桥梁结构构件变形非接触测试方法、系统和存储介质与流程

本发明涉及测试控制，尤其涉及桥梁结构构件变形非接触测试方法、系统和存储介质。

背景技术：

1、桥梁结构构件长期受车辆荷载、风载、温度变化及材料老化影响，焊缝、拼接缝、加劲肋连接处和支座邻近区域容易出现局部变形、连接错台及疲劳相关异常。为降低高空、跨水和桥底作业风险，现有技术通常将图像采集器、激光扫描仪和姿态传感器搭载于无人机或移动平台，同步获取构件表面图像、空间点云及移动平台姿态数据，并通过外参转换、姿态补偿和统一坐标配准，将当前点云与基准平面或基准模型比较；对于连接部位，则多通过连接线两侧点云的平均值、中位值或拟合高度差确定错台量，并结合边缘偏移和图像纹理变化识别异常区域。

2、然而，移动平台姿态变化不仅会引起点云坐标偏移，还会改变激光在连接线两侧实际覆盖的表面位置、离线距离和有效范围，使一侧点云集中于靠近连接线的局部起伏区域，另一侧点云却来自较远的平缓区域，或仅一侧在连接边缘附近发生遮挡缺失。现有姿态补偿只能校正已经采集的点，无法恢复另一侧未采集的对应表面，也不能保证构件连接线两侧参与连接错台量计算的点云来源于相同连接线站位、相同物理测量区域和相同表面路径距离范围的对应观测。由此，构件整体弯曲、连接区固有起伏及单侧点云缺失引起的统计中心迁移会被压缩为虚假高度差，形成单次检测中看似稳定、却随扫描方向和移动平台姿态变化的曲率伪错台，导致真实连续表面被误判为连接错台。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供桥梁结构构件变形非接触测试方法、系统和存储介质，通过建立双侧对应观测关系并进行双向共视补测，达到降低扫描姿态变化、表面曲率及缺测区域对测试结果影响，提高桥梁结构疲劳异常检测准确性的效果。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供桥梁结构构件变形非接触测试方法，包括：

4、获取同步测试数据并建立分区后的连接线法向截面集合；根据相邻实际测距终点的连续性确定激光实际覆盖区段，将激光传播容差包络与构件基准表面模型的交集记录为覆盖不确定范围，生成空间点云；

5、基于所述连接线法向截面集合和空间点云建立双侧对应观测记录，识别缺测表面区段，生成待补测表面区段集合；

6、根据所述待补测表面区段集合确定共视扫描位姿对，控制承载移动平台完成双向共视补测，生成双向共视观测记录集合；

7、根据所述双向共视观测记录集合计算双向平均连接错台估计值和方向闭合残差，筛选得到实测连接错台量，排除曲率伪错台，匹配疲劳敏感表观异常并输出疲劳待复核异常位置。

8、优选地，获取同步测试数据并生成激光传播容差包络包括：

9、依据统一触发脉冲确定测试数据的采集时刻，按照所述采集时刻建立同步测试数据；

10、基于所述同步测试数据恢复从激光发射原点延伸至实际测距终点的中心传播线；

11、按照预先确定的空间不确定范围扩展所述中心传播线，得到所述激光传播容差包络。

12、优选地，建立分区后的连接线法向截面集合并生成带有激光实际覆盖区段的空间点云包括：

13、从所述同步测试数据中确定构件连接线，沿所述构件连接线设置连接线站位，在每一所述连接线站位建立连接线法向截面，按照表面路径距离对所述连接线法向截面进行分区，将分区结果写入所述分区后的连接线法向截面集合；

