CN115183673A - 一种箱梁梁端结构尺寸检测方法 - Google Patents

一种箱梁梁端结构尺寸检测方法 Download PDF

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CN115183673A CN202210803117.8A CN202210803117A CN115183673A CN 115183673 A CN115183673 A CN 115183673A CN 202210803117 A CN202210803117 A CN 202210803117A CN 115183673 A CN115183673 A CN 115183673A
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Abstract

本发明提供了一种箱梁梁端结构尺寸检测方法，采用箱梁梁端结构尺寸检测装置对箱梁梁端结构尺寸进行检测，所述箱梁梁端结构尺寸检测装置包括相互间隔设置的尺寸检测摄影系统和标靶参考系统；箱梁梁端结构尺寸检测方法包括以下步骤：步骤一、安装箱梁梁端结构尺寸检测装置；步骤二、云端服务器通过无线输送模块向尺寸检测摄影系统发射拍摄指令，尺寸检测摄影系统对待检测箱梁的梁端结构进行图像的拍摄，并将所拍摄得到的图像数据传送至工控机中；步骤三、利用云端服务器对待检测箱梁梁端的图像数据进行处理，得到待检测箱梁梁端的结构尺寸；步骤四、云端服务器对所得到的待检测箱梁梁端的结构尺寸进行对比分析，并将分析结果进行反馈。

Description

一种箱梁梁端结构尺寸检测方法
技术领域
本发明涉及尺寸检测技术领域，特别是涉及一种箱梁梁端结构尺寸检测方法。
背景技术
箱梁是桥梁工程中梁的一种，现有箱梁的结构一般为：内部为空心状，上部两侧设有翼缘，且分单箱或多箱等结构。箱梁在梁场制作完成之后，结构上不应有影响结构性能和使用功能的尺寸偏差，为避免此类尺寸偏差的发生，箱梁都需在出厂前需要进行结构检测，以确保尺寸精度要求。
箱梁梁端结构尺寸检测是箱梁尺寸检测工作中的一部分。传统的结构尺寸的检测方法采用钢卷尺直接接触式测量或全站仪、三维激光扫描仪等非接触式测量的方式进行检测，其中钢卷尺直接接触式测量，受施工环境影响大，检测大型箱梁结构尺寸还需多个人员之间进行有效配合，耗时，耗力，人员安全无法保证，检测效率不高且精度受人为因素影响，检测结果对比中，粗差占重较大。全站仪或三维激光扫描仪等非接触式测量方式相较于钢卷尺直接接触式测量，能够很大程度上的确保人员安全，精度有保证，并且检测效率有所提高，然而其仪器成本费用较高，前期准备程序较多，并且需现场施工人员的配合，在检测效率及检测方式上还有一定的补足空间。
发明内容
为解决现有箱梁尺寸检测存在的不足，本发明提供一种箱梁梁端结构尺寸检测方法，旨在实现箱梁梁端结构尺寸的云端检测，并实现流水线化处理。
本发明提供了一种箱梁梁端结构尺寸检测方法，采用箱梁梁端结构尺寸检测装置对箱梁梁端结构尺寸进行检测，所述箱梁梁端结构尺寸检测装置包括相互间隔设置的尺寸检测摄影系统和标靶参考系统；
箱梁梁端结构尺寸检测方法包括以下步骤：
步骤一、安装箱梁梁端结构尺寸检测装置；
步骤二、云端服务器通过无线输送模块向尺寸检测摄影系统发射拍摄指令，尺寸检测摄影系统对待检测箱梁的梁端结构进行图像的拍摄，并将所拍摄得到的图像数据传送至工控机中；
步骤三、利用云端服务器对待检测箱梁梁端的图像数据进行处理，得到待检测箱梁梁端的结构尺寸；
步骤四、云端服务器对所得到的待检测箱梁梁端的结构尺寸进行对比分析，并将分析结果进行反馈。
可选的，所述尺寸检测摄影系统包括CCD摄像机，所述标靶参考系统包括多个标靶面，所述多个标靶面的中心坐标数据分别通过测量仪进行测量得到；
可选的，所述步骤二中，所拍摄得到的图像数据包括待检测箱梁的左梁端图像数据和待检测箱梁的右梁端图像数据；
所述待检测箱梁的左梁端图像数据采用设置于待检测箱梁的左梁端侧的尺寸检测摄影系统拍摄而成；
所述待检测箱梁的右梁端图像数据采用设置于待检测箱梁的右梁端侧的尺寸检测摄影系统拍摄而成。
可选的，所述步骤三中，利用云端服务器对待检测箱梁梁端的图像数据进行处理的具体过程如下：
(一)、将利用测量仪对多个标靶面的中心坐标数据进行测量得到多组标靶面的三维坐标数据分别录入云端服务器中；
(二)、云端服务器从工控机中调取需处理的待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据；
(三)、针对待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据，以标靶中心为控制点求由CCD摄像机所拍摄的各影像的像方坐标与控制坐标之间的转换参数1系数以及识别该图像数据中各检测点在由CCD摄像机所拍摄的各影像中的像点坐标数据；
