CN216081957U - 一种桥梁挠度测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种桥梁挠度测量装置，属于挠度测量技术领域。桥梁挠度测量装置包括：觇标，设置在桥梁挠度待测点，觇标包括白色背景板，白色背景板上设有一个直径已知的黑色实心圆；图像采集机构和激光测距测角仪，图像采集机构和激光测距测角仪的朝向和角度保持一致并对准白色背景板设有黑色实心圆的一侧面；挠度数据存储处理器，与图像采集机构和激光测距测角仪电性连接。本申请利用图像采集机构记录桥梁空载的时候的初始挠度图像和不同负载情况下的实际挠度图像，使用挠度数据储存处理器计算得到不同负载下的桥梁挠度待测点的挠度值，检测操作简便，便于在线检测及数据监控管理，计算数据获取便捷，实用性和可操作性强。

Description

一种桥梁挠度测量装置

技术领域

本申请涉及挠度测量技术领域，具体而言，涉及一种桥梁挠度测量装置。

背景技术

桥梁作为国民经济和社会发展以及国防建设的重要交通基础设施,确保桥梁建设质量以及运营安全意义重大,因此对桥梁进行定期的安全检测是非常必要的。桥梁挠度是梁在受力或非均匀温度变化时发生弯曲变形，梁体横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移。桥梁的挠度变形是桥梁健康状况评价的重要参数，在桥梁检测、危桥改造以及新桥验收等方面都需要准确测量桥梁的静、动态挠度值。桥梁的挠度一旦超过阈值范围，或遭受外力后无法恢复到原有的位置时，即可判断桥梁存在安全隐患。

传统的测量方法主要有精密水准仪法、经纬仪法、百分表法等，其测量方法使用设备简单,但人工作业费时、费力，操作麻烦且不便于在线检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种桥梁挠度测量装置，操作更加简便省力，且便于在线追溯和处理。

本申请实施例提供一种桥梁挠度测量装置，包括：觇标，设置在桥梁挠度待测点，觇标包括与桥梁挠度待测点垂直的白色背景板，白色背景板上设有一个直径已知的黑色实心圆；图像采集机构和激光测距测角仪，图像采集机构和激光测距测角仪固定设置在观测点，图像采集机构和激光测距测角仪的朝向和角度保持一致并对准白色背景板设有黑色实心圆的一侧面；挠度数据存储处理器，与图像采集机构和激光测距测角仪电性连接。

上述技术方案中，在桥梁挠度待测点设置觇标，利用图像采集机构记录桥梁空载的时候的初始挠度图像和不同负载情况下的实际挠度图像，使用挠度数据储存处理器计算得到不同负载下的桥梁挠度待测点的挠度值，检测操作简便，便于在线检测及数据监控管理；其中，安装激光测距测角仪直接测得图像采集装置与觇标之间的角度和距离，结构简单测量精准，快速得到初始数据，实用性强；同时，设置直径已知的黑色实心圆作为基点，一方面，黑色实心圆起到基础的实际图像与初始图像中基点标识的作用，便于对比黑色实心圆的位置得到位移数据，另一方面，黑色实心圆直径已知，可以起到图像采集机构的像素点长度标定功能，快速得到图像位移距离，挠度数据储存处理器根据图像位移距离和初始数据计算得到实际挠度值，整体装置结构简单，计算数据获取便捷，实用性和可操作性强。

在一些实施例中，觇标还包括设置在白色背景板上的垂直校正件，垂直校正件被配置为校正白色背景板和桥梁挠度待测点的垂直度。在安装觇标时可以借助垂直校正件不断调整觇标与桥梁待测点的垂直度，确保觇标垂直安装的精确性，从而提高挠度检测数据的准确度。

在一些实施例中，垂直校正仪为垂直水泡指示计。

在一些实施例中，觇标还包括底座，白色背景板安装在底座上，底座固定在桥梁挠度待测点，设置底座更方便安装拆卸。

在一些实施例中，觇标还包括光线感应灯，光线感应灯设置在白色背景板或底座上。安装光线感应灯可以自动感应环境亮度，在暗环境下自动点亮，提高本装置在暗环境下测量的测量精度，进一步提高本装置的实用性。

