觉侧批次调整系数相乘，并将修正后的振动置信度与振动侧批次调整系数相乘，再对相乘结果进行归一化处理，确定视觉成型状态结果与振动成型状态结果在成型状态确定中的融合权重；其中，所述视觉干扰因素为表面水膜、强反光、光照变化或图像遮挡，所述振动干扰因素为振动频率波动、台面位移异常、电机电流异常或试模质量异常。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述多模态融合控制单元根据成型状态评价结果在连续采样周期内的变化趋势确定混凝土试件的成型状态，变化趋势由视觉成型特征和振动成型响应特征的变化幅度确定；当成型状态评价结果表征气泡逸出未收敛、边角填充未达到预设成型要求或表面平整度未达到预设成型要求时，确定为欠振状态；当成型状态评价结果表征气泡逸出收敛、边角填充达到预设成型要求且泌水变化位于预设范围时，确定为合格成型状态；当成型状态评价结果表征泌水变化超过预设范围、表面反光变化超过预设范围或离析评价等级升高时，确定为过振状态；其中，预设成型要求和预设范围由试模规格、混凝土配合比、历史合格成型样本或试验标定数据确定。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述振动执行单元根据多模态融合控制单元确定的成型状态及其在连续采样周期内的变化趋势生成振动控制指令，并按照振动控制指令在振动台允许参数范围内对振动台的振动频率、振幅、振动时间和振动启停状态中的至少一种进行调节；其中，当混凝土试件被确定为欠振状态或变化趋势指向欠振状态时，生成强化振动控制指令；当混凝土试件被确定为合格成型状态或变化趋势指向合格成型状态时，生成保持振动控制指令或停振控制指令；当混凝土试件被确定为过振状态或变化趋势指向过振状态时，生成抑制振动控制指令或停振控制指令。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述视觉成型状态判断单元用于对连续采样周期内的图像数据进行分析，在提取动态视觉成型特征之前，先在图像数据中确定试模区域，并根据所述试模区域确定试件表面识别区域；其中，试模区域通过试模目标检测、帧间跟踪或轮廓分析确定，试件表面识别区域由试模区域按预设内缩比例得到；视觉成型状态判断单元提取混凝土试件表面区域、边角区域中的至少一个区域的动态视觉成型特征，并根据动态视觉成型特征与视觉识别基准之间的匹配关系，得到视觉成型状态结果和视觉置信度；其中，动态视觉成型特征包括通过图像标定、阈值分割、连通域分析、纹理分析或深度高度差计算得到的气泡数量变化、气泡面积变化、泌水面积变化、表面反光变化、边角填充变化、表面平整度变化，以及由气泡界面纹理特征、气泡轮廓特征和表面明暗起伏特征归一化加权得到的成型粗糙度指标中的至少一种；成型粗糙度指标用于表征混凝土试件表面由粗糙趋于平整的变化趋势。

9.根据权利要求1所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述振动响应状态判断单元根据所述振动响应数据提取振动成型响应特征，并将所述振动成型响应特征与预设振动响应基准进行比对，得到振动成型状态结果和振动置信度；其中，所述振动成型响应特征包括实际加速度变化特征、台面位移变化特征、实际振动频率与目标振动频率之间的偏差特征、电机电流波动特征和试模质量变化特征中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的一种混凝土试件成型质量的智能识别与振动控制系统，其特征在于，所述振动响应状态判断单元根据连续采样周期内的实际加速度变化特征、台面位移变化特征以及实际振动频率与目标振动频率之间的偏差特征，生成振动传递状态结果，并根据振动传递状态结果对振动成型状态结果、振动置信度中的至少一项进行修正；其中，所述振动传递状态结果包括振动传递等级或振动偏离程度，所述振动偏离程度由实际加速度相对于基准加速度的非负偏离量、台面位移相对于基准台面位移的非负偏离量以及实际振动频率与目标振动频率之间的频率偏差加权得到，用于反映实际加速度变化特征、台面位移变化特征与目标振动频率之间的对应关系；基准加速度和基准台面位移根据目标振动频率、试模规格和振动台标定数据确定。