(四)、根据转换参数1系数和像点坐标数据，求得图像数据中各检测点在独立坐标系下的空间三维坐标数据；
(五)、根据各检测点在独立坐标系下的空间三维坐标数据以及各检测点直接的空间对应关系，求得待检测箱梁梁端的结构实际尺寸。
可选的，云端服务器从工控机中调取需处理的图像数据的具体过程如下：
云端服务器通过无线输送模块与工控机相连，并将存储于工控机中的图像数据传输至云端服务器的数据库中；
云端服务器从数据库中提取出待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据，并从该图像数据中提取出分别由两组CCD摄像机针对该待检测箱梁的左梁端或右梁端所拍摄的两张图像。
可选的，识别待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据中各检测点在由尺寸检测摄影系统所拍摄的各影像中的像点坐标数据的具体过程如下：
待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据中各检测点的设置：当待检测箱梁梁端的尺寸段为直线段时，则将该直线段的两个端点均设置为检测点；当待检测箱梁梁端的尺寸段为圆弧段时，则将该圆弧段的两个端点以及圆心点均设置为检测点；
针对待检测箱梁梁端的尺寸段为两条直线交点进行识别时，通过拾取两条直线上的多个点拟合出两条直线方程，再通过将两条直线方程的方程式进行联立，求得两条直线交点的像点坐标数据(Xzx，Yzx)；
拟合直线方程的公式如下：
y＝kx+b
Figure BDA0003735091470000031
Figure BDA0003735091470000032
其中：(xi，yi)为直线上第i个点的像点坐标数据，
Figure BDA0003735091470000033
为所有像点坐标数据x坐标的平均值，
Figure BDA0003735091470000034
为所有像点坐标数据y坐标的平均值，b为直线的截距，x为直线方程中的自变量，y为直线方程中的因变量，k为直线方程中的斜率，k不能为0；
针对待检测箱梁梁端的尺寸段为圆心的检测点，通过多次拾取圆弧段上的点，运用最小二乘法对圆心像点坐标进行拟合：
圆的方程为：R2＝(x-Xyh)2+(y-Yyh)2
令：
Figure BDA0003735091470000035
B＝N∑xiyi-∑xi∑yi
Figure BDA0003735091470000036
Figure BDA0003735091470000037
Figure BDA0003735091470000038
解得：
a＝(E·B-C·D)/(A·D-B2)
b＝(E·A-C·B)/(B2-D·A)
Figure BDA0003735091470000039
得到Xyh、Yyh的拟合值：
Figure BDA0003735091470000041
Figure BDA0003735091470000042
其中：A、B、C、D、E、a、b、c为设定参数，(xi，yi)为圆弧段上第i个点的像点坐标数据，N为用于拟合圆心的点的总个数，(Xyh，Yyh)为拟合圆心的像点坐标数据；
针对待检测箱梁梁端尺寸段为直线与圆弧段切点的检测点，通过联立拟合的直线段方程与圆弧段方程，求得该检测点在影像坐标系下的坐标。
可选的，求得待检测箱梁梁端的结构实际尺寸的计算过程如下：
针对待检测箱梁梁端尺寸段为直线段时，根据直线段两端的检测点的坐标求得该直线段的结构尺寸，公式如下：
Figure BDA0003735091470000043
其中：(x1,y1,z1)为该直线段的起点坐标，(x2,y2,z2)为该直线段的终点坐标，S为该直线段的长度；
针对待检测箱梁梁端尺寸段为圆弧段时，根据圆弧段的检测点的坐标求得该圆弧端的结构尺寸，公式如下：
Figure BDA0003735091470000044
Figure BDA0003735091470000045
Figure BDA0003735091470000046
其中：R1为圆弧左端点与圆心之间的距离，R2为圆弧右端点与圆心之间的距离，R为圆弧段的半径，(xzd,yzd,zzd)为该圆弧段左端点的坐标，(xyd,yyd,zyd)为该圆弧段右端点的坐标，(xyx,yyx,zyx)为该圆弧段圆心点的坐标。
可选的，所述步骤四中，云端服务器对所得到的待检测箱梁梁端的结构尺寸进行对比的具体过程如下：
确定待检测箱梁梁端面各结构尺寸的最大允许偏差值Δ；
统计待检测箱梁梁端实际检测得到的各结构尺寸超限的数量及超限数值，并对统计超限数量最多的部位反馈至管理者对相关部位的制作环节进行整改；以及判断各结构的超限数值是否存在一定的重复性，如果存在一定的重复性，则应对检测的各步骤进行复核，确保检测的正确性。
