復(fù)雜結(jié)構(gòu)全場形變測量與可視化方法研究

李黎麗　郭慶林　孟文清　崔邯龍

[摘要]針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)全場形變測量問題，本文采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)荷載試驗全過程的變形情況進行了圖像采集，經(jīng)圖像處理后，獲得了節(jié)點的全場形變可視化云圖，結(jié)果證明數(shù)字圖像技術(shù)是一種快速準確的復(fù)雜結(jié)構(gòu)全場形變測試技術(shù)，并且具有良好的穩(wěn)定性和適用性。

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)工程；數(shù)字圖像技術(shù)；全場形變；快速測量；可視化

文章編號：2095—4085（2017）04—0030—02

圖像處理技術(shù)不僅可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的非接觸位移測量，也可以對結(jié)構(gòu)進行快速變形量的測量，具有原理簡單、結(jié)果準確、操作方便等優(yōu)點，對實際工程中大型結(jié)構(gòu)變形量的快速測量具有十分重要的研究意義和實用價值。鑒于此，本文運用數(shù)字圖像處理技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點全場變形情況進行了全程觀測，以期確定一種具有廣泛適用性的全場變形快速測試方法。

1數(shù)字圖像處理方法

由數(shù)字攝影設(shè)備采集得到的圖像多為彩色圖像，不便于后期處理。因此，在考慮便于數(shù)據(jù)提取兼顧圖像處理的同時，還應(yīng)轉(zhuǎn)化彩色圖像為灰度圖像，在圖像去噪、對比度增強、圖像分割與AOI區(qū)域提取等工作的完成后，才算完成初步處理。此后，根據(jù)像素坐標數(shù)據(jù)并結(jié)合尺寸換算系數(shù)便可確定全場形變情況。本文以某桁架節(jié)點為研究對象進行靜力載荷試驗。由于這種節(jié)點形式受力比較復(fù)雜，屬于新型節(jié)點形式，采用常規(guī)的電測方法難以全面量測結(jié)構(gòu)全場變形。因此本文采用數(shù)字圖像方法對其全場形變情況進行量測。

2結(jié)果分析

基于圖中的編碼標志點確定了圖中對應(yīng)于1-6#標志點，7-9#點，11-15#點以及16#點的實際尺寸換算系數(shù)平均值為0.201。基于圖像處理結(jié)果，提取得到了各測點水平及豎直方向位移值，如表l所示。

觀察此表可以看出，此次試驗中鋼節(jié)點主要以水平變形為主，鋼節(jié)點各桿的水平變位情況也有所不同，水平主桿平均向右移動了24.6 mm，豎桿向右移動了約24.0mm，左斜桿向右移動了約22.3 mm，右斜桿移動了大約23.4 mm。豎向最大變位發(fā)生在1#標志點，為3.4 mm。

3變形可視化方法

基于表1數(shù)據(jù)，運用MATLAB的云圖繪制功能對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的全場形變進行了插值處理分析，第3級荷載作用下的云圖如圖1所示。

4結(jié)語

本文研究表明，近景攝影測量技術(shù)可以快速完成對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的整個位移場測定工作。對于本文所研究的結(jié)構(gòu)，位移測量精度可達到0.2 mm左右。說明圖像測試方法具有一定的準確性，在工程實踐中可根據(jù)需要選用。全國首個水泥管理公司落戶山東淄博淄川

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