(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211306458.0 (22)申请日 2022.10.25 (71)申请人 山东建筑大学 地址 250100 山东省济南市历城区临港开 发区凤鸣路 申请人 山东富友科技有限公司 (72)发明人 杨蕊　宋世军　宋连玉　于敏　 (74)专利代理 机构 济南竹森知识产权代理事务 所(普通合伙) 37270 专利代理师 王臣超 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于相邻空间点距模型的塔机塔身结 构损伤定位方法 (57)摘要 本发明涉及建筑机械设备状态监测技术领 域， 具体为一种基于相邻空间点距模 型的塔机塔 身结构损伤定位方法， 分别计算特征图谱中 x轴 和y轴方向上两相邻点之间的位移来计算两点间 的空间点距作为回转臂旋转一周过程中回转相 同角度所经过的空间距离， 搜索变幅最大位置也 即突变点对应的点标号， 通过计算各损伤状态下 的点标号间的差异性信息计算各损伤状态下的 空间相对位置， 并提取该点坐标值作为损伤主肢 定位依据， 本发 明构建了多维状态 监测空间位置 点与损伤位置的映射模型， 为进一步快速、 准确 实现塔机塔身主肢损伤位置的判定提供了可靠 依据。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 115374575 A 2022.11.22 CN 115374575 A 1.一种基于相邻空间点距模型的塔机塔身结构损伤定位方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： 1） 获取塔机塔身 多层不同主 肢损伤状态下的基础分析 数据集， 在所述损伤状态下， 分别使塔机回转臂在恒定载荷下绕塔身回转一周， 每旋转ω °采集 一个相对坐标系的塔机塔身顶端空间位置点集 （ xi,w，yi,w） ， 其中i=1， 2，……， I，i表示塔机 塔身的多种损伤状态， I表示损伤状态总数； w=1， 2，……， W， W=360/ω， w表示空间位置点， W 表示回转臂每旋转一周采集的空间位置点总数； 基础分析数据集为塔机塔身顶端空间位置 点集； Xi= ［xi,1，xi,2，xi,3，……，xi,w］ ，i=1， 2，……， I   （1） Yi= ［yi,1，yi,2，yi,3，……，yi,w］ ，i=1， 2，……， I  （2） 在所述公式 （1） 中 Xi表示在第 i种损伤状态下回转臂回转一周采集到的塔身顶端 位置在 x轴方向的空间位置点 集； 在所述公式 （2） 中， Yi表示在第 i种损伤状态下回转臂回转一周采集到的塔身顶端位置 在y轴方向的空间位置点 集； 2） 构建相邻空间点距分布区域模型， 2‑1） 分别以 xi,w为x轴坐标点值， 对应的同种损伤且同一位置获取的 yi,w值为y轴坐标点 值绘制I种状态损伤状态下的W个空间位置点在空间中的分布点； 2‑2） 计算I种损伤状态下采集得到的空间位置点两相邻点之间的空间点距 Di； Di= ［dzi,1，dzi,2，dzi,3，dzi,4，……，dzi,w］   （3） 公式 （3） 中， dzi,w表示塔机塔身在第 i种损伤状态下测得的第 w+1个空间位置点和第 w个 空间位置点之间的空间点距， Di=表示第i种损伤状态下计算所得的两相邻点之间的空间点 距的集合，i=1， 2，……， I，w=1， 2，……， W； 2‑3） 建立平面坐标系 o´x´y´， 过坐标原点且沿着水平方向做一条直线作为 x´轴， 取向 右为正方向， 过坐标原 点且垂直于 x´轴做一条直线作为 y´轴， 取向上为正方向， 以步骤1） 中 各损伤状态的空 间位置点为x´轴坐标值， 以空间点距 Di为y´轴坐标值， 得到空 间点距Di随回 转臂回转 一周过程中的变化趋势线； 3） 提取空间位置点两相邻空间点距中的最大值对应的空间位置点 坐标， 首先， 计算空间位置点两相邻点空间点距最大值对应的点， 如公式 （4） 所示； Mi分别表示 Di中两点空间点距最大值对应的点序号； max_pi=Mi          （5） 在公式 （4） 、 （5） 中， 是变化趋势线上的第 Mi+1和Mi点之间的距离， max_ pi为突变 点的空间位置点标号； 然后， 提取原始数据中空间点距最大值对应的空间点； 具体方法为： 空间点距最大值为 ， 对应的是变化趋势线上的第 Mi+1和Mi点之间的距离， 提取第 Mi点的坐标 点为突变点， 搜寻 突变点得到空间位置点标号用max_ pi表示；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115374575 A 24） 依据上述步骤获取的突变点信息定位不同损伤主肢的相对位置关系及损伤主肢的 空间位置， 所述 突变点信息是指第 Mi点的坐标 。 2.根据权利要求1所述的一种基于相邻空间点距模型的塔机塔身结构损伤定位方法， 其特征在于： 步骤4） 还 包括： 4‑1） 求取不同损伤状态下的损伤主 肢相对位置； 对各损伤状态下的空间相对位置进行定量 化计算； 然后依据公式 （6） 计算各状态数据空间位置 夹角 ； 公式 （6） 中， 表示第i1种损伤和 i2种损伤位置之间的空间夹角， 和 分别是第 i1种和第i2种损伤状态对应的数据集映射得到的突变点空间位置点标 号； 根据求取的各状态数据空间位置 夹角 ， 判断哪一侧主 肢发生了损伤： 如果计算得到的两种损伤状态下的 ， 则表示是相同侧主 肢发生了损伤； 如果 ， 则采用 来计算损伤主肢之间的编号沿顺时针方向的差异， 来确定 哪一侧主肢发生了损伤， 当夹角 ， ， 证明两主肢为相邻主肢； 当夹角 ， ， 则证明两主肢之间沿顺时针间隔一个主肢； 当夹角 ， ， 则证明两主 肢之间沿顺时针间隔两个主 肢。 3.根据权利要求1所述的一种基于相邻空间点距模型的塔机塔身结构损伤定位方法， 其特征在于： 步骤4） 还 包括： 4‑2） 定位不同损伤主 肢的空间位置； 依据步骤4 ‑1） 确定了哪一侧主肢发生损伤后， 对各损伤主肢进行层数和主肢编号确 定； 根据上述步骤3） 分别计算I种损伤状态监测数据集映射得到的I个突变点的空间位置 点标号， 分别提取各损伤状态监测数据集映射得到的I个突变点空间位置点对应的坐标定 位到损伤点的空间位置， 也即各损伤状态数据映射得到的损伤空间方位关系用坐标 表征， 不同损伤主肢的相 对位置关系及损伤主肢的空间位置， 采 用以下标准对主 肢损伤位置进行判断： ①  同层同侧主 肢损伤时， 其 突变点位于同一 点且各空间位置 夹角为0°； ② 不同层同侧主肢损伤时， 其各空间位置夹角为0 °， 且突变点在坐标系内的分布呈现 出直线排列趋势， 且随着层数的增高， 其 突变点的空间坐标绝对值越小； ③ 同层不同侧主肢损伤时， 其空间位置夹角为90 °或者180°或者270°， 且各突变点位权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115374575 A 3