[發明專利]一種測量高鐵橋梁豎向動擾度的方法

有效

• 申請號: 201910032404.1
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109596053B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 楊夏;王揚洋;林彬;張小虎;黃天立;王衛東
• 申請（專利權）人: 中山大學;中南大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/16
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明提供一種測量高鐵橋梁豎向動擾度的方法，首先在待測高鐵橋梁上布置中間測量點和左、右側參考點。在無人機上搭建測量裝置，測量裝置包括相機以及設置在相機鏡頭前方的多個光學鏡片組件。各光學鏡片組件均包括光學鏡片以及旋轉機構。調整各光學鏡片，使得待測高鐵橋梁上標記的左側參考點、右側參考點、中間測量點能夠在相機鏡頭中成像且分別成像于拍攝圖像中的R、G、B三個通道。根據相機拍攝得到的圖像，分別計算得到世界坐標系下中間測量點、左側參考點、右側參考點在豎直方向上的相對位移，進而得到高鐵橋梁豎向動擾度。本發明能夠不受環境振動影響，可實現靈活易操作的高鐵橋梁動擾度高精度測量，且測量過程簡單高效。

技術領域

本發明涉及的是橋梁動位移視覺測量技術領域，具體涉及一種測量高鐵橋梁豎向動擾度的方法。

背景技術

基于視覺測量技術的高鐵橋梁動位移測量需要在待測橋梁的附近架設配備長焦鏡頭的相機，通過相機對橋梁待測部位成像，記錄待測部位不同時刻在圖像上的位置，再根據橋梁待測部位在圖像上的位置變化計算橋梁待測部位的實際位置變化，從而得到橋梁該部位的動位移。待測部位可以是橋梁上的自然表面，也可以粘貼或固定特殊制作的光學標志。

現有的機器視覺測量方式，需要對架設的相機進行嚴格的標定，以確定相機視場與待測目標的相對位姿關系，保證得到待測點在豎直方向的位置變化。這樣的標定通常是在地面上選擇若干絕對坐標已知的控制點，通過控制點對相機的絕對位姿進行標定。

此外，相機成像時對環境要求很高，因為測量過程容易受到環境影響，致使最終測量精度不能滿足要求。例如，當相機架設在公路近旁時，過往車輛引起的路面振動會直接影響到相機的姿態穩定，難以達到亞毫米量級的測量精度要求。

因此，研究一種對測量環境條件要求低，甚至能夠不受環境振動影響，可實現高鐵橋梁動擾度高精度測量的方法是非常必要的。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種測量高鐵橋梁豎向動擾度的方法，該方法不受環境振動影響，可實現靈活易操作的高鐵橋梁動擾度高精度測量，且測量過程簡單高效。

為實現本發明的技術目的，采用以下技術方案：

一種測量高鐵橋梁豎向動擾度的方法，包括：

S1確定待測高鐵橋梁，在待測高鐵橋梁上布設左側參考點、中間測量點以及右側參考點。

S2在無人機上搭建測量裝置，利用無人機進行飛行測量。

測量裝置包括相機以及設置在相機鏡頭前方的多個光學鏡片組件，相機以及光學鏡片組件均通過支撐裝置安裝在無人機上。各光學鏡片組件均包括光學鏡片以及旋轉機構，光學鏡片連接旋轉機構，能夠在旋轉機構的帶動下調整其角度。

將拍攝位置設置在兩個參考點間的中垂線上，控制無人機飛行到兩個參考點間的中垂線上的拍攝位置，無人機上的相機鏡頭正向對準待測高鐵橋梁上標記的中間測量點。調整各光學鏡片組件中的光學鏡片，使得待測高鐵橋梁上標記的左側參考點、右側參考點、中間測量點能夠在相機鏡頭中成像且分別成像于拍攝圖像中的R、G、B三個通道；無人機上的相機按照設定時間間隔對待測高鐵橋梁進行拍攝成像，得到各拍攝時刻對應的拍攝圖像。

S3計算待測高鐵橋梁豎向動擾度；

根據相機拍攝得到的圖像，分別計算得到世界坐標系下中間測量點、左側參考點、右側參考點在豎直方向上的相對位移，進而得到高鐵橋梁豎向動擾度。