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近景摄影测量在桥式起重机安全检测中的应用分析

来源:OPEBET体育电竞起重机安全监控管理系统专家 发表日期: 2016-08-17 16:30:00

目前,国外对桥式起重机的安全检测主要着眼于对金属结构( 主梁和端梁等组成桥架的主要构件) 健康状况和疲劳状况的监测。国外使用光纤传感器等智能结构对起重机金属结构进行健康监测,取得了一些阶段性研究成果。但这些基

础性研究中还有许多问题亟待解决,也还没有设计出成型的仪器,推广起来还需一定的时间。相较于国外研究桥式起重机主梁金属结构的健康和疲劳状况,国内对于桥式起重机的安全检测主要体现在:起重机安全监控系统通过使用不同的检测方法,完成对起重机主梁一系列安全参数的逐项检测。桥式起重机安全参数主要为:主梁上拱度、上翘度、下挠度、静刚度等。早期主要采用拉钢丝测量法、水准仪法等;目前主要采用光学仪器测量法,如经纬仪法、全站仪法、 激光准直仪法及激光测距

仪法等。


早期检测法主要包括拉钢丝法、水准仪法等。早期的检测方法大多需要检验员爬高作业,具有危险性;加上人为读数,误差较大;作业自动化程度很低,故在专业检测机构中已基本淘汰。光学仪器检测方法主要是将经纬仪、全站仪、激光测距仪等通用光学仪器和产品应用于桥式起重机主梁的安全检测之中。

 

( 1) 经纬仪法。用一个带有刻度的直尺吸附在主梁跨中部,首先小车空载,将经纬仪调水平,并使其镜头中的十字划线对准尺上的某一刻度,然后小车加载,主梁变形,根据经纬仪镜头中十字划线变动的数值,便可以直接读出主梁的下挠值。经纬仪法能比较简易地测量主梁的下挠度,但对主梁的上拱度、上翘度测量较为困难。

 

( 2) 全站仪检测方法。首先用激光对中器对中,进行粗整平,然后用电子水准器精确整平。全站仪整平后将仪器切换到免棱镜测距模式,就可对主梁测点进行测量。具体测量前要进行建站操作,即建立坐标系,以支架下的对中激光点为坐标原点,建立笛卡尔坐标系。测量时,将测量基准点定为坐标原点。打开激光指示器,输入点号,转动全站仪以使激光点指向主梁的跨中点,手动粗调焦距,然后按下自动调焦按钮,焦距调节完毕后,按下测距按钮,将测点坐标信息保存。同理可测得其他测点的坐标信息,利用测点坐标信息可解算桥式起重机主梁的拱度值。然后比较起重机加载前后两次跨中测点的坐标值即可求得主梁的挠度值。

 

( 3) 激光测距仪法。将激光测距仪置于起重机主梁跨中测点的正下方地面上,空载小车置于梁的任意一端,开启激光测距仪,光点射向主梁跨中测点,获得初值并记录,再将小车开至跨中点,加额定载荷,待主梁稳定后,用激光测距仪测出跨中测点的终值并记录;两次记录值之差即为起重机主梁的下挠值。可见,激光测距仪法所需的前期准备时间较短,可实现无合作目标测量、操作安全性较好。光学仪器检测法与早期的检测法相比,具有以下优点:减少 ( 或无需) 检测人员攀爬大梁,安全性较好、人为误差较小,检测精度更高、作业准备和操作时间减少,效率提高等。但检测所用的光学仪器基本上是通用仪器,仍需要操作人员额外进行数据的后续处理;光学仪器基本是基于测角和测距来实现目标点测量,一次操作只能进行一个量测点的测量,量测速度慢,它只能进行有限点的量测作业难以获得起重机全面的参数信息。随着人们对起重机安全性能重视程度的提高,起重机安全参数的检测需要向便捷、高效、全面、自动化程度更高的方向发展。同时,起重机安全检测不仅要求能提供起重机当前的安全状态,还应能利用检测所得的充分信息,并结合相关理论常识对起重机的健康状态进行评估。因此,今后桥式起重机的安全检测一是要在检测方法上进行创新,开发和应用量测速度快、精度高且作业安全的检测方法;二是要进行起重机安全检测的专家系统研发,使量测数据得到快速处理,及时给出起重机当前的安全诊断结果;同时,通过专家系统、利用检测信息,能对起重机的健康状况进行智能化评估,为起重机的安全作业提供进一步的保证。