可选的，所述尺寸检测摄影系统设置于标靶参考系统远离待检测箱梁梁箱的一侧，且所述尺寸检测摄影系统包括摄影组件，所述摄影组件包括CCD摄像机、工控机和无线输送模块，CCD摄像机对待检测箱梁的梁端结构进行图像拍摄，并将所拍摄的图像数据传送至工控机内进行存储，云端服务器通过无线输送模块与工控机相连；
所述标靶参考系统设置于尺寸检测摄影系统与待检测箱梁的梁端之间，且所述标靶参考系统包括第一竖直标靶设置杆、第二竖直标靶设置杆、第三竖直标靶设置杆、横向标靶设置杆和标靶组件，第一竖直标靶设置杆、第二竖直标靶设置杆和横向标靶设置杆相互连接形成门框结构，第三竖直标靶设置杆设置于第一竖直标靶设置杆和第二竖直标靶设置杆之间，标靶组件设有分布于第一竖直标靶设置杆、第二竖直标靶设置杆、第三竖直标靶设置杆和横向标靶设置杆上的多件。
可选的，所述尺寸检测摄影系统还包括旋转移动臂和支撑组件和位移装置；
所述位移装置用于为支撑组件和旋转移动臂提供支撑并带动支撑组件和旋转移动臂进行位移；
所述支撑组件的一端与位移装置连接，支撑组件的另一端竖直向上自由延伸设置且安装有旋转移动臂，用于为旋转移动臂提供旋转支点；
所述旋转移动臂设有沿支撑组件对称设置的两组，两组旋转移动臂均与支撑组件采用可转动连接；且两组旋转移动臂上均安装有摄影组件。
可选的，所述步骤一中，安装箱梁梁端检测装置的具体过程如下：
S1.1、安装标靶参考系统：将第一竖直标靶设置杆和第二竖直标靶设置杆采用相互间隔的方式均置于待检测箱梁梁端的前方，并将第一竖直标靶设置杆和第二竖直标靶设置杆之间的间距设置为大于待检测箱梁的梁端横向宽度；
S1.2、安装位移装置：确保CCD摄像机通过将位移装置与待检测箱梁梁端对齐后，通过制动组件进行制动；
S1.3、安装支撑组件：根据摄影组件中CCD摄像机的参数，调整支撑组件的高度，以保证能够将整个待检测箱梁梁端结构以及标靶参考系统均置于CCD摄像机的成像图像的平面中；
S1.4、安装旋转移动臂和摄影组件：调节CCD摄像机在旋转移动臂上的位置，以使CCD摄像机的成像图像平面中包含的有标靶面和待检测箱梁的梁端面；并确保CCD摄像机的镜头能够无遮挡的进行拍摄。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种箱梁梁端结构尺寸检测方法，其箱梁端面的检测工作采用云端处理的模式，即通过云端服务器调用摄像机接口实现对摄像机的控制，从而采集箱梁梁端的图像数据并储存至工控机中，通过远程操控工控机将图像数据进行传输，并调用算法对图像数据进行处理，从而实现箱梁梁端结构尺寸的云端检测；并通过云端服务器对检测结果进行统计分析以及反馈给管理人员，从而提高箱梁端面整体的施工质量。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例中箱梁梁端结构尺寸检测装置对箱梁梁端进行检测时的分布示意图；
图2是图1中尺寸检测摄影系统的轴测示意图；
图3是图1中标靶参考系统的轴测示意图；
图4是本发明实施例中利用云端服务器实现对待检测箱梁梁端结构尺寸进行检测的流程示意图。
其中：
1、尺寸检测摄影系统，1-1、摄影组件，1-2、旋转移动臂，1-3、支撑组件，1-4、位移装置；
2、标靶参考系统，2-1、标靶设置杆组件，2-1-1、第一竖直标靶设置杆，2-1-2、第二竖直标靶设置杆，2-1-3、第三竖直标靶设置杆，2-1-4、横向标靶设置杆，2-2、标靶组件，2-2-1、标靶面；
10、箱梁，20、轨道。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的‘前’‘中’‘后’‘左’‘右’‘上’‘下’‘顶部’‘底部’‘中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。
本实施例:
参见图1至图3所示，一种箱梁梁端结构尺寸检测装置，该箱梁端面结构尺寸检测装置利用箱梁施工现场设置于待检测箱梁10两端及一侧的轨道进行安装(具体的，尺寸检测摄影系统1与轨道20滑动连接)，以实现待检测箱梁10在生产过程中即进行待检测箱梁10梁端结构尺寸的检测。所述的该箱梁端面结构尺寸检测装置包括相互间隔设置的尺寸检测摄影系统1和标靶参考系统2，所述尺寸检测摄影系统1设置于标靶参考系统2远离待检测箱梁10梁箱的一侧，所述标靶参考系统2设置于尺寸检测摄影系统1与待检测箱梁10的梁端之间；所述尺寸检测摄影系统包括摄影组件1-1，所述摄影组件1-1用于对待检测箱梁10的梁端结构图像进行采集；所述标靶参考系统2包括标靶组件2-2，所述标靶组件2-2包括标靶本体以及设置于标靶本体上的标靶面2-2-1，标靶面2-2-1的中心坐标数据通过测量仪进行检测；所述尺寸检测摄影系统1对待检测箱梁10的梁端结构进行拍摄，并以标靶面2-2-1中心坐标数据为基准对待检测箱梁10的梁端结构尺寸进行检测。
