混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成方法及系统与流程

本发明涉及混凝土抗压强度检测，具体涉及一种混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成方法及系统。

背景技术：

1、混凝土抗压强度是衡量混凝土工程质量的关键力学性能指标，其抗压强度试验是工程项目中最常规的检测项目之一，广泛应用于各类建设工程的质量验收与过程控制中。目前，混凝土抗压强度检测主要采用人工操作方式，试验人员需完成试件搬运、编号核对、尺寸测量、试件对中放置、压力机操作、数据读取与记录、废料清理等多个环节。随着机器人上料、自动扫码识别、自动尺寸测量等技术的发展，部分实验室已开始配置自动化采集软件和机器人上下料装置，在一定程度上实现了试件搬运与数据采集的局部自动化。

2、然而，现有技术仍存在诸多缺陷。首先，在试件放置环节，试件对中仍然主要依赖试验人员目测或借助承压板上的同心圆标记进行手动调整，试件放置对中精准度较差，偏心受压对试件抗压强度影响显著，易导致试验结果出现系统性偏差。其次，压力机加载速率控制依赖人工调节阀门，加载速率偏差、油缸回程异常、峰值突跳和曲线断点往往只能在试验结束后才能被发现，无法在加载过程中进行实时监控与闭环调整。再者，已有自动化改造方案通常仅解决单个环节，例如只采集压力值、只搬运试件或只保存报告，尚未形成从试件身份识别、几何状态测量、放置姿态校正、加载过程监测到结果可信生成的全流程闭环。更为关键的是，试件身份信息、原始加载曲线和最终报告结论之间缺少可验证的绑定关系，复核时难以证明某条加载曲线对应某一具体试件及其完整的加载全过程；原始曲线数据无法有效防篡改，抗压强度数据不能实时上传和追溯。

3、因此，如何在不整体更换既有压力机主体结构的前提下，实现混凝土抗压试验的全流程自动化闭环，消除人为因素对试验过程和试验结果的不利影响，保证试验数据的公正性、可靠性和可追溯性，已成为当前本领域技术人员亟待攻克的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成方法及系统，以克服现有技术中混凝土抗压试验依赖人工对中放置、加载速率缺乏闭环控制、试件身份与试验结果之间缺少可验证绑定、原始数据易被篡改且难以追溯的问题。

2、本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本发明提供一种混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成方法，包括：

4、读取待测混凝土试件的试件唯一标识，据此从任务库获取试验任务对象，并进行任务匹配校验；校验通过后，测量试件几何尺寸并计算有效承压面积，获取承压板状态并判定承压板污染风险；

5、获取试件在承压板上的放置姿态数据，包括中心偏移量和姿态偏角；判断中心偏移量、姿态偏角和承压板污染风险是否均不超过各自预设阈值，若是则判定满足对中放行条件；否则根据中心偏移量和姿态偏角生成放置修正量并调整试件位置，直至满足对中放行条件；

6、满足对中放行条件后，执行加载并采集加载力时程数据；根据加载力时程数据计算实际加载速率，并根据其与预设允许速率范围的比较结果输出加载速率控制量或调节提示；对加载力时程数据进行曲线异常识别，得到曲线异常识别结果；基于加载力时程数据、实际加载速率、曲线异常识别结果和放置姿态数据计算结果可信度；

7、根据加载力时程数据确定峰值力值，根据峰值力值和有效承压面积计算抗压强度，根据结果可信度生成包含报告摘要的可信结果对象，并将试件唯一标识、峰值力值、有效承压面积、抗压强度和结果可信度写入该对象。

8、本发明进一步的改进在于，所述任务匹配校验包括：

9、验证试件唯一标识是否存在且唯一；根据试件成型时间和当前时间计算实际龄期并验证是否满足龄期要求；验证试件类型是否与任务模板匹配；验证设备量程是否适配；验证试件状态是否允许检测；以上全部为真时判定校验通过；

10、测量几何尺寸并计算有效承压面积包括：对试件可见面进行图像或点云测量，得到边长数据、承压面有效区域数据和边角缺损面积数据；拟合承压面平面方程并计算承压面点集的平面拟合残差作为平面度指标，若平面度指标超过预设平面度阈值则生成不平整提示；根据边角缺损面积数据和边长数据计算边角缺损比例，若超过预设缺损阈值则生成外观异常标记；根据边长数据计算名义承压面积，减去边角缺损面积数据得到有效承压面积；

11、获取承压板状态并判定承压板污染风险包括：获取承压板图像并分割，识别碎屑覆盖比例、油污反光强度、垫片偏移量和磨损评分，将其作为承压板状态，据此计算承压板污染风险，若超过预设污染阈值则生成禁止加载标记或清洁提示。

