[發(fā)明專利]一種多相機(jī)拍攝的疲勞裂紋三維測(cè)量系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110253641.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN112985303B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王佳;熊文;蔡春聲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G01N21/88;G01N21/95;G01N3/32;G01N3/06;G03B15/05;G03B17/56
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發(fā)明公開了一種多相機(jī)拍攝的疲勞裂紋三維測(cè)量系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括移動(dòng)式測(cè)量支架、高亮度LED照明帶、照明帶環(huán)形支架、若干臺(tái)高清相機(jī)、相機(jī)環(huán)形支架、相機(jī)鏡頭扭曲矯正板、空間相機(jī)標(biāo)定物以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本發(fā)明具有組裝靈活、操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)復(fù)雜使用環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，能夠以低成本、高精度、多尺度、智能測(cè)量物體的疲勞裂紋和疲勞壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非接觸式測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及了一種疲勞裂紋檢測(cè)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，通常大部分橋梁、軌道以及廠房等在其壽命周期內(nèi)承受長(zhǎng)期循環(huán)荷載(包括地震荷載、車致振動(dòng)和風(fēng)致振動(dòng)等)，結(jié)構(gòu)材料會(huì)因這些百萬次動(dòng)態(tài)循環(huán)荷載而受到損傷，進(jìn)而導(dǎo)致金屬毫無征兆地開裂破壞，即為疲勞破壞。由于屬于脆性破壞，疲勞破壞會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)安全和耐久性構(gòu)成極大的威脅。然而這種災(zāi)害在工程領(lǐng)域中不可避免，必須對(duì)其加以重視，以便掌握疲勞誘發(fā)因素、破壞機(jī)理和預(yù)防措施。其中對(duì)疲勞破壞機(jī)理的掌握重點(diǎn)在于如何快速有效識(shí)別并測(cè)量疲勞裂紋，現(xiàn)有的疲勞裂紋檢測(cè)技術(shù)包括滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等直接檢測(cè)技術(shù)以及超聲檢測(cè)、紅外檢測(cè)、渦流檢測(cè)等間接無損檢測(cè)技術(shù)。然而，這些技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域存在以下不足：

第一、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等直接檢測(cè)技術(shù)雖能識(shí)別疲勞裂紋，卻無法快速可靠測(cè)量裂紋發(fā)展大小，進(jìn)而無法預(yù)測(cè)疲勞壽命；超聲檢測(cè)、紅外檢測(cè)等間接無損檢測(cè)技術(shù)設(shè)備部署復(fù)雜繁瑣，無法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化。

第二、現(xiàn)有的檢測(cè)手段大部分應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域，對(duì)土木工程領(lǐng)域的大型結(jié)構(gòu)疲勞測(cè)量需要耗費(fèi)大量人力物力，尤其是對(duì)大跨橋梁以及高層建筑的疲勞裂紋，無法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單快速、廉價(jià)可靠的檢測(cè)。

第三、目前對(duì)疲勞裂紋的識(shí)別測(cè)量?jī)H停留在二維平面，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)或者管柱系構(gòu)件(如螺栓、吊桿等)的三維疲勞裂紋無法精確測(cè)量。

數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于工程領(lǐng)域的應(yīng)變場(chǎng)位移場(chǎng)檢測(cè)中，然而目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)商用產(chǎn)品僅采用單個(gè)或兩個(gè)機(jī)位拍攝物體，無法有效捕捉空間尺度下的疲勞裂紋，同時(shí)現(xiàn)有產(chǎn)品并未真正實(shí)現(xiàn)關(guān)于疲勞裂紋的測(cè)量和疲勞壽命的預(yù)測(cè)等系統(tǒng)的功能。此外，昂貴的商業(yè)設(shè)備以及復(fù)雜專業(yè)的操作流程進(jìn)一步限制了相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的普及，難以實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的全面推廣。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述背景技術(shù)提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種多相機(jī)拍攝的疲勞裂紋三維測(cè)量系統(tǒng)和方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種多相機(jī)拍攝的疲勞裂紋三維測(cè)量系統(tǒng)，包括移動(dòng)式測(cè)量支架、高亮度LED照明帶、照明帶環(huán)形支架、若干臺(tái)高清相機(jī)、相機(jī)環(huán)形支架、相機(jī)鏡頭扭曲矯正板、空間相機(jī)標(biāo)定物以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述照明帶環(huán)形支架和相機(jī)環(huán)形支架分別固定在所述移動(dòng)式測(cè)量支架上，所述高亮度LED照明帶設(shè)置在所述照明帶環(huán)形支架上，所述若干臺(tái)高清相機(jī)均勻分別在所述相機(jī)環(huán)形支架上，各高清相機(jī)通過數(shù)據(jù)線與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，所述相機(jī)鏡頭扭曲矯正板正對(duì)高清相機(jī)的視角并通過面內(nèi)面外旋轉(zhuǎn)的方式被高清相機(jī)拍攝，所述空間相機(jī)標(biāo)定物位于所有高清相機(jī)的視角范圍內(nèi)，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行初始化標(biāo)定。

進(jìn)一步地，所述移動(dòng)式測(cè)量支架包括能夠折疊收放的三腳架以及與該三腳架連接的能夠調(diào)節(jié)高度的高強(qiáng)度鋁合金管。

進(jìn)一步地，所述照明帶環(huán)形支架通過螺栓抱箍與移動(dòng)式測(cè)量支架的高強(qiáng)度鋁合金管連接，所述照明帶環(huán)形支架能夠覆蓋120°的照明范圍。

進(jìn)一步地，所述相機(jī)環(huán)形支架通過螺栓抱箍與移動(dòng)式測(cè)量支架的高強(qiáng)度鋁合金管連接，所述相機(jī)環(huán)形支架能夠覆蓋120°的拍攝范圍。

進(jìn)一步地，所述相機(jī)鏡頭扭曲矯正板為具有白色背景、黑色圓點(diǎn)的平板，所述黑色圓點(diǎn)的直徑由2mm到6mm漸變，且10mm等間距排列。

進(jìn)一步地，所述空間相機(jī)標(biāo)定物為具有白色背景、黑色方片的圓柱體，所述黑色方片的邊長(zhǎng)相同，且等間距排列。