在一些实施例中，黑色实心圆的直径为3cm-5cm。便于图像采集装置的捕捉。

在一些实施例中，黑色实心圆包括固定设置在白色背景板上的黑色实心圆片，黑色实心圆片的材质为塑料或钢。黑色实心圆通过设置专用的圆片固定在白色背景板上，且其材质为塑料或钢，防水耐腐蚀，不易变形，有效保证了黑色实心圆作为基点的稳定性。

在一些实施例中，桥梁挠度测量试验装置包括仪表支架，图像采集机构和激光测距测角仪并排安装在仪表支架上，仪表支架固定在观测点。将图像采集机构和激光测距测角仪设置在仪表支架上，方便挪动和固定，且结构简单成本低，实用性强。

在一些实施例中，图像采集机构包括CCD相机，CCD相机和激光测距测角仪的朝向和角度保持一致。图像采集机构使用CCD相机，技术成熟性能稳定耐用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一些实施例提供的桥梁挠度检测装置整体结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的觇标的结构示意图。

图标：10-仪表支架、20-图像采集机构、30-激光测距测角仪、40-挠度数据储存处理器、50-觇标、51-底座、52-白色背景板、53-黑色实心圆、54-垂直水泡指示计、55-光线感应灯、60-桥梁挠度待测点。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1和图2，本申请本申请一些实施例提供的桥梁挠度测量装置，包括：觇标50，设置在桥梁挠度待测点60，觇标50包括与桥梁挠度待测点60垂直的白色背景板52，白色背景板52上设有一个直径已知的黑色实心圆53；图像采集机构20和激光测距测角仪30，图像采集机构20和激光测距测角仪30固定设置在观测点，图像采集机构20和激光测距测角仪30的朝向和角度保持一致并对准白色背景板52设有黑色实心圆53的一侧面；挠度数据存储处理器，与图像采集机构20和激光测距测角仪30电性连接。

其中，挠度数据储存处理器40可采用便携式笔记本电脑，通过数据传输线或无线传输模块与图像采集机构20和激光测距测角仪30电性相连，图像采集机构20可选用CCD相机，选用CCD相机作为图像采集装置进行桥梁挠度检测时，优选地，观测点设置于距觇标50小于10米的位置，进一步保证CCD相机采集图像的清晰度。

上述技术方案中，在桥梁挠度待测点60设置觇标50，利用激光测距仪测量CCD相机和觇标50之间的距离和角度保存至挠度数据储存处理设备、利用CCD相机记录桥梁空载的时候的初始挠度图像，保存至挠度数据储存处理设备，得到初始数据；利用CCD相机采集桥梁受到荷载作用时觇标50的实际图像，并输送至挠度数据储存处理器40，结合初始数据和实际图像中黑色实心圆53的偏移量即可快速得到桥梁的挠度，其中黑色实心圆53直径已知，使得黑色实心圆53既起到检测基点标定的作用，也起到图像采集机构20的像素点长度标定功能，检测操作简便，便于在线检测及数据监控管理。

在一些实施例中，觇标50还包括设置在白色背景板52上的垂直校正件，垂直校正件被配置为校正白色背景板52和桥梁挠度待测点60的垂直度。在安装觇标50时可以借助垂直校正件不断调整觇标50与桥梁待测点的垂直度，确保觇标50垂直安装的精确性，从而提高挠度检测数据的准确度。

示例性的，如图2所示，垂直校正仪为垂直水泡指示计54，垂直水泡指示计54安装在白色背景板52上，将觇标50安装在桥梁挠度待测点60时，借助垂直水泡指示计54调整白色背景板52相较于桥梁的挠度待测点的垂直度。

在一些实施例中，觇标50还包括底座51，白色背景板52安装在底座51上，底座51固定在桥梁挠度待测点60。

可选的，底座51为钢制底座51，底座51与桥梁的挠度待测点可拆卸连接，设置底座51更方便觇标50的安装拆卸。

在一些实施例中，觇标50还包括光线感应灯55，光线感应灯55设置在白色背景板52或底座51上。安装光线感应灯55可以自动感应环境亮度，在暗环境下自动点亮，提高本装置在暗环境下测量的测量精度，进一步提高本装置的实用性。

示例性的，如图2所示，光线感应灯55为小型充电式LED灯，安装在白色背景板52上位于黑色实心圆53的上侧，光线感应灯55可以自动感应环境亮度，在暗环境下自动点亮，提高本装置在暗环境下测量的测量精度，且LED灯为充电式，可持续使用，环保性强。

