一種激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置及方法，監(jiān)測(cè)裝置包括線激光器、第一、第二圖像采集裝置，兩圖像采集裝置均由激光光線接收靶和攝像設(shè)備構(gòu)成，由攝像設(shè)備捕捉激光光線在接收靶上形成的光斑。第一圖像采集裝置設(shè)置在待測(cè)索股上，線激光器和第二圖像采集裝置安裝于待測(cè)索股兩側(cè)。兩攝像設(shè)備的輸出接微系統(tǒng)，微系統(tǒng)用于對(duì)光斑圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)、長期存儲(chǔ)和分析。待測(cè)索股上安裝有參照索股，附加線激光器的激光經(jīng)過參照索股在第二激光光線接收靶上形成附加線激光器投射光斑。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了錨碇和索股的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)，而且有效的消除了線激光器的扭轉(zhuǎn)誤差。此外，也能夠消除待測(cè)索股的形變量，因此測(cè)量精度高。本發(fā)明具有監(jiān)測(cè)安裝方便，實(shí)用性強(qiáng)，使用時(shí)限長，可靠性好等特點(diǎn)。
【專利說明】一種激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于懸索橋錨碇和索股結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的裝置及方法，尤其涉及一 種利用激光和位移差值法進(jìn)行錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的裝置及方法，屬于橋梁監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 懸索橋是最常用的特大型、大型橋梁橋型之一，這些大型橋梁都處于各個(gè)交通要 道，投資巨大，投資和維護(hù)費(fèi)用為各種橋型之冠。運(yùn)營過程中，車流量很大，負(fù)荷繁重，對(duì)國 民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有不可低估的重要意義。這些橋梁一旦發(fā)生安全事故，對(duì)于國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè) 和社會(huì)的穩(wěn)定都將造成嚴(yán)重的后果。由于懸索橋錨碇承受著來自主纜的水平力和堅(jiān)向反 力，是主要承載結(jié)構(gòu)之一。一旦錨碇結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，會(huì)造成橋毀人亡的特大事故，后果不堪 設(shè)想。
[0003] 隧道式錨碇必須埋置在工程地質(zhì)條件較好的圍巖中，因此在運(yùn)營過程當(dāng)中圍巖的 穩(wěn)定性至關(guān)重要。水蝕環(huán)境會(huì)降低隧道式錨碇圍巖與重力式錨碇基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，改變錨碇 的受力與變形，導(dǎo)致錨室開裂與偏位、錨頭與散索鞍銹蝕等病害的發(fā)生，進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu) 的運(yùn)營安全。因此，針對(duì)水蝕環(huán)境下的懸索橋錨固區(qū)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)十分必要，需要針對(duì)懸索 橋錨固區(qū)，開展監(jiān)測(cè)與技術(shù)狀況評(píng)價(jià)、預(yù)警技術(shù)與裝置研發(fā)。
[0004] 懸索橋錨固區(qū)的受力與變形采集對(duì)評(píng)判橋梁的技術(shù)狀況至關(guān)重要。對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn) 行監(jiān)測(cè)，需要布設(shè)許多應(yīng)變片或光纖、智能傳感器，成本很高；而對(duì)結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只需 在錨固區(qū)中布設(shè)少數(shù)控制點(diǎn)就可以反演錨碇結(jié)構(gòu)的受力與損傷情況。
