[发明专利]基于机器视觉和拉力传感器的钢梁吊装监控系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉和拉力传感器的钢梁吊装监控系统中，桥面吊机通过钢丝吊绳连接于待架设梁段，拉力传感器安装于钢丝吊绳上；工业相机固定于桥面吊机上，使其镜头竖直朝下；网络交换机分别与工业相机、智能计算终端、无线网桥通讯连接；方形基准标靶位于已架设梁段桥面两侧；方形监测标靶位于待架设梁端桥面两侧，方形监测标靶和方形基准标靶一一对应。本发明系统结构简单，监控方法工程现场实用性强，监测精度高，运维成本低，具备无人实时监测、无线传输数据、智能辅助控制等特点。

技术领域

本发明涉及桥梁钢梁吊装监控方法领域。更具体地说，本发明涉及一种基于机器视觉和拉力传感器的钢梁吊装监控系统和方法。

背景技术

在现有的桥梁钢梁施工中，通常采用悬臂拼装的方法进行吊装，随着桥梁跨度的增大和科学技术的发展，钢梁施工空间愈加复杂，吊装难度越来越大。

传统的钢梁吊装监控方法在梁被吊起之前事先调整好其姿态，使其保持水平且无转角在吊机拉索处安装拉力传感器获得拉力数据，根据力的对称性来判断钢梁是否存在偏转，在吊升过程中，凭借指挥人员肉眼观察梁的位移及转角情况。此种监控方法误差大，对指挥人员的业务水平要求高，人为主观不确定性强，且受环境因素影响大。

新兴的基于机器视觉的位移监测技术具有非接触、远距离、高精度、省时省力、多点监测等众多优点，已广泛应用于桥梁挠度、位移监测，但现有方法只能测量桥梁多点的面内相对位移，无法确定两梁段空间位置相对关系。

发明内容

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明的一优选实施方案提供了一种基于机器视觉和拉力传感器的钢梁吊装监控系统，以监测待架设梁段和已架设梁段，便于二者拼接，包括拉力传感器、工业相机、智能计算终端、无线网桥、网络交换机、方形基准标靶、方形监测标靶，其中，

桥面吊机通过钢丝吊绳连接于待架设梁段，所述拉力传感器安装于所述钢丝吊绳上；

所述工业相机固定于桥面吊机上，使其镜头竖直朝下；

所述网络交换机分别与所述工业相机、所述智能计算终端、所述无线网桥通讯连接；

所述方形基准标靶位于已架设梁段桥面两侧；

所述方形监测标靶位于待架设梁端桥面两侧，所述方形监测标靶和所述方形基准标靶一一对应。

优选地，所述拉力传感器有四个，所述钢丝吊绳有四个，分别为1号拉力传感器、2号拉力传感器、3号拉力传感器、4号拉力传感器，分别对应安装于1号钢丝吊绳、2号钢丝吊绳、3号钢丝吊绳上，安装工况均相同，用于监测钢丝吊绳的拉力。

优选地，所述无线网桥包括发射端和接收端，发射端和接收端成对使用，为所述工业相机、所述智能计算终端提供网络。

优选地，所述方形基准标靶有两个，分别为1号方形基准标靶和2号方形基准标靶，二者分别布置于已架设梁段桥面两侧，1号方形基准标靶和2号方形基准标靶的图像中心连线为L3。

优选地，所述方形监测标靶有两个，分别为1号方形监测标靶和2号方形监测标靶，分别布置于待架设梁段桥面两侧，1号方形监测标靶和2号方形监测标靶的图像中心连线为L4；

其中两个所述方形监测标靶和两个所述方形基准标靶一一对应，1号方形基准标靶和1号方形监测标靶的图像中心连线为L1，2号方形基准标靶和2号方形监测标靶的图像中心连线为L2。

另一方面，本发明的一优选实施方案还提供一种基于机器视觉和拉力传感器的钢梁吊装监控方法，包括以下步骤：

S1、使用桥面吊机将待架设梁段吊至和已架设梁段大致高度处；

以纵桥向为X轴，以高程向为Y轴，以横桥向为Z轴，X轴、Y轴以及Z轴交汇于圆点O，平面XOZ水平；

S2、绕X轴转角监测