[发明专利]基于机器双目视觉系统的输电导线风致振动模态测量方法

摘要

本发明公开了一种基于机器双目视觉系统的输电导线风致振动模态测量方法，其中机器双目视觉系统包括输电塔导线、振动后导线、测量靶标和双目识别位移监测系统；本发明在输电导线的特定位置设置好测量靶标，然后利用高速摄像机进行连续拍摄，并将照片通过传输导线输送到图像处理计算机中，根据相邻靶标之间距离的变化计算出导线位移的瞬时变化，进而得到电塔的振动模态。本发明有良好的操作性及稳定性，并具有高采样率、高精度、非接触及实时性等优点，能够实现对输电塔导线的动态位移和变形的有效监控；从而为输电塔导线因振动而引起输电塔的风致倒塌的实时监测研究和运营安全监测评估提供依据。

主权项

1.一种基于机器双目视觉系统的输电导线风致振动模态测量方法，其特征在于：所述机器双目视觉系统包含输电塔导线(1)、振动后导线(2)、测量靶标(3)和双目识别位移监测系统(4)；所述测量靶标(2)若干，粘贴在输电塔导线(1)需要监测的位置上；所述双目识别位移监测系统(4)包括两个高速摄像机、图像处理计算机和风速风向测量装置，两个高速摄像机布置在输电塔‑线体系的下方，用于获取测量靶标(3)的三维坐标；所述两个高速摄像机均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高速摄像机拍摄得到的帧系列照片中测量靶标(2)的三维坐标，计算输电塔导线(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；所述方法包括以下步骤：步骤1：获取实时风速风向，计算得到风的工作频率ω；利用PHWE测风仪测得实时风速风向，利用脉动风力函数得到工作频率ω；步骤2：计算空间位移函数s_i和输电塔导线测点在特定频率ω_f位移阻抗Z_f；利用双目视觉技术，将三维实体测量靶标位置投影到双目识别位移监测系统(4)的左右相机二维图像之中，随后采用基于立体视觉的3D重建，获取测量靶标靶点的三维坐标；根据某一时刻所有测量靶标靶点的坐标，模拟出输电塔导线测点的实时位置得到空间位移函数s_i；根据某一时间段不同时刻的输电塔和输电塔导线所有测量靶标靶点的坐标，模拟出输电塔导线测点在特定频率ω_f位移阻抗Z_f；步骤3：利用输电塔导线测点的空间位移函数估算模态质量m和模态刚度k，以此为基础计算结构振动幅值A和模态固有频率ω₀；计算幅值A是否超过结构正常工作幅值A₀，以了解振幅是否影响结构正常工作；并判断工作频率ω是否落在模态固有频率的半功率带宽之内，判断输电导线是否有发生共振的危险；步骤4：判定结构是否在正常工作范围内振动，以及是否有发生共振的可能。