14、将每一实际测距终点映射至对应的所述连接线法向截面，根据相邻所述实际测距终点之间的连续性确定所述激光实际覆盖区段；

15、将所述激光传播容差包络与所述构件基准表面模型求交，将交集记录为覆盖不确定范围，生成所述带有激光实际覆盖区段的空间点云。

16、优选地，建立双侧对应观测记录并生成待补测表面区段集合包括：

17、将所述激光实际覆盖区段按照连接线站位归入对应的连接线法向截面，确定所述激光实际覆盖区段的侧别，再确定所述激光实际覆盖区段的表面路径距离范围；

18、对同一所述连接线站位内两个所述侧别的所述表面路径距离范围求交，将交集达到预设最小有效共同覆盖长度的两个所述激光实际覆盖区段建立为所述双侧对应观测记录；

19、基于所述双侧对应观测记录识别所述缺测表面区段，生成所述待补测表面区段集合。

20、优选地，生成待补测表面区段集合包括：

21、以所述双侧对应观测记录中的所述交集为对应基准，在每一所述侧别检查所述激光实际覆盖区段的终止位置；

22、将一个所述侧别存在所述激光实际覆盖区段而另一所述侧别缺少对应的所述激光实际覆盖区段的连续表面范围确定为所述缺测表面区段；

23、按照所述连接线站位合并相邻所述缺测表面区段，得到所述待补测表面区段集合。

24、优选地，确定共视扫描位姿对并完成双向共视补测包括：

25、针对所述待补测表面区段集合中的待补测表面区段，确定构件连接线另一侧的对应目标表面区段；

26、按照空间退让量调整所述待补测表面区段，再以所述空间退让量调整所述对应目标表面区段，得到双侧共视目标表面区段；

27、从能够完整覆盖所述双侧共视目标表面区段的承载移动平台扫描位姿中，选取切向观察方向相反的两个承载移动平台扫描位姿，组成所述共视扫描位姿对；

28、按照所述共视扫描位姿对控制所述承载移动平台完成所述双向共视补测，生成所述双向共视观测记录集合。

29、优选地，生成双向共视观测记录集合包括：

30、根据所述共视扫描位姿对生成正向共视扫描控制指令，再生成反向共视扫描控制指令；

31、控制所述承载移动平台执行所述正向共视扫描控制指令，得到正向共视观测记录，随后执行所述反向共视扫描控制指令，得到反向共视观测记录；

32、在所述正向共视观测记录同所述反向共视观测记录对应同一连接线站位且共同覆盖的表面路径距离范围存在交集时，将所述正向共视观测记录同所述反向共视观测记录配对，生成所述双向共视观测记录集合。

33、优选地，计算双向平均连接错台估计值和方向闭合残差包括：

34、根据所述双向共视观测记录集合重构正向观察表面延拓点组，再重构反向观察表面延拓点组；

35、将所述正向观察表面延拓点组中构件连接线第二侧表面延拓点相对构件连接线第一侧表面延拓点的位移投影至复核后的共同结构外法向单位向量，得到正向观察有向连接错台量；

36、对所述反向观察表面延拓点组执行相同投影处理，得到反向观察有向连接错台量；

37、将两个所述有向连接错台量的平均值确定为所述双向平均连接错台估计值，将两个所述有向连接错台量的差值绝对值确定为所述方向闭合残差。

38、优选地，根据方向闭合残差筛选双向平均连接错台估计值并识别曲率伪错台包括：

39、当所述正向观察有向连接错台量同所述反向观察有向连接错台量的符号相同，所述方向闭合残差不超过预设方向闭合容许范围，且两个观察方向下的构件整体形态一致时，将所述双向平均连接错台估计值确定为所述实测连接错台量；

40、在所述双向共视观测记录集合有效时，当由所述正向观察有向连接错台量确定的正向观察异常区段相对由所述反向观察有向连接错台量确定的反向观察异常区段发生位置移动，且所述位置移动对应局部表面曲率方向时，将位置移动对应的异常区段确定为所述曲率伪错台。

41、优选地，匹配疲劳敏感表观异常并输出疲劳待复核异常位置包括：

42、从所述同步测试数据提取构件表面图像，在排除所述曲率伪错台后，将所述实测连接错台量超过连接错台复核限值的连接线站位投影至所述构件表面图像，得到实测连接错台异常范围；

43、在所述构件表面图像中将经确认的裂缝边缘确定为所述疲劳敏感表观异常；

44、当所述实测连接错台异常范围同所述疲劳敏感表观异常的范围相交时，将交集确定为所述疲劳待复核异常位置。

45、第二方面，本发明提供桥梁结构构件变形非接触测试系统，包括：

46、同步测试数据构建模块，用于获取同步测试数据并建立分区后的连接线法向截面集合；根据相邻实际测距终点的连续性确定激光实际覆盖区段，将激光传播容差包络与构件基准表面模型的交集记录为覆盖不确定范围，生成空间点云；

47、连接线法向截面构建模块，用于基于所述连接线法向截面集合和空间点云建立双侧对应观测记录，识别缺测表面区段，生成待补测表面区段集合；

48、双侧对应观测分析模块，用于根据所述待补测表面区段集合确定共视扫描位姿对，控制承载移动平台完成双向共视补测，生成双向共视观测记录集合；

49、异常测试结果生成模块，用于根据所述双向共视观测记录集合计算双向平均连接错台估计值和方向闭合残差，筛选得到实测连接错台量，排除曲率伪错台，匹配疲劳敏感表观异常并输出疲劳待复核异常位置。

50、进一步地，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并运行时，执行上述桥梁结构构件变形非接触测试方法。