可选的，所述尺寸检测摄影系统1包括摄影组件1-1、旋转移动臂1-2、支撑组件1-3和位移装置1-4；所述位移装置1-4用于为支撑组件1-3和旋转移动臂1-2提供支撑并带动支撑组件1-3和旋转移动臂1-2在轨道20上进行位移；所述支撑组件1-3的一端与位移装置1-4连接，支撑组件1-3的另一端竖直向上自由延伸设置且安装有旋转移动臂1-2，用于为旋转移动臂1-2提供旋转支点；所述旋转移动臂1-2优选设有沿支撑组件1-3对称设置的两组，两组旋转移动臂1-3均与支撑组件1-3采用可转动连接，以使两组旋转移动臂1-2可分别以支撑组件1-3为原点进行旋转，从而实现旋转移动臂1-2相对于支撑组件1-3的展开或折叠；所述摄影组件1-1包括CCD摄像机、工控机和无线输送模块，CCD摄像机对对待检测箱梁10的梁端结构以及标靶参考系统2中的标靶组件2-2进行图像拍摄，并将所拍摄的图像数据传送至工控机内进行存储，云端服务器通过无线输送模块与工控机相连。
所述标靶参考系统2包括标靶设置杆组件2-1和标靶组件2-2；所述标靶设置杆组件2-1包括第一竖直标靶设置杆2-1-1、第二竖直标靶设置杆2-1-2、第三竖直标靶设置杆2-1-3和横向标靶设置杆2-1-4，第一竖直标靶设置杆2-1-1、第二竖直标靶设置杆2-1-2和横向标靶设置杆2-1-4相互连接形成门框结构的外围标靶设置杆，第三竖直标靶设置杆2-1-3设置于门框结构的外围标靶设置杆的中心位置；所述标靶组件2-2设有分布于第一竖直标靶设置杆2-1-1、第二竖直标靶设置杆2-1-2、第三竖直标靶设置杆2-1-3和横向标靶设置杆2-1-4上的多件；每件标靶组件2-2均包括标靶本体以及设置于标靶本体上的标靶面2-2-1；标靶面2-2-1优选设置为正方体结构，且其表面设有规则设置的至少一个角点(所述角点设置为规则的几何图形)，以便于CCD摄像机的识别。此处优选：为能够精确对多个标靶面2-2-1进行识别，所述多个标靶面2-2-1设置在不同平面上(即标靶面2-2-1至标靶设置杆组件之间的距离设有多种)。
可选的，为实现待检测箱梁10两个梁端结构尺寸的检测，该箱梁端面结构尺寸检测装置可设有分别与待检测箱梁10的两个梁端相互间隔设置的两组。
参见图4所示，本发明还提供了一种箱梁梁端结构尺寸的检测方法，具体包括以下步骤：
步骤一、安装标靶参考系统：①确保第一竖直标靶设置杆、第二竖直标靶设置杆均置于待检测箱梁梁端的前方，且第一竖直标靶设置杆和第二竖直标靶设置杆之间的间距大于待检测箱梁梁端的横向宽度(即第一竖直标靶设置杆和第二竖直标靶设置杆分别设置于待检测箱梁梁端的两侧，以保证在对置于第一竖直标靶设置杆和第二竖直标靶设置杆上的标靶面进行拍摄的过程中，待检测箱梁梁端能够完全置于所拍摄的图像平面中)；②确保第三竖直标靶设置杆位于待检测箱梁梁端的中心部位；③确保标靶组件至少设有均布于第一竖直标靶设置杆、第二竖直标靶设置杆、第三竖直标靶设置杆和横向标靶设置杆上的六组；④将分别设置于第一竖直标靶设置杆、第二竖直标靶设置杆、横向标靶设置杆和第三竖直标靶设置杆上的标靶组件中的标靶面均设置于不同平面上(即将设置于标靶参考系统上的所有标靶面与待检测箱梁梁端之间均设置为不同的间距)。
步骤二、安装位移装置：确保CCD摄影通过将位移装置与待检测箱梁梁端对齐后，通过制动组件进行制动。
步骤三、安装支撑组件：根据摄影组件中CCD摄像机的参数，调整支撑组件的高度，以保证能够将整个待检测箱梁梁端结构以及标靶参考系统均置于CCD摄像机的成像图像的平面中。
步骤四、安装旋转移动臂和摄影组件：①调节CCD摄像机在旋转移动臂上的位置，以使CCD摄像机的成像图像平面中包含的有标靶面和待检测箱梁的梁端面；②确保CCD摄像机的镜头能够无遮挡的进行拍摄；③确保无线传输模块与云端服务器的网络通畅。
步骤五、云端服务器通过无线输送模块向CCD摄像机发射拍摄指令，摄影组件对待检测箱梁的左右两个梁端结构以及标靶参考系统中的标靶面进行图像的拍摄，并将所拍摄得到的图像数据(CCD摄像机所拍摄的图像数据包括待检测箱梁的左梁端图像数据和待检测箱梁的右梁端图像数据，所述待检测箱梁的左梁端图像数据采用设置于待检测箱梁的左梁端侧的摄影组件拍摄而成，所述待检测箱梁的右梁端图像数据采用设置于待检测箱梁的右梁端侧的摄影组件拍摄而成)传送至工控机中；此处优选：云端服务器在向CCD摄像机发送拍摄影像的指令前，可根据CCD摄像机的程序接口设置所需拍摄的影像参数，以确保CCD摄像机所拍摄的图像数据的质量。
步骤六、利用云端服务器对待检测箱梁的左梁端图像数据和右梁端图像数据进行处理，得到待检测箱梁的左梁端结构尺寸和右梁端结构尺寸；其具体过程如下：
