橋梁受拉件振動頻率測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及橋梁受拉件振動頻率測量方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國橋梁數(shù)量的迅速增長和橋梁運營環(huán)境的日趨復(fù)雜嚴(yán)苛，橋梁工程的安全問題日益突出。據(jù)不完全統(tǒng)計，1999?2012年期間我國共發(fā)生橋梁垮塌事故近50起，造成了巨大的生命財產(chǎn)損失和惡劣的社會影響。橋梁結(jié)構(gòu)的安全正受到政府和社會日益廣泛的關(guān)注。拉索、吊桿等是高效承受拉力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，廣泛地應(yīng)用于斜拉橋、懸索橋、拱橋等大型索承重橋梁中。作為主要承力構(gòu)件，拉索的服役性能直接關(guān)系到橋梁的整體安全性，在橋梁安全服役運營中扮演著至關(guān)重要的角色。在橋梁使用過程中，拉索往往由于腐蝕和振動等原因受到損害，作為張拉結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，拉索損害將會給橋梁帶來災(zāi)難性的后果。受到損壞的拉索，將發(fā)生索力變化(松弛)，從而影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布和結(jié)構(gòu)線型，拉索的嚴(yán)重銹蝕甚至可能引起斷裂，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)的坍塌。
[0003]拉索構(gòu)件健康性評定和安全性評估的主要內(nèi)容是索力測試，索承重結(jié)構(gòu)的索力測試是整個結(jié)構(gòu)受力評估的關(guān)鍵因素之一，是分析結(jié)構(gòu)當(dāng)前受力狀態(tài)和評定結(jié)構(gòu)健康狀況的重要依據(jù)。對于服役狀態(tài)下的拉索構(gòu)件索力測試，目前最主要也是幾乎唯一可行的方法是頻率法，其理論基礎(chǔ)為弦振理論，通過測試得到拉索的振動頻率后再根據(jù)拉索頻率、剛度和邊界條件，來計算拉索索力，拉索振動頻率測試的精度直接關(guān)系到拉索構(gòu)件安全性控制。因此，橋梁拉索振動頻率檢測對于拉索構(gòu)件健康性評定和安全性評估而言，具有非常重要的作用。
[0004]目前，對拉索的振動頻率檢測通常是通過傳感器進(jìn)行，如公開號CN103728014A中揭示的技術(shù)方案，其需要在每根拉索上安裝數(shù)字加速度傳感器，檢測完成后為了成本的考慮也需要拆下，用于新的檢測工作。其方案的缺點在于每根拉索的檢測都需要大量的前置或后置工作，比如傳感器的安裝拆卸等，工作效率亟待提高。
[0005]整個說明書對【背景技術(shù)】的任何討論，并不代表該【背景技術(shù)】一定是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的現(xiàn)有技術(shù)；整個說明書中的對現(xiàn)有技術(shù)的任何討論并不代表認(rèn)為該現(xiàn)有技術(shù)一定是廣泛公知的或一定構(gòu)成本領(lǐng)域的公知常識。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明意在提供橋梁受拉件振動頻率測量系統(tǒng)，以實現(xiàn)高效的拉索振動頻率檢測。
[0007]本方案中的橋梁受拉件振動頻率測量系統(tǒng)，包括相連接的:
圖像采集裝置，用于采集受拉件動態(tài)圖像；
圖像處理裝置，用于計算所述受拉件動態(tài)圖像中受拉件的振動頻率。
[0008]所述的受拉件包括橋梁的拉索或吊桿。
[0009]圖像采集裝置采集得到受拉件的動態(tài)圖像，圖像處理裝置通過對動態(tài)圖像中受拉件的位移等信息進(jìn)行分析，得到在采集周期內(nèi)受拉件的振動頻率，隨后即可將所述振動頻率用于橋梁拉索或吊桿等受拉件的張力測量計算。其間采用的連接包括有線或者無線的方式。
