Autor(es):
Santos, Carlos Manuel Almeida 
Data: 2012
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10316/18489
Origem: Estudo Geral - Universidade de Coimbra
Assunto(s): Metrologia de visão; Pontes suspensas
Detalhes do Documento
Técnicas de Processamento de Imagem para a Medição de Deslocamentos. Aplicação ...
Descrição
A observação do estado estrutural de grandes obras, nomeadamente de pontes, é imprescindível para detectar eventuais anomalias que possam vir a ocorrer durante o processo de construção e ao longo do tempo de utilização da infra-estrutura. O conhecimento atempado de um comportamento anómalo da estrutura permite desencadear um conjunto de medidas correctivas de forma a eliminar a fonte de anomalia e reduzir eventuais efeitos devastadores, salvaguardando a segurança dos seus utilizadores e da própria infra-estrutura. No caso particular de uma ponte suspensa ou atirantada, o plano de observação contempla a medição de um conjunto de grandezas onde se incluem os deslocamentos vertical e transversal do tabuleiro da ponte. Nestes casos, a medição destas grandezas coloca dificuldades específicas de realização, sendo necessário recorrer a sistemas de medição sem contacto directo com a zona a observar. Os sistemas de medição por meio de visão satisfazem os requisitos necessários para realizar esta actividade, sendo bastante eficientes. No entanto, os sistemas de medição actualmente existentes apresentam limitações que condicionam o grau de eficiência e restringem a sua aplicabilidade em condições reais de aplicação. A presente dissertação pretende contribuir para o desenvolvimento de metodologias de calibração de sistemas de visão equipados com ópticas telescópicas, aplicados a cenários de longa distância, e de seguimento da trajectória do movimento do tabuleiro, para estimação do movimento de translação e de rotação deste. Estas metodologias visam a realização de um sistema de medição por meio de visão, destinado à observação da evolução dinâmica dos deslocamentos vertical e transversal do tabuleiro de pontes suspensas ou atirantadas, com uma frequência de aquisição superior a 20 Hz, amplitude de alguns metros e exactidão melhor do que 10 mm. Structural Health Monitoring is an emergent powerful diagnostic tool to identify and prevent failures of the various components that comprise an infrastructure. Without an efficient monitoring system, a component failure can cause irreversible damages in the infrastructure. In case of a suspension bridge, the vertical and transversal displacements of the deck bridge are of utmost importance, namely at the middle span where the displacements usually are more significant and can reach a couple of meters. However, in this case the traditional displacement transducers cannot be used because there is not a fixed point in the neighborhood of the part to be monitored. Besides some limitations, nowadays, the solution for large structures built with steel, like a deck bridge, is a non-contact vision-based system. Though, the actual vision-based systems have a few drawbacks which limit their performance and usefulness. The main purpose of the present dissertation is to contribute to the development of efficient and robust methodologies to perform the vision system calibration and to track the deck bridge motion, having in mind the measurement of the vertical and the transversal displacements of the deck bridge with amplitude of a couple of meters, accuracy better than 10 mm and a minimum sampling rate of 20 Hz. The calibration methodology is adequate to perform the calibration of a vision system equipped with long focal length lens whereas only requires a minimum set of information, namely the distance between the targets, and can be performed in-situ while the deck bridge is moving. The developed tracking methodology allows to estimate the translation displacement as well as the rotation of the deck bridge and only requires a minimum of two cameras and four targets to achieve the accuracy’s goal. Tese de doutoramento em Engenharia Electrotécnica, na especialidade de Instrumentação e Controlo, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
A observação do estado estrutural de grandes obras, nomeadamente de pontes, é imprescindível para detectar eventuais anomalias que possam vir a ocorrer durante o processo de construção e ao longo do tempo de utilização da infra-estrutura. O conhecimento atempado de um comportamento anómalo da estrutura permite desencadear um conjunto de medidas correctivas de forma a eliminar a fonte de anomalia e reduzir eventuais efeitos devastadores, salvaguardando a segurança dos seus utilizadores e da própria infra-estrutura. No caso particular de uma ponte suspensa ou atirantada, o plano de observação contempla a medição de um conjunto de grandezas onde se incluem os deslocamentos vertical e transversal do tabuleiro da ponte. Nestes casos, a medição destas grandezas coloca dificuldades específicas de realização, sendo necessário recorrer a sistemas de medição sem contacto directo com a zona a observar. Os sistemas de medição por meio de visão satisfazem os requisitos necessários para realizar esta actividade, sendo bastante eficientes. No entanto, os sistemas de medição actualmente existentes apresentam limitações que condicionam o grau de eficiência e restringem a sua aplicabilidade em condições reais de aplicação. A presente dissertação pretende contribuir para o desenvolvimento de metodologias de calibração de sistemas de visão equipados com ópticas telescópicas, aplicados a cenários de longa distância, e de seguimento da trajectória do movimento do tabuleiro, para estimação do movimento de translação e de rotação deste. Estas metodologias visam a realização de um sistema de medição por meio de visão, destinado à observação da evolução dinâmica dos deslocamentos vertical e transversal do tabuleiro de pontes suspensas ou atirantadas, com uma frequência de aquisição superior a 20 Hz, amplitude de alguns metros e exactidão melhor do que 10 mm. Structural Health Monitoring is an emergent powerful diagnostic tool to identify and prevent failures of the various components that comprise an infrastructure. Without an efficient monitoring system, a component failure can cause irreversible damages in the infrastructure. In case of a suspension bridge, the vertical and transversal displacements of the deck bridge are of utmost importance, namely at the middle span where the displacements usually are more significant and can reach a couple of meters. However, in this case the traditional displacement transducers cannot be used because there is not a fixed point in the neighborhood of the part to be monitored. Besides some limitations, nowadays, the solution for large structures built with steel, like a deck bridge, is a non-contact vision-based system. Though, the actual vision-based systems have a few drawbacks which limit their performance and usefulness. The main purpose of the present dissertation is to contribute to the development of efficient and robust methodologies to perform the vision system calibration and to track the deck bridge motion, having in mind the measurement of the vertical and the transversal displacements of the deck bridge with amplitude of a couple of meters, accuracy better than 10 mm and a minimum sampling rate of 20 Hz. The calibration methodology is adequate to perform the calibration of a vision system equipped with long focal length lens whereas only requires a minimum set of information, namely the distance between the targets, and can be performed in-situ while the deck bridge is moving. The developed tracking methodology allows to estimate the translation displacement as well as the rotation of the deck bridge and only requires a minimum of two cameras and four targets to achieve the accuracy’s goal. Tese de doutoramento em Engenharia Electrotécnica, na especialidade de Instrumentação e Controlo, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
Tipo de Documento
Tese de Doutoramento
Idioma Português
Orientador(es) Batista, Jorge Manuel Moreira de Campos Pereira; Costa, Carlos António de Oliveira
Idioma Português
Orientador(es) Batista, Jorge Manuel Moreira de Campos Pereira; Costa, Carlos António de Oliveira
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