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专利号: 2019104198387
申请人: 北京建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用高速摄影测量技术监测塔式起重机的方法,其特征在于,包括:使用高速摄影机获取标准塔式起重机的起重臂移动过程中的若干图像,并以设定时间内连续拍摄的图像形成一组监测图像;

根据所述监测图像,计算相邻图像间隔内的起重臂移动速度和相邻图像的图像矩阵变化系数之间的关系,并建立数学模型;

将所述高速摄影机拍摄当前塔式起重机的起重臂移动过程中的第一张图像作为新一组监测图像的起始图像;

获取当前塔式起重机的起重臂移动过程中的第二张图像,并计算出所述第二张图像与所述第一张图像间隔内的当前起重臂移动速度;

将所述当前起重臂移动速度代入所述数学模型,以获取所述第一张图像和所述第二张图像的当前理论图像矩阵变化系数;

将所述第一张图像和所述第二张图像进行配准,以获取当前实际图像矩阵变化系数;

比较所述理论图像矩阵变化系数与所述当前实际图像矩阵变化系数的值,并在所述当前实际图像矩阵变化系数与所述理论图像矩阵变化系数的差值大于预定阈值时,向用户端发出警报。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述监测图像,计算相邻图像中起重臂的移动速度和相邻图像的图像矩阵变化系数之间的关系,并建立数学模型的步骤包括:筛选和去除在设定拍摄时间内起重臂均处于静止状态的所述监测图像,以保证获得的每组所述监测图像中起重臂均按照同一种运动方式进行移动;

将所述监测图像中任意相邻两图像组成若干第一图像对,利用相关系数法计算每一个所述第一图像对对应的图像矩阵变化系数;

选取任一所述第一图像对进行图像配准,以获取所述第一图像对中起重臂之间的位移差,并根据所述第一图像对之间的时间间隔计算出每一个所述第一图像对在间隔时间内的起重臂的移动速度;

按照拍摄顺序依次获取若干所述第一图像对的图像矩阵变化系数和第一图像对间隔内的起重臂移动速度,以建立相邻图像之间图像矩阵变化系数和起重臂移动速度关系的数学模型。

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述设定时间包括起重臂停止原运动方式至改变为另一种运动方式的时间。

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,使用至少两个所述高速摄影机设置在所述塔式起重机周围进行拍摄,且所述高速摄影机以与起重臂同样的转动速度围绕所述塔式起重机的塔身进行转动,以使所述高速摄影机以同一角度对所述起重臂进行跟踪拍摄;

其中,所述高速摄影机的拍摄速度与起重臂移动过程中风速满足:其中,V2为高速摄影机的拍摄速度,V1为起重臂移动过程中风速,定义公式中“〔〕”为取整符号,[V1]表示一个小于或者等于V1的最大整数,V1的取值范围为0≤V1<10.8;k为自由设定系数,其范围为:116.64≤k≤640。

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高速摄影机至少包括第一摄影机和第二摄影机;

所述第一摄影机的拍摄范围与水平面的夹角为

其中,H为塔式起重机的塔身高度,L1为所述第一摄影机到塔式起重机的起重臂固定端的距离;

所述第一摄影机的拍摄范围的角度β,以使所述第一摄影机拍摄塔式起重机的起重臂;

当所述第一摄影机距离塔身的距离S1大于等于起重臂长度L时,β满足:当所述第一摄影机距离塔身的距离S1小于起重臂长度L时,β满足:其中,L2为所述第一摄影机到塔式起重机的起重臂自由端的距离,L1≥H;

所述第二摄影机的拍摄范围与水平的夹角为

其中,H为塔式起重机的塔身高度,r为以起重臂与塔身连接处为圆心形成监测球形范围的半径,S2为所述第二摄影机距离塔身的距离;

所述第二摄影机的拍摄范围的角度α,以使所述第二摄影机拍摄以起重臂与塔身连接处为圆心形成监测球形范围内的连接状态;

当所述第二摄影机距离塔身的距离S2<r,α满足:当所述第二摄影机距离塔身的距离S2=r,α满足:当所述第二摄影机距离塔身的距离S2>r,α满足

6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,还包括:选取所述第二摄影机拍摄的第一张图像作为基准图像;

将基准图像与所述第二摄影机当前拍摄的待检图像形成第二图像对;

通过比对所述第二图像对中基准图像和待检图像的像素点进行图像配准;

筛选待检图像中的孤立像素点,并将孤立像素点抽离图像,在设定的界面上按照原始位置形成监测图像;

将监测图像中显示的部位作为起重臂与塔身连接处产生形变的部位;

其中,所述孤立像素点包括:在所述第二图像对中,所述待检图像在同样位置与所述基准图像产生差异的像素点。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述将监测图像中显示的部位作为起重臂与塔身连接处产生形变的部位的步骤之前还包括:判断监测图像的有效性;

所述判断监测图像的有效性的步骤包括:

计算设定界面上所述孤立像素点的密集度,并与设定的密集度阈值进行比较;

当计算的所述密集度大于所述密集度阈值时,所述监测图像为有效图像;

当计算的所述密集度小于或等于所述密集度阈值时,所述监测图像为无效图像。

8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述计算设定界面上所述孤立像素点的密集度,并与设定的密集度阈值进行比较的具体步骤包括:获取所述孤立像素点在图像中塔式起重机所有像素点中的比例 以及所述孤立像素点在指定范围内中的密集度根据获取的所述比例 和所述密集度 计算设定界面上所述孤立像素点的密集度P,即获得设定的密集度阈值为 以及

比较孤立像素点的密集度P与设定的密集度阈值为 的大小;

其中,P为孤立像素点的密集度,n1为孤立像素点的数量,S3为塔式起重机在图像中的表面积,n2为指定范围内存在孤立像素点最多的数量,S4为指定范围的面积,n3为指定范围内最少数量的像素点,k为塔式起重机允许范围内最大的形变量。