基于激光投射传感技术和智能手机的结构位移监测方法研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ruifanglong198526
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对于土木工程建筑来说,活荷载的变化、结构本身的疲劳效应、材料老化、环境的腐蚀效应,以及人为因素等都可能给建筑物带来毁灭性的灾害作用。而在全世界范围内,每年由于土木工程建筑被破坏导致的人员伤亡和财产损失数不胜数。因此,确保建筑物的安全是人民群众的生命和财产安全的重要保证。在过去的几十年中,结构健康监测(SHM)系统已经被广泛的开发和利用于世界各地的各种建筑物中。结合各种无损检测技术,结构健康监测系统即可以用来评估建筑物的安全性和适用性,及时发现结构的损伤,对可能出现的灾害进行预测并及时给与人们指导以远离可能带来的灾难,也可以对结构的修理,维护和管理的决策提供依据和指导,以此来提高建筑物的使用寿命,这都将会在很大程度上减少人员伤亡和财产损失。在结构健康监测的各个参数中,结构位移是其中的热点,是进行结构分析极其有价值的原始数据,也是保证结构在施工和使用中安全的重要监测量。因此本文提出了几种基于激光投射传感技术以及智能手机的结构位移监测方法,并进行了一系列的探索研究。主要工作如下:1.首先研究了激光光斑的位移识别的方法,对激光光斑的识别原理和步骤做了详细介绍。其次编写了激光光斑位移监测软件,并对软件的使用方法进行了细致的介绍,该软件可以配合市售的工业相机对激光光斑进行位移监测。随后进行了一系列的静态和动态位移监测实验,结果表明,此方法具有较高的监测精度和速度。最后在钢桁桥模型上进行了桥梁跨中位移监测实验,通过这个实验证明了本方法在实际工程中的适用性。2.创造性的提出了使用智能手机进行结构位移监测的想法,并将基于激光投射传感技术的位移监测方法移植到了智能手机上。在将标定方法进行优化后,开发了基于安卓系统的激光光斑位移监测软件D-Viewer。该软件通过调用智能手机的摄像头来监测激光光斑。我们同样做了一系列的静态和动态位移监测实验来验证D-Viewer的精确性,此外我们也在悬索桥桥梁模型上做了跨中的位移监测实验。结果表明,D-Viewer可以作为一种便捷、快速、低成本,且具有较高精度的结构位移监测方法。3.进一步简化了使用智能手机进行位移监测的方法,即把在白纸上打印的黑色圆形粘贴在被测物体上,通过手机摄像头监测黑色圆形的位移来达到直接监测被测物体位移的目的。另外,我们给D-Viewer加入了监测两个黑色圆形形心位移差的功能,并在此功能的基础上提出了一种结构裂缝监测方法,并通过模拟实验验证了其精确性。
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