S6.1、在利用云端服务器对待检测箱梁的左梁端图像数据和右梁端图像数据进行处理前，通过测量仪(测量仪可选用全站仪、三维激光扫描仪等现有用于测量的设备，当对同一批待检测箱梁进行检测过程中，测量仪仅需按固定的周期对各标靶面的三维坐标进行复核、更新即可，无需再每次对同一批不同件的待检测箱梁进行检测时均进行一次测量与录入云端服务器，从而减少了人员和物资以及时间成本的投入)立于标靶参考系统一侧并置于测量仪的观测范围内，对标靶参考系统上的多个标靶面中心的三维坐标(三维坐标为世界坐标系/独立坐标系下的坐标数据，且至少设有六个，并均匀分布)进行测量，并将其所测得的三维坐标数据根据标靶空间位置编号依次录入云端服务器的数据库中。此处优选：标靶空间位置编号为对多个标靶面根据空间位置进行的依次编号，如从设置于第一竖直标靶设置杆上的位于最下的标靶面开始依次进行编号。
S6.2、调用需处理的图像数据：云端服务器通过无线输送模块与工控机相连，并将存储于工控机中的图像数据传输至云端服务器的数据库中，以解决图像数据在实时传输过程中因数据流过大而导致传输失败的问题；云端服务器从数据库中提取出待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据，并从该图像数据中提取出由两组CCD摄像机分别所拍摄的两张待检测箱梁的左梁端图像或右梁端图像数据(即左图像和右图像)；
S6.3、采用如下过程对待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据进行分别处理：
A、求左图像和右图像的像方坐标与控制坐标之间的转换参数1系数(其中：左图像中的转换参数1系数为lz,右图像中的转换参数1系统为ly):
A1、根据多个标靶面的编号顺序依次点击图像数据中的各标靶面中心，再根据hough变换等已有算法自动识别编号顺序各标靶面中心的像点坐标(二维)，得到M个像点坐标数据，其中：M为标靶面总个数；
A2、将置于旋转移动臂上的各图像数据中的P个像点坐标数据，根据多个标靶面的编号顺序依次存入云端服务器的数据库中；其中：P为标靶参考系统上的标靶面总个数；
A3、云端服务器通过调用直接线性变换算法，对通过测量仪其所测得的各标靶面中心的三维坐标数据以及对应的M个像点坐标数据，求得转换参数1系数(具体求得转换参数1系数的过程为现有技术，如“冯文灏.近景摄影测量[M].武汉：武汉大学出版社，2001”中所公开的求得转换参数1系数的过程)。
B、识别待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据中各检测点在由CCD摄像机所拍摄的各影像中的像点坐标数据(二维坐标数据)：
B1、待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据中各检测点的设置：根据待检测箱梁梁端尺寸的检测要求进行设置，当待检测箱梁梁端的尺寸段为直线段时，则将该直线段的两个端点均设置为检测点；当待检测箱梁梁端的尺寸段为圆弧段时，则将该圆弧段的两个端点以及圆心点均设置为检测点；
B2、针对待检测箱梁梁端的尺寸段为两条直线交点(即检测点)进行识别时，通过拾取两条直线上的多个点拟合出两条直线方程，求得其交点坐标，再通过将两条直线方程的方程式进行联立，即可求得两条直线交点(即检测点)的像点坐标数据(Xzx，Yzx)；拟合直线方程的公式如下：
Figure BDA0003735091470000101
其中：(xi，yi)为直线上第i个点的像点坐标数据，
Figure BDA0003735091470000102
为所有像点坐标数据x坐标的平均值，
Figure BDA0003735091470000103
为所有像点坐标数据y坐标的平均值，b为直线的截距，x为直线方程中的自变量，y为直线方程中的因变量，k为直线方程中的斜率，k不能为0；
B3、针对待检测箱梁梁端的尺寸段为圆心的检测点，通过多次拾取圆弧段上的点，运用最小二乘法对圆心像点坐标进行拟合：
圆的方程为：R2＝(x-Xyh)2+(y-Yyh)2
令：
Figure BDA0003735091470000104
B＝N∑xiyi-∑xi∑yi
Figure BDA0003735091470000105
Figure BDA0003735091470000106
Figure BDA0003735091470000107
解得：
a＝(E·B-C·D)/(A·D-B2)
b＝(E·A-C·B)/(B2-D·A)
Figure BDA0003735091470000111
得到Xyh、Yyh的拟合值：
Figure BDA0003735091470000112
Figure BDA0003735091470000113
其中：A、B、C、D、E、a、b、c为设定参数，(xi，yi)为圆弧段上第i个点的像点坐标数据，N为用于拟合圆心的点的总个数，(Xyh，Yyh)为拟合圆心的像点坐标数据。
