CN208043364U - 一种起重机主梁静刚度检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数字近景测量技术领域，公开了一种起重机主梁静刚度检测仪，包括图像采集系统、测距传感器、角度传感器以及中央处理器；通过图像采集系统采集起重机主梁上具有边界特征区域，采集吊车加载起吊物前后主梁的数字图像；所述图像采集系统采集的数字图像传送至中央处理器，通过测距传感器测量所述图像采集系统到被测起重机主梁的距离，角度传感器测量图像采集系统的仰角，测量结果传送至中央处理器，通过图像相关算法计算主梁加载前后图像在图像采集系统的感光上移动位移像素数，通过所述测距传感器测量距离、角度传感器测量角度以及移动像素数计算吊车加载起吊物前后主梁位移；处理后实时显示主梁不同位置刚度数值，测量过程直观明了。

Description

一种起重机主梁静刚度检测仪

技术领域

本实用新型涉及数字近景测量技术领域，具体涉及一种起重机主梁检测仪器。

背景技术

刚度是起重机械安全的重要技术指标，尤其是大跨度起重机对刚度的要求更加高，静刚度既是起重机械设计控制的主要技术指标之一，也是判断起重机械能否安全运行的重要依据，同时还是日常检验检测的一个主要项目，在检测中，起重机械主梁静刚度的测量结果(对主梁跨中下挠度进行检验)是衡量起重机械主梁安全性能最重要的判断指标。

传统起重机械静刚度测量方法有激光测距仪法、经纬仪法、全站仪法等，但这些方法均存在一定的弊端，如使用激光测距仪法，是首先测量空载时主梁下盖板与地面的垂直距离h1，然后起吊额定载荷，再次读取激光测距仪上显示的地面与主梁下盖板间的垂直距离h2，那么h1-h2就认为是该主梁的最大静挠度，该方法有明显的不足，因为额定载荷位于主梁跨中的正下方，激光测距仪只能放在额定载荷的边上，其所测量主梁下挠值不是主梁最大下挠值，因此测量结果有相当大的偏差；另外激光测距仪垂直方向细小偏差也会带入较大测量误差。使用经纬仪法、全站仪法，需要在起重机主梁上设置标尺，测量过程需要调水平、目测，不仅劳动强度高、安全防护投入大并且人为操作引起的偏差也不小。

近年来，随着电子技术的发展，近景摄影测量技术已在多个科技领域作为一种先进的检测手段得到了应用，根据目前成熟的理论原理，数字散斑相关方法利用物体表面颗粒形成自然散斑灰度信息，成像系统记录变形前后散斑颗粒移动信息，通过相关算法，提取物体表面颗粒移动信息，随着算法优化，以及数字采集系统噪声降低，目前其精度已经达到0.01像素，且自然散斑信息的提取，不受工程背景环境影响，适用于工程现场测量。因此该方法具有非接触、无需设置标识物体、精度高、动态范围大等优点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种远距离、非接触、无需粘贴标识物的起重机主梁静刚度检测仪，适用于起重机主梁下沿任一点载荷作用下的位移测量，应用于起重机的健康检查。

为达到上述目的，采用的技术方案是：一种起重机主梁静刚度检测仪，包括图像采集系统，测距传感器、角度传感器以及中央处理器，其特征在于：图像采集系统用于采集吊车加载起吊物前后主梁的数字图像，测距传感器用来测量图像采集系统至被测主梁的距离，角度传感器用于测量图像采集系统对主梁进行图像采集时的仰角，图像采集系统、测距传感器以及角度传感器将测量结果传输至所述的中央处理器。

优选的：所述的图像采集系统由长焦距成像镜头、图像采集传感器、图像采集卡组成；通过长焦距成像镜头和图像采集传感器采集主梁上具有边界特征区域，采集吊车加载起吊物前后主梁的数字图像；所述图像采集传感器采集的数字图像经过图像采集卡转换为数字信号送入中央处理器，通过测距传感器测量所述图像采集传感器到被测主梁距离，角度传感器测量成像系统与水平面夹角，所述距离与角度信息送入中央处理器，由中央处理器通过图像相关算法计算主梁加载前后在图像采集传感器上移动位移像素数以及吊车加载起吊物前后主梁位移。

所述的图像采集传感器包括CCD、CMOS。

所述的测距传感器包括激光测距传感器、超声测距传感器。

上述技术方案中还包括显示屏，所述的中央处理器计算出加载起吊物前后主梁数字图像在像平面图像传感器靶面上移动像素数、图像采集系统的放大倍数以及主梁竖直向下的位移，并将计算结果传输至显示屏。

