一种3D打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置及方法

本发明属于智能建筑建造领域，具体涉及一种3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置及方法。

背景技术：

1、在建筑领域，建造和监测技术的不断创新和进步是推动行业发展的关键因素之一。随着3d打印混凝土技术的迅猛发展，建筑业正面临着一系列新的机遇和挑战。传统的建筑方法无法高效建造形状不规则建筑。3d打印混凝土技术的创新不仅提高了建筑物的建造效率，还为设计师们提供了更多创作的可能性。但随之而来的是一些新的问题需要解决，其中之一便是层间冷接缝的监测和提升方法。

2、层间冷接缝是指在3d打印混凝土建筑中，由于不同层之间的材料沉积或结合不完全，导致出现的缝隙或间隙。这些冷接缝可能会导致3d打印建筑/构筑物弱化，甚至影响到建筑/构筑物的稳定性和耐久性。因此，对于建筑业来说，解决层间冷接缝的问题至关重要。

3、目前，观测层间冷接缝的方法主要包括传统的目视检查和一些先进电子显微镜检测技术，这些方法在实际操作都中存在一些限制和不足。传统的目视检查需要大量工人参与，不仅费时费力，而且很难做到全面而准确地检测每一个层间冷接缝。另一方面，电子显微镜检测技术虽然能够提供更精确的数据，但其设备昂贵，操作复杂，且需要专业人员进行操作和解读结果。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置及方法。

2、本发明提供了一种3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，具有这样的特征，用于监测3d打印混凝土层间冷接缝的形成、演化、破坏以及自愈合过程，包括：超细光学模组，设置于3d打印混凝土层间冷接缝中，用于对3d打印混凝土层间冷接缝进行观测；数码感光模组，与超细光学模组连接，用于通过超细光学模组向3d打印混凝土层间冷接缝中发射可见光并接收回传的光学信号后将其转化为数码信号；以及终端电脑，与数码感光模组连接，接收数码信号并对其进行数据处理和结果分析。

3、在本发明提供的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置中，还可以具有这样的特征：其中，超细光学模组与数码感光模组的数量为若干，超细光学模组与数码感光模组一一对应连接。

4、在本发明提供的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置中，还可以具有这样的特征：其中，超细光学模组包括：外壁套筒，为一空心管状结构；内壁套筒，为一穿设于外壁套筒中的空心管状结构；感光光纤，设置于外壁套筒与内壁套筒之间的缝隙中；以及物镜和目镜，分别设置于空心管状结构的内壁套筒的内部两端。

5、在本发明提供的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置中，还可以具有这样的特征：其中，超细光学模组还包括可抽出式保护套，可抽出式保护套将外壁套筒靠近物镜的一端套设。

6、在本发明提供的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置中，还可以具有这样的特征：其中，内壁套筒包括：目镜套筒，其尾端内部嵌设有目镜；和物镜套筒，其头端内部嵌设有物镜，物镜套筒的尾端与目镜套筒的头端通过螺旋伸缩调节旋钮旋接，使得目镜与物镜之间的距离可调。

7、在本发明提供的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置中，还可以具有这样的特征：其中，物镜的外表面覆有刻度线。

8、在本发明提供的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置中，还可以具有这样的特征：其中，数码感光模组与内壁套筒具有目镜的一端通过卡扣可拆卸连接。

9、在本发明提供的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置中，还可以具有这样的特征：其中，数码感光模组包括：激光发射器，与感光光纤连接且位于目镜的一端，用于通过感光光纤向3d打印混凝土层间冷接缝中发射可见光；数码感光元件，设置于内壁套筒端部且位于目镜一侧，用于接收穿过物镜和目镜的光学信号并转化为数码信号；以及传输元件，与数码感光元件和终端电脑连接，用于将数码信号传输至终端电脑。

10、本发明还提供了一种3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测方法，具有这样的特征，使用了前述任意一项的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，包括以下步骤：s10，组装超细光学模组和数码感光模组；s20，准备好3d打印混凝土的原材料并设置打印参数，随后开始打印；s30，在完成3d打印混凝土某一层的打印后，将超细光学模组埋入打印条中，然后继续打印上一层从而覆盖超细光学模组；s40，待3d打印混凝土初步硬化后，移除物镜外层的可抽出式保护套；s50，将数码感光模组与超细光学模组通过卡扣可拆卸连接；s60，启动激光发射器，激光发射器通过感光光纤向3d打印混凝土层间冷接缝中发射可见光，可见光通过感光光纤照射至3d打印混凝土层间冷接缝后产生光学信号并经由内壁套筒中的物镜和目镜被数码感光元件接收从而转化为数码信号；s70，使用传输元件将数码感光元件与终端电脑连接，从而使得终端电脑接收数码信号并对其进行数据处理和结果分析。

11、在本发明提供的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步步骤s20中，3d打印混凝土的原材料均匀稳定，步骤s20中，所述打印参数包括浆体流量、层厚、层宽以及步进控制，步骤s30中，3d打印混凝土采用挤出成型工艺，相邻打印层之间的间隔时间不超过10min，步骤s60中，通过调整螺旋伸缩调节旋钮改变目镜与物镜之间的距离，从而确保内壁套筒中的光路通畅且能清晰观测到3d打印混凝土层间冷接缝。

12、发明的作用与效果

13、根据本发明所涉及的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置及方法，因为监测装置包括超细光学模组，设置于3d打印混凝土层间冷接缝中，用于对3d打印混凝土层间冷接缝进行观测；数码感光模组，与超细光学模组连接，用于通过超细光学模组向3d打印混凝土层间冷接缝中发射可见光并接收回传的光学信号后将其转化为数码信号；以及终端电脑，与数码感光模组连接，接收数码信号并对其进行数据处理和结果分析。3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测方法使用了该监测装置。

14、所以，本发明的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置及方法可以清晰地实时监测观测到3d打印层间冷接缝的形成过程和形态状态，进而进一步评估冷接缝的形成、演化、破坏和自愈合过程。

技术特征：

1.一种3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，其特征在于，用于监测3d打印混凝土层间冷接缝的形成、演化、破坏以及自愈合过程，包括：

2.根据权利要求1所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，其特征在于：

6.根据权利要求3所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，其特征在于：

7.根据权利要求3所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，其特征在于：

9.一种3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测方法，其特征在于，使用了权利要求1～8中任意一项所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的3d打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测方法，其特征在于：

技术总结本发明提供了一种3D打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置及方法，属于智能建筑建造领域。3D打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置包括：超细光学模组，设置于3D打印混凝土层间冷接缝中，用于对3D打印混凝土层间冷接缝进行观测；数码感光模组，与超细光学模组连接，用于通过超细光学模组向3D打印混凝土层间冷接缝中发射可见光并接收回传的光学信号后将其转化为数码信号；以及终端电脑，与数码感光模组连接，接收数码信号并对其进行数据处理和结果分析。本发明的3D打印混凝土层间冷接缝的光学原位监测装置及方法可以清晰地实时监测观测到3D打印层间冷接缝的形成过程和形态状态，进而进一步评估冷接缝的形成、演化、破坏和自愈合过程。技术研发人员：郭晓潞,刘新豪受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29