CN116086341B - 一种待测物体变形监测方法及装置、以及测量单元 - Google Patents
一种待测物体变形监测方法及装置、以及测量单元 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例公开了一种待测物体变形监测方法及装置、以及测量单元,该方法包括:接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号,其中,间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1;根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号;对多个电信号进行处理得到测量单元的当前时刻坐标;将测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得终端设备在测量单元的当前时刻坐标与测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据当前时刻坐标差判断当前时刻的测量单元处的待测物体的变形情况;重复上述步骤,获取每个时刻的测量单元处待测物体的变形情况。该方法具有精度高、效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及监测技术领域,尤其涉及一种待测物体变形监测方法及装置、以及测量单元。
背景技术
高铁轨道、大坝、桥梁等结构物的变形反映了结构物的健康状况,因此,对这些结构物的变形进行监测已成为非常重要的日常工作,通过对这些结构物的变形监测可以得到变形数据,从而通过这些变形数据可以对结构物的运营维护、设计、管理及科学研究提供重要的技术数据,其中,变形包括左右偏移、上升与沉降等。
目前,现有的监测装置主要存在以下问题:需要人工进行手动测量,才能实现监测,且无法对待测物体的变形进行实时监测,以及无法实现在线测量监测;测量得到的变形数据易受到外界环境的影响,导致对监测的待测物体的变形情况不准确,即存在精度低、效率低等问题。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提出了一种待测物体变形监测方法及装置、以及测量单元,以实现对待测物体的变形情况实时监测、以及实现在线测量监测,且所测量监测得到的待测物体的变形情况具有精度高、效率高等优点。
为实现上述目的,本发明在第一方面提供一种待测物体变形监测方法,所述方法应用于测量单元,所述方法包括:
接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号,其中,间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1;
根据所述当前时间段的环境光干扰信号和所述下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号;
对多个电信号进行处理得到所述测量单元的当前时刻坐标;
将所述测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得所述终端设备在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差判断当前时刻的所述测量单元处的待测物体的变形情况;
重复上述步骤,获取每个时刻的所述测量单元处的待测物体的变形情况。
可选地,所述多个电信号包括四个电信号,所述对多个电信号进行处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,包括:
对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标。
可选地,所述四个电信号包括第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号,所述对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,包括:
将所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号分别进行放大处理得到放大后的第一电信号、放大后的第二电信号、放大后的第三电信号和放大后的第四电信号;
根据所述放大后的第一电信号和所述放大后的第二电信号得到第一和值,根据所述放大后的第三电信号和所述放大后的第四电信号得到第二和值,以及根据所述第一和值和所述第二和值得到第一差值;根据所述放大后的第二电信号和所述放大后的第三电信号得到第三和值,根据所述放大后的第一电信号和所述放大后的第四电信号得到第四和值,以及根据第三和值和第四和值得到第二差值;根据所述第一和值和第二和值得到第五和值;
根据所述第一差值和所述第五和值得到第一商值,根据所述第二差值和所述第五和值得到第二商值;
对所述第一商值和所述第二商值分别进行转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标。
可选地,所述方法还包括:
将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述终端设备,使得所述终端设备在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于所述预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差更新下一个测量单元的初始坐标;
生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号发射至下一个测量单元。
为实现上述目的,本发明在第二方面提供一种测量单元,所述测量单元包括:
光电传感器、控制模块、通信模块;
所述光电传感器、所述通信模块均与所述控制模块连接;
所述光电传感器用于接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号,其中,间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1;
所述光电传感器还用于根据所述当前时间段的环境光干扰信号和所述下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,并将多个电信号传输至所述控制模块;
所述控制模块用于对多个电信号进行处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,并将所述测量单元的当前时刻坐标传输至通信模块;
