[发明专利]一种基于斜光轴数字图像相关方法的全场挠度实时测量系统及测量方法

说明书

本发明涉及一种基于斜光轴数字图像相关方法的全场挠度实时测量系统，包括黑白工业相机、工业定焦镜头、电子经纬仪、测距机、三脚架、高亮度单色LED靶标、与单色光源波长对应的窄带通滤波片和计算机；本发明选择桥面上同一直线上三个或以上的被测点，测量其到相机靶面的距离，通过空间内的直线拟合方法求得直线，以便得到直线上任意点到相机靶面的距离，然后利用数字图像相关算法跟踪该点在目标图像中的图像坐标，最后利用斜光轴单点标定方法计算标定系数和挠度。该系统不用与桥体相接触，且因为使用斜光轴方法视频挠度仪摆放时可以摆放在易于观察的位置，并且本发明实现了对桥体的全场测量，可以实时检测桥面任意点的挠度信息。

技术领域

本发明主要用于桥梁等大型工程结构的检测及监测技术领域，尤其涉及一种可适用于桥体全场挠度实时检测的非接触式测量方法。

背景技术

挠度是评价桥梁健康状况的一个重要指标，间接反映了桥梁结构竖向方向的刚度，同时反映桥梁结构形变是否达到危险范围。目前广泛用于桥梁施工现场检测以及桥梁健康状况检查的挠度测量方法有百分表、水准仪、经纬仪等，这些测量方法虽然涉及的仪器简单易操作，但是存在费时费力、使用不便、不能实现实时测量等不足之处，并且必须人工测量，因此只能用于桥梁短期检测以及低频率的检测。为了解决这些挠度测量方法存在的问题，一些新型的挠度测量仪器和方法不断出现，如，雷达干涉仪、测量机器人、倾角仪、G PS、激光图像法、光电成像法等，这些新型测量方法相对于传统测量方法，在某些方面进行了改进解决了一部分问题，有着各自的优势。

虽然这些新型的挠度测量方法解决了一部分问题，但是依旧存在一些缺点以及未能解决的问题，如，需将仪器架设在与被测桥梁绝对垂直的位置、测量精度达不到检测要求、测试时仪器需足够靠近被测桥梁、无法实现多点动态同步测量、无法实现对桥梁的实时监测、无法实现桥梁挠度的全场测量、必须用某几个点来代替桥梁的整体情况等。

发明内容

为了解决现有技术存在的无法进行远距离高精度全场挠度实时测量的问题，本发明提出了一种基于斜光轴数字图像相关方法的全场挠度实时测量方法，这一测量方法实现了高精度、远距离、实时测量，通过多点同步测量并利用直线拟合出桥面上所有点到视频挠度仪的距离，然后通过单点标定公式实现对任意点的测量，即实现了全场测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种基于斜光轴数字图像相关方法的全场挠度实时测量系统包括视频挠度仪、测距机、三脚架、高亮度单色光LED靶标、窄带通滤波片和计算机；视频挠度仪用于实时采集所需要的三个以上被测点的信息并将信息输入计算机中；测距机用于测量各个被测点到视频挠度仪中相机靶面的距离以及黑白工业相机光轴与水平面的夹角，并将距离输入计算机；三脚架用于支撑视频挠度仪并能够粗调视频挠度仪的角度以及高度；单色光LED靶标用于安装到被测点上，便于视频挠度仪取得更加丰富准确的信息；窄带通滤波片用于屏蔽所对应单色光波长之外的环境光；计算机用于处理从视频挠度仪和测距机输入的被测点相关数据，通过直线拟合得到桥面各点到相机靶面的距离，将桥面上每个点通过单点标定公式计算得各点挠度，并将实时位移或挠度曲线显示在计算机上。

进一步，所述视频挠度仪包括电子经纬仪、黑白工业相机以及工业定焦镜头；并且黑白工业相机便于调整方向进行不同被测点的数据采集。

进一步，所述窄带通滤波片与单色光LED靶标的波段相对应。

进一步,所述挠度计算方法为基于斜光轴数字图像相关方法的单点标定方法。

进一步，所述数字拟合方法为利用三点进行的空间内的直线拟合方法。一种使用基于斜光轴数字图像相关方法的全场挠度实时测量系统的测量方法：

1)在桥面的三个或以上被测点位置分别安装单色光LED靶标(尽量保证在同一水平线上)；

2)将视频挠度仪架设在易于操作且便于调节以观测到被测点的地方，使得可以保证尽量同一地点可以采集到各个被测点的信息(必要时使用两个或更多视频挠度仪实现)；