[0010]上述技術(shù)方案的特點是:能夠遠(yuǎn)距離的進(jìn)行受拉件的振動檢測，而且在檢測工作的前后無需過多的準(zhǔn)備工作，只需將圖像采集裝置對準(zhǔn)待檢測的受拉件采集圖像即可。而且本方案均采用現(xiàn)有的成熟設(shè)備，設(shè)備成本也不高，經(jīng)濟性較佳。
[0011]進(jìn)一步，圖像采集裝置為線陣相機。線陣相機掃描行的坐標(biāo)由光柵提供，高精度的光柵尺的示值精度可高于面陣C⑶像元間距的制造精度，從這個意義上講，線陣CXD獲取的圖像在掃描方向上的精度可高于面陣CCD圖像。當(dāng)然，普通的面陣攝像機也可以滿足本方案的需要。
[0012]進(jìn)一步，線陣相機設(shè)于自動調(diào)節(jié)支架上，自動調(diào)節(jié)支架設(shè)有調(diào)整其姿態(tài)的支架控制器，線陣相機旁還設(shè)有用于采集拉索空間姿態(tài)圖像的攝像頭，攝像頭與圖像處理裝置電連接，圖像處理裝置與支架控制器電連接。攝像頭與支架控制器采集受拉件的圖像，然后圖像處理裝置分析得到受拉件的角度，由于攝像頭是設(shè)置在線陣相機旁的(距離很近)，則攝像頭觀測到的受拉件角度即基本等于線陣相機作為觀測點得到的受拉件角度。然后支架控制器根據(jù)受拉件角度控制自動調(diào)節(jié)支架，使線陣相機的線陣方向(像素長度排列方向)垂直于受拉件方向，保證線陣相機可以以最優(yōu)的角度采集受拉件的振動圖像，這個過程可以通過圖像處理裝置來進(jìn)行控制。自動調(diào)節(jié)支架可以選用包括機械手和云臺在內(nèi)的各種設(shè)備。
[0013]進(jìn)一步，多組檢測單元設(shè)于移動載體上，每組檢測單元包括所述的相連接的線陣相機、自動調(diào)節(jié)支架、支架控制器和攝像頭。移動載體可以是車、船、飛行器等各種載體。攝像頭可以用于跟蹤受拉件的方位及角度，保證與其同組的線陣相機在自動調(diào)節(jié)支架的控制下可以正對目標(biāo)受拉件，且保證較優(yōu)的振動圖像采集角度。本方案可以同時對多根受拉件進(jìn)行檢測，例如移動載體為車輛，車輛經(jīng)過大橋后其上的不同檢測單元分別對不同的受拉件進(jìn)行檢測，同時，還可以調(diào)用兩組以上的檢測單元對一根受拉件進(jìn)行檢測，根據(jù)兩組檢測單元對同一對象受拉件作出的檢測結(jié)果進(jìn)行綜合分析，以得到更加準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)。當(dāng)然，單使用一組檢測單元對一根受拉件進(jìn)行檢測也是可行的，其獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性完全能夠滿足實際的需要。
[0014]進(jìn)一步，自動調(diào)節(jié)支架上設(shè)有用于檢測自身振動的陀螺儀，陀螺儀與支架控制器連接。支架控制器可以根據(jù)陀螺儀送來的支架自身抖動的數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整支架的姿態(tài)，或補償受拉件的振動圖像，避免設(shè)備自身抖動給采集過程帶來的不良影響，提高了檢測精度。
[0015]本發(fā)明還提供橋梁受拉件振動頻率測量方法，以實現(xiàn)高效的受拉件振動頻率檢測。
[0016]本方案中的橋梁受拉件振動頻率測量方法，包括下述步驟:
采集受拉件連續(xù)圖像；
根據(jù)所述采集圖像判斷受拉件的振動次數(shù)；
根據(jù)受拉件在單位時間內(nèi)的振動次數(shù)得出其振動頻率。
[0017]受拉件的振動次數(shù)是通過圖像處理技術(shù)進(jìn)行的，在此步驟中是進(jìn)行圖像處理分析工作，在圖像處理分析完成后，可以在另一步驟進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，即振動頻率的計算。采集頻率需大于受拉件通常振動頻率所在的范圍，以保證圖像較真實的反應(yīng)出受拉件的振動情況。此方案能夠遠(yuǎn)距離的進(jìn)行受拉件的振動檢測，而且在檢測工作的前后無需過多的準(zhǔn)備工作，工作效率較高。
[0018]進(jìn)一步，在同一移動載體上使用多套采集設(shè)備