[发明专利]基于局部振动响应的桥梁梁底内部无损检测方法和系统

说明书

本发明公开一种基于局部振动响应的桥梁梁底内部无损检测方法，利用无人机悬停于目标桥梁底部，并利用冲击锤敲击梁底子区域施加冲击力；利用车载摄像头，以撞击点作为视频捕捉中心，对梁底区域进行基于倾斜摄影的实时视频录制，录制时长2‑3S，得到振动反馈视频；对振动反馈视频进行运动放大处理；并对视频做相应的处理分析，获得对应的振动频率响应；重复得到整个桥梁底面被测区域的振动频率，判断振动频率是否发生超出设定范围的突变，若超出则做出展示或报警。本发明利用无人机配合视频拍摄并分析得到振动频率，检测过程更加简便，检测效率更高。本发明的基于局部振动响应的桥梁梁底内部无损检测系统能够实现相同的技术效果。

技术领域

本发明涉及桥梁检测领域，更进一步涉及一种基于局部振动响应的桥梁梁底内部无损检测方法和系统。

背景技术

桥梁结构在运营过程中，受到长期恶劣环境影响和持续车辆荷载作用，会引起材料性能退化，从而导致桥梁结构的损伤，轻则影响结构安全使用，重则导致坍塌、人员伤亡。对桥梁结构进行定期检查，及时发现结构损伤，评估结构安全性能，可避免诸多潜在安全隐患，对于桥梁的运营以及养护具有指导性意义。

现阶段，桥梁梁底内部损伤检测方法主要为以下两种：第一种需要检测人员事先搭建固定轨道检修桁架，然后再利用冲击锤或其他设备(超声、红外、雷达等)进行内部损伤检测，此种方式需事先在梁底永久安全固定轨道以及专用桁架挂篮，成本高昂；挂篮运行速度缓慢，检测效率低下；检测人员需要将地面大型设备搬运至挂篮中，设备调运困难，操作复杂。

第二种方法则是通过桥梁检测车的吊篮或桁架装置将检测人员及设备送到桥梁下方进行观测，此种方式需要事先将封闭交通，影响车辆的正常通行；检测车成本高昂，机械臂灵活度差；受限于检测车辆自身重量大，不能对受损情况较为严重的桥梁进行检测；检测过程需要有专业人员进入下方桁架，难以保障检测人员的安全。

对于本领域的技术人员来说，如何快速便捷地实现桥梁梁底的检测，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种基于局部振动响应的桥梁梁底内部无损检测方法，利用无人机施加振动并拍摄分析，检测过程高效便捷，具体方案如下：

一种基于局部振动响应的桥梁梁底内部无损检测方法，包括：

无人机悬停于目标桥梁底部，无人机利用冲击锤敲击梁底子区域，对子区域施加预定的冲击力；

配备有车载摄像头的地面移动车辆停放于桥梁下方的地面，确保车载摄像头能够拍摄到受敲击位置处；利用车载摄像头，以撞击点作为视频捕捉中心，对梁底区域进行基于倾斜摄影的实时视频录制，录制时长2-3S，得到振动反馈视频；

对所述振动反馈视频进行运动放大处理；

以撞击点为基准点，基于深度学习目标跟踪算法与特征点匹配进行基准点跟踪，获取基准点在时域上的动力响应；用傅里叶变换获得对应的振动频率响应；

重复上述步骤，得到整个桥梁底面被测区域的振动频率，判断振动频率是否发生超出设定范围的突变，若超出则做出展示或报警。

可选地，无人机悬停于目标桥梁底部，开启机载云台摄像头对梁底子区域进行图像采集，对采集完毕的梁底图像进行图像拼接，并将拼接完成的梁底子区域图像划分为n×m个子区域，依次给每个区域进行数字编码，每次检测以子区域的中心为基准点。

可选地，所述倾斜摄影的过程如下：

利用车载摄像头，以不同角度、视场范围对梁底目标子区域进行倾斜摄影，结合定位定向系统提供的多视影像外方位元素，并利用金字塔影像匹配策略，在每级影像上进行同名点自动匹配和联合平差，得到同名点匹配结果；

建立误差方程式，将连接点、控制点坐标、GPS/IMU辅助数据，与多视影像自检校区域网平差的误差方程，进行联合解算，从而获取视频信号。