基于機(jī)器視覺(jué)的橋梁健康監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)致力于監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的環(huán)境及工作參數(shù)，觀測(cè)結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特征并進(jìn)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)和安全評(píng)估，給出有指導(dǎo)意義的結(jié)構(gòu)檢查和維護(hù)建議。在一套橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，需要安裝不同類型的傳感器來(lái)連續(xù)獲取橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)物理參數(shù)指標(biāo)，并運(yùn)用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估方法對(duì)橋梁的性能和安全狀況進(jìn)行診斷及預(yù)后。傳統(tǒng)的傳感監(jiān)測(cè)方法在實(shí)際橋梁健康監(jiān)測(cè)當(dāng)中已經(jīng)暴露出了耐久性差、測(cè)量精度低、采樣頻率低、安裝使用不便、易受電磁干擾等諸多問(wèn)題。橋梁健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域需要新

2、的監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題。本文結(jié)合機(jī)器視覺(jué)技術(shù)與傳統(tǒng)的土木工程監(jiān)測(cè)方法，構(gòu)建了一套基于機(jī)器視覺(jué)的橋梁健康監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估體系，并對(duì)其本身性能進(jìn)行了評(píng)估。主要的研究工作如下:
　　(1)給出了橋梁健康監(jiān)測(cè)的基本內(nèi)容與研究重點(diǎn)，闡述了現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題以及關(guān)鍵監(jiān)測(cè)技術(shù)，研究了基于機(jī)器視覺(jué)的傳感技術(shù)與方法在土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展，并給出了本文的研究思路。
　　(2)分別提出了基于灰度模板匹配算法、基于顏色

3、模板匹配算法和基于均值漂移追蹤算法等三種機(jī)器視覺(jué)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室框架振動(dòng)試驗(yàn)與傳統(tǒng)的磁致伸縮位移傳感器進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，驗(yàn)證了三種方法對(duì)于位移測(cè)量的準(zhǔn)確性、可靠性和穩(wěn)定性。并對(duì)三種方法進(jìn)行了評(píng)估，給出了在實(shí)際橋梁監(jiān)測(cè)中運(yùn)用各種方法的建議。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)橋的移動(dòng)荷載試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了基于灰度模板匹配算法的多點(diǎn)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法的可行性和準(zhǔn)確性。
　　(3)運(yùn)用基于機(jī)器視覺(jué)的多點(diǎn)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室中模擬橋面板的簡(jiǎn)

4、支梁和模擬橋塔的豎桿進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)和動(dòng)力特性識(shí)別，并與傳統(tǒng)的加速度傳感器方法進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本文提出的方法在結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和動(dòng)力特性識(shí)別方面的可行性和準(zhǔn)確性。
　　(4)將基于機(jī)器視覺(jué)的多點(diǎn)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法與材料力學(xué)基本理論相結(jié)合，提出了基于機(jī)器視覺(jué)的鋼纜索索力監(jiān)測(cè)方法，在實(shí)驗(yàn)室的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上對(duì)三種不同類型的纜索試樣（鋼筋、鋼絲繩及平行鋼絞線束）進(jìn)行了張拉試驗(yàn)和索力監(jiān)測(cè)，與萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的力傳感器進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證了本文方法的可行性和準(zhǔn)確性