北京光电技术研究所--桥梁结构检测新技术

静载工况 —
对两跨六个点的挠度经行实时监测 有效防止超限等危险情况发生
动载工况-跨中、1/4点100HZ动态采样
颠覆传 统检测
弊端
频率法测量拉索索力
—测量拉锁的振动频率
无需在拉索上布设任何传感器，最高采用 频率达1024HZ。
1/2、1/4、1/8位置在车辆动态加载过程中的时程曲线
铁科院梁体疲劳试验
期待您的来电 010-64027958
请各位专家指证
北京光电技术研究所
1997年 2003年 2006年 2011年
结构体 表面缺陷 智能扫描系统
2016年
弥补国内 技术空白 为国内检 测行业发 展护航助 力
高性能高倍光学镜头，采用顶级萤石晶体材料， 结合超强的消色差镜组合设计，影像对比大幅提升， 达到超强的符合效果，等效焦距5000mm。
传统方法普遍存在人工误差大、 检测影像无法记录、无法实现长期监 测比对等。
与被测标准裂缝条纹板相距50米 测量结果系统精度优于0.05毫米。
计量报告：精度0.02毫米
特有的抗扰动算法，可应对各种天气状况，还原真实影像，提升检测精度。
基于特征的缺陷拼接方式，实现对局部结构体缺陷的总体描述。
系统可沿着结构体缺陷信息进行 连续拍摄，然后用软件经行拼接，缺 陷全局一目了然，更便于缺陷评估检 测。
无需前期做任何准备 工作，快速架设随时 检测，灵活便携。
1.采用先进的图像视觉技术，系统可自动算出缺陷检测结果，重复性强， 避免了人工误差。
2.快速架设系统即可实现对结构体缺陷的检测，无需架设脚手架或使用桥 检车。
3. 采用智能标定方法，无需在被测结构上安装标尺等标定物。 4. 完善的MDB数据库，可记录上万条缺陷信息，方便用户长期监测对比
• 动力参数测试 桥梁自振特性参数测试 桥梁动力响应测试
• 索力测量
桥梁变形挠度是指在荷载作用下,桥梁梁体的最大变形,通常 指竖向方向的位移。
桥梁变形挠度检测是衡量桥梁健康状况的关键因素，是评价 桥梁承载能力的重要指标，能够 直接反映桥梁结构变形是否超限。
接触式 传统非接触式
非接触式
位移计、百分表、连通管等 拾振器、倾角仪
五、抗扰动算法—有效消除外界干扰，如脚架震动/偏斜、空气扰动等 考虑野外测量的环境影响，软件针对空气扰动、地面震动等外界干扰专门设
计了相应的抗扰动算法，最大程度上解决了外界干扰，提高了测量精度。
六、 多通道同步实时测量
使用专用网络交换机， 可用单台系统数据处理终端 同时控制多台设备进行数据 采集。从而解决单台设备由 于现场环境和视野所限，无 法将所有测点同时纳入视野。
智能扫描 自动对焦、自动测距、自动测角。
缺陷定位 自建三维坐标系与大地坐标系相融合，精确定位裂缝 位置。
定时监测 进口步进电机与高精度测角码盘为精准定位保驾护航。
全局分析 图像自动拼接，自动绘制2D表面展开图。
图像视觉运用于 位移监测
国际先进 技术展示
裂缝自动抽取系统
通过数码相机所拍摄照片，对裂缝进行自
• 获得国家、部市级科研成果奖近百项 • 获得省部级科技进步二等奖20余项、三等奖20余项 • 目前拥有7项发明专利 29项实用新型专利 • 1项国家级新产品 • 起草10多项国家标准和行业标准 • 北京市激光探测与测量基础性研究实验室 • 国家科委资助建立“北京激光参量测试中心” • 国家高新技术企业 • 获得ISO9001质量体系认证 • ……
只需在软件内选取所要测量位置上的“自然 特征点”（如柳丁、角铁、出水孔等等均可被精 确捕捉，如图中所示），即可同步测量各点的竖 向挠度和纵向位移。
无需装贴标识点， 前期准备仅需二十分钟。
实现两维动态实时测量 竖向挠度和横向位移
蓝线—跨中竖向挠度 红线—跨中横向位移
跨中、墩柱的动态位移
