臂架式橋梁檢測(cè)車的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著交通運(yùn)輸業(yè)的迅猛發(fā)展,橋梁及城市高架橋的需求量日益增多,但目前頻發(fā)的橋梁及高架橋坍塌事故,使得人們對(duì)橋梁及高架橋的安全檢測(cè)工作愈加重視,這使橋梁檢測(cè)車的發(fā)展得到極大地的推動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)采用的橋檢車監(jiān)控系統(tǒng)大部分采用人機(jī)對(duì)講、視頻監(jiān)控及智能監(jiān)控系統(tǒng):人機(jī)對(duì)講的方式采用最原始的上下橋梁檢測(cè)工作人員對(duì)講的方式完成,但由于人固有的缺陷,使得橋檢車操作的安全提示出現(xiàn)誤差及滯后性;視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于監(jiān)控?cái)z像頭的采集盲區(qū),使得橋檢車操作存在安全監(jiān)控盲

2、區(qū);現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)存在的缺陷使得監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性難以保障。此外,國(guó)內(nèi)外道路存在較大的差異,故國(guó)內(nèi)外橋檢車的設(shè)計(jì)存在很大的差異,如機(jī)械臂長(zhǎng)度寬度等;這使得國(guó)外的橋檢車監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用到國(guó)內(nèi)的橋梁檢測(cè)車。針對(duì)以上問(wèn)題,以三關(guān)節(jié)的臂架式橋檢車為研究對(duì)象,利用傾角及直線位移傳感器設(shè)計(jì)了一種監(jiān)控系統(tǒng)。
　　首先,研究了傳統(tǒng)橋檢車智能監(jiān)控系統(tǒng),基于Qtopia實(shí)現(xiàn)橋檢車機(jī)械臂動(dòng)作狀態(tài)的顯示,Linux下Qtopia圖形庫(kù)僅支持二維圖形,且圖形顯

3、示與串口數(shù)據(jù)采集無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信,故傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤;本課題中,通過(guò)OpenGL ES實(shí)現(xiàn)橋檢車三維模型的構(gòu)建,并由傳感器采集橋檢車機(jī)械臂的回轉(zhuǎn)角度;基于以上數(shù)據(jù)結(jié)果與OpenGL ES三維圖形控制函數(shù)相結(jié)合的方式即可實(shí)現(xiàn)橋檢車三維模型實(shí)時(shí)跟蹤顯示機(jī)械臂的動(dòng)作狀態(tài)。為提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性,在本系統(tǒng)中特加入動(dòng)力學(xué)分析應(yīng)用及防側(cè)翻側(cè)滑安全判定界面作為擴(kuò)展功能。
　　然后,根據(jù)以上構(gòu)建思想搭建該監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成部分。該系統(tǒng)采

4、用ARM11(MINI6410)作為核心板,應(yīng)用 Android2.3操作系統(tǒng)對(duì)二維及三維圖形的支持可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)三維模型的構(gòu)建;三維模型的控制通過(guò)傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn),基于RS-485的串口通信傳輸協(xié)議。因開(kāi)發(fā)板串口資源有限,故應(yīng)合理利用串口資源。串口通信的實(shí)現(xiàn)為該監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的重要數(shù)據(jù)源保證。
　　其次,動(dòng)力學(xué)分析在監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用,利用動(dòng)力學(xué)分析靜力學(xué)、模態(tài)分析的結(jié)果與安全閥值比較,獲得橋檢車工作安全等級(jí)判定。橋梁檢測(cè)車有限元

5、模型通過(guò) AutoCAD構(gòu)建,利用 SAT文件實(shí)現(xiàn) AutoCAD與 ANSYS的接口通信,由ANSYS完成橋檢車靜力學(xué)分析與模態(tài)分析;橋檢車操作人員可通過(guò)觀察ListView列表準(zhǔn)確掌握橋檢車機(jī)械臂在不同受力作用下橋檢車機(jī)械臂的受力位移及固有振動(dòng)頻率。監(jiān)控系統(tǒng)處于機(jī)械臂動(dòng)作狀態(tài)及機(jī)械臂受力位移與固有頻率的雙重監(jiān)控下,即達(dá)到該實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)雙重保障的效果。
　　最后,監(jiān)控系統(tǒng)顯示模型設(shè)計(jì),其由主界面、橋檢車三維模型控制顯示、動(dòng)力學(xué)分