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基于机器学习的空轨结构形变检测

基于机器学习的空轨结构形变检测

作者：陈亮电子科技大学

学位级别：硕士

未来城市人口的激增不管是在生活上还是在出行上都给人们带来了极大的不便。而悬挂式单轨交通(空轨交通)作为一种新的交通方式能够在一定程度上解决人们的出行问题。为了人们的安全出行,空轨的结构形变检测是一个急需解决的问题。本文... 详细信息

未来城市人口的激增不管是在生活上还是在出行上都给人们带来了极大的不便。而悬挂式单轨交通(空轨交通)作为一种新的交通方式能够在一定程度上解决人们的出行问题。为了人们的安全出行,空轨的结构形变检测是一个急需解决的问题。本文针对空轨结构形变的检测将一字红线激光器和机器视觉结合起来。虽然每次只能将摄像机视野范围内的轮廓构造出来,但是该方案在试验中取得的检测误差都在毫米级别的精度,并且对缺陷的检测都具有较好的准确率(Precision)和召回率(Recall)。论文的主要工作有以下两个方面:(1)首先由一字红线激光器对空轨箱型梁内壁进行照射,然后利用摄像头拍摄一字红线激光器所照射出来的红色光线。为了检测该红线,本文首先根据红色所特有的属性,对于图片进行特征图转换。该特征图在尽可能在保留红色区域的同时对于那些非红色的区域进行抑制。为了消除噪声的影响,本文采用了级联的中值滤波器对图片进行滤波。对于滤波后的图片进行感兴趣区域(Region of Interest,ROI)的截取。对于感兴趣区域本文采用了基于加权的中心线提取算法,得到空轨箱型梁截面的表达,而所提取的结果不能满足平滑这一要求。所以对加权平均的结果利用引导滤波器进行平滑来得到更精确的表达。(2)对于摄像头进行标定,得到世界坐标系到图片坐标系的映射。为了对一字红线激光器所照射出来的光面进行标定,首先需要利用相机拍摄没有红线的图片,然后利用相机的内参能够获得图像中每个像素点在相机坐标系所对应的空间三维坐标。保持棋盘格不动,再利用一字红线激光器往棋盘格照射。重复该步骤多次,可以得到多个位于光面上的点在摄像头坐标系下的坐标。在利用机器学习的方法能够求得光面方程的参数。测试的时候按照该方法能够得到轨道截面的三维坐标,为了检测出结构形变,首先对于三维坐标将所有出界的点全部提取出来,之后针对每个点的邻域做二阶最小二乘拟合。当拟合出来的误差小于某一个设定阈值就能够判定为缺陷部分。经过实验证明,本文采用的算法对于空轨的结构缺陷检测是有效可行的。

关键词：轨道检测引导滤波器结构形变

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深井覆岩体结构形变分带(区)性研究

深井覆岩体结构形变分带(区)性研究

基于三维激光扫描的风电机组塔筒倾斜及结构形变检测应用

2009矿山灾害预防控制学术研讨会

作者：郝君良郭惟嘉尹立明山东科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室

针对深井开采覆岩结构变形的特殊性,提出基于应力场转移的深井覆岩结构形变模型。采用三维半解析数值计算和现场综合试验与勘测的方法,给出采动岩体沉陷移动的分带、分区特征及突变集中变形和阶段性滞缓移动现象的动态演化规律,为深井... 详细信息

针对深井开采覆岩结构变形的特殊性,提出基于应力场转移的深井覆岩结构形变模型。采用三维半解析数值计算和现场综合试验与勘测的方法,给出采动岩体沉陷移动的分带、分区特征及突变集中变形和阶段性滞缓移动现象的动态演化规律,为深井开采覆岩与地表移动变形灾害控制提供科学理论依据。

关键词：深井开采覆岩结构形变分带(区)性应力场

来源： cnki会议评论

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广东电力 2022年第10期35卷 29-35页

作者：范长俊刘伟诚南方电网广东中山供电局广东中山528401 广东天信电力工程检测有限公司广东广州510663

为获取风电机组塔筒轴向各高度中心水平偏移量及塔筒倾斜率,并准确得到塔筒任意截面的结构形变状况,以陆上风电机组塔筒结构为研究对象,应用地面三维激光扫描技术采集风电机组塔筒外表面三维点云数据,通过最小二乘拟合算法提取塔筒不同... 详细信息

