[发明专利]基于双目视觉测量系统的输电塔构件形变及内力监测方法

说明书

技术领域

本发明属于结构健康监测技术领域，具体涉及一种基于双目视觉测量系统的输电塔构件形变及内力监测方法。

背景技术

近年来，输电塔在强风作用下倒塌的事故时有发生，给人民的生命和财产造成了极大的威胁。输电塔往往是格构式钢结构，沿塔身经常设置横隔板等构造，风荷载作用下实际上沿塔身构件受力变形大不相同，由于研究人员很难对输电塔构件的受力情况进行分析，也就无法提出有效的构件加固方式解决输电塔倒塌的问题。

由于输电塔所处现场环境的局限，运用传统的传感器如加速度传感器、位移传感器、激光传感器或者全球定位系统等，已经满足不了对输电塔构件动态位移监测的要求，因而也无法计算出输电塔构件准确的受力情况。为了更准确、方便地获得输电塔构件的受力情况，急需另外一种高效的、实时的输电塔构件形变及内力监测方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种采用机器双目视觉技术的、高效的、准确的输电塔构件形变及内力监测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于双目视觉测量系统的输电塔构件形变及内力监测方法，其特征在于：所述双目视觉测量系统包括测量靶标a、测量靶标b、图像采集装置、传输导线、图像处理计算机、风速风向测量装置；所述测量靶标a、测量靶标b均设置在输电塔构件A的两端；所述图像采集装置包括若干设置在无形变的输电塔下的高速摄像机，用于获取测量靶标a、测量靶标b的三维坐标；

所述图像采集装置与图像处理计算机通过传输导线连接，所述图像处理计算机读取所述图像采集装置拍摄得到的帧系列照片中测量靶标a、测量靶标b的三维坐标，计算无形变的输电塔在不同风速和风向下的振动模态，并根据连续拍摄的照片中相邻靶标距离的变化计算出结构的内力。

所述方法包括以下步骤：

步骤1：利用风速风向测量装置测量并记录输电塔所处环境的风速和风向信息；

步骤2：利用高速摄像机在输电塔下方拍摄一系列的时间序列照片，并将照片通过传输导线输送到图像处理计算机中；

步骤3：图像处理计算机读取照片中测量靶标a和测量靶标b的三维坐标；通过相邻帧图像中测量靶标a和测量靶标b三维坐标的变化，计算出输电塔构件A在相同时间间隔内的动位移差，即输电塔构件A在相应风荷载作用下的伸长或压缩值，据此根据输电塔构件A的材料系数计算得到该构件的受力大小；由此，依据试验建立测量输电塔构件A在风荷载作用下的实时动态特性；

步骤4：调整测量靶标a和测量靶标b在输电塔塔身的设置高度，重复步骤1～3，就能实现对输电塔塔身不同高度处构件动位移、变形和内力的监测。

本发明的优点：

1、该测量方法操作简单，并具有高采样率、高精度、非接触及实时性等优点，能够实现对沿输电塔不同高度处构件在不同风速和风向情况下的变形和内力进行有效监测；

2、图像处理技术通过相邻帧图像中两相邻靶标三维坐标的变化，计算出构件在相同时间间隔内的动位移差，实质上就是构件在相应风荷载作用下的伸长或压缩值，据此可以根据构件的材料系数计算得到该构件的受力大小；由此，依据试验建立测量构件在风荷载作用下的实时动态特性。

3、通过大量数据的分析，能够对输电塔风致倒塌构件失稳破坏形态进行预估并提出有效的加固措施；

4、与传统的结构内力测量方法相比，该方法的仪器回收率高，人力要求低，经济性好。

附图说明

图1为发明实施例的双目视觉测量系统系统示意图；

图中，1为无形变时刻的输电塔、2为测量靶标a、3为输电塔构件A、4为测量靶标b、5为发生形变时刻的输电塔、6为高速摄像机。

具体实施方法

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1，本提供的一种基于双目视觉测量系统的输电塔构件形变及内力监测方法，双目视觉测量系统包括测量靶标a2、测量靶标b4、图像采集装置、传输导线、图像处理计算机、风速风向测量装置；测量靶标a2、测量靶标b4均设置在输电塔构件A3的两端；图像采集装置包括若干设置在无形变的输电塔1下的高速摄像机，用于获取测量靶标a2、测量靶标b4的三维坐标；图像采集装置与图像处理计算机通过传输导线连接，图像处理计算机读取图像采集装置拍摄得到的帧系列照片中测量靶标a2、测量靶标b4的三维坐标，计算无形变的输电塔1在不同风速和风向下的振动模态，并根据连续拍摄的照片中相邻靶标距离的变化计算出结构的内力。