所述通信模块用于将所述测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得所述终端设备在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差判断当前时刻的所述测量单元处的待测物体的变形情况。
可选地,所述光电传感器包括透明防水盖、窄通滤波片、二维光电传感器;
所述透明防水盖位于所述二维光电传感器的激光接收端,所述窄通滤波片位于所述透明防水盖与所述二维光电传感器的激光接收端之间;所述二维光电传感器与所述控制模块连接;
所述二维光电传感器用于接收所述当前时间段的环境光干扰信号,并接收所述下一时间段的间歇调制激光信号;
所述二维光电传感器还用于根据所述当前时间段的环境光干扰信号和所述下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,并将多个电信号传输至所述控制模块。
可选地,所述多个电信号包括四个电信号,所述控制模块包括依次连接的放大模块、运算模块、转换模块和主控制模块;
所述放大模块与所述二维光电传感器连接,所述主控制模块与所述通信模块连接;
所述放大模块、所述运算模块、所述转换模块依次用于对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,并将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述主控制模块;
所述主控制模块用于将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述通信模块。
可选地,所述四个电信号包括第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号,所述放大模块包括第一放大器、第二放大器、第三放大器和第四放大器,所述运算模块包括第一加法器、第二加法器、第三加法器、第四加法器、第五加法器、第一减法器、第二减法器、第一除法器和第二除法器,所述转换模块包括第一模数转换器和第二模数转换器;
所述二维光电传感器分别与所述第一放大器、所述第二放大器、所述第三放大器、所述第四放大器连接;所述第一放大器分别与所述第一加法器、所述第四加法器连接,所述第二放大器分别与所述第一加法器、所述第三加法器连接,所述第三放大器分别与所述第二加法器、所述第三加法器连接,所述第四放大器分别与所述第二加法器、所述第四加法器连接;所述第一加法器分别与所述第一减法器、所述第五加法器连接,所述第二加法器分别与所述第一减法器、所述第五加法器连接,所述第三加法器、所述第四加法器均与所述第二减法器连接;所述第一减法器、所述第五加法器均与所述第一除法器连接,所述第五加法器、所述第二减法器均与所述第二除法器连接;所述第一除法器与所述第一模数转换器连接,所述第二除法器与所述第二模数转换器连接;所述第一模数转换器、所述第二模数转换器均与所述主控制模块连接;
所述第一放大器、所述第二放大器、所述第三放大器、所述第四放大器用于将所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号分别进行放大处理得到放大后的第一电信号、放大后的第二电信号、放大后的第三电信号和放大后的第四电信号,并将所述放大后的第一电信号、所述放大后的第二电信号、所述放大后的第三电信号和所述放大后的第四电信号传输至所述第一加法器、所述第二加法器、所述第三加法器、所述第四加法器;
所述第一加法器用于根据所述放大后的第一电信号和所述放大后的第二电信号得到第一和值,并将所述第一和值传输至所述第一减法器、所述第五加法器;
所述第二加法器用于根据所述放大后的第三电信号和所述放大后的第四电信号得到第二和值,并将所述第二和值传输至所述第一减法器、所述第五加法器;
所述第一减法器用于根据所述第一和值和所述第二和值得到第一差值,并将所述第一差值传输至所述第一除法器;
所述第三加法器用于根据所述放大后的第二电信号和所述放大后的第三电信号得到第三和值,并将所述第三和值传输至所述第二减法器;
所述第四加法器用于根据所述放大后的第一电信号和所述放大后的第四电信号得到第四和值,并将所述第四和值传输至所述第二减法器;
所述第二减法器用于根据第三和值和第四和值得到第二差值,并将所述第二差值传输至所述第二除法器;
所述第五加法器用于根据所述第一和值和第二和值得到第五和值,并将所述第五和值传输至所述第一除法器、所述第二除法器;
所述第一除法器用于根据所述第一差值和所述第五和值得到第一商值,并将所述第一商值传输至所述第一模数转换器;
所述第二除法器用于根据所述第二差值和所述第五和值得到第二商值,并将所述第二商值传输至所述第二模数转换器;
所述第一模数转换器、所述第二模数转换器用于对所述第一商值和所述第二商值分别进行转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,并将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述主控制模块;
所述主控制模块用于将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述通信模块。
可选地,所述测量单元还包括激光发射器;
所述激光发射器包括调制模块、激光器和光学组件;
所述调制模块与所述激光器连接,所述光学组件位于所述激光器的激光发射端;
所述通信模块还用于将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述终端设备,使得所述终端设备在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于所述预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差更新下一个测量单元的初始坐标;
所述调制模块用于生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号传输至所述激光器;
所述激光器用于将间歇调制激光信号发射至下一个测量单元;
所述光学组件用于在所述激光器发射间歇调制激光信号时,对间歇调制激光信号进行准直。
为实现上述目的,本发明在第三方面提供一种待测物体变形监测装置,所述装置包括:
基准单元、至少一个如第二方面中任一项所述的测量单元、终端设备;
所述基准单元还包括激光发射器,所述激光发射器包括调制模块、激光器和光学组件;
所述调制模块与所述激光器连接,所述光学组件位于所述激光器的激光发射端;所述测量单元与所述终端设备通信连接;
所述调制模块用于生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号传输至所述激光器;
所述激光器用于将间歇调制激光信号发射至第1个所述测量单元;
