测量机器人在大跨径桥梁检测中的应用研究.pdf

测量机器人在大跨径桥梁检测中的应用研究
余加勇 1,2 ,彭旺虎 2 ,邹峥嵘 1 ,朱建军 1 ,张坤 1
1 中南大学测绘与国土信息工程系(410083)
2 湖南大学土木工程学院(410082)
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摘摘摘摘要要要要: :: : 挠度、位移、线形测量是桥梁检测的重要组成部分,是桥梁质量和安全性评估的重
要指标。为克服原有测量方法的不足,本文介绍了一种新的测量方法。首先在桥上安装合作
目标,然后利用测量机器人在加载前后分别获取合作目标的几何信息,最后计算出相应的挠
度、位移、线形。通过对该方法精度的推导和分析,论证出该方法能满足桥梁检测的精度需
要。结果表明该测量方法精度高,速度快,具有广阔的应用前景。
关键词关键词:: :: 测量机器人;桥梁检测;挠度;位移;线形
. 概述
桥面挠度、墩台位移、桥面线形测量是桥梁检测的重要组成部分,是桥梁质量和安全性
评估的重要指标。大跨径桥梁检测中,相关的测量工作更加费时费力,往往是成桥检测时间
的限制因素。如何选择更加快捷简单,同时精度有保证的测量方法,对于桥梁检测有着重要
的意义。
桥梁挠度测量有很多方法:悬锤法、静力水准法、精密水准固定标尺法等,但是这些方
法都有它的缺陷,如悬锤法,设备虽然简单,但在桥下有水的情况下,需要搭支架,工作量
太大。静力水准精度虽高,但量程较小。精密水准法精度较高,目前使用普及,湖南大学
80 年代成功研制的精密水准仪固定标尺法,已经成功的在 100 多座桥梁检测中使用。但是
此方法对视距有限制,当仪器和标尺距离超过 50 米时,效果不佳。墩台位移采用经纬仪小
角法,或采用常规全站仪测距法,这些方法都需要人工照准目标,精度不高。桥面线形一般
采用水准仪观测,其工作量相对较大。因此,在大跨径桥梁检测中,需要一种精度高、速度
快、自动化程度高的测量仪器来完成挠度、位移、线形等测量工作,测量机器人不失为一种
可取的方法。下面以 leica 公司的 TCA2003 测量机器人为例,研究其测量精度,探讨它在大
跨径桥梁检测中应用的可行性和操作性。
. 测量机器人
测量机器人( Measurement Robot)是一种能够进行自动搜索、锁定、精确照准目标,
并自动获取和记录角度、距离、坐标及影像信息的智能型测量仪器。它集成了光电测距系统、
电子测角系统、伺服马达驱动系统、 CCD 影像传感器、 ATR 自动目标识别机构等装置,利
用其内置的中央处理器,控制仪器的运行、输入、输出、计算[1]。
测量机器人特点
以 leica 公司的 TCA2003 机器人为例,测量机器人有以下特点:( 1)配备了高精度测角
和测距装置。 TCA2003 机器人将高精度的测距仪、绝对编码度盘的电子经纬仪和高性能的
1

计算机系统融为一体,可获取高精度的角度、距离和坐标信息。( 2)安置了精密伺服马达。
仪器根据指令,启动马达,转动仪器,自动照准目标。( 3)用 ATR( Automatic Target
Recognition)自动瞄准目标。D 器件装备的自动目标识别机构,可在整个视场范围内
快速搜寻目标,精确照准,自动观测。( 4)用 L