[0005] 目前有三種方法和裝置對(duì)錨固區(qū)的位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)：利用激光進(jìn)行錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān) 測(cè)的方法（201210399733. 8)、利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法（201210394633. 6) 和一種錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置及方法（201410096725. 5)。其中利用激光進(jìn)行錨碇結(jié)構(gòu)位移 監(jiān)測(cè)的方法，隨著測(cè)量時(shí)間的延長激光器調(diào)節(jié)支架會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致光斑形狀和位置產(chǎn)生 改變，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果造成較大誤差；利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法不適用于較深 的隧道，當(dāng)壓力差量程增大時(shí)，監(jiān)測(cè)精度會(huì)隨之降低；利用位移差值法進(jìn)行錨碇位移監(jiān)測(cè)的 裝置及方法安裝調(diào)試?yán)щy、實(shí)用性差、穩(wěn)定性差，不適合長期監(jiān)測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)、測(cè)量 精度高，且可長期、遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)的錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的裝置及方法。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的： 一種激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置，包括線激光器、第一圖像采集裝置和第二圖 像采集裝置，第一圖像采集裝置和第二圖像采集裝置均由激光光線接收靶和攝像設(shè)備構(gòu) 成，激光光線接收靶位于攝像設(shè)備鏡頭端，由攝像設(shè)備捕捉線激光器發(fā)出的激光光線在激 光光線接收靶上形成的光斑；第一圖像采集裝置設(shè)置在與錨碇垂直的待測(cè)索股上，線激光 器和第二圖像采集裝置分別固定安裝于待測(cè)索股兩側(cè)；兩圖像采集裝置的激光光線接收靶 的靶面相互平行；兩攝像設(shè)備的輸出接微系統(tǒng)，微系統(tǒng)用于對(duì)光斑圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、監(jiān) 控、長期存儲(chǔ)和分析。所述微系統(tǒng)通過Internet或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接并把實(shí)時(shí)健康狀態(tài)傳 輸?shù)浇K端設(shè)備，終端設(shè)備為服務(wù)器終端、移動(dòng)設(shè)備終端、地圖導(dǎo)航、橋梁健康狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋 儀、交通信息網(wǎng)。
[0008] -種激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法，本方法采用前述的激光投射式錨碇結(jié)構(gòu) 位移監(jiān)測(cè)裝置，具體監(jiān)測(cè)步驟如下： 1) 將線激光器固定安裝在地面上，第一激光光線接收標(biāo)靶固定安裝在索股上，第二激 光光線接收標(biāo)靶固定安裝在錨室頂部； 2) 開啟線激光器，調(diào)整激光光線、第一激光光線接收靶和第二激光光線接收靶，使激光 光線投射到第一激光光線接收靶和第二激光光線接收靶的靶面； 3) 根據(jù)激光光斑在兩接收靶上的光斑位移計(jì)算錨碇在受力方向上的位移： 3. 1)通過檢測(cè)，獲得激光光斑在第一激光光線接收靶和第二激 光光線接收靶的靶面上相對(duì)安裝初始位置沿靶面移動(dòng)的位移分別為 4和4; 3. 2)將每次采集的位移|*!和|^帶入索股位移計(jì)算公式:Ai - /if,即 可計(jì)算出索股的位移其中N為線激光器固定點(diǎn)到第二激光光線接收靶靶面的距離與 線激光器固定點(diǎn)到第一激光光線接收靶靶面的距離的比值，由于所測(cè)索股與錨固面相互垂 直，位移A1/即為錨碇的位移。
[0009] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)先方案，加入了基準(zhǔn)對(duì)比裝置，在待測(cè)索股上通過連接固定 裝置固定安裝有參照索股，在待測(cè)索股一側(cè)設(shè)有與線激光器同側(cè)的附加線激光器，附加線 激光器用于將投射光線經(jīng)過參照索股投射到第二圖像采集裝置的激光光線接收靶上，以形 成附加線激光器投射光斑；測(cè)量附加線激光器初始投射光斑和實(shí)際投射光斑的長度，得到 附加線激光器投射光斑在第二激光光線接收靶上的長度變化量，該長度變化量是由于參照 索股的形變帶來的；該長度變化量除以參照索股被測(cè)段長度與第一激光光線接收靶固定點(diǎn) 到錨固面段索股長度的比值，即得第一激光光線接收靶固定點(diǎn)到錨固面段的索股總形變量 J|| ;從而可以計(jì)算出錨碇的真實(shí)位移為H=l|