所述光学组件用于在所述激光器发射间歇调制激光信号时,对间歇调制激光信号进行准直;
所述测量单元用于执行如第一方面中任一项所述的方法;
所述终端设备用于在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于所述预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差判断当前时刻的所述测量单元处的待测物体的变形情况;
所述终端设备还用于根据所述当前时刻坐标差更新下一个测量单元的初始坐标。
采用本发明实施例,具有如下有益效果:接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号,其中,间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1;根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号;对多个电信号进行处理得到测量单元的当前时刻坐标;将测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得终端设备在测量单元的当前时刻坐标与测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据当前时刻坐标差判断当前时刻的测量单元处的待测物体的变形情况;重复上述步骤,获取每个时刻的测量单元处的待测物体的变形情况。上述方法通过采用占空比为大于0且小于1间歇调制激光信号,以可以在前一个时间段(即当前时间段)接收环境光干扰信号,下一个时间段(即下一时间段)接收间歇调制激光信号,并根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,以对多个电信号进行处理得到测量单元的当前时刻坐标,从而避免受到外界环境的影响,导致监测的待测物体的变形情况不准确,且通过终端设备实现对待测物体的变形情况实时监测,以及实现在线测量监测,该方法所测量监测得到的待测物体的变形情况具有精度高、效率高等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中:
图1为本申请实施例中一种待测物体变形监测方法的示意图;
图2为本申请实施例中占空比为50%的间歇调制激光信号的示意图;
图3为本申请实施例中接收的环境光干扰信号及间歇调制激光信号的示意图;
图4为本申请实施例中一种测量单元的示意图一;
图5为本申请实施例中一种测量单元的示意图二;
图6为本申请实施例中一种测量单元的示意图三;
图7为本申请实施例中一种测量单元的示意图四;
图8为本申请实施例中一种测量单元的示意图五;
图9为本申请实施例中一种测量单元的示意图六;
图10为本申请实施例中一种测量单元的示意图七;
图11为本申请实施例中一种待测物体变形监测装置的示意图;
图12为本申请实施例中一种待测物体变形监测装置的另一示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,为本申请实施例中一种待测物体变形监测方法的示意图,该方法应用于测量单元,该方法包括:
步骤110:接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号。
其中,间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1。
优选的情况下,可以采用占空比为0.5(即50%)的间歇调制激光信号,示例的,请查阅图2,为本申请实施例中占空比为50%的间歇调制激光信号的示意图,另外,对于间歇调制激光信号的频率的取值,可以采用频率为2KHz。
需要说明的是,由于间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1,因此,在接收间歇调制激光信号时,虽然间歇调制激光信号是连续发射的,但并不是连续接收的,示例的,请参阅图3,为本申请实施例中接收的环境光干扰信号及间歇调制激光信号的示意图,当当前时间段为T1,下一时间段为T2时,在T1时间段接收的是当前时间段T1的环境光干扰信号(即自然光),在T2时间段接收的是下一时间段的间歇调制激光信号(即发射出来的间歇调制激光信号+自然光),可以理解的是,由于各个时间段的环境光干扰信号可能是不同,从而可能会影响到测量得到的当前时刻坐标,使得所测量监测得到的待测物体的变形情况产生误差,因此,需要采用占空比大于0且小于1的间歇调制激光信号,以在通过接收相邻两个时间段的环境光干扰信号和间歇调制激光信号,从而避免由于环境光干扰信号的影响,使得所测量监测得到的待测物体的变形情况产生误差。
在一些实施例中,间歇调制激光信号可以由基准单元发射出来的,也可以由上一个测量单元发射出来的,可以理解的是,当该方法所应用的测量单元为第1个测量单元时,该间歇调制激光信号是由基准单元发射出来的,当该方法所应用的测量单元为第N个测量单元,且N为大于1的整数时,该间歇调制激光信号是由上一个测量单元发射出来的。
步骤120:根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号。
其中,电信号可以电压信号,也可以是电流信号,当然,还可以是其他电信号,可以根据操作人员的需求进行选择,此处不做限制。
需要说明的是,由于所接收的下一时间段的间歇调制激光信号是包括发射的间歇调制激光信号和环境光干扰信号的,因此,需要将环境光干扰信号消除,可以根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,即在一些实施例中,可以根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个信号差值,再将多个信号差值作为多个电信号。
进一步需要说明的是,由于测量单元中接收间歇调制激光信号和环境光干扰信号的传感器是呈点阵形式的,在接收当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号,可以根据所接收的环境光干扰信号和间歇调制激光信号打在传感器的点阵上的光斑位置、光斑形状的分布情况等,从而得到多个信号差值,可以理解的是,所得到的信号差值与点阵分布是相对应的,因此,所得到的信号差值是具有多个的。
步骤130:对多个电信号进行处理得到测量单元的当前时刻坐标。
其中,处理包括但不限于放大、运算、转换等。
需要说明的是,测量单元的当前时刻坐标可以是二维坐标,即在xy坐标系中,当前时刻坐标可以采用(xn1,yn1)的形式表示,n为第n个测量单元,当然,也可以采用映射表的形式表示,或是其他的形式进行表示,此处不做限制。