为获取风电机组塔筒轴向各高度中心水平偏移量及塔筒倾斜率,并准确得到塔筒任意截面的结构形变状况,以陆上风电机组塔筒结构为研究对象,应用地面三维激光扫描技术采集风电机组塔筒外表面三维点云数据,通过最小二乘拟合算法提取塔筒不同高度截面圆心坐标,同时经专用三维点云数据处理软件截取塔筒外表面形态,利用椭变算法提取各截面位置的椭圆度。与常规不均匀沉降算法推算塔筒倾斜的结果进行对比,结果显示采用三维激光扫描测量技术来获取塔筒倾斜及结构形变数据具有效率快、精度高、数据信息完整的优势,能准确发现变形区域的具体位置,为项目维护加固提供数据,可促进其在风电机组塔筒结构形态监测中的推广。

关键词：塔筒倾斜结构形变椭圆度三维激光扫描最小二乘法

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既有地铁隧道区间上方修建有轨电车结构形变及数值模拟分析

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2022年第6期 174-178页

作者：乔俊中铁四院集团新型轨道交通设计研究有限公司江苏苏州215009

针对在既有地铁结构上方修建有轨电车这一特殊工况,如何在不对既有地铁路线的安全运营造成影响的同时,保障有轨电车的顺利实施,是一个工程难点。本文基于时空效应,采用数值模拟法,选取广州某地铁线路盾构区间中的合适断面建立有限元模型... 详细信息

针对在既有地铁结构上方修建有轨电车这一特殊工况,如何在不对既有地铁路线的安全运营造成影响的同时,保障有轨电车的顺利实施,是一个工程难点。本文基于时空效应,采用数值模拟法,选取广州某地铁线路盾构区间中的合适断面建立有限元模型,对地铁隧道区间产生的受力变化进行研究,研究结果表明:(1)在施工超载以及运营荷载作用下,隧道的内力、变形、结构弯矩增大;(2)在路基换填施工阶段,其内力及变形则会减小,需预防地层回弹问题。(3)有轨电车施工超载对地铁隧道区间结构受力和变形影响较小;(4)建议在施工过程中增加对车站结构的弯矩与形变检测,出现异常情况可采取紧急方案,降低对车站结构影响。

关键词：地铁隧道区间有轨电车结构形变有限元分析

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深井覆岩体结构形变分带(区)性研究

山东科技大学学报（自然科学版） 2009年第4期28卷 17-21页

作者：郝君良郭惟嘉尹立明山东科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室山东青岛266510

关键词：深井开采覆岩结构形变分带(区)性应力场

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膨胀土路基结构形变的影响因素研究

西部交通科技 2018年第10期 62-64页

作者：农建寒广西长兴工程建设有限公司广西南宁530023

文章综合分析了膨胀土路基结构形变的影响因素,介绍了预防膨胀土路基形变的措施,并通过工程实例分析,验证了所提出的基于温湿度变化的膨胀土路基形变结构预防策略的正确性。

关键词：温湿度影响膨胀土路基结构形变研究

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测辐射热计微桥结构的形变分析

红外技术 2008年第9期30卷 516-519,523页

作者：张一中吴志明许向东周影蒋亚东电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室四川成都610054

采用微加工技术制作测辐射热计阵列时,部分微桥可能发生结构变形,使阵列的性能下降甚至无法正常工作。采用有限元分析方法,对在热膨胀和薄膜应力影响下的I型和L型两种微桥的变形进行了仿真分析,揭示了热膨胀和薄膜应力分别对微桥形变的... 详细信息

采用微加工技术制作测辐射热计阵列时,部分微桥可能发生结构变形,使阵列的性能下降甚至无法正常工作。采用有限元分析方法,对在热膨胀和薄膜应力影响下的I型和L型两种微桥的变形进行了仿真分析,揭示了热膨胀和薄膜应力分别对微桥形变的影响。

关键词：微桥结构结构形变热膨胀薄膜应力有限元分析

基于相位估计的视觉无靶标结构三维形变鲁棒监测

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基于相位估计的视觉无靶标结构三维形变鲁棒监测

作者：王军营兰州理工大学

学位级别：硕士

基于计算机视觉技术的非接触式形变测量方法因其具有布设灵活、低成本、高效率等特点受到业界的广泛关注。其不仅解决了接触式传感器测量轻质结构所产的的负载效应问题,还实现了对大规模结构的远距离、全尺寸、高分辨率测量。无需考虑... 详细信息

