CN115560692A - 一种桥梁变形检测设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁变形检测设备及使用方法，包括紫外线感应式晃动幅度接收机构、高功率紫外线发生机构、水平调节组件、伸缩式三角支撑组件和桥梁地面。本发明属于形变监测技术领域，具体是指一种桥梁变形检测设备及使用方法；本发明利用变色涂层受到紫外光照射会变色的特性，记录光点的位置信息，通过分周期拍照并后期分析的方式，能够大大降低长时间测量时对工业相机的配置要求；由于原始测量结果的精度是足够高的（颜色变化是连续的），解析精度可以在软件上根据实际情况自行设定，大大减少了工业应用上的限制，减小了因精度问题要复检的概率。

Description

一种桥梁变形检测设备及使用方法

技术领域

本发明属于形变监测技术领域，具体是指一种桥梁变形检测设备及使用方法。

背景技术

桥梁由于跨度问题，在设计的时候，一般都不是平直的，符合设计范围的弯曲对桥梁都没有任何不利影响，甚至向上的拱形弯曲还能提高桥梁的承载能力。

由于目前的大型桥梁大多以金属和水泥为原料，且跨度较大，因此桥梁在使用过程中会发生形变，这种能够复位的小幅度形变，设计时是允许的，但是若形变幅度过大，也会产生较大的安全隐患。

即使发生形变，由于桥梁的整体刚性是很强的，因此不可能在某一段位置发生剧烈的形变而其他位置不变，桥梁的形变一般都是在跨度的中间均匀分布的，基于这个客观现象，本发明提出了一种基于光的直线传播和荧光变色的桥梁变形检测设备及使用方法。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种基于光的直线传播和荧光变色的桥梁变形检测设备及使用方法；通过一个测量位置发出的射线，照射到另一个测量位置的点的变化，能够得知桥梁的两个测量位置的形变情况，并且最终统计汇总出时间-高度统计图；通过忽略横向摆动，只提取高度信息和颜色深度信息的方式，能够大大降低安装调试的要求（不需要手动调节垂直度）；利用变色涂层受到紫外光照射会变色的特性，记录光点的位置信息，通过分周期拍照并后期分析的方式，能够大大降低长时间测量时对工业相机的配置要求；由于原始测量结果的精度是足够高的（颜色变化是连续的），解析精度可以在软件上根据实际情况自行设定，大大减少了工业应用上的限制，减小了因精度问题要复检的概率。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种桥梁变形检测设备，包括紫外线感应式晃动幅度接收机构、高功率紫外线发生机构、水平调节组件、伸缩式三角支撑组件和桥梁地面，所述水平调节组件设于伸缩式三角支撑组件上，所述紫外线感应式晃动幅度接收机构和高功率紫外线发生机构分别设于水平调节组件上，所述伸缩式三角支撑组件设于桥梁地面上。

进一步地，所述紫外线感应式晃动幅度接收机构包括旋转调节组件、光线接收组件和工业相机，所述旋转调节组件设于水平调节组件上，所述光线接收组件卡合设于旋转调节组件的一端，所述工业相机卡合设于旋转调节组件的另一端。

作为优选地，所述旋转调节组件包括接收部旋转云台和接收部外框，所述接收部旋转云台设于水平调节组件的其中一组上，所述接收部外框设于接收部旋转云台上，通过接收部旋转云台能够控制接收部外框的水平旋转。

作为本发明的进一步优选，所述光线接收组件包括薄膜外框和紫外感应膜，所述薄膜外框卡合设于接收部外框中，所述薄膜外框位于接收部外框的前端，所述紫外感应膜卡合设于薄膜外框中，所述紫外感应膜上浸有变色涂层，所述紫外感应膜上阵列设有水平参考线。

作为本发明的进一步优选，所述工业相机卡合设于接收部外框中，所述工业相机位于接收部外框的后端；

进一步地，所述高功率紫外线发生机构包括发射部旋转云台和高功率紫外线射灯，所述发射部旋转云台设于水平调节组件的另外一组上，所述高功率紫外线射灯设于发射部旋转云台上，通过发射部旋转云台能够控制高功率紫外线射灯的水平旋转。

