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基于沙漏网络的服役钢桥螺栓松动检测算法

刘燕妮 赵伟 陈涵深 吕硕 张伟

刘燕妮, 赵伟, 陈涵深, 吕硕, 张伟. 基于沙漏网络的服役钢桥螺栓松动检测算法[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(2): 56-62. doi: 10.13206/j.gjgS24022901
引用本文: 刘燕妮, 赵伟, 陈涵深, 吕硕, 张伟. 基于沙漏网络的服役钢桥螺栓松动检测算法[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(2): 56-62. doi: 10.13206/j.gjgS24022901
Yanni Liu, Wei Zhao, Hanshen Chen, Shuo Lyu, Wei Zhang. A Bolt Loosening Detection Algorithm for Steel Bridges Based on the Hourglass Network[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(2): 56-62. doi: 10.13206/j.gjgS24022901
Citation: Yanni Liu, Wei Zhao, Hanshen Chen, Shuo Lyu, Wei Zhang. A Bolt Loosening Detection Algorithm for Steel Bridges Based on the Hourglass Network[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(2): 56-62. doi: 10.13206/j.gjgS24022901

基于沙漏网络的服役钢桥螺栓松动检测算法

doi: 10.13206/j.gjgS24022901
基金项目: 

浙江省道桥检测与养护技术研究重点实验室开放课题(202202Z)

贵州省交通运输厅科技计划项目(2024008)。

详细信息
    作者简介:

    刘燕妮,硕士,主要从事钢结构图像识别技术研究,2483836156@qq.com。

    通讯作者:

    赵伟,教授,主要从事钢桥教学与科研工作,zhaowei7811@126.com。

A Bolt Loosening Detection Algorithm for Steel Bridges Based on the Hourglass Network

  • 摘要: 钢桥高强度螺栓松动、脱落已成为钢结构行业关注的热点问题。现有的人工检查方法费时、费力且效率较低。机器视觉用于钢桥高强度螺栓松动检测,可大幅度提高检测效率,降低检测成本,确保检测精度。但这种方法在螺栓识别与检测可靠性方面还有待改进,尚未应用于工程实际。针对钢桥高强度螺栓松动角度检测的需求,提出一种基于沙漏网络和数字图像处理的高强度螺栓松动检测算法,算法包含特征点识别与角度计算两部分。识别算法由关键点定位网络和关键点坐标生成模块两个部分组成。关键点定位网络为ResNet-50特征提取网络,旨在生成包含螺栓关键点的热力图;关键点坐标生成模块基于热力图,采用定位网络检测出关键点坐标。松动角度算法为:获得关键点热力图后,通过K-Means聚类算法将螺栓关键点转化为包络图;获得螺栓包络图之后,依次逆时针对6个角点进行编号;并将角点1与x轴正向的夹角作为螺栓当前角度,通过不同时间相应角度的对比,得到螺栓的松动角度。采集了多座公路钢桥的高强度螺栓连接节点照片,标注了螺母外侧6个角点和中心点,用几何变换、颜色变换、添加粗放式丢弃(Coarse Dropout)噪声、颜色扰动等操作,扩充了螺栓数据集。基于TensorFlow深度学习框架进行了模型训练,测试了不同距离下模型的识别效果,并将网络识别结果与CPMs和Two-Stage网络进行了对比。测试表明,该网络模型的识别效果好,计算效率高,且具有很好的鲁棒性。其中APCKAACC高达 97.6%和99.5%,APCKAACC检测速度均优于CPMs和Two-Stage网络。
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  • 收稿日期:  2024-02-29
  • 网络出版日期:  2025-03-24

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