[0010] 作為本發(fā)明的另一種優(yōu)先方案，所述線激光器和圖像采集裝置可以為多個(gè)，形成 一個(gè)監(jiān)測(cè)面，實(shí)現(xiàn)對(duì)錨碇及索股整體形狀變形的監(jiān)測(cè)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是： 1、利用激光和位移差值法對(duì)錨碇結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以直接有效的消除因線激光器 調(diào)節(jié)支架的扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差（即線激光器自身發(fā)生扭轉(zhuǎn)后，導(dǎo)致激光光線接收靶上光斑產(chǎn) 生的位移，就是公式中的減去的.4 /況部分)，線激光器和圖像采集裝置可選布設(shè)地點(diǎn)多 且易安裝。
[0012] 2、本發(fā)明也能夠消除待測(cè)索股自身因?yàn)槔Α貪穸鹊葞淼男巫兞?，因此得?的是錨碇結(jié)構(gòu)真實(shí)位移情況，測(cè)量精度高。
[0013] 3、通過本發(fā)明得到的錨碇結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)位移情況，可得到錨固區(qū)的蠕動(dòng)頻率、幅度和 長期走勢(shì)等相關(guān)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)精度高，監(jiān)測(cè)速度快，可直接與網(wǎng)絡(luò)連接，達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)的要求。
[0014] 4、本發(fā)明方法簡單，成本低，監(jiān)測(cè)安裝方便，使用時(shí)限長。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1-本監(jiān)測(cè)裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2-本監(jiān)測(cè)裝置安裝原理示意圖。
[0016] 圖3-線激光器移動(dòng)前后投射狀態(tài)示意圖。
[0017] 圖4-線激光器未扭轉(zhuǎn)情況下索股移動(dòng)前后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖5-線激光器在拉力反方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)情況下索股移動(dòng)前后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖6-線激光器在拉力方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)情況下索股移動(dòng)前后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖7-本發(fā)明參照基準(zhǔn)裝置安裝示意圖。
[0021] 圖中：1 一錨固區(qū)；2-主纜；3-索股；4一線激光器；5-激光光線；6-第一圖像 采集裝置；7-第二圖像采集裝置；8-錨室頂部投影光線；9 一第二激光光線接收靶；10- 第二攝像設(shè)備；11 一索股所受主纜拉力方向；12-第二激光光線接收靶的初始光斑；13- 線激光器移動(dòng)前的投射狀態(tài)；14 一線激光器移動(dòng)后的投射狀態(tài)；15-第一激光光線接收靶 光斑位移；16-第二激光光線接收靶光斑位移；17-第一激光光線接收靶；18-第一激光 光線接收靶的初始光斑；19 一第一激光光線接收靶移動(dòng)后的光斑；20-激光器移動(dòng)后第二 激光光線接收靶光斑；21-錨室頂部；22-錨室底部；23-附加線激光器；24-附加線激光 器投射光線；25-連接固定裝置；26-附加線激光器所投光斑；27-參照索股。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0023] 參見圖1和圖2,從圖上可以看出，本發(fā)明激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置，包 括線激光器4、第一圖像采集裝置6和第二圖像采集裝置7,其中第一圖像采集裝置6由第 一激光光線接收靶17和第一攝像設(shè)備組成，第一激光光線接收靶17設(shè)于第一攝像設(shè)備鏡 頭端。第二圖像采集裝置7由第二激光光線接收靶9和第二攝像設(shè)備10組成，第二激光光 線接收靶9設(shè)于第二攝像設(shè)備10鏡頭端。第一圖像采集裝置6設(shè)置在與錨碇垂直的待測(cè) 索股3上，線激光器4和第二圖像采集裝置7分別固定安裝于待測(cè)索股兩側(cè)，實(shí)際設(shè)置時(shí)， 線激光器4安裝在錨室底部22,第二圖像采集裝置7安裝在錨室頂部21。兩圖像采集裝置 的激光光線接收靶的靶面相互平行。線激光器4發(fā)出的激光光線5分別投射到第一圖像采 集裝置6和第二圖像采集裝置7對(duì)應(yīng)的靶面上，形成了各自的光斑，該光斑由對(duì)應(yīng)的攝像設(shè) 備捕捉，然后第一攝像設(shè)備和第二攝像設(shè)備10的輸出接微系統(tǒng)，微系統(tǒng)用于對(duì)采集的光斑 圖像移動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)接收、監(jiān)控、長期存儲(chǔ)和分析，從而得出錨碇結(jié)構(gòu)位移。圖中標(biāo)號(hào)1 為錨固區(qū)；2為主纜；8為錨室頂部投影光線。