作为优选地，所述高功率紫外线射灯上设有发射器头部，所述高功率紫外线射灯在发射器头部的中心位置设有头部圆形凹孔，所述高功率紫外线射灯发出的光线从头部圆形凹孔射出，高功率紫外线射灯发出的光线和紫外感应膜垂直。

进一步地，所述水平调节组件包括调平台和高精度线性水平仪，所述调平台设于伸缩式三角支撑组件上，所述调平台上设有平台方形台面，所述接收部旋转云台和发射部旋转云台分别设于平台方形台面上，所述高精度线性水平仪设于平台方形台面的侧面，所述高精度线性水平仪的两组呈垂直分布。

进一步地，所述伸缩式三角支撑组件包括角度调节基座、伸缩组件和万向地脚，所述角度调节基座固接于调平台的底部，所述伸缩组件转动设于角度调节基座上，所述万向地脚转换的设于伸缩组件上，所述伸缩式三角支撑组件环形均布设于水平调节组件的底部。

作为优选地，所述伸缩组件包括伸缩套筒和伸缩杆，所述伸缩套筒上设有套筒铰接部，所述伸缩套筒通过套筒铰接部转动设于角度调节基座上，所述伸缩套筒上设有套筒滑动空腔，所述伸缩杆卡合滑动设于套筒滑动空腔中，所述伸缩杆的末端设有铰接球头。

作为本发明的进一步优选，所述万向地脚上设有铰接球窝，所述万向地脚通过铰接球窝转动设于铰接球头上，所述万向地脚设于桥梁地面上。

本方案还公开了一种桥梁变形检测设备的使用方法，主要包括如下步骤：

步骤一：在桥梁处于封闭状态时，按照要求将水平调节组件和伸缩式三角支撑组件分别展开并安装在桥梁地面的测量预留孔位上，使得伸缩式三角支撑组件和测量预留孔位成为一个无法相对运动的整体，然后通过调节伸缩组件的方式将水平调节组件调节至水平状态，通过两组垂直布置的高精度线性水平仪能够得知调平台的水平状态；

步骤二：然后通过旋转接收部旋转云台和发射部旋转云台的方式，使高功率紫外线射灯射出的光线垂直照射紫外感应膜上，由于两组水平调节组件的水平度已经经过矫正，因此光线和紫外感应膜的纵向垂直度已经得到了保证，而由于本装置是用来测量桥梁的垂直形变的，因此横向垂直度的要求并不高；

步骤三：安装完成之后，开始通车，在正常的使用过程中，测量桥梁的纵向弯曲、晃动情况；

步骤四：在测量过程中，高功率紫外线射灯发出的紫外线照射到紫外感应膜上，会使变色涂层变色，失去照射后，变色涂层的颜色会逐渐变浅、直至消失，每隔一个测量周期，工业相机会拍摄一张照片并储存，测量周期小于变色涂层失去紫外线照射后颜色恢复的时间；

步骤五：通过软件分析的方式得出测量时间内，两个检测点的形变情况，具体如下：

A：逐张解析拍摄的照片：以水平参考线为高度参考线，将解析点的颜色深度对应为时间，将解析点的位置高度对应为位置高度；

B：合成图像：依次在时间-高度统计图中标出解析点的坐标，将解析点连接起来便得到了该张照片对应的测量周期内，照射到紫外感应膜上的紫外线光点的时间-高度曲线；

C：按时间顺序，对每张照片对进行A和B解析操作，然后将所有照片解析出的统计图拼接在一起，变得到了在整个测量时间内，两个测量点的纵向形变情况。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过一个测量位置发出的射线，照射到另一个测量位置的点的变化，能够得知桥梁的两个测量位置的形变情况，并且最终统计汇总出时间-高度统计图；