在一些实施例中,将多个电信号进行放大、加减除运算、转换等处理后,将得到两个数字信号,可以将这两个数字信号作为测量单元的当前时刻坐标。
步骤140:将测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得终端设备在测量单元的当前时刻坐标与测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据当前时刻坐标差判断当前时刻的测量单元处的待测物体的变形情况。
其中,预设坐标可以由操作人员根据实际需求进行设置,此处不做限制,优选的情况下,在二维坐标中,预设坐标可以是(0,0);终端设备可以是云服务器、智能手机、平板、电脑等,通过终端设备可以实现同步采集,同步测量,在线测量监测等。
需要说明的是,测量单元的初始坐标可以是刚开始安装测量单元时的坐标,也可以是刚开始安装测量单元时的坐标经过了更新的坐标,可以理解的是,该测量单元的初始坐标与发射的间歇调制激光信号有关,当发射的调制间歇激光信号发生改变时,将根据发射的调制间歇激光信号所对应的基准单元或测量单元的当前时刻坐标差,更新测量单元的初始坐标。
在一些实施例中,测量单元在得到测量单元的当前时刻坐标(xn1,yn1)后,将直接通过通信的方式,将测量单元的当前时刻坐标(xn1,yn1)传输至终端设备,使得终端设备在测量单元的当前时刻坐标(xn1,yn1)与测量单元的初始坐标(xn0,yn0)的当前时刻坐标差(xn1-xn0,yn1-yn0)不等于预设坐标(0,0)时,根据当前时刻坐标差(xn1-xn0,yn1-yn0)判断当前时刻的测量单元处的待测物体的变形情况,可以理解的是,测量单元固定于待测物体的表面上的,因此,当当前时刻坐标差的xn1-xn0大于0时,说明当前时刻的测量单元处的待测物体的x轴方向变形情况是向右偏移,当当前时刻坐标差的xn1-xn0小于0时,说明当前时刻的测量单元处的待测物体的x轴方向变形情况是向左偏移,当当前时刻坐标差的yn1-yn0大于0时,说明当前时刻的测量单元处的待测物体的y轴方向变形情况是上升的,当当前时刻坐标差的yn1-yn0小于0时,说明当前时刻的测量单元处的待测物体的y轴方向变形情况是沉降的。
在另一些实施例中,测量单元在得到测量单元的当前时刻坐标(xn1,yn1)后,还可以在测量单元的当前时刻坐标(xn1,yn1)与测量单元的初始坐标(xn0,yn0)的当前时刻坐标差(xn1-xn0,yn1-yn0)不等于预设坐标(0,0)时,根据当前时刻坐标差(xn1-xn0,yn1-yn0)判断当前时刻的测量单元处的待测物体的变形情况;在另一些实施例中,还可以在测量单元的当前时刻坐标(xn1,yn1)与测量单元的初始坐标(xn0,yn0)的当前时刻坐标差(xn1-xn0,yn1-yn0)不等于预设坐标(0,0)时,将当前时刻坐标差(xn1-xn0,yn1-yn0)传输至终端设备,使得终端设备判断当前时刻的测量单元处的待测物体的变形情况;在另一些实施例中,还可以在测量单元的当前时刻坐标(xn1,yn1)与测量单元的初始坐标(xn0,yn0)的当前时刻坐标差(xn1-xn0,yn1-yn0)不等于预设坐标(0,0)时,根据当前时刻坐标差(xn1-xn0,yn1-yn0)判断当前时刻的测量单元处的待测物体的变形情况,并将当前时刻的测量单元处的待测物体的变形情况传输至终端设备。
步骤150:重复上述步骤,获取每个时刻的测量单元处的待测物体的变形情况。
需要说明的是,持续的重复上述步骤,即可以得到每个时刻的测量单元处的待测物体的变形情况,从而实现待测物体变形的监测。
在本申请实施例中,通过采用占空比为大于0且小于1间歇调制激光信号,以可以在前一个时间段(即当前时间段)接收环境光干扰信号,下一个时间段(即下一时间段)接收间歇调制激光信号,并根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,以对多个电信号进行处理得到测量单元的当前时刻坐标,从而避免受到外界环境的影响,导致监测的待测物体的变形情况不准确,且通过终端设备实现对待测物体的变形情况实时监测,以及实现在线测量监测,该方法所测量监测得到的待测物体的变形情况具有精度高、效率高等优点。
在一种可行的实现方式中,上述实施例中的多个电信号包括四个电信号,在步骤130,对多个电信号进行处理得到测量单元的当前时刻坐标,包括:对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到测量单元的当前时刻坐标。
其中,运算包括加法运算、减法运算和除法运算;转换包括模数转换。
在本申请实施例中,通过优选的采用四个电信号,即通过对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到测量单元的当前时刻坐标,便于确定测量单元的当前时刻坐标,从而实现对待测物体的变形情况实时监测,以及实现在线测量监测。
在一种可行的实现方式中,上述实施例中的四个电信号包括第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号,对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到测量单元的当前时刻坐标,包括:将第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号分别进行放大处理得到放大后的第一电信号、放大后的第二电信号、放大后的第三电信号和放大后的第四电信号;根据放大后的第一电信号和放大后的第二电信号得到第一和值,根据放大后的第三电信号和放大后的第四电信号得到第二和值,以及根据第一和值和第二和值得到第一差值;根据放大后的第二电信号和放大后的第三电信号得到第三和值,根据放大后的第一电信号和放大后的第四电信号得到第四和值,以及根据第三和值和第四和值得到第二差值;根据第一和值和第二和值得到第五和值;根据第一差值和第五和值得到第一商值,根据第二差值和第五和值得到第二商值;对第一商值和第二商值分别进行转换处理得到测量单元的当前时刻坐标。
在另一些实施例中,对于第五和值的获得,还可以通过根据第三和值和第四和值,从而得到第五和值。
在本申请实施例中,通过优选的运算方式得到第一商值和第二商值,并对第一商值和第二商值分别进行转换处理得到测量单元的当前时刻坐标,即通过优选的运算方式得到第一商值和第二商值,并对第一商值和第二商值分别进行转换处理,将转换后的第一商值作为测量单元的当前时刻的当前时刻坐标的xn1,将转换后的第二商值作为测量单元的当前时刻的当前时刻坐标的yn1,从而便于操作人员进行运算操作参考,以实现对待测物体的变形情况实时监测,以及实现在线测量监测。