B4、针对待检测箱梁梁端尺寸段为直线与圆弧段切点的检测点，通过联立拟合的直线段方程与圆弧段方程，求得该检测点在影像坐标系下的坐标。
C、根据两张影像中各自的转换参数l系数以及待检测箱梁梁端面的各检测点在左、右图像数据中的像点二维坐标按直接线性变换解法求得各检测点在独立坐标系下的空间三维坐标数据；
D、根据待检测箱梁梁端面的各检测点在独立坐标系下的坐标数据以及各检测点直接的空间对应关系，求得待检测箱梁梁端的结构实际尺寸；其具体的计算过程如下：
D1、针对待检测箱梁梁端尺寸段为直线段时，根据直线段两端的检测点的坐标求得该直线段的结构尺寸(即该直线段的长度S)，公式如下：
Figure BDA0003735091470000114
其中：(x1,y1,z1)为该直线段的起点坐标，(x2,y2,z2)为该直线段的终点坐标，S为该直线段的长度。
D2、针对待检测箱梁梁端尺寸段为圆弧段时，根据圆弧段的检测点的坐标求得该圆弧端的结构尺寸(即该圆弧段的半径R)，公式如下：
Figure BDA0003735091470000115
Figure BDA0003735091470000116
Figure BDA0003735091470000117
其中：R1为圆弧左端点与圆心之间的距离，R2为圆弧右端点与圆心之间的距离，R为圆弧段的半径，(xzd,yzd,zzd)为该圆弧段左端点的坐标，(xyd,yyd,zyd)为该圆弧段右端点的坐标，(xyx,yyx,zyx)为该圆弧段圆心点的坐标。
可选的，若R1与R2的差值的绝对值大于项目检测要求最小精度，则需先检查圆弧段左端点、圆弧右端点以及圆心空间坐标的计算过程是否存在计算错误。在确保计算过程无误的前提下，应重新选取像点坐标后对圆弧段左端点、圆弧右端点以及圆心空间坐标进行计算，对此过程进行迭代，直至R1与R2的差值的绝对值小于项目检测要求最小精度为止。
步骤七、云端服务器对所得到的待检测箱梁的梁端结构尺寸进行分析，并将分析结果进行反馈；其具体过程如下：
S7.1、云端服务器对图像数据云端处理所得到的待检测箱梁梁端的结构尺寸与该箱梁梁端的设计尺寸进行对比分析；
云端服务器对图像数据云端处理所得到的待检测箱梁梁端的结构尺寸与该箱梁梁端的设计尺寸进行对比的具体过程如下：
1)、根据规范以及相关实施条例，确定待检测箱梁梁端面各结构尺寸的最大允许偏差值Δ；
2)、统计待检测箱梁梁端实际检测得到的各结构尺寸超限(所述待检测箱梁梁端实际检测得到的各结构尺寸超限为该待检测箱梁梁端面各结构尺寸与该待检测箱梁梁端设计尺寸的偏差值与规定的待检测箱梁梁端面各结构尺寸的最大允许偏差值Δ的之差>0)的数量及超限数值：
Ⅰ、统计超限数量最多的部位，并反馈至管理者对相关部位的制作环节进行整改；
Ⅱ、判断各结构的超限数值是否存在一定的重复性，如果存在一定的重复性，则应对检测的各步骤进行复核，确保检测的正确性。
云端服务器对图像数据云端处理所得到的待检测箱梁梁端的结构尺寸与该箱梁梁端的设计尺寸进行分析的具体过程如下：
当待检测箱梁梁端实际检测得到的各结构尺寸超限数值大小具有一定的规律性，则可判断该箱梁梁端面在制作过程中的某个环节出现了问题，应对该部位的制作流程(工艺)进行整改；云端服务器则将该情况反馈至管理者，以便管理者进行处理。
S7.2、将待检测箱梁梁端的结构尺寸相对于该箱梁梁端的设计尺寸偏差值较大的部位反馈至管理者，以便管理者能够在线查看待检测箱梁梁端的生产质量情况，从而能够及时进行相应的处理。
步骤八、完成当前待检测箱梁梁端结构尺寸的检测。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，采用箱梁梁端结构尺寸检测装置对箱梁梁端结构尺寸进行检测，所述箱梁梁端结构尺寸检测装置包括相互间隔设置的尺寸检测摄影系统(1)和标靶参考系统(2)；
箱梁梁端结构尺寸检测方法包括以下步骤：
步骤一、安装箱梁梁端结构尺寸检测装置；
步骤二、云端服务器通过无线输送模块向尺寸检测摄影系统发射拍摄指令，尺寸检测摄影系统对待检测箱梁的梁端结构进行图像的拍摄，并将所拍摄得到的图像数据传送至工控机中；
步骤三、利用云端服务器对待检测箱梁梁端的图像数据进行处理，得到待检测箱梁梁端的结构尺寸；
步骤四、云端服务器对所得到的待检测箱梁梁端的结构尺寸进行对比分析，并将分析结果进行反馈。
2.根据权利要求1所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤二中，所述尺寸检测摄影系统包括CCD摄像机，所述标靶参考系统(2)包括多个标靶面(2-2-1)，所述多个标靶面(2-2-1)的中心坐标数据分别通过测量仪进行测量得到；
所拍摄得到的图像数据包括待检测箱梁的左梁端图像数据和待检测箱梁的右梁端图像数据；