利用上述检测仪进行测量的方法如下：使用图像采集系统分别采集吊车加载起吊物前后主梁的数字图像，计算出加载起吊物前后主梁数字图像在像平面图像传感器靶面上移动像素数，根据图像采集系统的系统放大倍数计算吊车加载起吊物后主梁竖直方向的位移。

优选的：所述的图像采集系统置于电动云台之上，调节图像采集系统角度，对主梁清晰成像；使用数字散斑相关算法进行图像处理求出吊车加载起吊物前后主梁数字图像在像平面图像传感器靶面上移动像素数，使用测距传感器测量主梁到图像采集系统的距离，使用角度传感器测量图像采集系统的仰角，计算出图像采集系统的放大倍数。所述的测距传感器为激光测距仪或者其他测距装置，所述的角度传感器为陀螺仪或者其他测角装置。

图像采集系统位于主梁正下方附近，吊车的起吊物不遮挡图像采集系统对主梁成像。

所述角度传感器与测距传感器将测试结果传输至运算电路，通过内置算法计算出图像采集系统的放大倍数。

利用数字散斑算法计算加载吊车前后主梁数字图像在像平面图像传感器靶面上移动像素数，消除图像采集系统光学传递函数引入误差。

采集时采用动态平均采集方法消除振动对测量系统的测量精度影响。

上述技术方案的具体步骤为：(1)在起重机正下方一定距离正对起主梁中心处放置三脚架，调节三角架三个直角杆长使得固定于三脚架上的电动云台水平；(2)通过电动云台调节图像采集系统仰角，使得起主梁下边缘成像于图像采集系统屏幕中央；(3)吊车行驶至主梁中央，调节图像采集系统焦距，使得水平方向主梁边缘成像清晰；(4)通过电动云台上角度传感器测量图像采集系统倾角，通过测距传感器测量图像采集系统到主梁的距离；计算出图像采集系统的放大倍数；(5)拍摄吊车加载起吊物前主梁下边缘数字图像，吊车加载起吊物后并处于稳定状态后拍摄主梁下边缘的数字图像；(6)利用数字散斑算法计算变形前后的下边缘数字图像移动的像素数，换算出主梁竖直向下的位移，完成静刚度测量。

上述技术方案的使用，利用角度传感器测距仪结合数字散斑方法测量静刚度，测量设备远离起重机主梁，无需在主梁上粘贴标识物体，不会给起重机起吊物产生影响。测量位置可选，不会因为起重机中部起吊物而无法测量主梁中点位移。数字图像采集速度快，成像系统焦距可调，适用于不同规格起重设备与不同测量距离。

由于上述技术方案的应用，与现在技术相比具有下列优点：

1、一种全新的思路实现了起重机主梁静刚度测量，可以消除测量点不在主梁中点和需要粘贴标识物等缺点。与传统的静刚度测量方法对比，相比水平仪或者经纬仪测量方法，该方法利用主梁图像自然标识无需粘贴标识钢尺，操作人员只需对主梁下缘数字图像进行采集，大大简化测量过程。与激光测距方法比较，测量时无需担心物体遮挡，不会由于测量激光角度的误差带来测量误差。架设设备不受地面场地的限制。

2、可以广泛应用于起重机主梁静刚度测量，尤其对于不便于粘贴标识物体，主梁垂直下方不方便设置测距设备的情况下，测试结果精度高，使用方便，测试速度快捷。

附图说明

图1是实施例一中起重机主梁静刚度的检测仪示意图；

其中：1、起重机；2、主梁；3、起吊物；4、图像采集系统；5、电动云台；6、角度传感器；7、三角支架；8、测距传感器；9、控制及显示系统；10、水准气泡；11、吊车。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本新型作进一步描述：

实施例：一种起重机静刚度的测量装置，包括图像采集系统，测距传感器、角度传感器以及中央处理器，成像系统用于采集吊车加载起吊物前后主梁的数字图像，测距传感器用来测量图像采集系统至被测主梁的距离，角度传感器用于测量图像采集系统对主梁进行图像采集时的仰角，图像采集系统、测距传感器以及角度传感器将测量结果传输至所述的中央处理器。

进一步地：如附图1所示：一种起重机静刚度的测量装置，由图像采集系统4、电动云台5、角度传感器6、三角支架7、测距传感器8、控制及显示系统9、水准气泡10组成，测量方法是采集主梁加载前后两次的数字图像，通过相关算法计算变形前后的靶面位移(像位移)，然后通过测量距离和角度信息计算钢梁实际位移；具体步骤是：

