一种桥面线形检测系统的制作方法

1.本实用新型属于桥梁检测技术领域，尤其涉及一种桥面线形检测系统。


背景技术：

2.我国桥梁建设快速发展，为确保桥梁结构的安全运营，需要对已有和新建桥梁结构进行承载力检测和运营状态评估。荷载试验能够评估桥梁整体受力性能，为后期的检查、运营提供必要的数据，是评价桥梁质量最直接有效的方法和手段。其中桥面线形检测是荷载试验中不可或缺的一部分。
3.目前桥梁荷载试验中桥面线形的传统检测手段较为繁琐，一般利用工程高程测量仪器在桥面固定测点处进行观测计算，耗时费力，流程复杂，且容易出现人工误差，尤其在大跨桥梁中传统桥面线形检测时缺点明显。连通管桥面线形测量系统需要提前安装水箱、布置水管及测点，同样存在工作量大的缺点。最近兴起的gnss技术，能够测量单个测点的坐标进行分析，桥梁跨径较大时，需布设较多测点，当要求测量连续线形时难度较大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种桥面线形检测系统，旨在解决现有桥梁荷载试验中桥面线形的检测手段的不足。
5.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.一种桥面线形检测系统，包括无人机、测距摄像头、第一信号收发装置、电磁吸座和智能终端，无人机设有控制器，测距摄像头设置在无人机的底部，且与控制器连接，电磁吸座数量设置若干个，若干个电磁吸座间隔设置在无人机的顶部，且分别与控制器连接，第一信号收发装置分别与控制器和智能终端连接。
7.进一步地，每个电磁吸座与无人机之间设有缓冲装置。
8.进一步地，缓冲装置包括立柱和弹簧，立柱的顶端固定在相应的电磁吸座上，其底端穿过无人机，弹簧套设在立柱的外侧，且其两端分别与相应的电磁吸座和无人机连接。
9.进一步地，缓冲装置还包括驱动机构和若干卡片，驱动机构设置在立柱的底端，若干卡片设置驱动机构上，无人机上开设有供若干卡片穿过的若干通孔，弹簧上的多个弹簧圈之间形成多个间隙，各卡片上设有与多个间隙一一对应的多个凸起，驱动机构带动卡片上的凸起插入或退出对应的间隙，以限制弹簧的伸缩。
10.进一步地，卡片的数量为两个，驱动机构为双向气缸，两个卡片分别设置在双向气缸的两个伸缩端上。
11.进一步地，无人机的底部设有摄像云台，测距摄像头设置在摄像云台上。
12.进一步地，智能终端包括处理器、存储器、第二信息收发装置、显示器和用户输入装置，处理器分别与存储器、第二信息收发装置、显示器和用户输入装置连接，第二信息收发装置与第一信息收发装置连接。
13.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：操作简单，大大节省了人力和时间成
本，解决了传统桥梁静载试验中桥面线形检测用工多、耗时长、流程繁杂的问题；够直接测得桥面连续线形，克服了gnss检测技术中测点布置多，线形不连续的缺陷。
附图说明
14.图1为本实用新型桥面线形检测系统的结构示意图；
15.图2为本实用新型桥面线形检测系统中缓冲装置的结构部示意图。
16.图中，1-无人机，11-控制器，12-摄像云台，2-测距摄像头，3-第一信号收发装置，4
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电磁吸座，5-智能终端，6-缓冲装置，61-立柱，62-弹簧，63-驱动机构，64-卡片，641-凸起。
具体实施方式
17.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
