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基于TMS320C6748的双激光基准桥梁挠度智能实时监测系统

2020-12-08阅读(903)

基于TMS320C6748的双激光基准桥梁挠度智能实时监测系统

论文摘要

桥梁挠度是评价桥梁安全状态的一项重要参数,是判断梁体刚度和结构承载力等的重要技术指标,因此有必要对桥梁挠度进行长期监测,通过分析监测数据,以评估桥梁结构的稳定性和安全性,从而指导桥梁的日常维护与维修工作。本项目通过对传统桥梁挠变参数检测原理、方法和设备性能特点的分析,研究并设计了一套基于双激光基准的桥梁挠度多维度智能监测系统。论文主要以实时性、高精度、智能检测为目标进行桥梁挠度多维度检测方案设计。论文研究的关键技术包括:靶标系统设计,硬件电路设计,图像处理算法研究与算法程序设计,数据智能监测。最终,设计能够适用于多种桥梁的多维度挠变参数智能实时在线监测系统。本文首先通过理论研究分析桥梁的挠变原理与数学表达模型,提出一种基于双激光基准与数字图像处理相结合的桥梁挠变多维度参数检测模型。其次,基于检测模型,并结合光学原理,研究设计了激光靶标成像与靶标图像采集系统。然后,研究设计了基于高性能浮点图像处理芯片TMS320C6748的硬件电路、硬件驱动程序以及靶标图像算法处理程序。最后,研发制造检测系统原理样机,进行成像测量系统参数标定,并将原理样机安装于陕西省渭南市合阳县金水沟九龙大桥进行测试,验证检测系统的工作性能。同时,设计了Web端与Android端智能数据监测平台,系统通过GPRS通讯单元将检测数据发送至云服务器终端,从而实现桥梁挠变多维度参数智能实时监测。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 课题背景及研究意义
  •     1.1.1 课题研究背景
  •     1.1.2 课题研究意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 传统检测方法
  •     1.2.2 现代检测方法
  •   1.3 研究内容及关键技术
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 关键技术
  •   1.4 本章小结
  • 第二章 监测系统模型与方案设计
  •   2.1 桥梁梁体受力挠变模型分析
  •     2.1.1 桥梁梁体均匀受力挠变模型分析
  •     2.1.2 桥梁梁体非均匀受力挠变模型分析
  •     2.1.3 桥梁多跨度挠变模型
  •   2.2 桥梁挠度多维度检测模型
  •     2.2.1 桥梁多点挠度检测模型
  •     2.2.2 桥梁横向与纵向挠度检测模型分析
  •     2.2.3 桥梁梁体倾斜角度检测模型分析
  •   2.3 桥梁挠度多维度检测方案设计
  •     2.3.1 检测系统总体框架
  •     2.3.2 激光发射器选型
  •     2.3.3 图像传感器选型
  •     2.3.4 检测系统光学单元设计
  •     2.3.5 检测系统数据通讯方式
  •     2.3.6 检测系统靶标结构设计
  •     2.3.7 检测系统总体方案
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 基于C6748 的图像式挠度多维度检测系统硬件设计
  •   3.1 桥梁挠度多维度检测硬件总体设计
  •   3.2 靶标图像采集与处理子系统
  •     3.2.1 TMS320C6748 处理单元
  •     3.2.2 TMS320C6748 深度睡眠模式
  •     3.2.3 MT9V034 摄像头电路
  •     3.2.4 MT9V034 数据采集时序
  •     3.2.5 TMS320C6748 数据通讯电路
  •     3.2.6 GPRS网络通讯单元
  •   3.3 载荷检测子系统
  •     3.3.1 STM8 控制单元
  •     3.3.2 激光发射器控制电路
  •   3.4 电源转换电路
  •   3.5 检测系统功耗
  •   3.6 数据监控子系统
  •   3.7 检测系统应用程序设计
  •   3.8 本章小结
  • 第四章 基于TMS320C6748 的靶标图像处理算法实现
  •   4.1 靶标图像采集与分析
  •   4.2 靶标图像滤波算法研究
  •     4.2.1 中值滤波
  •     4.2.2 双边滤波
  •     4.2.3 高斯滤波
  •     4.2.4 滤波算法的选择
  •   4.3 靶标图像分割算法研究
  •     4.3.1 二维最大熵阈值分割算法
  •     4.3.2 灰度直方图阈值分割算法
  •     4.3.3 靶标图像分割算法选择
  •   4.4 双激光光斑快速定位算法研究
  •     4.4.1 高斯金字塔算法
  •     4.4.2 灰度重心定位法
  •     4.4.3 特征点定位法
  •     4.4.4 双光斑中心快速定位算法选择
  •   4.5 光斑中心检测算法研究
  •     4.5.1 高斯曲线拟合法
  •     4.5.2 Hough变换法
  •     4.5.3 椭圆拟合法
  •     4.5.4 激光光斑中心检测算法选择
  •   4.6 靶标图像处理算法程序设计
  •     4.6.1 靶标图像处理流程图
  •     4.6.2 靶标图像处理时间
  •   4.7 本章小结
  • 第五章 智能网联数据监测系统
  •   5.1 靶标系统结构
  •   5.2 成像测量系统标定
  •     5.2.1 成像测量系统标定平台
  •     5.2.2 成像测量系统参数标定数据
  •     5.2.3 测量精度验证实验
  •   5.3 智能网联数据监测平台
  •     5.3.1 Web端数据监测平台
  •     5.3.2 Android端数据监测平台
  •   5.4 桥梁挠度多维度实测数据
  •     5.4.1 检测系统安装平台
  •     5.4.2 桥梁挠度多维度实测数据
  •   5.5 检测系统误差分析
  •     5.5.1 安装误差
  •     5.5.2 大气湍流对激光传输的影响
  •   5.6 本章小结
  • 总结与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得的研究成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 白艳强

    导师: 王会峰

    关键词: 桥梁挠变,双激光基准,多维度检测,快速定位,实时检测

    来源: 长安大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

    专业: 物理学,公路与水路运输,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

    单位: 长安大学

    基金: 陕西省交通运输厅科技项目“桥梁挠度激光检测技术研究,编号:17-33T”

    分类号: TN249;TP391.41;U446

    总页数: 91

    文件大小: 10026K

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