所述待检测箱梁的左梁端图像数据采用设置于待检测箱梁的左梁端侧的尺寸检测摄影系统拍摄而成；
所述待检测箱梁的右梁端图像数据采用设置于待检测箱梁的右梁端侧的尺寸检测摄影系统拍摄而成。
3.根据权利要求2所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤三中，利用云端服务器对待检测箱梁梁端的图像数据进行处理的具体过程如下：
将利用测量仪对多个标靶面的中心坐标数据进行测量得到多组标靶面的三维坐标数据分别录入云端服务器中；
云端服务器从工控机中调取需处理的待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据；
针对待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据，以标靶中心为控制点求由CCD摄像机所拍摄的各影像的像方坐标与控制坐标之间的转换参数1系数以及识别该图像数据中各检测点在由CCD摄像机所拍摄的各影像中的像点坐标数据；
根据转换参数1系数和像点坐标数据，求得图像数据中各检测点在独立坐标系下的空间三维坐标数据；
根据各检测点在独立坐标系下的空间三维坐标数据以及各检测点直接的空间对应关系，求得待检测箱梁梁端的结构实际尺寸。
4.根据权利要求3所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，云端服务器从工控机中调取需处理的图像数据的具体过程如下：
云端服务器通过无线输送模块与工控机相连，并将存储于工控机中的图像数据传输至云端服务器的数据库中；
云端服务器从数据库中提取出待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据，并从该图像数据中提取出分别由两组CCD摄像机针对该待检测箱梁的左梁端或右梁端所拍摄的两张图像。
5.根据权利要求4所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，识别待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据中各检测点在由尺寸检测摄影系统所拍摄的各影像中的像点坐标数据的具体过程如下：
待检测箱梁的左梁端图像数据或右梁端图像数据中各检测点的设置：当待检测箱梁梁端的尺寸段为直线段时，则将该直线段的两个端点均设置为检测点；当待检测箱梁梁端的尺寸段为圆弧段时，则将该圆弧段的两个端点以及圆心点均设置为检测点；
针对待检测箱梁梁端的尺寸段为两条直线交点进行识别时，通过拾取两条直线上的多个点拟合出两条直线方程，再通过将两条直线方程的方程式进行联立，求得两条直线交点的像点坐标数据(Xzx，Yzx)；
拟合直线方程的公式如下：
y＝kx+b
Figure FDA0003735091460000021
Figure FDA0003735091460000022
其中：(xi，yi)为直线上第i个点的像点坐标数据，
Figure FDA0003735091460000023
为所有像点坐标数据x坐标的平均值，
Figure FDA0003735091460000024
为所有像点坐标数据y坐标的平均值，b为直线的截距，x为直线方程中的自变量，y为直线方程中的因变量，k为直线方程中的斜率，k不能为0；
针对待检测箱梁梁端的尺寸段为圆心的检测点，通过多次拾取圆弧段上的点，运用最小二乘法对圆心像点坐标进行拟合：
圆的方程为：R2＝(x-Xyh)2+(y-Yyh)2
令：
Figure FDA0003735091460000031
B＝N∑xiyi-∑xi∑yi
Figure FDA0003735091460000032
Figure FDA0003735091460000033
Figure FDA0003735091460000034
解得：
a＝(E·B-C·D)/(A·D-B2)
b＝(E·A-C·B)/(B2-D·A)
Figure FDA0003735091460000035
得到Xyh、Yyh的拟合值：
Figure FDA0003735091460000036
Figure FDA0003735091460000037
其中：A、B、C、D、E、a、b、c为设定参数，(xi，yi)为圆弧段上第i个点的像点坐标数据，N为用于拟合圆心的点的总个数，(Xyh，Yyh)为拟合圆心的像点坐标数据；
针对待检测箱梁梁端尺寸段为直线与圆弧段切点的检测点，通过联立拟合的直线段方程与圆弧段方程，求得该检测点在影像坐标系下的坐标。
6.根据权利要求5所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，求得待检测箱梁梁端的结构实际尺寸的计算过程如下：