在一种可行的实现方式中,上述实施例中的方法还包括:将测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得终端设备在测量单元的当前时刻坐标与测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据当前时刻坐标差更新下一个测量单元的初始坐标;生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号发射至下一个测量单元。
需要说明的是,在测量单元的当前时刻坐标与测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,说明测量单元处的待测物体出现了变形,相对应的,由于该测量单元固定于待测物体上,因此,该测量单元也会相应的出现变形,即左右偏移、上升与沉降等,而当该方法所应用的测量单元不是最后一个测量单元时,即该方法所应用的测量单元还存在下一个测量单元,此时,下一个测量单元也有一个初始坐标,且下一个测量单元的初始坐标是由该测量单元发射的间歇调制激光信号进行确定的,因此,可以根据测量单元的当前时刻坐标差对下一个测量单元的初始坐标进行更新,从而得到下一个测量单元的正确初始坐标。
进一步需要说明的是,当该方法所应用的测量单元是最后一个测量单元时,即该方法所应用的测量单元不存在下一个测量单元,此时,不需要再执行该步骤。
在本申请实施例中,通过在该方法所应用的测量单元不是最后一个测量单元时,将测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得终端设备在测量单元的当前时刻坐标与测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据当前时刻坐标差更新下一个测量单元的初始坐标,生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号发射至下一个测量单元,以实现所有的测量单元都能得到每个时刻的测量单元处的待测物体的变形情况,从而实现对所有的测量单元处的待测物体变形的监测。
请参阅图4,为本申请实施例中一种测量单元的示意图一,该测量单元410包括:光电传感器411、控制模块412、通信模块413。
其中,光电传感器411、通信模块412均与控制模块413连接。
在一种可行的实现方式中,光电传感器411用于接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号,其中,间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1;光电传感器411还用于根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,并将多个电信号传输至控制模块412;控制模块412用于对多个电信号进行处理得到测量单元410的当前时刻坐标,并将测量单元410的当前时刻坐标传输至通信模块413;通信模块413用于将测量单元410的当前时刻坐标传输至终端设备420,使得终端设备420在测量单元410的当前时刻坐标与测量单元410的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据当前时刻坐标差判断当前时刻的测量单元410处的待测物体的变形情况。
需要说明的是,本申请实施例中测量单元中各个模块的功能限定与上述实施例中方法的相关内容具有一一对应的关系,即测量单元中各个模块的功能限定,可以参阅上述实施例中方法的相关内容的详细说明,此处不做赘述。
进一步需要说明的是,该光电传感器是通过点阵的形式接收的光信号,因此,可以根据间歇调制激光信号和环境光干扰信号的光斑位置、光斑形状等,确定当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号的多个信号差,从而将多个信号差作为多个电信号。
在本申请实施例中,通过采用占空比为大于0且小于1间歇调制激光信号,使得光电传感器411可以在前一个时间段(即当前时间段)接收环境光干扰信号,下一个时间段(即下一时间段)接收间歇调制激光信号,并根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,以使得控制模块412对多个电信号进行处理得到测量单元410的当前时刻坐标,从而避免受到外界环境的影响,导致监测的待测物体的变形情况不准确,且通过终端设备420实现对待测物体的变形情况实时监测,以及实现在线测量监测,该测量单元410所测量监测得到的待测物体的变形情况具有精度高、效率高等优点。
请查阅图5,为本申请实施例中一种测量单元的示意图二,光电传感器411包括透明防水盖510、窄通滤波片520、二维光电传感器530。
其中,透明防水盖510位于二维光电传感器530的激光接收端,窄通滤波片520位于透明防水盖510与二维光电传感器530的激光接收端之间;二维光电传感器530与控制模块412连接。
在一种可行的实现方式中,二维光电传感器530用于接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号;二维光电传感器530还用于根据当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,并将多个电信号传输至控制模块412。
在本申请实施例中,通过透明防水盖510可以用于防止水进入光电传感器411内部,以避免造成光电传感器411内部出现短路等问题,通过窄通滤波片520可以有效的滤除大部分环境光干扰信号的影响,从而保证待测物体的变形情况的精度,通过二维光电传感器530可以通过点阵的形式,根据间歇调制激光信号和环境光干扰信号的光斑位置、光斑形状等,确定当前时间段的环境光干扰信号和下一时间段的间歇调制激光信号的多个信号差,从而将多个信号差作为多个电信号,以消除环境光干扰信号对待测物体的变形情况的影响。
请参阅图6,为本申请实施例中一种测量单元的示意图三,多个电信号包括四个电信号,控制模块412包括依次连接的放大模块610、运算模块620、转换模块630和主控制模块640。
其中,放大模块610与二维光电传感器530连接,主控制模块640与通信模块413连接。
在一种可行的实现方式中,放大模块610、运算模块620、转换模块630依次用于对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到测量单元410的当前时刻坐标,并将测量单元的当前时刻坐标传输至主控制模块640;主控制模块640用于将测量单元410的当前时刻坐标传输至通信模块413。