18.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.请参阅图1，图1为本实用新型桥面线形检测系统的结构示意图。一种桥面线形检测系统，包括无人机1、测距摄像头2、第一信号收发装置3、电磁吸座4和智能终端5，无人机 1设有控制器11，测距摄像头2设置在无人机1的底部，且与控制器11连接，电磁吸座4 数量设置若干个，若干个电磁吸座4间隔设置在无人机1的顶部，且分别与控制器11连接，第一信
号收发装置3分别与控制器11和智能终端5连接。
23.本实用新型桥面线形检测系统在使用时，控制器11通过第一信号收发装置3接收无人机1的遥控器的飞行控制指令，控制无人机1飞行至指定观测点位置，观测点位置选择桥梁上刚度较大、较稳固、受其他荷载扰动较小的位置，如拱桥中主拱的位置。在操纵无人机1 飞达观测点位置后，智能终端5通过第一信号收发装置3向控制器11发送工作控制指令，控制器11控制电磁吸座4通电，使得电磁吸座4固定在桥梁主拱上，从而将无人机1固定在桥梁主拱上。然后控制器11控制测距摄像头2拍摄桥面线形在荷载前后的图像，并将拍摄的桥面线形图像通过第一信号收发装置3发送至智能终端5，智能终端5对接收的桥面线形图像进行分析处理，得到此时桥面连续线形。
24.请结合参阅图2，图2为本实用新型桥面线形检测系统中缓冲装置的结构部示意图。在一实施例中，每个电磁吸座4与无人机1之间设有缓冲装置6。该设置可以减小电磁吸座4 与桥梁主拱吸附的过程中，对无人机1起到缓冲作用，避免直接碰撞损坏无人机1。在一实施例中，缓冲装置6包括立柱61和弹簧62，立柱61的顶端固定在相应的电磁吸座4上，其底端穿过无人机1，弹簧62套设在立柱61的外侧，且其两端分别与相应的电磁吸座4和无人机1连接。立柱61可以限制弹簧62的伸缩方向，能够更好的起到缓冲作用。
25.无人机1通过电磁吸座4固定在桥梁主拱上，为避免弹簧62在外力的作用下持续伸缩缓冲，造成无人机1持续摇晃，导致测距摄像头2拍摄的图像模糊。在一实施例中，缓冲装置6还包括驱动机构63和若干卡片64，驱动机构63设置在立柱61的底端，若干卡片64 设置驱动机构63上，无人机1上开设有供若干卡片64穿过的若干通孔，弹簧62上的多个弹簧62圈之间形成多个间隙，各卡片64上设有与多个间隙一一对应的多个凸起641，驱动机构63带动卡片64上的凸起641插入或退出对应的间隙，以限制弹簧62的伸缩。在电磁吸座4固定在桥梁主拱之后，驱动机构63带动卡片64上的凸起641插入对应的间隙，凸起 641与弹簧62相应的弹簧62圈抵接，起到限制弹簧62的多个弹簧62圈之间的相对位置，从而限制弹簧62的伸缩，此时无人机1和测距摄像头2可以稳固的固定在桥梁主拱上。
26.在一实施例中，卡片64的数量为两个，驱动机构63为双向气缸，两个卡片64分别设置在双向气缸的两个伸缩端上。双向气缸的两个伸缩端伸缩，带动两个卡片64在相应的通孔内移动，使得凸起641插入或取出对应的间隙。当然驱动机构63可以选择其他驱动设备，如控制卡片64转动的转动设备，通过转动设备带动卡片64在相应的通孔内转动，使得凸起 641插入或取出对应的间隙。
27.在一实施例中，无人机1的底部设有摄像云台12，测距摄像头2设置在摄像云台12上。在无人机1上设置摄像云台12，使得测距摄像头2可以进行旋转，便于调整测距摄像头2 方向对准需测试的桥面，同时选择观测点位置时更加方便。