[0024] 由于索股受拉力、溫度、濕度等因素變化影響，所測(cè)索股3會(huì)發(fā)生微小形變，為了 提高裝置測(cè)量精度，本發(fā)明加入了基準(zhǔn)對(duì)比裝置組件。如圖7所示，在待測(cè)索股3上通過連 接固定裝置25固定安裝有參照索股27,在待測(cè)索股一側(cè)設(shè)有與線激光器同側(cè)的附加線激 光器23,附加線激光器23用于將投射光線24經(jīng)過參照索股27投射到第二激光光線接收靶 9上，以形成附加線激光器投射光斑26。因?yàn)閰⒄账鞴?7和待測(cè)索股3的變形是同步的， 附加線激光器投射光斑26的長度變化量即為參照索股27的形變量，參照索股27的形變量 一旦得知，由于參照索股和待測(cè)段索股的長度已知，因此通過兩者的比例關(guān)系即可計(jì)算出 待測(cè)段索股的形變量，將得到的待測(cè)索股的位移量減去待測(cè)段索股的形變量，即得到待測(cè) 索股真實(shí)位移。其中，待測(cè)段索股為第一激光光線接收標(biāo)靶固定點(diǎn)到錨固面段索股。
[0025] 所述微系統(tǒng)通過Internet或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接并把實(shí)時(shí)健康狀態(tài)傳輸?shù)浇K端設(shè) 備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)和分析。所述終端設(shè)備可以是服務(wù)器終端、移動(dòng)設(shè)備終 端、地圖導(dǎo)航、橋梁健康狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋儀、交通信息網(wǎng)等，達(dá)到橋梁健康監(jiān)測(cè)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié) 合受益民眾的目的。
[0026] 所述線激光器和圖像采集裝置可以為多個(gè)，形成一個(gè)監(jiān)測(cè)面，實(shí)現(xiàn)對(duì)錨碇及索股 整體形狀變形的監(jiān)測(cè)。
[0027] 本發(fā)明利用激光進(jìn)行錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置主要針對(duì)隧道式錨碇，如果其他錨碇 方便設(shè)備的安裝，也可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0028] 本發(fā)發(fā)明利用激光和位移差值法進(jìn)行錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，包括如下步驟： 1)將線激光器4固定安裝在錨室底部22某處，第一圖像采集裝置6固定安裝在索股3 上，第二圖像采集裝置7固定安裝在錨室頂部21，且第一激光光線接收靶17靶面平行于第 二激光光線接收靶9靶面。
[0029] 2)開啟線激光器4,調(diào)整激光光線5、第一激光光線接收靶17和第二激光光線接收 靶9,使激光光線5垂直投射到第一激光光線接收靶17靶面和第二激光光線接收靶9靶面 上。
[0030] 3)根據(jù)第一激光光線接收靶17和第二激光光線接收靶9上的光斑位移差計(jì)算索 股3所受拉力方向上的位移： 3. 1)由于第一圖像采集裝置6固定安裝在索股3上，當(dāng)索股3在受力變化而發(fā)生前后 蠕動(dòng)時(shí)，第一圖像采集裝置6的靶面隨之前后移動(dòng)，激光光線5在第一激光光線接收靶17 上所投光斑也隨之發(fā)生移動(dòng)； 3. 2)隨著時(shí)間的推移，由于線激光器固定支架的扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致線激光器4會(huì)發(fā)生偏移。如 圖3所示，當(dāng)線激光器4發(fā)生扭轉(zhuǎn)，而索股3未發(fā)生位移時(shí)，激光光線5在第一激光光線接收 靶17和第二激光光線接收靶9的靶面分別發(fā)生了位移：第一激光光線接收靶光斑位移15 和第二激光光線接收祀光斑位移16 ;其中標(biāo)號(hào)13為線激光器移動(dòng)前的投射狀態(tài)，標(biāo)號(hào)14 為線激光器移動(dòng)后的投射狀態(tài)。由相似三角形定理"平行于三角形一邊的直線截其它兩邊 所在的直線，截得的三角形與原三角形相似"得設(shè)定/LUGwiLlMT 相似比為1 :N，N為線激光器4固定點(diǎn)到第二激光光線接收靶9靶面的距離與線激光器4固 定點(diǎn)到第一激光光線接收靶17靶面的距離的比值，N為正數(shù)，則第一激光光線接收靶光斑 位移15的大小，與第二激光光線接收靶光斑位移16的大小的比也為1 :N。即線段BG的長 度與線段：I。的長度的比為1 :N。