针对待检测箱梁梁端尺寸段为直线段时，根据直线段两端的检测点的坐标求得该直线段的结构尺寸，公式如下：
Figure FDA0003735091460000038
其中：(x1,y1,z1)为该直线段的起点坐标，(x2,y2,z2)为该直线段的终点坐标，S为该直线段的长度；
针对待检测箱梁梁端尺寸段为圆弧段时，根据圆弧段的检测点的坐标求得该圆弧端的结构尺寸，公式如下：
Figure FDA0003735091460000041
Figure FDA0003735091460000042
Figure FDA0003735091460000043
其中：R1为圆弧左端点与圆心之间的距离，R2为圆弧右端点与圆心之间的距离，R为圆弧段的半径，(xzd,yzd,zzd)为该圆弧段左端点的坐标，(xyd,yyd,zyd)为该圆弧段右端点的坐标，(xyx,yyx,zyx)为该圆弧段圆心点的坐标。
7.根据权利要求1所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤四中，云端服务器对所得到的待检测箱梁梁端的结构尺寸进行对比的具体过程如下：
确定待检测箱梁梁端面各结构尺寸的最大允许偏差值Δ；
统计待检测箱梁梁端实际检测得到的各结构尺寸超限的数量及超限数值，并对统计超限数量最多的部位反馈至管理者对相关部位的制作环节进行整改；以及判断各结构的超限数值是否存在一定的重复性，如果存在一定的重复性，则应对检测的各步骤进行复核，确保检测的正确性。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，
所述尺寸检测摄影系统(1)设置于标靶参考系统(2)远离待检测箱梁(10)梁箱的一侧，且所述尺寸检测摄影系统(1)包括摄影组件(1-1)，所述摄影组件(1-1)包括CCD摄像机、工控机和无线输送模块，CCD摄像机对待检测箱梁(10)的梁端结构进行图像拍摄，并将所拍摄的图像数据传送至工控机内进行存储，云端服务器通过无线输送模块与工控机相连；
所述标靶参考系统(2)设置于尺寸检测摄影系统(1)与待检测箱梁(10)的梁端之间，且所述标靶参考系统(2)包括第一竖直标靶设置杆(2-1-1)、第二竖直标靶设置杆(2-1-2)、第三竖直标靶设置杆(2-1-3)、横向标靶设置杆(2-1-4)和标靶组件(2-2)，第一竖直标靶设置杆(2-1-1)、第二竖直标靶设置杆(2-1-2)和横向标靶设置杆(2-1-4)相互连接形成门框结构，第三竖直标靶设置杆(2-1-3)设置于第一竖直标靶设置杆(2-1-1)和第二竖直标靶设置杆(2-1-2)之间，标靶组件(2-2)设有分布于第一竖直标靶设置杆(2-1-1)、第二竖直标靶设置杆(2-1-2)、第三竖直标靶设置杆(2-1-3)和横向标靶设置杆(2-1-4)上的多件。
9.根据权利要求8所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，所述尺寸检测摄影系统(1)还包括旋转移动臂(1-2)和支撑组件(1-3)和位移装置(1-4)；
所述位移装置(1-4)用于为支撑组件(1-3)和旋转移动臂(1-2)提供支撑并带动支撑组件(1-3)和旋转移动臂(1-2)进行位移；
所述支撑组件(1-3)的一端与位移装置(1-4)连接，支撑组件(1-3)的另一端竖直向上自由延伸设置且安装有旋转移动臂(1-2)，用于为旋转移动臂(1-2)提供旋转支点；
所述旋转移动臂(1-2)设有沿支撑组件(1-3)对称设置的两组，两组旋转移动臂(1-2)均与支撑组件(1-3)采用可转动连接；且两组旋转移动臂(1-2)上均安装有摄影组件(1-1)。
10.根据权利要求9所述的箱梁梁端结构尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤一中，安装箱梁梁端检测装置的具体过程如下：
S1.1、安装标靶参考系统：将第一竖直标靶设置杆和第二竖直标靶设置杆采用相互间隔的方式均置于待检测箱梁梁端的前方，并将第一竖直标靶设置杆和第二竖直标靶设置杆之间的间距设置为大于待检测箱梁的梁端横向宽度；
S1.2、安装位移装置：确保CCD摄像机通过将位移装置与待检测箱梁梁端对齐后，通过制动组件进行制动；
S1.3、安装支撑组件：根据摄影组件中CCD摄像机的参数，调整支撑组件的高度，以保证能够将整个待检测箱梁梁端结构以及标靶参考系统均置于CCD摄像机的成像图像的平面中；
S1.4、安装旋转移动臂和摄影组件：调节CCD摄像机在旋转移动臂上的位置，以使CCD摄像机的成像图像平面中包含的有标靶面和待检测箱梁的梁端面；并确保CCD摄像机的镜头能够无遮挡的进行拍摄。
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