虚拟实验

教学过程与实验方法

1. 实验教学过程

首先通过理论教学,让学生了解计算机视觉监测技术的原理。

其次,介绍基于计算机视觉的桥梁结构位移监测过程,包括监测目标选择,设备调试和参数设置。

最后,介绍了频谱分析和模态分析的原理,展示了监测数据经过频谱分析之后得到的测点频谱以及结构的第一阶模态振型,让学生掌握结构动态位移监测到结果动力特性分析的完整过程。

 

2. 实验方法

桥梁动态位移计算机视觉监测实验,主要包括3个环节:(1)研究对象设计;(2)参数设定;(3)位移监测及数据处理。

(1)确定研究对象设计

学生根据桥梁工程研究背景和自身对桥梁结构的认识,基于计算机视觉方法,自行选择与桥梁振动有关的课题进行研究。确定实验使用的仪器、材料和记录的数据以及对数据处理所采用的方法。

(2)参数设定

虚拟仿真项目的程序操作与真实软件操作相同,主要包括图像与实际尺寸比例的设定,测点在软件上的框选以及监测区域的活动范围。

根据监测目标选择结构的相应监测位置,对于结构形式简单的简支梁桥、连续梁桥而言,一般选择桥面跨中,1/4跨以及桥梁支座位置进行桥梁挠度监测;对于悬索桥、系杆拱桥等缆索体系桥梁而言,还可以选择桥塔、拱肋、缆索等位置进行监测。选择追踪的区域应有明显的图像特征以利于追踪,也可以粘贴标记图案或LED小灯作为追踪目标,确保追踪效果。

(3)位移监测

完成所有设置之后可以生成目标的位移情况。红线表示竖向位移,白线表示水平位移。学生可以根据自身的研究目标自行决定对桥梁的加载方式,检测梁的振动特性或损伤情况。

导出实验数据。使用频谱分析等方法对试验得到的数据进行处理,得出与研究目标相关的结论。对实验中的所有数据进行汇总,制作实验报告与展示PPT,进行交流与讨论,明确收获和不足之处,提出改进意见。