28.在一实施例中，智能终端5包括处理器、存储器、第二信息收发装置、显示器和用户输入装置，处理器分别与存储器、第二信息收发装置、显示器和用户输入装置连接。用户输入装置接收用户输入的操作信息，并将操作信息发送至处理器，处理器根据操作信息生成对应的控制指令，并将控制指令通过第二信息收发装置和第一信息收到装置发送到控制器11，控制指令用于控制电磁吸座4通电或断电，以及控制测距摄像头2进行拍摄。同时处理器对接收的桥面线形图像进行分析处理，得到此时桥面连续线形，并将桥面连续线形通过显示器进行显示。用户输入装置可以为集成在显示器中的触摸显示屏，也可以是鼠标、键盘等
设备。
29.以下说明本实用新型桥面线形检测系统的检测方法，包括以下步骤：
30.s1、在桥梁桥面中沿桥梁纵向设置一排检测点，以及在桥梁桥面的两端和中间设置校核点，获取相邻两个校核点之间的第一距离；
31.s2、操纵无人机1飞达桥梁主拱，将无人机1与桥梁主拱通过电磁吸座4吸附在一起，实现对无人机1的固定；
32.s3、由测距摄像头2采集桥面线形的初始图像以及桥面线形在荷载下的荷载图像；
33.s4、根据第一距离、初始图像和荷载图像确定各检测点的挠度变化量，再根据各测点的扰度变化量得到荷载下各测点的位置，将各测点的位置连接得到桥面线形。
34.在上述步骤s1中，一排检测点沿桥梁桥面等间距布置在桥面上，用于确定桥面线形的挠度变化量。设置三个校核点，用于校核计算，相邻两个校核点之间的第一距离可以通过在校核点上布置gps等定位装置，根据gps获取的坐标计算，或者是可以通弄其他测量距离的测距设备，若需检测的桥梁为大跨桥梁，优选在校核点上设置gps，将获取的第一距离保存在智能终端5内。
35.在上述步骤s2中，控制器11通过第一信号收发装置3接收无人机1的遥控器的飞行控制指令，控制无人机1飞行至指定观测点位置，即桥梁主拱为位置，然后智能终端5通过第一信号收发装置3向控制器11发送工作控制指令，控制器11控制电磁吸座4通电，使得电磁吸座4固定在桥梁主拱的拱肋上，实现将无人机1固定在桥梁主拱上。
36.在上述步骤s3中，在荷载试验前，智能终端5通过控制器11控制测距摄像头2采集桥面线形的初始图像。随后进行对桥梁静载阶段加载，每一级加载稳定后，智能终端5通过控制器11控制测距摄像头2采集桥面线形在荷载下的荷载图像。
37.在上述步骤s4中，智能终端5对初始图像和每一级加载稳定后的荷载图像进行对比，并捕捉桥面线形的微小挠度变换，并结合第一距离、初始图像和荷载图像计算得出缩放比例，进而计算得到此时各检测点的挠度变化量。然后在荷载试验前，通过初始图像得到桥梁桥面线形，根据之前计算得到缩放比例获得荷载试验前桥梁的桥梁线性，再根据各测点的扰度变化量得到荷载下各测点相对于荷载前桥面线形的位置，因此将荷载下各测点的位置依次连接得到曲线即为荷载下的桥面线形。
38.进一步地，根据第一距离、初始图像和荷载图像确定各检测点的挠度变化量的步骤，包括：
39.s41、获取荷载图像中相邻两个校核点之间的第二距离；
40.s42、根据第一距离和第二距离计算缩放比例，缩放比例等于第一距离除以第二距离；
41.s43、对于每个检测点，根据初始图像与荷载图像，获取初始图像中检测点的位置与荷载图像中检测点的位置之间的变化距离；
42.s44、根据各检测点的变化距离和缩放比例计算得到各检测点的挠度变化量，各检测点的挠度变化量等于各检测点的变化距离乘以缩放比例。
43.在上述步骤s41至步骤s44中，用相邻两校核点的实际距离第一距离除以荷载图像中相邻两校核点的像素距离第二距离，得到缩放比例。然后对应于每个检测点，将初始图像中桥面线与荷载图像中的桥面线进行对比，将荷载图像中检测点7的位置与初始图像中检
测点 7的位置之间的距离进行测量，得到该检测点7在初始图像中的位置与荷载图像中的位置的变化距离，即得到该检测点7在图像中的变化距离，最后以该检测点的变化距离乘以缩放比例即可得到该检测点的挠度变化量。
