[发明专利]简支梁弯曲形变实时监测方法

说明书

本发明公开了一种简支梁弯曲形变实时监测方法。建立一个简支梁弯曲形变实时监测装置，包括：嵌入式端、电脑端；嵌入式端，固定在待测简支梁上，用于实时监测待测简支梁的形变；电脑端，用于远程监控实时数据，提供软件的数据接口，计算并显示实时角度值、最大挠度位置、最大挠度值、受力点和受力大小和模拟梁受力变形的实时模型动画等功能；方法对采集的角度数据进行去噪处理、零点处理和分度数处理这三个阶段的滤波处理；并建立了形变检测数学模型；本发明可以用于构造如板桥、肋板桥、箱梁桥等桥梁，以及集装箱吊臂的力学分析模型，也可以用于实体梁臂受力弯曲变形的实时监测，克服了应变片和计算机视觉等测量方法的不足。

技术领域

本发明涉及形变监测领域，特别是一种简支梁弯曲形变实时监测方法。

背景技术

简支梁就是两端支座仅提供竖向约束，而不提供转角约束的支撑结构。简支梁是板桥、肋板桥、箱梁桥等桥梁，以及集装箱吊臂的力学模型。

无论是桥梁还是吊臂，都是重要的承重、受力部件，其受力发生弯曲变形的现象尤为突出。而严重的变形可能会发生重大安全事故。因此，梁臂的受力监测就显得十分重要。

现有的测量技术主要有：应变片和计算机视觉。其中，应变片测量技术较为成熟，该技术精度高、寿命长，但作为一种植入式的测量方法，无法判断受力大小、无法测量弯曲位移量，同时高成本、灵活性差是该技术的不足。计算机视觉测量是这几年新起的技术，该技术对计算机视觉观察的性能和图像采集设备的安装调试的要求都很高，且容易因为视觉上的遮挡而影响。

基于以上技术的不足，本发明提出了一种简支梁梁臂模型的受力、形变实时监测装置方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种简支梁弯曲形变实时监测方法。

具体步骤为：

(1)建立一个简支梁弯曲形变实时监测装置，包括：嵌入式端、电脑端；

嵌入式端，包括：无线角度传感模块、微控制器模块、无线数据传输模块、显示模块。微控制器模块与无线角度传感模块、无线数据传输模块、显示模块电连接。

嵌入式端，用于传感器数据采集、数据解析、数据滤波、数据转换运算、显示图形和字符形式的运算结果、对参数进行实时监测和阈值报警、与电脑端进行无线通信，向电脑端发送滤波处理后的数据、接收电脑端的控制指令；

嵌入式端，固定在待测简支梁上，用于实时监测待测简支梁的形变；

无线角度传感模块，至少包括两个三轴的角度传感器，每个角度传感器可以提供一个三轴直角坐标系中三个轴的瞬时角度变化。角度传感器放置在待监测简支梁两个支点位置，实时监测两个支点角度值，回传两个支点角度值，提供无线数据传输功能。

微控制器模块，用于数据分析、数据滤波、数据转换运算、对参数进行实时监测和阈值报警、输出图形和字符形式的运算结果到显示模块。

无线数据传输模块，用于与无线角度传感模块进行无线通信、与电脑端进行无线通信，与微控制器模块进行有线通信。

显示模块，以图形和字符形式，显示形变过程和结果。

电脑端，包括两个部分，第一个部分为：数据传输中转器；第一个部分为：电脑及上位机软件。

电脑端，用于远程监控实时数据，提供软件的数据接口，与嵌入式端进行无线通信，接收嵌入式端处理后的数据，以及向嵌入式端发送控制指令。电脑端上位机软件，实现了接收串口传回的数据、发送串口编码指令、图形界面上显示采样回来的实时角度值、最大挠度位置、最大挠度值、受力点和受力大小和模拟出梁受力变形的实时模型动画等功能。