12、本发明进一步的改进在于，所述调整试件位置直至满足对中放行条件包括：根据中心偏移量和预设平移增益计算平移修正量，根据姿态偏角和预设姿态增益计算姿态修正量，将平移修正量和姿态修正量作为放置修正量输出以调整试件位置；调整后重新测量中心偏移量和姿态偏角，若更新后的中心偏移量小于预设偏移阈值、更新后的姿态偏角小于预设姿态阈值且承压板污染风险不超过预设污染阈值，则判定满足对中放行条件；若连续预设次数的调整后仍不满足，则生成对中异常标记。

13、本发明进一步的改进在于，执行加载并采集加载力时程数据，以及计算实际加载速率和输出控制量或提示，包括：将试验机接口数据统一映射为加载事件，加载事件包括时刻、力值、位移数据和设备状态数据；在离散时刻根据加载事件计算实际加载速率，计算实际加载速率与期望加载速率的速率误差，根据速率误差输出加载速率控制量或调节提示；在初始接触阶段采用低速预加载至预设目标力，在稳定加载阶段按期望加载速率加载，在接近破坏阶段根据曲线斜率降低控制增益；

14、对加载力时程数据进行曲线异常识别包括：对加载力时程数据进行平滑处理得到平滑力值，计算其局部斜率和二阶变化量，并确定峰值力；当二阶变化量超过预设突跳阈值且设备状态数据未显示破坏事件时判定为曲线突跳异常；当连续时间段内的实际加载速率超出预设允许速率范围时判定为加载速率异常；基于峰值力处于设备量程合理区间、峰值前实际加载速率位于允许速率范围内、峰后下降形态满足预设条件以及采集信号连续四个维度计算峰值可信度，若峰值可信度低于预设峰值阈值则将曲线异常识别结果标记为需复核。

15、本发明进一步的改进在于，计算结果可信度包括：从加载力时程数据中确定峰值力；根据实际加载速率与期望加载速率的偏差计算加载速率质量评分；根据加载力时程数据的采样点缺失数量与总采样点数量的比值计算曲线连续性评分；获取图像证据数据并基于其完整性计算图像证据评分，图像证据数据包括加载前、峰值附近和加载后图像数据；根据曲线异常识别结果和放置姿态数据计算异常风险评分；将加载速率质量评分、曲线连续性评分、图像证据评分和异常风险评分加权求和得到结果可信度；当结果可信度高于第一阈值时生成有效报告并写入可信结果对象；当结果可信度介于第一阈值和第二阈值之间时生成复核标记；当结果可信度低于第二阈值时生成结果无效标记。

16、本发明进一步的改进在于，生成包含报告摘要的可信结果对象包括：根据加载力时程数据生成曲线摘要；根据结果可信度生成报告摘要；将试件唯一标识、曲线摘要和报告摘要绑定得到可信结果对象；生成事件链，将其事件摘要与报告摘要一并写入可信结果对象；当生成复核标记时，根据结果可信度和曲线异常识别结果生成复核建议，并根据复核输入生成新版本结果对象，保留原版本和新版本并记录复核原因。

17、本发明还提供一种混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成系统，包括：

18、第一模块，用于读取待测混凝土试件的试件唯一标识，据此从任务库获取试验任务对象，并进行任务匹配校验；校验通过后，测量试件几何尺寸并计算有效承压面积，获取承压板状态并判定承压板污染风险；

19、第二模块，用于获取试件在承压板上的放置姿态数据，包括中心偏移量和姿态偏角；判断中心偏移量、姿态偏角和承压板污染风险是否均不超过各自预设阈值，若是则判定满足对中放行条件；否则根据中心偏移量和姿态偏角生成放置修正量并调整试件位置，直至满足对中放行条件；

20、第三模块，用于满足对中放行条件后，执行加载并采集加载力时程数据；根据加载力时程数据计算实际加载速率，并根据其与预设允许速率范围的比较结果输出加载速率控制量或调节提示；对加载力时程数据进行曲线异常识别，得到曲线异常识别结果；基于加载力时程数据、实际加载速率、曲线异常识别结果和放置姿态数据计算结果可信度；

21、第四模块，用于根据加载力时程数据确定峰值力值，根据峰值力值和有效承压面积计算抗压强度，根据结果可信度生成包含报告摘要的可信结果对象，并将试件唯一标识、峰值力值、有效承压面积、抗压强度和结果可信度写入该对象。

