CN216694833U - 一种桥梁位移测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁检测监测领域，具体涉及一种桥梁位移测试装置。该桥梁位移测试装置包括：目标靶、摄像机、驱动机构和角度传感器。至少三个目标靶用于分别横向间隔设置在主梁的底部；摄像机用于设置在所述主梁的下方，以获取到各个所述目标靶的距离；驱动机构与所述摄像机连接，用于驱动所述摄像机转动；角度传感器用于去获取所述摄像机的转动角度。本方案能够解决现有技术中对桥梁的位移监测任务中设备安装周期长、拆除成本高，导致经济性差的问题。

Description

一种桥梁位移测试装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁检测监测领域，具体涉及一种桥梁位移测试装置。

背景技术

桥梁位移包括竖向、横向、和纵向位移三部分。竖向位移主要是恒载和活载引起的竖向变形,这体现出支座的抗压性能；横向位移一般出现在曲线桥，是由于横向水平力引起的，包括车辆拐弯时产生的离心力等；纵向位移主要是活载作用引起的，包括制动力等。

根据《公路桥梁荷载试验规程》(JTGT J21-01-2015)第5.5.2条的要求，对梁体竖向变位测点的横向布置应充分反映桥梁横向挠度分布特征，对整体式截面不宜少于3个，如图1所示。

但是依照传统的检测方法，需在桥下搭设脚手架进行位移测试，但搭设脚手架具体以下缺陷：1、安装拆除周期长；2、影响桥下交通；3、脚手架安装拆除成本高，经济性差。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种桥梁位移测试装置，能够解决现有技术中对桥梁的位移监测任务中设备安装周期长、拆除成本高，导致经济性差的问题。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

本实用新型提供一种桥梁位移测试装置，其特征在于，包括：

至少三个目标靶，其用于分别横向间隔设置在主梁的底部；

摄像机，其用于设置在所述主梁的下方，以获取到各个所述目标靶的距离；

驱动机构，其与所述摄像机连接，用于驱动所述摄像机转动；

角度传感器，其用于去获取所述摄像机的转动角度。

在一些可选的方案中，所述驱动机构与摄像机通过连接杆连接，所述角度传感器设在所述连接杆上。

在一些可选的方案中，所述目标靶为非镜面反射材料或非透明材料制件。

在一些可选的方案中，所述目标靶中间印有十字丝。

在一些可选的方案中，包括五个目标靶。

在一些可选的方案中，还包括供电装置，其与所述摄像机和驱动机构电连接。

在一些可选的方案中，所述供电装置为移动电源或太阳能供电装置。

在一些可选的方案中，还包括数据采集装置，其与所述摄像机和角度传感器信号连接，用于采集记录所述摄像机到各个所述目标靶的距离以及摄像机的转动角度。

在一些可选的方案中，还包括无线数据发射器，其与所述数据采集装置连接，用于将采集记录的数据传输至云端。

在一些可选的方案中，所述摄像机为激光摄像机。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本方案通过激光摄像机和角度传感器分别获得摄像机到各个目标靶的距离，以及通过角度传感器的转动角度，并根据时间监测各个目标靶，根据摄像机到各个目标靶的初始位置和位移后的位置，以及角度传感器的检测的初始角度和激光摄像机跟随目标靶位移后的相对转动角度，可计算各个目标靶的竖向位移，实现为梁体多点位移进行测试，无需在桥下搭设脚手架，提高了测试工作的测试效率，该装置对交通干扰小，操作方便，测试效率高，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为现有技术中桥梁位移测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中桥梁位移测试装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中桥梁位移测试装置安装后的示意图；

图4为本实用新型实施例中目标靶的示意图；

图5为本实用新型实施例中桥梁位移测试装置使用流程图。

图中：1、目标靶；2、摄像机；3、主梁；4、驱动机构；5、角度传感器；6、连接杆；7、供电装置；8、驱动机构控制器；9、无线数据发射器；10、电脑；11、十字丝。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

以下结合附图对本实用新型一种桥梁位移测试装置的实施例作进一步详细说明。

图2为本实用新型实施例中桥梁位移测试装置的结构示意图；图3为本实用新型实施例中桥梁位移测试装置安装后的示意图；图5为本实用新型实施例中桥梁位移测试装置使用流程图，如图2、3和图5所示：