将图像采集系统4和电控平台5稳固安装在三角支架7之上，三脚架放置在起重机1的主梁2正下方侧面，摄像系统可以对主梁下边沿清晰成像；

调节三角支架水平，直至水准气泡10置于顶端中心，通过控制器9调节二维云台6，使得主梁下边缘成像在摄像系统拍摄图像中心；

吊车11行驶至起重机主梁中心，保持稳定状态；通过控制系统拍摄当前图像，此图像为未加载荷图像；

吊车11加载起吊物3，起重机主梁2产生向下位移，机构平稳后利用控制系统采集数字图像，这时由于摄像系统位置为发生变化而所拍设主梁有向下位移，主梁在两幅数字图像中位置发生变化；为精确计算该变化量，可以采用数字散斑相关技术：

设f(x_i，y_i)为变形前控制系统根据所选位移测量点选取m*n的图像区域像的灰度函数，g(x_i+u，y_i+v)为变形后像的灰度函数，为f(x_i，y_i)的平均值，为g(x_i+u，y_i+v)的平均值，通过相关运算

收缩竖直方向相关系数最大值，计算出被测点在像平面上移动像素数，对采集的上述灰度图像进行相关运算时，采用双线性差值进行亚像素提取，可以实现0.01亚像素的测量精度；

当u＝0，v＝0，通过相关运算

计算相关系数，改变u、v数值，在变形后图像中选取不同区域图像g(x_i+u，y_i+v)，当相关系数最大时认为两幅图像一致；通过相关系数最大值是的u、v数值求得所选区域在两幅图像中位移，即像的位移；

通过测距传感器8测量摄像系统到被测点距离L，通过角度传感器6测量系统倾角α，通过距离L和当前成像系统焦距f计算系统的放大倍数该放大倍数为系统当前物像比值；由于主梁下沿位移与像平面不在同一平面内，因此测量结果还需通过成像系统与主梁扰度曲线所在平面夹角进行修正，主梁挠度w与该点在物平面中位移u之间关系为：从而计算出选取点实际位移。

本技术方案的使用，基于近景摄影测量技术，结合数字散斑算法，利用物体表面颗粒形成自然散斑灰度信息，成像系统记录变形前后散斑颗粒移动信息，提取物体表面颗粒移动信息，其精度可达到0.01像素，且自然散斑信息的提取，不受工程背景环境影响，适用于工程现场测量；因此该检测仪具有非接触、无需设置标识物体、精度高、动态范围大等优点。

本技术方案未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (5)

1.一种起重机主梁静刚度检测仪，包括图像采集系统，测距传感器、角度传感器以及中央处理器，其特征在于：图像采集系统用于采集吊车加载起吊物前后主梁的数字图像，测距传感器用来测量图像采集系统至被测主梁的距离，角度传感器用于测量图像采集系统对主梁进行图像采集时的仰角，图像采集系统、测距传感器以及角度传感器将测量结果传输至所述的中央处理器。

2.根据权利要求1所述的起重机主梁静刚度检测仪，其特征在于：所述的图像采集系统由长焦距成像镜头、图像采集传感器、图像采集卡组成；通过长焦距成像镜头和图像采集传感器采集主梁上具有边界特征区域，采集吊车加载起吊物前后主梁的数字图像；所述图像采集传感器采集的数字图像经过图像采集卡转换为数字信号送入中央处理器，通过测距传感器测量所述图像采集传感器到被测主梁距离，角度传感器测量成像系统与水平面夹角，所述距离与角度信息送入中央处理器，由中央处理器通过图像相关算法计算主梁加载前后在图像采集传感器上移动位移像素数以及吊车加载起吊物前后主梁位移。

3.根据权利要求2所述的起重机主梁静刚度检测仪，其特征在于：还包括显示屏，所述的中央处理器计算出加载起吊物前后主梁数字图像在像平面图像传感器靶面上移动像素数、图像采集系统的放大倍数以及主梁竖直向下的位移，并将计算结果传输至显示屏。

4.根据权利要求2所述的起重机主梁静刚度检测仪，其特征在于：所述的图像采集传感器包括CCD、CMOS。

5.根据权利要求1-4之一所述的起重机主梁静刚度检测仪，其特征在于：所述的测距传感器包括激光测距传感器、超声测距传感器。