22、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成方法的步骤。

23、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成方法的步骤。

24、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成方法的步骤。

25、与现有技术相比，本发明的积极进步效果在于：

26、本发明提供的混凝土抗压自识别对中加载与可信结果生成方法，能够在不整体更换既有压力机主体结构的前提下，实现混凝土抗压试验从试件识别、对中校正、加载控制到结果可信生成的全流程自动化闭环，有效消除人为因素对试验过程和试验结果的不利影响，显著提高试验数据的公正性、可靠性和可追溯性。具体而言：

27、首先通过读取试件唯一标识并从任务库获取试验任务对象并进行任务匹配校验，实现了试件身份与试验任务的自动匹配，从源头防止了错检漏检。其次，通过测量试件几何尺寸并计算有效承压面积，获取承压板状态并判定承压板污染风险，能够在加载前主动识别试件尺寸偏差、承压面缺陷和压板污染等异常情况，克服了人工目测难以发现上述问题的缺陷。再次，通过获取试件在承压板上的中心偏移量和姿态偏角，判断偏移量、偏角和污染风险是否均不超过各自预设阈值，若全部满足则判定满足对中放行条件，否则生成放置修正量并调整试件位置直至满足条件，实现了试件放置姿态的自动测量与闭环对中校正，解决了人工目测对中所导致的偏心加载问题。随后，在满足对中放行条件后执行加载并采集加载力时程数据，根据加载力时程数据计算实际加载速率并根据其与预设允许速率范围的比较结果输出加载速率控制量或调节提示，实现了加载速率的实时监控与闭环控制，克服了人工调节阀门导致的加载速率偏差问题。在此基础上，通过对加载力时程数据进行曲线异常识别并基于加载力时程数据、实际加载速率、曲线异常识别结果和放置姿态数据计算结果可信度，实现了对加载过程质量和试验结果可信度的量化评价。最后，根据峰值力值和有效承压面积计算抗压强度，根据结果可信度生成包含报告摘要的可信结果对象，并将试件唯一标识、峰值力值、有效承压面积、抗压强度和结果可信度写入该对象，实现了试件身份、加载曲线、试验结果和可信度评价的相互绑定与可信封存。

28、进一步地，通过五项验证全部为真时判定校验通过，确保了试件身份、龄期、类型、设备适配性和状态均满足试验要求；通过图像或点云测量获取边长数据、承压面有效区域数据和边角缺损面积数据，拟合承压面平面方程并计算平面度指标，能够在加载前发现试件承压面不平整和边角缺损等外观缺陷；通过将名义承压面积减去边角缺损面积数据得到有效承压面积，使得抗压强度计算更加准确；通过获取承压板图像并分割识别碎屑覆盖比例、油污反光强度、垫片偏移量和磨损评分并计算承压板污染风险，能够在加载前主动发现压板污染问题并提示清理，避免试验结果失真。

29、进一步地，通过根据中心偏移量和预设平移增益计算平移修正量、根据姿态偏角和预设姿态增益计算姿态修正量，实现了放置修正量的定量计算；通过调整后重新测量中心偏移量和姿态偏角，形成闭环迭代，直至三项条件全部满足，确保了对中调整的精准性和可靠性；通过设置连续预设次数的调整上限，避免了因试件自身缺陷导致的无限循环调整，提高了系统运行效率。

30、进一步地，通过将试验机接口数据统一映射为加载事件，实现了不同品牌、不同型号压力机接口数据的标准化接入，使得本发明方法能够适用于既有各类压力机的数智化改造；通过计算实际加载速率与期望加载速率的速率误差并输出加载速率控制量或调节提示，实现了加载速率的闭环控制；通过三段式加载策略，兼顾了加载初期的平稳性、中期的标准性和后期的安全性；通过平滑处理、局部斜率和二阶变化量计算，能够有效识别曲线突跳异常和加载速率异常，为可信度评价提供了可靠的异常识别结果。

31、进一步地，通过分别计算加载速率质量评分、曲线连续性评分、图像证据评分和异常风险评分，并将四项评分加权求和得到结果可信度，实现了对试验全过程质量的量化综合评价；通过设置三个档位，使得不同质量等级的试验结果能够得到差异化的处理，既保证了高质量试验结果的自动高效出具，又为存在疑问的试验结果保留了人工复核通道。

32、进一步地，通过根据加载力时程数据生成曲线摘要、根据结果可信度生成报告摘要，并将试件唯一标识、曲线摘要和报告摘要绑定得到可信结果对象，实现了试件身份、加载曲线和试验报告的相互绑定；通过生成事件链并将事件摘要与报告摘要一并写入可信结果对象，使得任意修改中间采样点、删除异常段或替换试件身份都会导致重算摘要与封存摘要不一致，从而保证了原始数据不可篡改，极大增强了试验结果的可追溯性和可信度。