基于计算机视觉技术的非接触式形变测量方法因其具有布设灵活、低成本、高效率等特点受到业界的广泛关注。其不仅解决了接触式传感器测量轻质结构所产的的负载效应问题,还实现了对大规模结构的远距离、全尺寸、高分辨率测量。无需考虑结构使用寿命对传感器的影响,实现了数据的实时采集和分析。然而,传统视觉测量技术仅适用于试验室理想环境条件下的形变测量,由于其本质是基于图像灰度特征信息的模板匹配算法,不仅受控于人造靶标,且运算速度较慢。另外,视觉测量还受到各种算法参数的影响,难以保证算法的普适性。针对以上问题,本文基于一种新的视觉测量技术和数字孪生仿真模拟技术,构建了一套非接触式的无靶标结构三维形变测量与评估体系,通过基于相位特征信息的全场识别追踪技术实现结构表面三维形变的精确、鲁棒测量;通过孪生模拟技术实现视觉算法关键参数的优化,提高算法的精度和普适性。主要研究内容如下:(1)提出一种基于计算机视觉的结构二维形变无靶标鲁棒监测方法。该方法通过基于相位的光流假设对Farneback稠密光流匹配算法进行改进,利用金字塔下采样技术进行亚像素迭代优化,并利用支持向量回归算法进行拟合去噪,克服了传统基于强度方法对光强敏感、需要绘制人工散斑的缺点,提升算法鲁棒性的同时提高了其运算速度。最后通过计算机模拟试验和现场测试试验,验证了该方法的可行性,得到了结构表面二维的全场形变信息和可靠的形变时程曲线。(2)为了能对视觉测量算法的可行性和测量计划的预期性能进行初步评估,并对其所涉及到的关键参数进行合理的优化,本文借鉴数字孪生相关技术,基于ABAQUS和Blender联合仿真模拟框架,构建了一套视觉算法精度验证和相关参数迭代优化的体系。一方面,验证了所提算法的可行性;另一方面,将视觉测量算法所测数据和结构实际变形联系起来,评估测量计划的预期性能,进而提高算法的普适性。(3)基于双目立体摄影测量技术,实现结构表面三维形变的测量。通过两台同步工作的消费级工业相机进行数据的同步采集,利用上述提到的评估框架对相机进行合理布置后通过标定程序计算得到两台相机的内外参及旋转平移矩阵,后利用基于相位改进的半全局块匹配(Semi-Global Block Matching,SGBM)算法计算得到两幅待匹配图像的视差及深度信息,重建所测点云的三维坐标信息,进而在虚拟迪科尔坐标系中基于已有二维形变测量方法实现结构三维形变的测量;通过数字孪生仿真模拟技术进行算法可靠性的初步验证和参数的优化,进而应用于各类结构的现场监测。

关键词：结构形变计算机视觉数字孪生参数优化相位

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路基施工对既有地铁隧道结构的形变研究

低温建筑技术 2021年第11期43卷 151-154页

作者：李晓菡赵军涛林洋胡启源中建安装集团有限公司南京210000

近年来城郊快速发展,城市轨道交通不断完善,市政道路的建设难免会对既有地铁站产生影响,文中依托南京紫东核心区建设工程,采用MIDAS-NX岩土与隧道仿真分析软件以三维数值模拟的方式,对道路工程清表和施工完成阶段后的车站区域、地铁隧... 详细信息

近年来城郊快速发展,城市轨道交通不断完善,市政道路的建设难免会对既有地铁站产生影响,文中依托南京紫东核心区建设工程,采用MIDAS-NX岩土与隧道仿真分析软件以三维数值模拟的方式,对道路工程清表和施工完成阶段后的车站区域、地铁隧道和管廊区域结构周围土体结构内力及变形情况进行分析,掌握地铁站结构在道路施工过程中产生的变化。最终得到当该工程回填高度在0.5~1.57m之间时,结构的强度和裂缝仍可以满足规范及设计文件要求,为后续施工提供指导,供类似工程提供参考。

关键词：道路施工隧道结构仿真数值模拟结构形变