背景介紹

隨著國家“一帶一路”的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，大量的大型設(shè)施及建（構(gòu)）筑物正處于建設(shè)和運營中，以陸?？胀ǖ篮托畔⒏咚俾窞楣羌?，以鐵路、港口、管網(wǎng)等重大工程為依托，一個復(fù)合型的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)正在形成。

然而，隨著大型設(shè)施的長時間運營，會因為自身或者外界因素的影響產(chǎn)生各種變形。例如橋梁在有車輛或火車經(jīng)過時，會產(chǎn)生豎向的撓度變形；高塔由于風(fēng)力等外界因素的影響導(dǎo)致產(chǎn)生側(cè)向變形。變形作為影響大型設(shè)施及建（構(gòu)）筑物安全性和使用壽命的關(guān)鍵指標(biāo)，如果缺乏有效的技術(shù)手段對變形進(jìn)行測量，很可能會造成工程事故的產(chǎn)生，從而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

傳統(tǒng)測量方法

傳統(tǒng)的接觸式測量方法，主要包括連通管式靜力水準(zhǔn)儀、分布式光纖、百分表、拉線式位移計、振弦式位移計以及磁致伸縮式位移計。對于傳統(tǒng)的接觸式測量方法，需耗費大量的人力物力提前將傳感器安排在建筑內(nèi)部或表貼于建筑物外表面。測量完成后，為節(jié)省工程成本還需要花費大量的時間拆除傳感器。

傳統(tǒng)接觸式測量方法的不足 

1、傳感器安裝和拆卸費時費力；

2、傳感器壽命周期內(nèi)易破壞；

3、單個傳感器通常只能測量單個點的一維變形，且監(jiān)測頻率偏低；

4、單體建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測需布置多個傳感器，成本高。

傳統(tǒng)的非接觸式測量方法主要為全站儀、水準(zhǔn)儀、超聲波位移監(jiān)測、GPS/北斗以及雷達(dá)位移監(jiān)測等。

傳統(tǒng)非接觸式測量方法的不足

1、全站儀工作量大，測量時間長，人為因素影響較大；

2、超聲測量距離短，精度低，需反射面；

3、GNSS需局部組網(wǎng)，計算提高精度，單個成本較高；

5、雷達(dá)測量精度較低，成本高。

非接觸光學(xué)（圖像視覺）測量技術(shù)

圖像視覺技術(shù)就是用機(jī)器代替人眼來進(jìn)行測量和判斷，它是一項綜合的技術(shù)。采用一種基于數(shù)字圖像處理和數(shù)值計算的非接觸、全場變形的數(shù)字圖像相關(guān)方法，通過變形前后的兩幅圖像來測量大型結(jié)構(gòu)表面的變形，利用本測量方法可以實現(xiàn)對被測物進(jìn)行遠(yuǎn)距離、多點動靜態(tài)變形檢測。

隨著計算機(jī)技術(shù)的日趨成熟，圖像視覺的應(yīng)用對象逐漸由室內(nèi)轉(zhuǎn)向室外的大型結(jié)構(gòu)（設(shè)施），如隧道、邊坡、橋梁、高塔等。

圖像視覺基本原理

產(chǎn)品簡介

RSM-FBN(A)大型設(shè)施撓度非接觸測量儀采用最先進(jìn)的圖像質(zhì)量評價算法、圖像質(zhì)量增強(qiáng)算法以及相機(jī)快速自標(biāo)定技術(shù)，現(xiàn)場無需附著任何標(biāo)記物，僅一臺主機(jī)就可實現(xiàn)對橋梁、高塔、起重機(jī)械等設(shè)施進(jìn)行多點快速、高精度動靜態(tài)撓度、位移、振動等數(shù)據(jù)的實時測量。儀器配套軟件系統(tǒng)具備引導(dǎo)式操作、自動數(shù)據(jù)記錄、自動標(biāo)定、智能選點、實時輸出、超限預(yù)警和安全評估等功能。儀器一體化設(shè)計，采用軍品級傳感器及接頭，現(xiàn)場使用直觀、簡單、方便。