在本申请实施例中,通过优选的采用四个电信号,即通过放大模块610、运算模块620、转换模块630依次用于对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到测量单元410的当前时刻坐标,便于确定测量单元410的当前时刻坐标,从而实现对待测物体的变形情况实时监测,以及实现在线测量监测。
请参阅图7,为本申请实施例中一种测量单元的示意图四,四个电信号包括第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号,放大模块610包括第一放大器611、第二放大器612、第三放大器613和第四放大器614,运算模块620包括第一加法器621、第二加法器622、第三加法器623、第四加法器624、第五加法器625、第一减法器626、第二减法器627、第一除法器628和第二除法器629,转换模块630包括第一模数转换器631和第二模数转换器632。
其中,二维光电传感器530分别与第一放大器611、第二放大器612、第三放大器613、第四放大器614连接;第一放大器611分别与第一加法器621、第四加法器624连接,第二放大器612分别与第一加法器621、第三加法器623连接,第三放大器613分别与第二加法器622、第三加法器623连接,第四放大器614分别与第二加法器622、第四加法器624连接;第一加法器621分别与第一减法器626、第五加法器625连接,第二加法器622分别与第一减法器626、第五加法器625连接,第三加法器623、第四加法器624均与第二减法器627连接;第一减法器626、第五加法器625均与第一除法器628连接,第五加法器625、第二减法器627均与第二除法器629连接;第一除法器628与第一模数转换器631连接,第二除法器629与第二模数转换器632连接;第一模数转换器631、第二模数转换器632均与主控制模块640连接。
在一种可行的实现方式中,第一放大器611、第二放大器612、第三放大器613、第四放大器614用于将第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号分别进行放大处理得到放大后的第一电信号、放大后的第二电信号、放大后的第三电信号和放大后的第四电信号,并将放大后的第一电信号、放大后的第二电信号、放大后的第三电信号和放大后的第四电信号传输至第一加法器621、第二加法器622、第三加法器623、第四加法器624;第一加法器621用于根据放大后的第一电信号和放大后的第二电信号得到第一和值,并将第一和值传输至第一减法器626、第五加法器625;第二加法器622用于根据放大后的第三电信号和放大后的第四电信号得到第二和值,并将第二和值传输至第一减法器626、第五加法器625;第一减法器626用于根据第一和值和第二和值得到第一差值,并将第一差值传输至第一除法器628;第三加法器623用于根据放大后的第二电信号和放大后的第三电信号得到第三和值,并将第三和值传输至第二减法器627;第四加法器624用于根据放大后的第一电信号和放大后的第四电信号得到第四和值,并将第四和值传输至第二减法器627;第二减法器627用于根据第三和值和第四和值得到第二差值,并将第二差值传输至第二除法器629;第五加法器625用于根据第一和值和第二和值得到第五和值,并将第五和值传输至第一除法器628、第二除法器629;第一除法器628用于根据第一差值和第五和值得到第一商值,并将第一商值传输至第一模数转换器631;第二除法器629用于根据第二差值和第五和值得到第二商值,并将第二商值传输至第二模数转换器632;第一模数转换器631、第二模数转换器632用于对第一商值和第二商值分别进行转换处理得到测量单元的当前时刻坐标,并将测量单元的当前时刻坐标传输至主控制模块640;主控制模块640用于将测量单元的当前时刻坐标传输至通信模块413。
在另一些实施例中,对于第五和值的获得,还可以通过根据第三和值和第四和值,从而得到第五和值;请参阅图8,为本申请实施例中一种测量单元的示意图五,即将第五加法器625分别与第三加法器623、第四加法器624连接。
在本申请实施例中,通过第一加法器621、第二加法器622、第三加法器623、第四加法器624、第五加法器625、第一减法器626、第二减法器627、第一除法器628和第二除法器629得到第一商值和第二商值,并通过第一模数转换器631和第二模数转换器632对第一商值和第二商值分别进行转换处理得到测量单元的当前时刻坐标,即通过优选的运算方式得到第一商值和第二商值,并对第一商值和第二商值分别进行转换处理,将转换后的第一商值作为测量单元的当前时刻的当前时刻坐标的xn1,将转换后的第二商值作为测量单元的当前时刻的当前时刻坐标的yn1,从而便于操作人员进行运算操作参考,以实现对待测物体的变形情况实时监测,以及实现在线测量监测。
请参阅图9,为本申请实施例中一种测量单元的示意图六,测量单元410还包括激光发射器910。
其中,激光发射器910包括调制模块911、激光器912和光学组件913;调制模块911与激光器912连接,光学组件913位于激光器912的激光发射端。
在一种可行的实现方式中,通信模块413还用于将测量单元410的当前时刻坐标传输至终端设备420,使得终端设备420在测量单元410的当前时刻坐标与测量单元410的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据当前时刻坐标差更新下一个测量单元410的初始坐标;调制模块911用于生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号传输至激光器912;激光器912用于将间歇调制激光信号发射至下一个测量单元410;光学组件913用于在激光器912发射间歇调制激光信号时,对间歇调制激光信号进行准直。
需要说明的是,下一个测量单元410具有与测量单元410相同的功能,即可以认为下一个测量单元所接收的间歇调制激光信号是由上一个测量单元410发射的,因此,下一个测量单元410与终端设备420具有通信连接关系。
在一些实施例中,调制模块911还可以与主控制模块640连接,使得可以通过终端设备420控制通信模块413,再通过通信模块413控制主控制模块640,从而控制调制模块911的间歇调制激光信号的生成,以实现控制间歇调制激光信号的发射与停止,示例的,请参阅图10,为本申请实施例中一种测量单元的示意图七。
在本申请实施例中,当该测量单元410不是最后一个测量单元时,则该测量单元还包括激光发射器910,使得可以将生成的间歇调制激光信号发射至下一个测量单元410,以实现所有的测量单元都能得到每个时刻的测量单元处的待测物体的变形情况,从而实现对所有的测量单元处的待测物体变形的监测。