时程曲线。 绿色—跨中 蓝色、橘色—梁端
用途： 用于检测路面的车辙凹陷、沥青路面膨胀、
裂缝检出、构造深度、表层剥离、平整度。
企业简介
企业性质 | 产品优势 | 所获奖项
• 北京光电技术研究所
·成立1974年； ·是国家高新技术型企业； ·是重点科研院所之一； ·北京光学学会的所在地； ·是中国光学光电子行业协会的
副理事长单位；
• 北京光电技术研究所主要从事激光及光电子应用的开发和生产工作。曾获得 国家、部市级科研成果近百项，其产品广泛应用于国内外各个行业领域。
图像视觉技术 裂缝检测
国际先进技术
位移检测 位移监测 企业简介
图像视觉技术介绍
技术简介 | 技术运用 | 亚像素
图像视觉就是用机器代替人眼来做测量 和判断，它是一项综合技术。
图像视觉系统一般包括CCD图像采集装置 、镜头、光源、图像处理系统、图像显示系统。
人脸识别：考勤机、身份认证
汽车号牌识别：高速收费、停车场
生产流水线检验：饮料液面、塑料缺陷 三维扫描：模型复制、尺寸测量
医疗图像分析： 血液细胞、 染色体。
二维编码识别 近景测量：
测量桥梁结构尺寸
如何满足0.1mm测量精度？
通过计算系统分辨率为每像0.2mm
1/2插值后
图像视觉运用于 位移检测
• 静力参数测试 应力(应变)测试 变形挠度测试 裂缝测试 倾角测试
桥梁墩柱，在56米位置测量的裂缝图像，裂缝宽度1.61±0.02mm。
核反应堆外壳，在96米位置测量的裂缝图像。
用于远距离对结构体表面缺陷 的检测，例如裂缝宽度及长度、侵 蚀、泄露、奉化、水渍、局部剥落、 蜂窝麻面等，并现场给出测量结果。
该系统可应用于桥隧结构体表 面、市政道路、混凝土结构、核电 站检测、水利坝体等检测领域。
※所测结果与差动位 移传感器测量结果完 全吻合。
基准点
测量点的选择： 可以选择任意点 无需安装配合目标 可设置基准点
白天测量——无需粘贴标志物，以每片 梁底“自然特征”为目标，同步测量实各片 梁底位移。
夜间测量——对于测量距离较近 或梁体净空较低，可直接采用桥梁上 原有的照明系统或大功率灯经行补光。
水准仪 全站仪
光电挠度仪、激光挠度仪 雷达
图像视觉新技术：
采用图像模式识 别技术与模板匹配算 法相结合，通过图像 相关算法对被测目标 进行跟踪。
采用数字图像相关算法，对桥梁、建筑物等大型结构上多个目标点的位移进行 实时监控，可方便实现远距离、多点动态检测。
数字相关算法是一种基于数字图像处理和数值计算的非接触、全场变形光学计 量方法。通过变形前后的两幅图像来测量物体表面的二维变形。利用这种测量方法 可以直接测量桥梁在荷载作用下的位移和变形场。
动抽取（宽度和长度）的系统。
红外热像检测系统
用途： 用于测量混凝土内部剥离、空洞。
隧道测量系统
（一）用途： 用于测量隧道断面及桥梁裂缝缺陷。
（二）功能： 用于隧道初期检查的专用快速测量系统。测量速
度80公里/ h。 裂缝识别0.2㎜以上的宽度，断面测距精度0.3mm。
瑞典探地雷达
自动驾驶行走路面检查车辆
为了数据的准确性，大跨径桥梁的 荷载试验通常在晚上进行。
由于距离远，补光亮度有限，采用 大功率灯经行补光的方案已是杯水车薪。
BJQN-V型多点位移检测系统， 为远距离的夜晚测量（亮度不足）提 出了最佳解决方案—光靶。
（在被测位置上安装特制光学靶标）。
最远目标达524m
夜间测量与白天测量一样可完美胜任。
位移平台：1）每次向下移动1mm，共移动36次 2）振幅0.5mm往返运动
四条曲线分别代表四个被测位置，四个点的动态测量曲线的完全重合，
每次测量误差均小于0.02mm。
方 向
检测领域：
● 桥 梁(位移、振动频率） ● 隧道围岩
● 铁 轨(变形、频率)
● 拉索振动
● 风洞试验 (不受气流影响） ● 井 架
