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专利号: 2021105227030
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于检测钢桥螺栓松动和预紧力损失的方法,其特征在于:其具体操作步骤如下:

(1.1)、对钢结构桥梁螺栓按照规格型号、强度等级进行样本分类,依次确定各类别螺栓对应的螺母上表面相邻两边相交的角点处,采用记号笔进行标记,形成特征标记点,并以特征标记点作为算法突出识别的像素定位区域;

(1.2)、将工业相机架设在标记有特征标记点的所述螺母的正面,即所述工业相机镜头和所述螺母相对;

(1.3)、设置所述工业相机的拍摄频率,在所述螺母放松过程中,采用所述设置好的工业相机进行图像采集;

(1.4)、通过数据传输装置将采集到的所述螺母图像传输到电脑中,并进行图像预处理,得螺母图像最终版;

(1.5)、采用hough变换定位所述螺母图像最终版中螺母表面的几何形心;

(1.6)、采用harris角点检测法识别在以所述螺母图像最终版中螺母表面几何形心为圆心、以所测螺母有特征标记点所在角点与其相对角点的距离为直径的圆上的螺母特征标记点坐标(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)L(xm,ym);

(1.7)、将所述harris角点检测法识别的任意两张螺母特征标记点处坐标代入以下公式,进行角度推算,其推算公式如下:从而得出两张图像间的特征标记点角度差,即为所述螺母所在的螺栓的松动角度;

式中,xccd表示所述工业相机像元尺寸;R表示所述螺母有特征标记点所在角点与其相对角点的距离;Df表示所述工业相机焦距大小;D0表示所述螺母至所述工业相机镜头距离;

(xm,ym),(xn,yn)表示任意两张图像所述螺母特征标记点位置坐标;

(1.8)、将所测螺栓松动角度代入螺栓松动角度与预紧力损失的关系式中,其具体公式如下:

从而形成一套推导螺栓松动角度,实时判定螺栓预紧力损失的方法;

式中,θ表示所述螺栓松动角度;Ff表示螺栓松动预紧力损失大小;P表示所述螺栓螺距尺寸;Kt表示所述螺栓连接的弹簧常数;Kc表示所述螺栓所在联接件上的弹簧常数;

(1.9)、重复步骤(1.1)‑(1.8),从而检测出所有拍摄螺栓松动情况及预紧力损失情况。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测钢桥螺栓松动和预紧力损失的方法,其特征在于,在步骤(1.1)中,所述特征标记点的形状为圆形,其半径≤0.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于检测钢桥螺栓松动和预紧力损失的方法,其特征在于,在步骤(1.2)中,所述工业相机镜头的轴线方向垂直于所述螺母所在平面,所述工业相机近螺母样本平面端与所述螺母样本平面之间的距离为0.5m~1.5m。

4.根据权利要求1所述的一种用于检测钢桥螺栓松动和预紧力损失的方法,其特征在于,在步骤(1.3)中,所述工业相机拍摄螺母图像,每秒2帧。

5.根据权利要求1所述的一种用于检测钢桥螺栓松动和预紧力损失的方法,其特征在于,在步骤(1.4)中,所述图像预处理的具体操作步骤如下:(1.4.1)、利用高斯滤波变换对所述采集到的螺母图像进行降噪处理,剔除螺母图像中的干扰点,得螺母图像一版;

(1.4.2)、将所述降噪处理的螺母图像的RGB颜色空间转化为HSV颜色空间,使所述螺母上表面处的特征标记点和所述螺母上表面的颜色形成反差,获得颜色空间转化后的螺母图像二版;

(1.4.3)、利用形态学开运算对所述螺母图像二版结构元素进行数字腐蚀工艺,消除所述螺母图像二版结构元相连接的部分,得到螺母图像三版,再进行数字膨胀工艺放大所述螺母图像三版的元素细节,得到螺母图像四版,并对所述螺母图像四版的边缘进行去噪工艺,得到螺母图像五版;

(1.4.4)、将所述螺母图像五版进行二值化处理,使螺母图像的边缘轮廓更加清晰,得螺母图像六版,并结合全局阈值将所述二值化处理后的螺母图像六版分割成螺母特征标记点及螺母非特征标记点,从而得到螺母图像最终版。

6.根据权利要求1所述的一种用于检测钢桥螺栓松动和预紧力损失的方法,其特征在于,在步骤(1.6)中,所述harris角点检测法识别的螺母特征标记点是在以所述螺母图像最终版中螺母表面几何形心为圆心、以所测螺母有特征标记点所在角点与其相对角点的距离为直径的圆上。

7.根据权利要求1‑6所述的一种用于检测钢桥螺栓松动和预紧力损失的方法,其特征在于,所述螺母所在螺栓为钢结构桥梁内部连接使用的大六角头高强度螺栓。