请参阅图11,为本申请实施例中一种待测物体变形监测装置的示意图,该装置包括:基准单元1100、至少一个如上述实施例中的测量单元410(或其他测量单元)、终端设备420;基准单元1100还包括激光发射器1110;激光发射器1110包括调制模块1111、激光器1112和光学组件1113。
其中,调制模块1111与激光器1112连接,光学组件1113位于激光器1112的激光发射端;测量单元410与终端设备420通信连接。
需要说明的是,该通信连接可以是无线通信,也可以是有线通信,可以根据操作人员的需求进行设置。
在一种可行的实现方式中,调制模块1111用于生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号传输至激光器1112;激光器1112用于将间歇调制激光信号发射至第1个测量单元410;测量单元410(或其他测量单元)用于执行如上述实施例中的方法;终端设备420用于在测量单元410的当前时刻坐标与测量单元410的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据当前时刻坐标差判断当前时刻的测量单元410处的待测物体的变形情况;终端设备420还用于根据当前时刻坐标差更新下一个测量单元410的初始坐标。
需要说明的是,本申请实施例中测量单元中各个模块与上述实施例中测量单元的相关内容具有意义对应的关系,且测量单元中各个模块的功能限定与上述实施例中方法的相关内容也具有一一对应的关系,即测量单元中各个模块及各个模块的功能限定,可以参阅上述实施例中方法及测量单元的相关内容的详细说明,此处不做赘述。
在另一些实施例中,请参阅图12,为本申请实施例中一种待测物体变形监测装置的另一示意图,基准单元1100还包括主控制模块1210、通信模块1220;主控制模块1210分别与调制模块1111、通信模块1220连接,主控制模块1210与终端设备420连接;以便于通过终端设备420间接控制调制模块1111,从而实现控制间歇调制激光信号的发射与关闭。
在本申请实施例中,通过基准单元1100、至少一个如上述实施例中的测量单元410(或其他测量单元)和终端设备420,以实现所有的测量单元都能得到每个时刻的测量单元处的待测物体的变形情况,从而实现对所有的测量单元处的待测物体变形的监测。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种待测物体变形监测方法,其特征在于,所述方法应用于测量单元,所述方法包括:
接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号,其中,间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1;
根据所述当前时间段的环境光干扰信号和所述下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号;
对多个电信号进行处理得到所述测量单元的当前时刻坐标;
将所述测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得所述终端设备在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差判断当前时刻的所述测量单元处的待测物体的变形情况;
重复上述全部步骤,获取每个时刻的所述测量单元处的待测物体的变形情况。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述多个电信号包括四个电信号,所述对多个电信号进行处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,包括:
对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述四个电信号包括第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号,所述对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,包括:
将所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号分别进行放大处理得到放大后的第一电信号、放大后的第二电信号、放大后的第三电信号和放大后的第四电信号;
根据所述放大后的第一电信号和所述放大后的第二电信号得到第一和值,根据所述放大后的第三电信号和所述放大后的第四电信号得到第二和值,以及根据所述第一和值和所述第二和值得到第一差值;根据所述放大后的第二电信号和所述放大后的第三电信号得到第三和值,根据所述放大后的第一电信号和所述放大后的第四电信号得到第四和值,以及根据第三和值和第四和值得到第二差值;根据所述第一和值和第二和值得到第五和值;
根据所述第一差值和所述第五和值得到第一商值,根据所述第二差值和所述第五和值得到第二商值;
对所述第一商值和所述第二商值分别进行转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述终端设备,使得所述终端设备在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于所述预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差更新下一个测量单元的初始坐标;
生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号发射至下一个测量单元。
5.一种测量单元,其特征在于,所述测量单元包括:
光电传感器、控制模块、通信模块;
所述光电传感器、所述通信模块均与所述控制模块连接;
所述光电传感器用于接收当前时间段的环境光干扰信号,并接收下一时间段的间歇调制激光信号,其中,间歇调制激光信号的占空比大于0且小于1;
所述光电传感器还用于根据所述当前时间段的环境光干扰信号和所述下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,并将多个电信号传输至所述控制模块;
所述控制模块用于对多个电信号进行处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,并将所述测量单元的当前时刻坐标传输至通信模块;
所述通信模块用于将所述测量单元的当前时刻坐标传输至终端设备,使得所述终端设备在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差判断当前时刻的所述测量单元处的待测物体的变形情况。
6.根据权利要求5所述的测量单元,其特征在于,所述光电传感器包括透明防水盖、窄通滤波片、二维光电传感器;
