專利名稱：望遠式全天候自標定撓度/位移測量裝置及方法
技術領域：
本發明涉及用于檢測及監測橋梁撓度、地面沉降、山體滑坡、樓宇下沉或移動的位移及撓度檢測和監測裝置及方法，尤其是利用望遠裝置和圖像方法進行的撓度和位移測量裝置及方法。
背景技術：
檢測橋梁撓度和位移在現代路橋健康檢測及監測中起著重要的作用。現有技術中，用于檢測及監測橋梁撓度、山體移動的裝置和方法大都不能進行自標定，每次測量前都必須進行煩瑣的人工標定。如中國專利200510020324.2公開的一種“自標定自編碼成像法多點動態撓度/位移測量裝置”，雖然具有自標定功能，但在進行撓度/位移測量時，由于測量范圍很寬，測量精度會很低，無法滿足高精度的要求，而且只能工作于弱光環境。又如光電液連通管法也可檢測橋梁撓度，但其受溫度影響很大，且不能實現全天候測量。再如中國專利公開的200510020375.5“二維、大量程激光撓度/位移測量方法及裝置”，通過控制可控阻尼鉸鏈結構使反映被測結構位置的激光光束水平射到光斑接收測量裝置上，形成光斑，經攝像設備對光斑和標記成像，再計算激光光斑的重心位置和發光二極管像的相對距離，獲得目前光斑的坐標，把坐標減去初始值，即獲得目前光斑的位移值，得出被測結構的二維位移，該裝置的激光光束只能水平射到光斑接收測量裝置上，因此激光發射器和光斑接收測量裝置必須處于同一水平線上，對于有傾角的場地無法使用，安裝和使用的范圍有限，即使是在水平面上安裝，要求激光光束完全水平射到光斑接收測量裝置的調試和操作也很困難。
如上所述，現有的位移/撓度檢測和監測的裝置或者使用范圍有限，或者精度不夠，或者不能完成全天候工作，嚴重制約其在檢測及監測橋梁撓度、地面沉降、山體移動、樓宇下沉和移動等方面的真正推廣和應用。
發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種具有自標定功能、使用范圍廣、精度高，且可長期、遠距離檢測及監測橋梁、地面、山體、樓宇等望遠式全天候自標定撓度/位移測量裝置及方法。
本發明的目的是這樣實現的望遠式全天候自標定撓度/位移測量裝置，包括靶標，由攝像設備和計算機構成的接收處理器；其特征在于攝像設備的前端設有望遠裝置，并通過接口與計算機連接；靶標為貼有精確刻度的“井”字的燈箱，燈箱底色為黑色且不發亮，“井”字線為白色且透光；靶標表面為漫反射防水膜；燈箱體內設有散射光源，由光線控制器控制。
所述裝置的測量方法，包括如下步驟1)將“井”字靶標豎直安裝于待測點，并使“井”字防水膜一側正對望遠裝置；2)將攝像設備和望遠裝置設于固定不動的地點，使望遠裝置正對測點的靶標，打開靶標上的光線控制器開關，散射光源自動調整光線；3)調整望遠裝置的放大倍率，使測點靶標在攝像設備上形成大小適當的圖像；4)當待測點發生位移時，靶標發生同樣的位移，攝像設備形成的圖像相應發生變化，并將圖像信號通過電腦接口傳入電腦；電腦對采集到的圖像信號進行預處理后，對每個圖像的位置進行運算，并與預先設定的零位移點進行比較，計算出待測點相對零點的像素位移大小，然后根據標定比例A1和A2計算實際的位移大小并加以存儲；根據存儲的數據，檢測出待測點的位移方向、大小和振動情況，方便地得出分析圖表，畫出位移的長期走勢。
相比現有技術，本發明具有如下優點1、通過調整望遠裝置的放大倍率實現對不同距離待測點的位移測量，靶標為貼有精確刻度的“井”字的燈箱；若測點“井”字靶標正面未與攝像設備完全垂直時，不會產生額外誤差，具有精度高的特點；2、靶標的散射光源由光線控制器控制，能夠自動調整光線，進行全天候工作；3、攝像設備攝取測點“井”字靶標圖像并傳入計算機，計算機根據傳入圖像計算圖像中的兩條豎線和兩條橫線間的像素距離L1和L2，根據測點“井”字靶標上兩條豎線和兩條橫線間的實際距離D1和D2，計算出A1＝L1/D1，A2＝L2/D2，完成自標定；不需要煩瑣的人工標定。
4、具有安裝簡單、使用方便的特點。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖1是本發明位移/撓度測量裝置測量安裝的示意圖；