（2）通过忽略横向摆动，只提取高度信息和颜色深度信息的方式，能够大大降低安装调试的要求（不需要手动调节垂直度）；

（3）利用变色涂层受到紫外光照射会变色的特性，记录光点的位置信息，通过分周期拍照并后期分析的方式，能够大大降低长时间测量时对工业相机的配置要求；

（4）由于原始测量结果的精度是足够高的（颜色变化是连续的），解析精度可以在软件上根据实际情况自行设定，大大减少了工业应用上的限制，减小了因精度问题要复检的概率。

附图说明

图1为本发明提出的一种桥梁变形检测设备的立体图；

图2为本发明提出的一种桥梁变形检测设备的主视图；

图3为本发明提出的一种桥梁变形检测设备的左视图；

图4为图3中沿着剖切线A-A的剖视图；

图5为图4中Ⅰ处的局部放大图；

图6为图4中Ⅱ处的局部放大图；

图7为本发明提出的一种桥梁变形检测设备的图片解析流程示意图。

其中，1、紫外线感应式晃动幅度接收机构，2、高功率紫外线发生机构，3、水平调节组件，4、伸缩式三角支撑组件，5、桥梁地面，6、旋转调节组件，7、光线接收组件，8、工业相机，9、接收部旋转云台，10、接收部外框，11、薄膜外框，12、紫外感应膜，13、变色涂层，14、水平参考线，15、发射部旋转云台，16、高功率紫外线射灯，17、发射器头部，18、头部圆形凹孔，19、调平台，20、高精度线性水平仪，21、平台方形台面，22、角度调节基座，23、伸缩组件，24、万向地脚，25、伸缩套筒，26、伸缩杆，27、铰接球窝，28、套筒铰接部，29、套筒滑动空腔，30、铰接球头，31、测量预留孔位。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1~图7所示，本发明提出了一种桥梁变形检测设备，包括紫外线感应式晃动幅度接收机构1、高功率紫外线发生机构2、水平调节组件3、伸缩式三角支撑组件4和桥梁地面5，水平调节组件3设于伸缩式三角支撑组件4上，紫外线感应式晃动幅度接收机构1和高功率紫外线发生机构2分别设于水平调节组件3上，伸缩式三角支撑组件4设于桥梁地面5上。

伸缩式三角支撑组件4包括角度调节基座22、伸缩组件23和万向地脚24，角度调节基座22固接于调平台19的底部，伸缩组件23转动设于角度调节基座22上，万向地脚24转换的设于伸缩组件23上，伸缩式三角支撑组件4环形均布设于水平调节组件3的底部。

伸缩组件23包括伸缩套筒25和伸缩杆26，伸缩套筒25上设有套筒铰接部28，伸缩套筒25通过套筒铰接部28转动设于角度调节基座22上，伸缩套筒25上设有套筒滑动空腔29，伸缩杆26卡合滑动设于套筒滑动空腔29中，伸缩杆26的末端设有铰接球头30。

万向地脚24上设有铰接球窝27，万向地脚24通过铰接球窝27转动设于铰接球头30上，万向地脚24设于桥梁地面5上。

水平调节组件3包括调平台19和高精度线性水平仪20，调平台19设于伸缩式三角支撑组件4上，调平台19上设有平台方形台面21，接收部旋转云台9和发射部旋转云台15分别设于平台方形台面21上，高精度线性水平仪20设于平台方形台面21的侧面，高精度线性水平仪20的两组呈垂直分布。

紫外线感应式晃动幅度接收机构1包括旋转调节组件6、光线接收组件7和工业相机8，旋转调节组件6设于水平调节组件3上，光线接收组件7卡合设于旋转调节组件6的一端，工业相机8卡合设于旋转调节组件6的另一端。

旋转调节组件6包括接收部旋转云台9和接收部外框10，接收部旋转云台9设于水平调节组件3的其中一组上，接收部外框10设于接收部旋转云台9上，通过接收部旋转云台9能够控制接收部外框10的水平旋转。

光线接收组件7包括薄膜外框11和紫外感应膜12，薄膜外框11卡合设于接收部外框10中，薄膜外框11位于接收部外框10的前端，紫外感应膜12卡合设于薄膜外框11中，紫外感应膜12上浸有变色涂层13，紫外感应膜12上阵列设有水平参考线14。

工业相机8卡合设于接收部外框10中，工业相机8位于接收部外框10的后端；高功率紫外线发生机构2包括发射部旋转云台15和高功率紫外线射灯16，发射部旋转云台15设于水平调节组件3的另外一组上，高功率紫外线射灯16设于发射部旋转云台15上，通过发射部旋转云台15能够控制高功率紫外线射灯16的水平旋转。

高功率紫外线射灯16上设有发射器头部17，高功率紫外线射灯16在发射器头部17的中心位置设有头部圆形凹孔18，高功率紫外线射灯16发出的光线从头部圆形凹孔18射出，高功率紫外线射灯16发出的光线和紫外感应膜12垂直。