本发明或提供一种桥梁位移测试装置，包括：目标靶1、摄像机2、驱动机构4和角度传感器5。

至少三个目标靶1用于分别横向间隔设置在主梁3的底部；摄像机2用于设置在主梁3的下方，以获取到各个目标靶1的距离；驱动机构4与摄像机2连接，用于驱动摄像机2转动；角度传感器5用于去获取摄像机2的转动角度。

在使用桥梁位移测试装置时，将所有的目标靶1分别横向间隔设置在主梁3的底部，并摄像机2设置在主梁3的下方，本例中的摄像机2采用激光摄像机，具有摄像功能和激光测距功能，通过激光摄像头对各个位移测点(目标靶)M₁、M₂，M₃……M_n，确定所述各个位移测点(目标靶1)的初始测试数据(L₁，a₁)、(L₂，a₂)、(L₃，a₃)……(L_n，a_n)；其中，摄像机2到各个目标靶1的距离L_n通过摄像机2自动测试获得，角度传感器5的转动角度a_n通过角度传感器5测试获得。

将激光摄像机对准目标靶M1，开始监测过程。因目标靶M1位置发生变化，通过驱动机构4将激光摄像机再次对准目标靶M1，激光摄像机和角度传感器分别记录此时目标靶M₁的测试结果(L₁’，a₁’)。

在通过驱动机构4调整激光摄像头的角度至a₂，即目标靶M₂，重复上述的测试工作，并记录此时目标靶M2的测试结果(L₂’，a₂’)，以此类推，分别记录目标靶M₃、M₄……M_n的测试结果(L₃’，a₃’)、(L₄’，a₄’)……(L_n’，a_n’)。

根据(L_n，a_n)和(L_n’，a_n’)计算目标靶M_n的竖向位移，计算公式为h_n＝L_n*sin a_n-L_n’*sin a_n’。

本方案通过激光摄像机和角度传感器分别获得摄像机2到各个目标靶1的距离，以及通过角度传感器5的转动角度，并根据时间监测各个目标靶1，根据摄像机2到各个目标靶的初始位置和位移后的位置，以及角度传感器5的检测的初始角度和激光摄像机跟随目标靶1位移后的相对转动角度，可计算各个目标靶的竖向位移，实现为梁体多点位移进行测试，无需在桥下搭设脚手架，提高了测试工作的测试效率，该装置对交通干扰小，操作方便，测试效率高，安全性高。

在一些可选的实施例中，驱动机构4与摄像机2通过连接杆6连接，角度传感器5设在连接杆6上。

在一些可选的实施例中，角度传感器5设置在驱动机构4与摄像机2连接的连接杆6上，这就可以在驱动摄像机2转动的时准确的测得摄像机2的转动角度，通过记录角度传感器的角度值来自动测试激光摄像机的拍摄角度。本例中，驱动机构4为驱动电机加滚动轴的组合，驱动电机带动滚动轴转动，以带动摄像机2转动。

在一些实施例中，在连接杆6上还设置控制驱动机构的驱动机构控制器8，其包括高精度光学成像模块、视觉合作目标识别跟踪模块和驱动机构4的控制模块等3个模块，可以分析激光摄像机和角度传感器5的测试结果，并控制驱动机构4调整摄像机2的角度，避免人工控制驱动机构4的驱动状态。

在一些可选的实施例中，目标靶1为非镜面反射材料或非透明材料制件。在本例中，目标靶1采用非镜面反射材料或非透明材料制件，有利于摄像机2快速找到目标靶1的位置，更好的反射激光摄像机的距离测试数据。

图4为本实用新型实施例中目标靶的示意图；如图4所示，在一些可选的实施例中，目标靶1中间印有十字丝11。在本实施例中，将十字丝11的中间交叉点作为激光测距的目标点，可以给驱动机构控制器8中的高精度光学成像系统提供明显的图像特征点。

