臂架式橋梁檢測車的實時監(jiān)控系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著交通運輸業(yè)的迅猛發(fā)展,橋梁及城市高架橋的需求量日益增多,但目前頻發(fā)的橋梁及高架橋坍塌事故,使得人們對橋梁及高架橋的安全檢測工作愈加重視,這使橋梁檢測車的發(fā)展得到極大地的推動。目前國內(nèi)采用的橋檢車監(jiān)控系統(tǒng)大部分采用人機對講、視頻監(jiān)控及智能監(jiān)控系統(tǒng):人機對講的方式采用最原始的上下橋梁檢測工作人員對講的方式完成,但由于人固有的缺陷,使得橋檢車操作的安全提示出現(xiàn)誤差及滯后性;視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于監(jiān)控攝像頭的采集盲區(qū),使得橋檢車操作存在安全監(jiān)控盲

2、區(qū);現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)存在的缺陷使得監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性難以保障。此外,國內(nèi)外道路存在較大的差異,故國內(nèi)外橋檢車的設計存在很大的差異,如機械臂長度寬度等;這使得國外的橋檢車監(jiān)控系統(tǒng)無法應用到國內(nèi)的橋梁檢測車。針對以上問題,以三關節(jié)的臂架式橋檢車為研究對象,利用傾角及直線位移傳感器設計了一種監(jiān)控系統(tǒng)。
　　首先,研究了傳統(tǒng)橋檢車智能監(jiān)控系統(tǒng),基于Qtopia實現(xiàn)橋檢車機械臂動作狀態(tài)的顯示,Linux下Qtopia圖形庫僅支持二維圖形,且圖形顯

3、示與串口數(shù)據(jù)采集無法實現(xiàn)實時通信,故傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)無法實現(xiàn)實時跟蹤;本課題中,通過OpenGL ES實現(xiàn)橋檢車三維模型的構(gòu)建,并由傳感器采集橋檢車機械臂的回轉(zhuǎn)角度;基于以上數(shù)據(jù)結(jié)果與OpenGL ES三維圖形控制函數(shù)相結(jié)合的方式即可實現(xiàn)橋檢車三維模型實時跟蹤顯示機械臂的動作狀態(tài)。為提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性,在本系統(tǒng)中特加入動力學分析應用及防側(cè)翻側(cè)滑安全判定界面作為擴展功能。
　　然后,根據(jù)以上構(gòu)建思想搭建該監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成部分。該系統(tǒng)采

4、用ARM11(MINI6410)作為核心板,應用 Android2.3操作系統(tǒng)對二維及三維圖形的支持可實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)三維模型的構(gòu)建;三維模型的控制通過傳感器數(shù)據(jù)采集實現(xiàn),基于RS-485的串口通信傳輸協(xié)議。因開發(fā)板串口資源有限,故應合理利用串口資源。串口通信的實現(xiàn)為該監(jiān)控系統(tǒng)實時性的重要數(shù)據(jù)源保證。
　　其次,動力學分析在監(jiān)控系統(tǒng)的應用,利用動力學分析靜力學、模態(tài)分析的結(jié)果與安全閥值比較,獲得橋檢車工作安全等級判定。橋梁檢測車有限元

5、模型通過 AutoCAD構(gòu)建,利用 SAT文件實現(xiàn) AutoCAD與 ANSYS的接口通信,由ANSYS完成橋檢車靜力學分析與模態(tài)分析;橋檢車操作人員可通過觀察ListView列表準確掌握橋檢車機械臂在不同受力作用下橋檢車機械臂的受力位移及固有振動頻率。監(jiān)控系統(tǒng)處于機械臂動作狀態(tài)及機械臂受力位移與固有頻率的雙重監(jiān)控下,即達到該實時監(jiān)控系統(tǒng)雙重保障的效果。
　　最后,監(jiān)控系統(tǒng)顯示模型設計,其由主界面、橋檢車三維模型控制顯示、動力學分