[发明专利]便携式裂纹长度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁结构表面疲劳损伤裂纹长度的便携式测量装置及方法，主要用于测量桥梁结构表面的裂纹长度，属于土木工程中的桥梁工程监测设备领域。

背景技术

正交异性桥梁结构表面广泛地应用于大跨径桥梁的建设过程中。桥梁结构表面作为主梁的上翼缘，在桥梁使用过程中直接承受车辆的轮载作用。桥梁结构表面是由面板及纵横向加劲肋等几种薄板件焊接而成，焊缝交叉处设有弧形缺口，其构造细节相当复杂，当车辆通过时，在车辆荷载、温度荷载及残余应力的共同作用下，顶板与加劲肋交叉焊接处、加劲肋对接焊接接头处、顶板与横隔板交叉焊接处、加劲肋与横隔板交叉焊接处等钢板交叉焊接部位容易产生局部应力，变形也非常复杂，会产生裂纹。裂纹扩展的不确定性也会给桥梁的安全带来不利的影响。

目前，对于桥梁结构表面裂纹长度的检测手段较少，实际桥梁检测过程中，对裂纹长度的测量大多是由测量人员使用钢尺进行测量。同时，由于钢箱梁的构造复杂，传统的裂纹长度测量，效率低下，且不能准确测量裂纹的长度，更无法对裂纹长度、裂纹发展趋势等信息进行有效归类、处理，传统的测量方式已经满足不了桥梁检测的现代化需求。

基于以上情况，设计一种简单便携，高效同时又能对裂纹发展趋势进行跟踪的裂纹长度测量装置已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有的测量手段效率低的不足，本发明提供一种简便易操作的测量装置，该测量装置能实现对桥梁结构表面裂纹长度快速、准确的测量，现场完成对测量数据的读取与记录，提高工程实践效率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的便携式裂纹长度测量装置，包括图像获取部分、测距部分和图像处理部分，所述图像获取部分用于拍照记录裂纹的形状图像，所述测距部分用于获取距离数据，所述图像处理部用于对裂纹图像做结合距离数据仿射关系的修正，并对修正还原的裂纹图像进行分段和长度计算。

具体地，所述图像获取部分包括镜头、闪光灯、显示屏和快门，所述闪光灯用于提供照明，所述显示屏用于定位裂纹位置。

具体地，所述测距部分包括位于正三角形三个顶点上的第一红外测距装置、第二红外测距装置和第三红外测距装置，所述镜头的光轴上穿过正三角形的形心。

具体地，所述图像处理部分具有滑动标识及其轨道、滑动标识定位按钮、运行按钮，用于对修正还原后的图像进行分段定位处理，通过计算各段的裂纹长度得到裂纹总长度。

本发明同时提出应用上述便携式裂纹长度测量装置测量结构表面裂纹长度的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，通过快门、调焦键、镜头、闪光灯对目标结构表面裂纹进行图像获取；

第二步，通过红外测距装置对裂纹所在位置进行距离测量与定位，建立实际裂纹形状和测量影像的仿射关系，进行裂纹图像的修正；

第三步，对仿射还原后的图像进行后锐化及凸显裂纹边界，以灰度为指标，像素为单位，对图像进行逐行扫描，准确获得裂纹区域；调节滑动标识对裂纹图像进行分段，将实际的裂纹分成近似直线段的小段，分段计算出以像素为单位的裂纹长度，并通过分辨率参数转化为实际裂纹长度；

通过上述操作步骤，在现场的测量装置上完成裂纹图像的获取、修正和长度计算的全过程。

具体地，所述第二步中的第一红外测距装置、第二红外测距装置和第三红外测距装置通过发射、接收红外光线，同时进行三点测距，对目标裂纹平面进行定位，建立起目标平面与影像传感器平面间的对应关系，将直接拍摄获得的影像转化为正对影像，修正斜向拍摄引起的图像扭曲。

具体地，所述第三步中通过移动滑动标识对裂纹曲线进行分段，使得每一段近似于直线，然后系统对每一段进行裂纹长度计算；裂纹长度计算原理：完成分段后，系统以像素为单位，对各段进行逐行扫描，以灰度为指标，对高灰度部分的裂纹进行定位，获得裂纹的起始行和终止行，得到高度h，同理，对各段进行逐列扫描获得每一段裂纹宽度d，根据勾股定理计算出该分段的像素长度并通过像素分辨率ppi，将图片上分段的裂纹像素长度转化成裂纹实际长度L_i；最后将裂纹各分段的长度L_i求和得到裂纹实际的长度并在屏幕上显示各分段的裂纹长度以及总长度。