斜拉桥拉索索力测量系统

本申请涉及拉索索力测量，更具体地涉及一种斜拉桥拉索索力测量系统。

背景技术：

1、桥梁索结构拉索索力测定是确保桥梁安全和性能的关键环节，通过对拉索索力的准确测定，可以评估桥梁的整体稳定性和安全性。目前，相关技术中对拉索索力的测量方法包括以下六种：1、振动法，需要在拉索上施加激励，使拉索产生振动，通过测量拉索的振动频率或振幅，结合振动理论，计算索力。虽然该方法对桥梁结构无损伤，但是精度相对较低。2、无损检测法，利用非破坏性的检测手段，如超声波、磁粉等，测量拉索的物理性质变化，如拉索的直径变化、磁导率变化等，结合拉索的弹性模量，计算索力。虽然该方法对桥梁结构无损伤，但是精度受限于物理性质变化的测量精度，同时难以实现长期在线监测。3、锚索测力计测定法，是在锚具上安装测力计，通过测力计测量锚索的受力情况，从而确定索力。虽然该方法具有测量精度高、稳定性好等优点，适用于长期监测和反复测试，但是该方法只能在施工期预装，成本较高且损坏后难以替换补充。4、磁弹效应法，是利用磁致伸缩效应和弹性力学原理，通过测量拉索在磁场作用下的长度变化或应力变化，推算索力的大小。虽然该方法具有非接触、无损、高精度等优点，但是需要施加磁场，且对拉索的材料和结构有一定要求。5、超声波检测法，通过向钢丝发射超声波，并测量超声波在钢丝中的传播时间和速度，从而推算索力。虽然该方法具有精度高、无损的优点，但是需要专业的设备和操作人员进行测量且无法进行在线监测。6、光纤光栅传感器法，通过在钢丝上粘贴光纤光栅传感器，利用其干涉效应来测量索力。虽然该方法具有精度较高、耐久性强的优点，适用于长期监测，但是容易受到振动、温度影响，且部署成本较高。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种斜拉桥拉索索力测量系统，以对斜拉桥拉索的索力进行精确地测量。

2、为达到上述目的，本发明实施例提出了一种斜拉桥拉索索力测量系统，所述系统包括：图像采集装置、抱箍装置和数据处理装置；所述抱箍装置，固定在拉索上，所述抱箍装置包括平面标靶；所述图像采集装置，用于采集所述平面标靶的标靶图像；所述数据处理装置，与所述图像采集装置通信连接，用于获取所述标靶图像，并对所述标靶图像进行分析，得到所述拉索的索力。

3、另外，本发明实施例的斜拉桥拉索索力测量系统还可以具有如下附加技术特征：

4、根据本发明的一个实施例，所述平面标靶包括随机分布的黑白散斑图。

5、根据本发明的一个实施例，所述据处理装置对所述标靶图像进行分析，得到所述拉索的索力，具体包括：比较所述拉索在不同时间点的标靶图像中的所述黑白散斑图变化，计算应变场；根据所述应变场，计算所述拉索在轴向上的平均拉应变；将获取的拉应变乘以所述拉索的弹性模量与截面积，得到所述拉索的索力。

6、根据本发明的一个实施例，所述不同时间点的标靶图像包括：所述数据处理装置中时间标签最早的标靶图像和时间标签最新的标靶图像。

7、根据本发明的一个实施例，所述据处理装置比较所述拉索在不同时间点的标靶图像中的所述黑白散斑图变化，计算应变场，具体包括：在不同时间点的标靶图像中检测并匹配黑白散斑图的特征点；根据匹配的特征点，计算所述特征点在不同时间点图像中的位移向量；根据所述位移向量，构建出标靶区域的应变场。

8、根据本发明的一个实施例，所述据处理装置根据所述应变场，计算所述拉索在轴向上的平均拉应变，具体包括：从所述应变场中提取所述拉索轴向上的应变分量；对提取到的多个所述应变分量进行空间平均，得到所述拉索在轴向上的平均拉应变。

9、根据本发明的一个实施例，所述图像采集装置包括：可变焦云台网络摄像机。

10、根据本发明的一个实施例，所述可变焦云台网络摄像机设置在所述拉索对侧桥梁立柱上或者所述拉索对侧桥面边缘处。

11、根据本发明的一个实施例，所述平面标靶的形状为扁平长方体，所述黑白散斑图位于所述平面标靶的第一表面，所述可变焦云台网络摄像机的摄像头正对所述平面标靶的第一表面。

12、根据本发明的一个实施例，所述抱箍装置还包括第一抱箍和第二抱箍；其中，所述第一抱箍与所述平面标靶的第一端连接，所述第二抱箍与所述平面标靶的第二端连接，通过所述第一抱箍和所述第二抱箍，将所述抱箍装置固定在所述拉索上。

13、根据本申请实施例提供的斜拉桥拉索索力测量系统，通过对图像采集装置获取的标靶图像进行分析处理，能够在无接触的情况下实时获取到拉索的索力，同时，具有测量精度高，成本低，易部署，抗干扰等优点。

技术特征：

1.一种斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述系统包括：图像采集装置、抱箍装置和数据处理装置；

2.如权利要求1所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述平面标靶包括随机分布的黑白散斑图。

3.如权利要求2所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述据处理装置对所述标靶图像进行分析，得到所述拉索的索力，具体包括：

4.如权利要求3所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述不同时间点的标靶图像包括：所述数据处理装置中时间标签最早的标靶图像和时间标签最新的标靶图像。

5.如权利要求3所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述据处理装置比较所述拉索在不同时间点的标靶图像中的所述黑白散斑图变化，计算应变场，具体包括：

6.如权利要求3所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述据处理装置根据所述应变场，计算所述拉索在轴向上的平均拉应变，具体包括：

7.如权利要求2所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述图像采集装置包括：可变焦云台网络摄像机。

8.如权利要求7所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述可变焦云台网络摄像机设置在所述拉索对侧桥梁立柱上或者所述拉索对侧桥面边缘处。

9.如权利要求8所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述平面标靶的形状为扁平长方体，所述黑白散斑图位于所述平面标靶的第一表面，所述可变焦云台网络摄像机的摄像头正对所述平面标靶的第一表面。

10.如权利要求1所述的斜拉桥拉索索力测量系统，其特征在于，所述抱箍装置还包括第一抱箍和第二抱箍；

技术总结本发明公开了一种斜拉桥拉索索力测量系统，包括：图像采集装置、抱箍装置和数据处理装置；抱箍装置固定在拉索上，抱箍装置包括平面标靶；图像采集装置用于采集平面标靶的标靶图像；数据处理装置与图像采集装置通信连接，用于获取标靶图像，并对标靶图像进行分析，得到拉索的索力。本申请提供的斜拉桥拉索索力测量系统通过对图像采集装置获取的标靶图像进行分析处理，能够在无接触的情况下实时获取到拉索的索力，同时，具有测量精度高，成本低，易部署，抗干扰等优点。技术研发人员：朱爱玺受保护的技术使用者：江苏信息职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/11/4