具体使用时，首先用户需要在桥梁处于封闭状态时，按照要求将水平调节组件3和伸缩式三角支撑组件4分别展开并安装在桥梁地面5的测量预留孔位31上，使得伸缩式三角支撑组件4和测量预留孔位31成为一个无法相对运动的整体，然后通过调节伸缩组件23的方式将水平调节组件3调节至水平状态，通过两组垂直布置的高精度线性水平仪20能够得知调平台19的水平状态；

然后通过旋转接收部旋转云台9和发射部旋转云台15的方式，使高功率紫外线射灯16射出的光线垂直照射紫外感应膜12上，由于两组水平调节组件3的水平度已经经过矫正，因此光线和紫外感应膜12的纵向垂直度已经得到了保证，而由于本装置是用来测量桥梁的垂直形变的，因此横向垂直度的要求并不高；

安装完成之后，开始通车，在正常的使用过程中，测量桥梁的纵向弯曲、晃动情况；

在测量过程中，高功率紫外线射灯16发出的紫外线照射到紫外感应膜12上，会使变色涂层13变色，失去照射后，变色涂层13的颜色会逐渐变浅、直至消失，每隔一个测量周期，工业相机8会拍摄一张照片并储存，测量周期小于变色涂层13失去紫外线照射后颜色恢复的时间；

通过软件分析的方式得出测量时间内，两个检测点的形变情况，具体如下：

A：逐张解析拍摄的照片：以水平参考线14为高度参考线，将解析点的颜色深度对应为时间，将解析点的位置高度对应为位置高度；

B：合成图像：依次在时间-高度统计图中标出解析点的坐标，将解析点连接起来便得到了该张照片对应的测量周期内，照射到紫外感应膜12上的紫外线光点的时间-高度曲线；

C：按时间顺序，对每张照片对进行A和B解析操作，然后将所有照片解析出的统计图拼接在一起，变得到了在整个测量时间内，两个测量点的纵向形变情况。

以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种桥梁变形检测设备，其特征在于：包括紫外线感应式晃动幅度接收机构（1）、高功率紫外线发生机构（2）、水平调节组件（3）、伸缩式三角支撑组件（4）和桥梁地面（5），所述水平调节组件（3）设于伸缩式三角支撑组件（4）上，所述紫外线感应式晃动幅度接收机构（1）和高功率紫外线发生机构（2）分别设于水平调节组件（3）上，所述伸缩式三角支撑组件（4）设于桥梁地面（5）上；所述紫外线感应式晃动幅度接收机构（1）包括旋转调节组件（6）、光线接收组件（7）和工业相机（8），所述旋转调节组件（6）设于水平调节组件（3）上，所述光线接收组件（7）卡合设于旋转调节组件（6）的一端，所述工业相机（8）卡合设于旋转调节组件（6）的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁变形检测设备，其特征在于：所述旋转调节组件（6）包括接收部旋转云台（9）和接收部外框（10），所述接收部旋转云台（9）设于水平调节组件（3）的其中一组上，所述接收部外框（10）设于接收部旋转云台（9）上，通过接收部旋转云台（9）能够控制接收部外框（10）的水平旋转。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁变形检测设备，其特征在于：所述光线接收组件（7）包括薄膜外框（11）和紫外感应膜（12），所述薄膜外框（11）卡合设于接收部外框（10）中，所述薄膜外框（11）位于接收部外框（10）的前端，所述紫外感应膜（12）卡合设于薄膜外框（11）中，所述紫外感应膜（12）上浸有变色涂层（13），所述紫外感应膜（12）上阵列设有水平参考线（14）；所述工业相机（8）卡合设于接收部外框（10）中，所述工业相机（8）位于接收部外框（10）的后端。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁变形检测设备，其特征在于：所述高功率紫外线发生机构（2）包括发射部旋转云台（15）和高功率紫外线射灯（16），所述发射部旋转云台（15）设于水平调节组件（3）的另外一组上，所述高功率紫外线射灯（16）设于发射部旋转云台（15）上，通过发射部旋转云台（15）能够控制高功率紫外线射灯（16）的水平旋转。

