[發(fā)明專利]便攜式裂紋長度測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510379626.2
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN104930976A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝發(fā)祥;葉蕾;周騖;陳林;吉伯海;傅中秋;王秋東
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)表面疲勞損傷裂紋長度的便攜式測量裝置及方法，主要用于測量橋梁結(jié)構(gòu)表面的裂紋長度，屬于土木工程中的橋梁工程監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

正交異性橋梁結(jié)構(gòu)表面廣泛地應(yīng)用于大跨徑橋梁的建設(shè)過程中。橋梁結(jié)構(gòu)表面作為主梁的上翼緣，在橋梁使用過程中直接承受車輛的輪載作用。橋梁結(jié)構(gòu)表面是由面板及縱橫向加勁肋等幾種薄板件焊接而成，焊縫交叉處設(shè)有弧形缺口，其構(gòu)造細節(jié)相當復(fù)雜，當車輛通過時，在車輛荷載、溫度荷載及殘余應(yīng)力的共同作用下，頂板與加勁肋交叉焊接處、加勁肋對接焊接接頭處、頂板與橫隔板交叉焊接處、加勁肋與橫隔板交叉焊接處等鋼板交叉焊接部位容易產(chǎn)生局部應(yīng)力，變形也非常復(fù)雜，會產(chǎn)生裂紋。裂紋擴展的不確定性也會給橋梁的安全帶來不利的影響。

目前，對于橋梁結(jié)構(gòu)表面裂紋長度的檢測手段較少，實際橋梁檢測過程中，對裂紋長度的測量大多是由測量人員使用鋼尺進行測量。同時，由于鋼箱梁的構(gòu)造復(fù)雜，傳統(tǒng)的裂紋長度測量，效率低下，且不能準確測量裂紋的長度，更無法對裂紋長度、裂紋發(fā)展趨勢等信息進行有效歸類、處理，傳統(tǒng)的測量方式已經(jīng)滿足不了橋梁檢測的現(xiàn)代化需求。

基于以上情況，設(shè)計一種簡單便攜，高效同時又能對裂紋發(fā)展趨勢進行跟蹤的裂紋長度測量裝置已成為亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有的測量手段效率低的不足，本發(fā)明提供一種簡便易操作的測量裝置，該測量裝置能實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)表面裂紋長度快速、準確的測量，現(xiàn)場完成對測量數(shù)據(jù)的讀取與記錄，提高工程實踐效率。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的便攜式裂紋長度測量裝置，包括圖像獲取部分、測距部分和圖像處理部分，所述圖像獲取部分用于拍照記錄裂紋的形狀圖像，所述測距部分用于獲取距離數(shù)據(jù)，所述圖像處理部用于對裂紋圖像做結(jié)合距離數(shù)據(jù)仿射關(guān)系的修正，并對修正還原的裂紋圖像進行分段和長度計算。

具體地，所述圖像獲取部分包括鏡頭、閃光燈、顯示屏和快門，所述閃光燈用于提供照明，所述顯示屏用于定位裂紋位置。

具體地，所述測距部分包括位于正三角形三個頂點上的第一紅外測距裝置、第二紅外測距裝置和第三紅外測距裝置，所述鏡頭的光軸上穿過正三角形的形心。

具體地，所述圖像處理部分具有滑動標識及其軌道、滑動標識定位按鈕、運行按鈕，用于對修正還原后的圖像進行分段定位處理，通過計算各段的裂紋長度得到裂紋總長度。

本發(fā)明同時提出應(yīng)用上述便攜式裂紋長度測量裝置測量結(jié)構(gòu)表面裂紋長度的方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，通過快門、調(diào)焦鍵、鏡頭、閃光燈對目標結(jié)構(gòu)表面裂紋進行圖像獲取；

第二步，通過紅外測距裝置對裂紋所在位置進行距離測量與定位，建立實際裂紋形狀和測量影像的仿射關(guān)系，進行裂紋圖像的修正；

第三步，對仿射還原后的圖像進行后銳化及凸顯裂紋邊界，以灰度為指標，像素為單位，對圖像進行逐行掃描，準確獲得裂紋區(qū)域；調(diào)節(jié)滑動標識對裂紋圖像進行分段，將實際的裂紋分成近似直線段的小段，分段計算出以像素為單位的裂紋長度，并通過分辨率參數(shù)轉(zhuǎn)化為實際裂紋長度；

通過上述操作步驟，在現(xiàn)場的測量裝置上完成裂紋圖像的獲取、修正和長度計算的全過程。

具體地，所述第二步中的第一紅外測距裝置、第二紅外測距裝置和第三紅外測距裝置通過發(fā)射、接收紅外光線，同時進行三點測距，對目標裂紋平面進行定位，建立起目標平面與影像傳感器平面間的對應(yīng)關(guān)系，將直接拍攝獲得的影像轉(zhuǎn)化為正對影像，修正斜向拍攝引起的圖像扭曲。

具體地，所述第三步中通過移動滑動標識對裂紋曲線進行分段，使得每一段近似于直線，然后系統(tǒng)對每一段進行裂紋長度計算；裂紋長度計算原理：完成分段后，系統(tǒng)以像素為單位，對各段進行逐行掃描，以灰度為指標，對高灰度部分的裂紋進行定位，獲得裂紋的起始行和終止行，得到高度h，同理，對各段進行逐列掃描獲得每一段裂紋寬度d，根據(jù)勾股定理計算出該分段的像素長度并通過像素分辨率ppi，將圖片上分段的裂紋像素長度轉(zhuǎn)化成裂紋實際長度L_i；最后將裂紋各分段的長度L_i求和得到裂紋實際的長度并在屏幕上顯示各分段的裂紋長度以及總長度。