[0031] 3. 3)在一定的檢測(cè)頻率內(nèi)，對(duì)光斑在第一激光光線接收靶17的靶面上沿靶面移 動(dòng)的位移1|和光斑在第二激光光線接收靶9的靶面上位移1^進(jìn)行采集(設(shè)定一定的監(jiān)測(cè) 周期或者頻率，如20HZ，則每秒對(duì)光斑位移進(jìn)行20次采集和計(jì)算）； 3.4)將每次采集的位移和ij帶入索股3受力方向的位移的計(jì)算公式： ▲1=4-ij/f",計(jì)算出索股在所受主纜拉力方向ii的位移。其中位移ij/JIT即 是由于線激光器4發(fā)生扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致光斑在第一激光光線接收靶17的靶面上的位移，因?yàn)榈?二激光光線接收靶位置固定，不隨索股位移而位移，如果第二激光光線接收靶上的光斑出 現(xiàn)位移，即表明線激光器4發(fā)生了位移，該位移在第一激光光線接收靶17的靶面上的體 現(xiàn)就是/況，所以需要剔除。
[0032] 3. 4. 1)如圖4所示，索股3發(fā)生位移，線激光器4未發(fā)生位移，此時(shí)為零，前面 A 的索股位移計(jì)算公式M=4-ij/if即簡化為Ai=ij。圖中標(biāo)號(hào)is為第一激光光線 接收靶的初始光斑；標(biāo)號(hào)19為第一激光光線接收靶移動(dòng)后的光斑，位移=￡j; 3. 4. 2)如圖5、6所示，索股3和線激光器4都發(fā)生位移時(shí)，此時(shí)/q不為零，需要剔除， 可得索股在所受主纜拉力方向11的位移H ^ 一 ￡2/ilf。圖中標(biāo)號(hào)18為第一激 光光線接收靶的初始光斑；標(biāo)號(hào)19為第一激光光線接收靶移動(dòng)后的光斑，第一激光光線接 收革E1面上的光斑位移為;圖中標(biāo)號(hào)12為第二激光光線接收祀的初始光斑，標(biāo)號(hào)20為激 光器移動(dòng)后第二激光光線接收祀光斑，第二激光光線接收祀面上的光斑位移為J^，該位移 完全是由于激光器移動(dòng)產(chǎn)生的，通過比例換算，相當(dāng)于由于線激光器移動(dòng)在第一激光光線 接收靶面上產(chǎn)生的光斑位移為.因此需要剔除。
[0033] 4)由于所述索股3與錨固區(qū)1的表面垂直，索股在所受主纜拉力方向11的位移 即為錨碇在所受索股拉力方向的位移Ai。通過該位移，可以獲得錨固區(qū)1的蠕動(dòng)頻 率、幅度、長期走勢(shì)等相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0034] 由于索股受拉力、溫度、濕度等因素變化影響，所測(cè)索股3可能會(huì)發(fā)生微小形變， 為了提高裝置測(cè)量精度，加入了基準(zhǔn)對(duì)比裝置組件；如圖7所示，通過固定連接裝置25把參 照索股27兩端固定于待測(cè)索股3上，開啟固定于錨室底部22的附加線激光器23,使附加 線激光器投射光線24通過參照索股27投影到第二激光光線接收靶9上，通過第二攝像設(shè) 備10采集附加線激光器所投光斑26并計(jì)算出投影光斑的長度變化量，該變化量除以參照 索股被測(cè)段長度與第一激光光線接收標(biāo)靶固定點(diǎn)到錨固面段索股的長度的比值即得到激 光光線接收標(biāo)靶固定點(diǎn)到錨固面段的索股總形變量li|。錨碇位移減去索股所測(cè)段到 錨固面段總的微小形變即為錨碇真實(shí)位移=4 -
[0035] 利用激光和位移差值法進(jìn)行錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的裝置及方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了激 光器的扭轉(zhuǎn)誤差，測(cè)量速度快、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高，設(shè)備布設(shè)點(diǎn)可多選，安裝調(diào)試簡 單，能夠?qū)﹀^碇結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行長期在線監(jiān)測(cè)。光斑采集裝置與微系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí) 接收與長期存儲(chǔ)。微系統(tǒng)與Internet或者移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、存 儲(chǔ)和分析。