在一些实施例中，黑色实心圆53的直径为3cm-5cm。一方面便于图像采集装置的捕捉，另一方面便于图像采集装置的像素点长度的标定。

在一些实施例中，黑色实心圆53包括固定设置在白色背景板52上的黑色实心圆53片，黑色实心圆53片的材质为塑料或钢。黑色实心圆53通过设置专用的圆片固定在白色背景板52上，且其材质为塑料或钢，防水耐腐蚀，不易变形，有效保证了黑色实心圆53作为基点的稳定性。

在一些实施例中，如图1所示，桥梁挠度测量试验装置包括仪表支架10，图像采集机构20和激光测距测角仪30并排安装在仪表支架10上，仪表支架10固定在观测点。将图像采集机构20和激光测距测角仪30设置在仪表支架10上，方便挪动和固定，且结构简单成本低，实用性强。可选的，可在仪表之架上设置角度调节机构，比如云台或其他具备水平角度和竖直角度调节的机构，将图像采集机构20和激光测距测角仪30安装在云台上，在初始安装时，方便快速调节图像采集机构20的角度，使其与觇标50对准。

在进行桥梁挠度测量时，主要包括以下步骤：

步骤一，确定桥梁挠度检测点的位置，安装觇标50，在安装觇标50时候通过垂直水泡指示计调整觇标50，确保觇标50与桥梁挠度测点保持垂直；

步骤二，将仪表支架10固定在桥梁挠度检测点前方约10米的地面上，将CCD相机和激光测距测角仪30共同并排安装在仪表支架10平台上，且CCD相机和激光测距测角仪30朝向和角度保持一致，调节CCD相机和激光测距测角仪30的角度，使其对准白色背景板52设有黑色实心圆53的一侧面；

步骤三，挠度数据储存处理器40和CCD相机以及激光测距测角仪30通过数据线连接，CCD相机和激光测距测角仪30数据能够传输到挠度数据储存处理器40；

步骤四，利用激光测距测角仪30测量CCD相机到觇标50的距离L和角度A，并记录；

步骤五，CCD相机记录桥梁空载的时候的初始挠度图像，保存至挠度数据储存处理器40，记录黑色实心圆53的中心位置像素坐标(X1,Y1)和黑色实心圆53的垂直方向的像素长度：N，计算转换系数T，转换系数T的公式为：T＝×cos(A)/N(cm/像素)，其中；为黑色实心圆53的直径；

步骤六，CCD相机记录桥梁不同荷载下的挠度图像，保存至挠度数据储存处理器40,记录不同荷载下的黑色实心圆53的中心位置像素坐标(X2,Y2)；

步骤七，测量完成，根据上述采集的数据，利用挠度数据储存处理器40计算不同荷载下桥梁的挠度S，挠度计算公式为:S＝|(Y2-Y1)|×T。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，包括：

觇标，设置在桥梁挠度待测点，所述觇标包括与所述桥梁挠度待测点垂直的白色背景板，所述白色背景板上设有一个直径已知的黑色实心圆；

图像采集机构和激光测距测角仪，所述图像采集机构和所述激光测距测角仪固定设置在观测点，所述图像采集机构和所述激光测距测角仪的朝向和角度保持一致并对准所述白色背景板设有所述黑色实心圆的一侧面；

挠度数据存储处理器，与图像采集机构和激光测距测角仪电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述觇标还包括设置在所述白色背景板上的垂直校正件，所述垂直校正件被配置为校正所述白色背景板和所述桥梁挠度待测点的垂直度。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述垂直校正件为垂直水泡指示计。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述觇标还包括底座，所述白色背景板安装在所述底座上，所述底座固定在所述桥梁挠度待测点。

5.根据权利要求4所述的一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述觇标还包括光线感应灯，所述光线感应灯设置在所述白色背景板或所述底座上。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述黑色实心圆的直径为3cm-5cm。

7.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述黑色实心圆包括固定设置在所述白色背景板上的黑色实心圆片，所述黑色实心圆片的材质为塑料或钢。

8.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述桥梁挠度测量装置还包括仪表支架，所述图像采集机构和所述激光测距测角仪并排安装在所述仪表支架上，所述仪表支架固定在所述观测点。

9.根据权利要求1所述的一种桥梁挠度测量装置，其特征在于，所述图像采集机构包括CCD相机，所述CCD相机和所述激光测距测角仪的朝向和角度保持一致。

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