[发明专利]利用双目视觉位移监测系统分析输电塔结构模态的方法

摘要

本发明公开了一种利用双目视觉位移监测系统分析输电塔结构模态的方法，双目视觉位移监测系统包括测量靶标、图像采集装置、图像处理计算机、风速风向测量装置；首先在输电塔的薄弱位置设置好靶标，然后利用告诉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；计算机中的图像处理软件根据两个相邻靶点之间距离的变化计算出电塔位移的瞬时变化，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、非接触及多点实时采集等优点，能够实现对电塔振动有效监控，从而为研究输电塔的风致倒塌的研究提供依据，优化往后的结构设计。

主权项

1.一种利用双目视觉位移监测系统分析输电塔结构模态的方法，其特征在于：所述双目视觉位移监测系统包括测量靶标(3)、图像采集装置、图像处理计算机、风速风向测量装置；所述测量靶标(3)若干，均根据需要设置在输电塔(1)上；所述图像采集装置包括若干设置在输电塔(1)下的高速摄像机(4)，用于获取测测量靶标(3)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(3)的三维坐标，计算未变形的输电塔(1)在不同风速和风向下的振动模态，判定结构是否在正常工作范围内振动；所述方法包括以下步骤：步骤1：获取实时风速风向，计算得到风振频率ω；步骤2：计算形变后的输电塔(2)相对于无形变的输电塔(1)的空间位移函数s_ij和输电塔测点在特定频率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所有测量靶标靶点的坐标，模拟出输电塔测点在特定频率ω_f位移阻抗Z_f；步骤3：利用输电塔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，判断输电塔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。