所述透明防水盖位于所述二维光电传感器的激光接收端,所述窄通滤波片位于所述透明防水盖与所述二维光电传感器的激光接收端之间;所述二维光电传感器与所述控制模块连接;
所述二维光电传感器用于接收所述当前时间段的环境光干扰信号,并接收所述下一时间段的间歇调制激光信号;
所述二维光电传感器还用于根据所述当前时间段的环境光干扰信号和所述下一时间段的间歇调制激光信号得到多个电信号,并将多个电信号传输至所述控制模块。
7.根据权利要求6所述的测量单元,其特征在于,所述多个电信号包括四个电信号,所述控制模块包括依次连接的放大模块、运算模块、转换模块和主控制模块;
所述放大模块与所述二维光电传感器连接,所述主控制模块与所述通信模块连接;
所述放大模块、所述运算模块、所述转换模块依次用于对四个电信号进行放大、运算及转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,并将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述主控制模块;
所述主控制模块用于将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述通信模块。
8.根据权利要求7所述的测量单元,其特征在于,所述四个电信号包括第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号,所述放大模块包括第一放大器、第二放大器、第三放大器和第四放大器,所述运算模块包括第一加法器、第二加法器、第三加法器、第四加法器、第五加法器、第一减法器、第二减法器、第一除法器和第二除法器,所述转换模块包括第一模数转换器和第二模数转换器;
所述二维光电传感器分别与所述第一放大器、所述第二放大器、所述第三放大器、所述第四放大器连接;所述第一放大器分别与所述第一加法器、所述第四加法器连接,所述第二放大器分别与所述第一加法器、所述第三加法器连接,所述第三放大器分别与所述第二加法器、所述第三加法器连接,所述第四放大器分别与所述第二加法器、所述第四加法器连接;所述第一加法器分别与所述第一减法器、所述第五加法器连接,所述第二加法器分别与所述第一减法器、所述第五加法器连接,所述第三加法器、所述第四加法器均与所述第二减法器连接;所述第一减法器、所述第五加法器均与所述第一除法器连接,所述第五加法器、所述第二减法器均与所述第二除法器连接;所述第一除法器与所述第一模数转换器连接,所述第二除法器与所述第二模数转换器连接;所述第一模数转换器、所述第二模数转换器均与所述主控制模块连接;
所述第一放大器、所述第二放大器、所述第三放大器、所述第四放大器用于将所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号分别进行放大处理得到放大后的第一电信号、放大后的第二电信号、放大后的第三电信号和放大后的第四电信号,并将所述放大后的第一电信号、所述放大后的第二电信号、所述放大后的第三电信号和所述放大后的第四电信号传输至所述第一加法器、所述第二加法器、所述第三加法器、所述第四加法器;
所述第一加法器用于根据所述放大后的第一电信号和所述放大后的第二电信号得到第一和值,并将所述第一和值传输至所述第一减法器、所述第五加法器;
所述第二加法器用于根据所述放大后的第三电信号和所述放大后的第四电信号得到第二和值,并将所述第二和值传输至所述第一减法器、所述第五加法器;
所述第一减法器用于根据所述第一和值和所述第二和值得到第一差值,并将所述第一差值传输至所述第一除法器;
所述第三加法器用于根据所述放大后的第二电信号和所述放大后的第三电信号得到第三和值,并将所述第三和值传输至所述第二减法器;
所述第四加法器用于根据所述放大后的第一电信号和所述放大后的第四电信号得到第四和值,并将所述第四和值传输至所述第二减法器;
所述第二减法器用于根据第三和值和第四和值得到第二差值,并将所述第二差值传输至所述第二除法器;
所述第五加法器用于根据所述第一和值和第二和值得到第五和值,并将所述第五和值传输至所述第一除法器、所述第二除法器;
所述第一除法器用于根据所述第一差值和所述第五和值得到第一商值,并将所述第一商值传输至所述第一模数转换器;
所述第二除法器用于根据所述第二差值和所述第五和值得到第二商值,并将所述第二商值传输至所述第二模数转换器;
所述第一模数转换器、所述第二模数转换器用于对所述第一商值和所述第二商值分别进行转换处理得到所述测量单元的当前时刻坐标,并将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述主控制模块;
所述主控制模块用于将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述通信模块。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的测量单元,其特征在于,所述测量单元还包括激光发射器;
所述激光发射器包括调制模块、激光器和光学组件;
所述调制模块与所述激光器连接,所述光学组件位于所述激光器的激光发射端;
所述通信模块还用于将所述测量单元的当前时刻坐标传输至所述终端设备,使得所述终端设备在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于所述预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差更新下一个测量单元的初始坐标;
所述调制模块用于生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号传输至所述激光器;
所述激光器用于将间歇调制激光信号发射至下一个测量单元;
所述光学组件用于在所述激光器发射间歇调制激光信号时,对间歇调制激光信号进行准直。
10.一种待测物体变形监测装置,其特征在于,所述装置包括:
基准单元、至少一个如权利要求5至9中任一项所述的测量单元、终端设备;
所述基准单元还包括激光发射器;所述激光发射器包括调制模块、激光器和光学组件;
所述调制模块与所述激光器连接,所述光学组件位于所述激光器的激光发射端;所述测量单元与所述终端设备通信连接;
所述调制模块用于生成间歇调制激光信号,并将间歇调制激光信号传输至所述激光器;
所述激光器用于将间歇调制激光信号发射至第1个所述测量单元;
所述测量单元用于执行如权利要求1至4中任一项所述的方法;
所述终端设备用于在所述测量单元的当前时刻坐标与所述测量单元的初始坐标的当前时刻坐标差不等于所述预设坐标时,根据所述当前时刻坐标差判断当前时刻的所述测量单元处的待测物体的变形情况;
所述终端设备还用于根据所述当前时刻坐标差更新下一个测量单元的初始坐标。
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