测量前期准备仅需要十几分钟即可；
整个测量过程，仅需使用一台主机，拍 摄变形过程中待测物的图像，即可通过 笔记本电脑实时高速测量出视场范围内 所有点的两维动态变形。
全场动态多点位移测量系统在室
内室外均可适用，位移测量范围从 0.02mm到几百米，仪器与被测点之间 距离从1m至500m。原则上来说只要能 取得图像，即可进行位移测量。
连接线
架设左侧所示图像
架设右侧所示图像
多通道实时测量—省时、省力、更经济。
正对架设—竖向挠度 纵向位移
顺桥架设—竖向挠度 水平横向位移
三维实时测量—效率高、速度快
图像视觉运用于 裂缝检测
裂缝是评价混凝土构件安全 性的重要指标。超限的裂缝不但 会影响桥梁结构的美观，而且会 导致混凝土中钢筋锈蚀，加速混 凝土老化，削弱建筑物的承载能 力，降低混凝土结构的耐久性及 安全性，桥梁结构裂缝也是事故 处理、施工验收、维修加固时必 要检测项目。
在疲劳试验或破坏试验时，为了防止 梁体断裂后损坏传感器，在梁体将要断裂 时需要将底部的位移传感器撤离，从而无 法测量出在断裂时位移与应力的临界值。
采用BJQN-V非接触式的测量方 法，可以远离目标的进行测量。 既保证试验的的完整性，又无损仪。
该自动位移平台精度为±0.001mm，仪器距平台10.796m，用以检测仪 器精度。
源图像
目标图像
二、2D高速测量—多点同步实时测量两维双向的动/静态位移 - 朔黄铁路桥试验 X向
Y向
三、视频录制与测量—查漏补缺，弥补现场的盲点与不足
四、超大的测量范围—从0.02毫米至几百米，可见即可测
在实际测量过程中，每一个测量 点的测量范围从亚毫米到几百米，只要 是被测点位置在荷载作用下，未跑出图 像采集范围即可测量。
● 高耸结构（输电塔、烟囱） ● 起重机
配合线采集模块，实现长期监测。
●建 筑 ●大坝 ● 文物古迹 ● 游乐设施
2011年 2006年 1997年 1988年
无需配合目标 2D高速测量 视频录制与测量 超大的测量范围 抗扰动算法 多相机同步实时测量
一、 免光靶—无需安装靶标或者标记物即可进行测量
数据曲线平滑，测量数据稳定度高。 静载实验：同步监测五片梁底的位移在荷载过程中的实时变化，并可直接出测量结果。
直接计算最大、最小值、冲
击系数、固有频率、阻尼比和衰 减系数等反应桥梁动态性能指标 的关键参数。
Baidu Nhomakorabea
对各目标点在跑车过程中，
100HZ高速跟踪与捕捉，精确而 不丢帧，真实反映梁体在汽车在
对梁体作用时的位移曲线。
这些方法往往 需要接触到缝 体，才能进行 行测量。
裂缝宽度比对卡
裂缝放大镜
智能数显裂缝测宽仪
传统的检测手段（接触式）在高桥、涉水桥、跨线桥等不易接触到 的地方需要其他设备经行辅助，检测成本直线上升；隔音板、无法封交 使得传统方法又望而兴叹。
基于图像视觉技术，通过高 精度光学系统及CCD成像系统， 在远距离对结构体表面曲线经行 图像采集，并进行图片处理，提 取缺陷特征，计算出其宽度、长 度等量化信息。
可形成被测表面 状况的完备数据库， 可实现缺陷分类、量 化统计、图片显示几 对比分析，直接形成 检测报告。
采用图像视觉技术与测距测角原理相 结合，对结构体表面进行“蛇形”图像扫描， 自动记录各幅图像所对应的角度与距离信息， 通过这些信息建立基于系统的三维坐标系； 图像自动拼接，绘制2D缺陷展开图。
图像视觉技术作为近些年被研究的一项新技术，在现今被越 来越多地应用于工业、农业、医药、军事、交通、等国民经济的 各个行业。
可以预计，随着图像视觉技术的不断成熟和发展，他将在大 型结构体检测领域得到越来越广泛的应用。
非常希望有机会能和在座各位专家一块共同探索和推进图像 视觉技术在大型结构体检测领域中的应用。