44.进一步地，由测距摄像头2采集桥面线形的初始图像以及桥面线形在荷载下的荷载图像的步骤，包括：
45.s31、由测距摄像头2采集桥面线形的初始图像以及桥面线形在荷载下的多张荷载图像；
46.根据第一距离、初始图像和荷载图像确定各检测点的挠度变化量的步骤，包括：
47.s45、对于每张荷载图像，根据第一距离、初始图像和荷载图像确定各检测点的挠度变化量，并从确定的各检测点的挠度变化量中选出最大的扰度变化量，得到每张荷载图像的最大挠度变化量；
48.s46、将多张荷载图像的最大扰度变化量进行相互对比，判断相差是否小于预设值；
49.s47、若是，则对于每个检测点，将多张荷载图像中检测点的挠度变化量的平均值作为该检测点的挠度变化量；
50.s48、若否，判断重复计数是否大于预设计数，重复计数初始值为0；
51.s49、若是，则发出预警提示；
52.s410、若否，则将重复计数累加1，并重复由测距摄像头采集桥面线形的初始图像以及桥面线形在荷载下的荷载图像的步骤和根据第一距离、初始图像和荷载图像确定各检测点的挠度变化量的步骤。
53.在上述步骤s31中，在对桥梁进行每一级加载稳定后，智能终端5通过控制器11控制测距摄像头2采集桥面线形在荷载下的多张荷载图像，通过对多张荷载图像的处理判断是否有数据异常。优选地，每一级加载稳定后，采集桥面桥面线形在荷载下的三张荷载图像，分别为第一荷载图像、第二荷载图像和第三荷载图像。
54.在上述步骤s45至步骤s410中，根据第一距离、初始图像和第一荷载图像，计算出第一荷载图像中各检测点的挠度变化量，并在第一荷载图像中各检测点的挠度变化量中选出最大挠度变化量，得到第一荷载图像的最大挠度变化量。根据第一距离、初始图像和第二荷载图像，计算出第二荷载图像中各检测点的挠度变化量，并在第二荷载图像中各检测点的挠度变化量中选出最大挠度变化量，得到第二荷载图像的最大挠度变化量。根据第一距离、初始图像和第三荷载图像，计算出第三荷载图像中各检测点的挠度变化量，并在第三荷载图像中各检测点的挠度变化量中选出最大挠度变化量，得到第三荷载图像的最大挠度变化量。
55.将第一荷载图像的最大挠度变化量分别与第二荷载图像的最大挠度变化量和第三荷载图像的最大挠度变化量进行对比，以及将第二荷载图像的最大挠度变化量与第三荷载图像的最大挠度变化量进行对比，判断第一荷载图像的最大挠度变化量与第二荷载图像的最大挠度变化量相差是否小于预设值，第一荷载图像的最大挠度变化量与第三荷载图像的最大挠度变化量相差是否小于预设值，以及第二荷载图像的最大挠度变化量与第三荷载图像的最大挠度变化量相差是否小于预设值，预设值可以设定为20％。
56.若上述相差结果全部小于预设值，说明数据正常，则每个检测点的挠度变化量为
该检测点在第一荷载图像中的挠度变化量、在第二荷载图像中的挠度变化量和在第三荷载图像中的挠度变化量的平均值。
57.若上述相差结果中有一个超过预设值，说明数据异常，此时需要确认重复计数的值，若重复计数小于等于预设计数，则重复步骤s3和步骤s4，重新拍摄荷载图像，以及重新根据新拍摄的荷载图像计算各检测点的挠度变化量，再次进行相差比较。若重复计数大于预设计算，则说明多次计算结构仍为异常，则预警提示工作人员，预警提示可以采用声光预警等手段。
58.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：操作简单，大大节省了人力和时间成本，解决了传统桥梁静载试验中桥面线形检测用工多、耗时长、流程繁杂的问题；够直接测得桥面连续线形，克服了gnss检测技术中测点布置多，线形不连续的缺陷。
59.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。