在驱动机构控制器8中的视觉合作目标识别跟踪模块的作用控制下，通过控制驱动机构4调整激光摄像头的角度，搜索合作目标靶板Mn上的十字丝11，搜索到之后，继续调整驱动机构4，使得驱动机构控制器8中高精度光学成像系统与驱动机构控制器8中预存的十字丝11相重合，驱动机构控制器8控制驱动机构4停止调整激光摄像头的角度，这样就可以实现自动的寻找并获取各个目标靶的坐标。驱动机构控制器8可以根据预设的角度(a₁、a₂、a_3……a_n)来控制驱动机构4，便于测试目标靶M_n时摄像头可以自动调整至角度a_n，再控制驱动机构4微调摄像头的拍摄角度，由a_n微调至a_n’。

激光摄像机同时具备摄像功能和激光测距功能，一方面可以对目标靶进行拍摄，另一方面可以为驱动机构控制器8提供摄像比对的原始图像，便于测试过程中的拍摄图像与驱动机构控制器8中预存的图像进行比对。

在一些可选的实施例中，桥梁位移测试装置包括五个目标靶1。在本实施例中，分别在主梁3的底部横向间隔设置五个目标靶1，可以更加精确的监测桥梁的位移情况，获得更加准确的数据，并且有利于排除误差较大的点，也可使测试结果更加精确。

在一些可选的实施例中，桥梁位移测试装置还包括供电装置7，其与摄像机2和驱动机构4电连接。本例中，供电装置7还为驱动机构控制器8提供电能。

在一些可选的实施例中，供电装置7为移动电源或太阳能供电装置。本例中，供电装置7采用移动电源或太阳能供电装置，可方便整个装置在野外使用。

在一些可选的实施例中，桥梁位移测试装置还包括数据采集装置，其与摄像机2和角度传感器5信号连接，用于采集记录摄像机2到各个目标靶1的距离以及摄像机2的转动角度。

本例中，采用数据采集装置将摄像机2和角度传感器5获得的摄像机2到各个目标靶1的距离以及摄像机2的转动角度数据采集储存起来，方便后续的研究和分析，避免数据的遗失。

在一些可选的实施例中，桥梁位移测试装置还包括无线数据发射器9，其与数据采集装置连接，用于将采集记录的数据传输至云端。

同样的，无线数据发射器9将采集记录的数据传输至云端，可利用电脑10在远程对现场数据的分析显示，实现远程监控，配合可视和报警软件的监视，可基本实现无人远程对桥梁的实时监测。

综上所述，本方案通过激光摄像机和角度传感器分别获得摄像机2到各个目标靶1的距离，以及通过角度传感器5的转动角度，并根据时间监测各个目标靶1，根据摄像机2到各个目标靶的初始位置和位移后的位置，以及角度传感器5的检测的初始角度和激光摄像机跟随目标靶1位移后的相对转动角度，可计算各个目标靶的竖向位移，实现为梁体多点位移进行测试，无需在桥下搭设脚手架，提高了测试工作的测试效率，该装置对交通干扰小，操作方便，测试效率高，安全性高。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种桥梁位移测试装置，其特征在于，包括：

至少三个目标靶(1)，其用于分别横向间隔设置在主梁(3)的底部；

摄像机(2)，其用于设置在所述主梁(3)的下方，以获取到各个所述目标靶(1)的距离；

驱动机构(4)，其与所述摄像机(2)连接，用于驱动所述摄像机(2)转动；

角度传感器(5)，其用于去获取所述摄像机(2)的转动角度。

2.如权利要求1所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，所述驱动机构(4)与摄像机(2)通过连接杆(6)连接，所述角度传感器(5)设在所述连接杆(6)上。

3.如权利要求1所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，所述目标靶(1)为非镜面反射材料或非透明材料制件。

4.如权利要求1所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，所述目标靶(1)中间印有十字丝(11)。

5.如权利要求1所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，包括五个目标靶(1)。

6.如权利要求1所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，还包括供电装置(7)，其与所述摄像机(2)和驱动机构(4)电连接。

7.如权利要求6所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，所述供电装置(7)为移动电源或太阳能供电装置。

8.如权利要求1所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，还包括数据采集装置，其与所述摄像机(2)和角度传感器(5)信号连接，用于采集记录所述摄像机(2)到各个所述目标靶(1)的距离以及摄像机(2)的转动角度。

9.如权利要求8所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，还包括无线数据发射器(9)，其与所述数据采集装置连接，用于将采集记录的数据传输至云端。

10.如权利要求1所述的桥梁位移测试装置，其特征在于，所述摄像机(2)为激光摄像机。

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