[发明专利]一种基于模态分析的索力光学测量方法及其测量系统

权利要求书

1.一种基于模态分析的索力光学测量方法，其特征在于，步骤为：

(1)图像采集：将相机架设于桥面或桥下测点位置，调整相机镜头聚焦至目标拉索，继而拍摄拉索在环境振动下的运动图像序列并保存；

(2)多点定位与标定：基于直线检测算法提取拉索的图像边界，以及数学表达式，通过某一个测点的像素坐标推算其他所有测点的像素坐标，由此完成图像定位；基于拉索两条边界直线的数学表达式，得到测点位置附近的拉索宽度所占据的像素数量，计算各测点的放大系数，s＝Q/qi，其中Q为拉索直径实际值，qi为第i测点位置对应的像素直径；

(3)多点位移提取：采用经典的数字图像相关方法，在测点附近选取兴趣计算区域，进行该区域的位移响应计算，最后提取任意需要的测点响应信息；

(4)换算实际位移：基于测点的放大系数，各个测点像素位移响应数据换算成实际位移；

(5)基于实际振动响应数据，通过模态分析，得到拉索各阶的频率和相应的振型曲线，并从振型曲线有序均匀提取多个测试点处的振型幅值；

(6)通过绘制|S|与相关变量的关系曲线图，并结合单位长度质量m、抗弯刚度EI、各个测点相对间距已知参数求解拉索索力。

2.根据权利要求1所述的一种基于模态分析的索力光学测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中完全依赖于图像信息对各个测点进行定位和标定。

3.根据权利要求1所述的一种基于模态分析的索力光学测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中的数字图像相关方法直接追踪拉索表面的自然纹理。

4.根据权利要求1所述的一种基于模态分析的索力光学测量方法，其特征在于，所述步骤(5)中通过图像法获得多个测点的位移响应数据，图像选点选取超过最终用来提取振型幅值计算索力测点的数量来拟合真实的振型曲线。

5.一种基于模态分析的索力光学测量系统，其特征在于，所述系统包括图像采集系统、定位与标定系统、基于图像的位移计算系统、索力求解系统；图像采集系统用来采集桥梁拉索在环境振动下的运动图像序列；定位与标定系统包括基于直线检测算法推算测点的像素坐标和基于拉索两条边界直线的数学表达式推算测点的放大系数两部分；位移计算系统用于将图片导入、选取计算区域、进行位移响应计算、基于测点放大系数最终换算成实际位移；索力求解系统基于实际位移响应数据，通过模态分析，得到拉索各阶的频率和相应的振型曲线，并通过程序结合已知参数求解拉索索力。