2 近景摄影测量在桥式起重机安全检测中的应用分析

摄影测量学是一门有着近 160 年发展历程的学科。该学科在经历了模拟摄影测量、解析摄影测量两个阶段后,现在已经发展到数字摄影测量阶段。近景摄影测量是摄影测量与遥感学科的一个分支,通常是指摄影距离小于 100 m 距离的

非地形摄影测量。先由一台或两台像机在不同位置( 摄站)对同一物体进行拍摄,得到被测目标的两张或多张不同角度像片( 称这些像片为立体像对);然后,利用图像处理技术对像片进行三维信息的恢复。待测点空间三维坐标的求解方

法主要有:直接线性变换法、空间后方交会-前方交会方法、相对定向-绝对定向方法和光束法平差等。如采用相对定向-绝对定向的处理方法,则主要依赖于同名像点( 指同一目标在相邻像片上的像点) 间的影像匹配。相对定向的作用是确

定相邻像片的相对位置和姿态要素,建立一个与拍摄物体相似的几何模型;绝对定向的作用则是确定立体像对在物方空间坐标系中的绝对方位,从而获取待测点的三维空间坐标。


近景摄影测量法的特点主要有:

( 1) 瞬间获取被测物体大量物理信息和几何信息,作为信息载体的像片或影像容纳被测目标最大的信息 ( 可重复使用的信息,容易存贮的信息)。

( 2)较之常规测量方法,可以大大减少外业的工作量。

( 3) 基于严谨的理论和现代的硬、App,可提供相当高的精度和可靠性。

( 4) 像片可长期保存,有利于检查、分析和对比。


利用近景摄影测量相机,以不同角度对桥式起重机的主梁进行数字化拍摄;将拍摄的数字化像片数据输入计算机,经计算机内近景摄影测量的图像处理技术App的解算,可提取起重机主梁上待测点的三维坐标信息;再通过待测点的三维坐标信息作进一步的处理运算,即可完成起重机相关安全参数的检测。例如,主梁下挠度的近景摄影测量检测过程如下:先将空载小车置于梁的任意一端,由检测员在事先选择好的摄站点对起重机进行拍照,获取第一组像片;再将小车

开至跨中点,加额定载荷,待主梁稳定后,再对起重机进行第二组像片拍摄,外业测量工作结束。将先后拍摄的两组像片输入计算机,由程序App进行量测解算,获取起重机主梁各待测点的空间三维坐标信息。对应两组像片,可得到跨中

待测点两次不同的空间三维坐标,经差值运算即得到下挠值;


进而可求得主梁的下挠度。若沿主梁跨中向两端提取更多测点的下挠值,经拟合处理,可进一步得到主梁的下挠度曲线,这样更能全面、准确、形象地表示出主梁下挠情况,有利于主梁的维护与安全。在测量原理、测量精度方面,近景摄影

测量都可满足桥式起重机安全参数的检测要求。因此,近景摄影测量在桥式起重机安全检测中的应用是可行的。


3 专家系统在桥式起重机安全检测中的应用分析

影响桥式起重机安全运行的主要因素是主梁结构因疲劳破坏所导致的结构失效。目前国内起重机安全检测属于常规的安检与评价,检验员需记录每次测量数值,待测量工作结束后,主要依靠人工手段处理测量数据,再查阅起重机的检验规程,诊断各项安全参数是否合格,给出安检结论。整个过程中,对检测所获得的数据缺乏系统的归纳、分析和总结,并且效率低下,自动化程度低;再者因人为因素较多,易导致粗大误差。因此,有必要建立起重机安全检测专家系

统,对安全检测所获得的各种数据进行对比、分析、判断并作出结论,以实现科学的动态管理,满足安检工作发展的需要。另一方面,国外使用光纤传感器等智能结构对起重机主梁健康状态和疲劳状况的监测,已取得了一些研究性成果


对疲劳状况的分析可用于完成对主梁的疲劳强度、剩余寿命的科学估算。这些都是目前国内起重机安检实践中所没有开展的工作。为此,借鉴这部分理论成果,把疲劳寿命分析模块集成于起重机安全检测专家系统中,具有重要意义,从而可以为安检和维护人员提供更为全面的、科学的、快捷的分析结论。


4 结语

今后桥式起重机的安全检测要向实时、高效、自动、智能的方向发展。近景摄影测量法符合这一发展方向,若再结合起重机安全检测专家系统,可使量测数据得到快速智能处理,并给出较常规安全诊断更丰富的结果;同时,专家系统利用检测信息及疲劳寿命分析理论,还能对起重机的健康状态进行智能化评估。



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