[0036] 本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施 方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不 同形式的變化和變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案 所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1. 一種激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：包括線激光器、第一圖像采 集裝置和第二圖像采集裝置，第一圖像采集裝置和第二圖像采集裝置均由激光光線接收靶 和攝像設(shè)備構(gòu)成，激光光線接收靶位于攝像設(shè)備鏡頭端，由攝像設(shè)備捕捉線激光器發(fā)出的 激光光線在激光光線接收靶上形成的光斑；第一圖像采集裝置設(shè)置在與錨碇垂直的待測(cè)索 股上，線激光器和第二圖像采集裝置分別固定安裝于待測(cè)索股兩側(cè)；兩圖像采集裝置的激 光光線接收靶的靶面相互平行；兩攝像設(shè)備的輸出接微系統(tǒng)，微系統(tǒng)用于對(duì)光斑圖像進(jìn)行 實(shí)時(shí)接收、監(jiān)控、長期存儲(chǔ)和分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述待測(cè) 索股（3)上通過連接固定裝置（25)固定安裝有參照索股（27)，在待測(cè)索股一側(cè)設(shè)有與線激 光器同側(cè)的附加線激光器（23)，附加線激光器用于將投射光線（24)經(jīng)過參照索股（27)投 射到第二圖像采集裝置的激光光線接收靶上，以形成附加線激光器投射光斑（26)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述微系 統(tǒng)通過Internet或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接并把實(shí)時(shí)健康狀態(tài)傳輸?shù)浇K端設(shè)備，終端設(shè)備為服 務(wù)器終端、移動(dòng)設(shè)備終端、地圖導(dǎo)航、橋梁健康狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋儀、交通信息網(wǎng)。
4. 一種激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：采用權(quán)利要求1所述的激光 投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)裝置，具體監(jiān)測(cè)步驟如下： 1) 將線激光器（4)固定安裝在地面上，第一激光光線接收標(biāo)靶（17)固定安裝在索股 上，第二激光光線接收標(biāo)靶（9)固定安裝在錨室頂部（21); 2) 開啟線激光器（4)，調(diào)整激光光線（5)、第一激光光線接收靶（17)和第二激光光線接 收靶（9)，使激光光線（5)投射到第一激光光線接收靶（17)和第二激光光線接收靶（9)的靶 面； 3) 根據(jù)激光光斑在兩接收靶上的光斑位移計(jì)算錨碇在受力方向上的位移： 3. 1)通過檢測(cè)，獲得激光光斑在第一激光光線接收靶（17)和第二激 光光線接收靶（9)的靶面上相對(duì)安裝初始位置沿靶面移動(dòng)的位移分別為 h^Wlr^ ; 3. 2)將每次采集的位移^和^帶入索股位移計(jì)算公式：= Z1-Z2/JVr，即可 計(jì)算出索股的位移，其中N為線激光器固定點(diǎn)到第二激光光線接收靶（9)靶面的距離與 線激光器固定點(diǎn)到第一激光光線接收靶（17)靶面的距離的比值，由于所測(cè)索股與錨固面相 互垂直，位移Ai即為錨碇的位移。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：在待測(cè) 索股（3)上通過連接固定裝置（25)固定安裝有參照索股（27)，在待測(cè)索股一側(cè)設(shè)有與線 激光器同側(cè)的附加線激光器（23)，附加線激光器用于將投射光線（24)經(jīng)過參照索股（27) 投射到第二圖像采集裝置的激光光線接收靶上，以形成附加線激光器投射光斑（26);測(cè) 量附加線激光器初始投射光斑（26)和實(shí)際投射光斑的長度，得到附加線激光器投射光斑 在第二激光光線接收靶上的長度變化量，該長度變化量是由于參照索股的形變帶來的；該 長度變化量除以參照索股被測(cè)段長度與第一激光光線接收靶固定點(diǎn)到錨固面段的索股 長度的比值，即得第一激光光線接收靶固定點(diǎn)到錨固面段的索股總形變量％;錨碇位移 AL = Ll-L2ZN-Lio
【文檔編號(hào)】G01B11/16GK104330037SQ201410678987
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】藍(lán)章禮, 姚進(jìn)強(qiáng), 周建庭, 王龍輝, 田源 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)