5.根据权利要求4所述的一种桥梁变形检测设备，其特征在于：所述高功率紫外线射灯（16）上设有发射器头部（17），所述高功率紫外线射灯（16）在发射器头部（17）的中心位置设有头部圆形凹孔（18），所述高功率紫外线射灯（16）发出的光线从头部圆形凹孔（18）射出，高功率紫外线射灯（16）发出的光线和紫外感应膜（12）垂直。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁变形检测设备，其特征在于：所述水平调节组件（3）包括调平台（19）和高精度线性水平仪（20），所述调平台（19）设于伸缩式三角支撑组件（4）上，所述调平台（19）上设有平台方形台面（21），所述接收部旋转云台（9）和发射部旋转云台（15）分别设于平台方形台面（21）上，所述高精度线性水平仪（20）设于平台方形台面（21）的侧面，所述高精度线性水平仪（20）的两组呈垂直分布。

7.根据权利要求6所述的一种桥梁变形检测设备，其特征在于：所述伸缩式三角支撑组件（4）包括角度调节基座（22）、伸缩组件（23）和万向地脚（24），所述角度调节基座（22）固接于调平台（19）的底部，所述伸缩组件（23）转动设于角度调节基座（22）上，所述万向地脚（24）转换的设于伸缩组件（23）上，所述伸缩式三角支撑组件（4）环形均布设于水平调节组件（3）的底部。

8.根据权利要求7所述的一种桥梁变形检测设备，其特征在于：所述伸缩组件（23）包括伸缩套筒（25）和伸缩杆（26），所述伸缩套筒（25）上设有套筒铰接部（28），所述伸缩套筒（25）通过套筒铰接部（28）转动设于角度调节基座（22）上，所述伸缩套筒（25）上设有套筒滑动空腔（29），所述伸缩杆（26）卡合滑动设于套筒滑动空腔（29）中，所述伸缩杆（26）的末端设有铰接球头（30）。

9.根据权利要求8所述的一种桥梁变形检测设备，其特征在于：所述万向地脚（24）上设有铰接球窝（27），所述万向地脚（24）通过铰接球窝（27）转动设于铰接球头（30）上，所述万向地脚（24）设于桥梁地面（5）上。

10.一种根据权利要求9所述的桥梁变形检测设备的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在桥梁处于封闭状态时，按照要求将水平调节组件（3）和伸缩式三角支撑组件（4）分别展开并安装在桥梁地面（5）的测量预留孔位（31）上，使得伸缩式三角支撑组件（4）和测量预留孔位（31）成为一个无法相对运动的整体，然后通过调节伸缩组件（23）的方式将水平调节组件（3）调节至水平状态，通过两组垂直布置的高精度线性水平仪（20）能够得知调平台（19）的水平状态；

步骤二：然后通过旋转接收部旋转云台（9）和发射部旋转云台（15）的方式，使高功率紫外线射灯（16）射出的光线垂直照射紫外感应膜（12）上，由于两组水平调节组件（3）的水平度已经经过矫正，因此光线和紫外感应膜（12）的纵向垂直度已经得到了保证，而由于本装置是用来测量桥梁的垂直形变的，因此横向垂直度的要求并不高；

步骤三：安装完成之后，开始通车，在正常的使用过程中，测量桥梁的纵向弯曲、晃动情况；

步骤四：在测量过程中，高功率紫外线射灯（16）发出的紫外线照射到紫外感应膜（12）上，会使变色涂层（13）变色，失去照射后，变色涂层（13）的颜色会逐渐变浅、直至消失，每隔一个测量周期，工业相机（8）会拍摄一张照片并储存，测量周期小于变色涂层（13）失去紫外线照射后颜色恢复的时间；

步骤五：通过软件分析的方式得出测量时间内，两个检测点的形变情况，具体如下：

A：逐张解析拍摄的照片：以水平参考线（14）为高度参考线，将解析点的颜色深度对应为时间，将解析点的位置高度对应为位置高度；

B：合成图像：依次在时间-高度统计图中标出解析点的坐标，将解析点连接起来便得到了该张照片对应的测量周期内，照射到紫外感应膜（12）上的紫外线光点的时间-高度曲线；

C：按时间顺序，对每张照片对进行A和B解析操作，然后将所有照片解析出的统计图拼接在一起，变得到了在整个测量时间内，两个测量点的纵向形变情况。

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