橋樑動態位移計算機視覺監測虛擬仿真實驗

橋樑動態位移計算機視覺監測虛擬仿真實驗是浙江大學建設的虛擬仿真實驗課程。

基本介紹

• 中文名：橋樑動態位移計算機視覺監測虛擬仿真實驗
• 課程負責人：葉肖偉
• 建設院校：浙江大學
• 授課教師：余世策

課程性質

課程背景

結構健康監測與振動控制作為土木工程的一門專業課程，其中的計算機視覺方法是一種新型的位移監測方法，可以有效避免接觸式和非接觸式位移測量方法的弊端，其遠距離、非接觸、低成本、高精度、抗電磁干擾的優點已經得到了廣大土木工程研究人員的關注和認可。但是，計算機視覺方法涉及多學科交叉，監測系統構成複雜。在進行實際橋樑的健康監測試驗時，受交通、光照、供電等多方面因素影響，存在安全隱患，難以在教學工作中實際套用；學院往屆採取模型橋樑進行試驗的方法，學生缺乏對實驗系統的認識，難以設計合理的實驗，同時受實驗設備數量限制，學生實際操作時間無法滿足熟練掌握設備的要求。

採用虛擬仿真系統，教育教學不再受實驗設備數量限制，同時可以更深入形象地對知識點進行講解。因此，建設虛擬仿真試驗項目，可以有效改善教學條件，拓展教學內容。

教學目標

首先，通過理論教學，讓學生了解計算機視覺位移監測技術的原理。計算機視覺系統是採用各種成象系統代替視覺器官作為輸入，由計算機代替大腦完成處理和解釋的系統。基於計算機視覺的位移監測系統通過追蹤目標模板實現結構動態位移監測，對比傳統的位移感測器等手段，具有非接觸、遠距離、高精度、抗電磁干擾、多點大範圍同步測量等優勢。

其次，介紹基於計算機視覺的橋樑結構位移監測方法，包括監測目標選擇，設備調試和參數設定。通過展示操作界面以及設定流程，將實際的監測試驗通過虛擬仿真方式重現，生動地描述監測的操作過程和具體的實現方式，讓學生掌握計算機視覺位移監測技術的實施過程以及操作軟體的使用方法。

最後，介紹位移頻譜分析和結構模態分析的基本原理，展示監測數據經過頻譜分析後得到的測點頻譜以及結構的低階模態振型，讓學生掌握結構動態位移監測到結果動力特性分析的完整過程。