圖2是本發明測點“井”字靶標的結構示意圖；圖3是測點“井”字靶標正面示意圖；圖4是測點“井”字靶標移動后示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，望遠式全天候自標定撓度/位移測量裝置，包括靶標1、由攝像設備2和計算機3構成的接收處理器；攝像設備2通過接口與計算機3連接，攝像設備2的前端還設有望遠裝置4。靶標1設于待測點，豎直安放并正對望遠裝置4；通過調整望遠裝置的放大倍率實現對不同距離待測點的位移測量。參見圖2，靶標1為貼有精確刻度的“井”字的燈箱，燈箱底色為黑色且不發亮，“井”字線為白色且透光；靶標1的表面為漫反射防水膜；燈箱體內設有散射光源5，由光線控制器6控制。白天光線充足時測點“井”字靶標內散射光源不發光，當光線變暗時測點“井”字靶標內散射光源5發光，確保攝像設備攝取質量良好的圖像。參見圖3，靶標1為貼有精確刻度的“井”字，白線井字豎向、橫向間距分別為D1和D2。
參見圖1，本發明測量方法包括如下步驟首先，將“井”字靶標1豎直安裝于待測點，并使“井”字靶標1的防水膜一側正對望遠裝置4；將攝像設備2和望遠裝置4設于固定且堅固不動的地點，使望遠裝置4正對測點“井”字靶標1，打開“井”字靶標上的光線控制器6，散射光源5自動調整光線；調整望遠裝置4的放大倍率，使測點“井”字靶標1在攝像設備4上形成大小適當的圖像；運行測量程序，進行自動標定。參見圖4，其中白色井字線為參考零位移狀態，當待測點發生位移時，“井”字靶標1發生同樣的位移，圖中虛線為發生位移后的狀態。攝像設備4形成的圖像相應發生變化，并將圖像信號通過電腦接口傳入電腦。電腦對采集到的圖像信號進行預處理后，對每個圖像的位置進行運算，并與預先設定的零位移點進行比較，計算出待測點相對零點的像素位移大小，然后根據標定比例A1和A2計算實際的位移大小并加以存儲；根據存儲的數據，可以檢測出每個待測點的位移方向、大小和振動情況，方便地得出分析圖表，畫出位移的長期走勢。
其中，自動標定方法為攝像設備攝取測點“井”字靶標圖像并傳入計算機，計算機根據傳入圖像計算圖像中的兩條豎線和兩條橫線間的像素距離L1和L2，根據測點“井”字靶標上兩條豎線和兩條橫線間的實際距離D1和D2，計算出A1＝L1/D1，A2＝L2/D2，從而完成標定。
權利要求
1.望遠式全天候自標定撓度/位移測量裝置，包括靶標(1)，由攝像設備(2)和計算機(3)構成的接收處理器；其特征在于攝像設備(2)通過接口與計算機連接，攝像設備(2)的前端還設有望遠裝置(4)；靶標(1)為貼有精確刻度的“井”字燈箱，燈箱底色為黑色且不發亮，“井”字線為白色且透光；靶標(1)表面為漫反射防水膜；燈箱體內設有散射光源(5)，由光線控制器(6)控制。
2.根據權利要求1所述裝置的測量方法，其特征在于包括如下步驟1)將“井”字靶標(1)豎直安裝于待測點，并使“井”字防水膜一側正對望遠裝置(4)；2)將攝像設備(2)和望遠裝置(4)設于固定不動的地點，使望遠裝置(4)正對測點的靶標(1)，打開靶標(1)上的光線控制器開關(6)，散射光源(5)自動調整光線；3)調整望遠裝置(4)的放大倍率，使測點靶標(1)在攝像設備(4)上形成大小適當的圖像；4)當待測點發生位移時，靶標(1)發生同樣的位移，攝像設備(4)形成的圖像相應發生變化，并將信號通過電腦接口傳入電腦；電腦對采集到的圖像信號進行預處理后，對每個圖像的位置進行運算，并與預先設定的零位移點進行比較，計算出待測點相對零點的像素位移大小，然后根據標定比例A1和A2計算實際的位移大小并加以存儲；5)根據存儲的數據，檢測出每個待測點的位移方向、大小和振動情況，方便地得出分析圖表，畫出位移的長期走勢。
全文摘要
本發明涉及望遠式全天候自標定撓度/位移測量裝置及方法，測量裝置包括靶標，由攝像設備和計算機構成的接收處理器；其特征在于攝像設備的前端還設有望遠裝置，并通過接口與計算機連接；靶標為貼有精確刻度的“井”字的燈箱，燈箱底色為黑色且不發亮，“井”字線為白色且透光；靶標表面為漫反射防水膜；燈箱體內設有散射光源，由光線控制器控制。本發明通過調整望遠裝置的放大倍率實現對不同距離待測點的位移測量，靶標為貼有精確刻度的“井”字的燈箱；若測點“井”字靶標正面未與攝像設備完全垂直時，不會產生額外誤差，具有精度高的特點；而且具有自動調整光線、自標定和安裝簡單、使用方便特點，能進行全天候工作。
文檔編號G01B11/00GK1912561SQ20061009508
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月31日 優先權日2006年8月31日
發明者藍章禮, 楊小帆 申請人:藍章禮