產(chǎn)品用途

用于橋梁、高塔、起重機(jī)械等大型設(shè)施的動/靜態(tài)位移檢測，也可用于建筑、隧道、大壩、邊坡等的長期監(jiān)測。

關(guān)鍵技術(shù)

圖像獲取

被測物體的可視化圖像和內(nèi)在特征轉(zhuǎn)換成能被計算機(jī)處理的一系列數(shù)據(jù)。

低質(zhì)量圖像高分辨分析

針對野外遠(yuǎn)程、大尺度測量工況下光照變化和霧霾等因素的影響，開發(fā)了多種快速圖像增強(qiáng)技術(shù)，通過改善圖像質(zhì)量和突破低質(zhì)量圖像匹配難題實現(xiàn)復(fù)雜測量條件下的圖像高分辨分析。

快速自標(biāo)定

為了滿足橋梁、隧道、高塔和起重機(jī)械等大型結(jié)構(gòu)的撓度測量需求，利用主動姿態(tài)感知技術(shù)，開發(fā)適用于各類復(fù)雜工況的相機(jī)自標(biāo)定方法，針對不同測量場景結(jié)構(gòu)特征的幾何約束關(guān)系或者利用相機(jī)的實時姿態(tài)信息，實現(xiàn)相機(jī)的快速自標(biāo)定。

高精度免靶標(biāo)

為了節(jié)約工程成本，提高測量效率，本儀器結(jié)合圖像快速相關(guān)匹配與定位和基于顯著性的可靠特征提取技術(shù)，開發(fā)了適用于各類復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高精度免靶標(biāo)測量功能。

符合規(guī)范

《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG-T-J21-01-2015）

《建筑與橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50982-2014）

《城市軌道交通工程測量規(guī)范》（GB/T 50308-2017）

《工程測量規(guī)范》（GB 50026-2016） 

核心優(yōu)勢

高精度

儀器利用特有的快速自標(biāo)定技術(shù)，結(jié)合姿態(tài)傳感器、物面切向和物面法向信息，實現(xiàn)0.001mm級實時高精度位移數(shù)據(jù)解算。

高頻率

采用專業(yè)級工業(yè)相機(jī)，并結(jié)合特殊的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在保證測量精度的情況下，實現(xiàn)40個點300Hz同步高頻率測量。

大視場

儀器采用了一種基于圖像銳度評價判據(jù)的方法去除陽光照射/陰影、霧霾等因素對圖像質(zhì)量影響，自適應(yīng)改善與增強(qiáng)圖像質(zhì)量，并結(jié)合專業(yè)級鏡頭，滿足1000米遠(yuǎn)距離測量需求。

多功能

濾波功能完善，可對采集的曲線進(jìn)行前處理和后處理；功能多，沖擊系數(shù)、阻尼比、頻譜分析超限預(yù)警一應(yīng)俱全；圖像可先錄后進(jìn)行處理和分析，方便快捷。

項目案例

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??????工程概況

長豐橋為武漢市中環(huán)線西段跨越漢江的一座特大型中承式鋼管混凝土系桿拱橋，長豐橋及其兩岸連線工程為武漢中環(huán)線的主體工程，同時也是武漢市白沙洲長江大橋的相關(guān)配套工程。從漢口至漢陽依次為：0#～14#墩為漢口岸引橋，14#～17#墩為主橋，17#～35#為漢陽岸引橋。

測量方案

本次選擇16#～17#墩的靜態(tài)撓度進(jìn)行測量，所選測點處均布置了靜力水準(zhǔn)儀。本儀器布置在距離測量點100m處的江灘公園。

測量結(jié)果

通過與橋梁檢測單位提供的靜力水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)本儀器所測數(shù)據(jù)與利用靜力水準(zhǔn)儀所測數(shù)據(jù)基本一致。