CN1912536A - 多点位移/挠度检测和监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多点位移/挠度检测和监测装置及方法，装置包括激光发射器、投影靶标、摄像设备和计算机；其特征在于投影靶标设于摄像设备的镜头端；投影靶标后面贴有精确标示刻度的膜；所述激光发射器为n个且分别设于各待测点，并对准投影靶标，透过面板形成用于摄像设备检测的光斑。本发明同时对多点的位移或挠度进行测量，而测量成本基本不增加；多个点的测量精度与单个点的测量精度相同，不会因为同时测量多点而降低精度；具有构思巧妙、设计合理、结构简单和实施容易的特点。

Description

多点位移/挠度检测和监测装置及方法

技术领域

本发明涉及用于检测及监测桥梁挠度、地面沉降、楼宇下沉和移动的位移或挠度检测和监测的装置及监测方法，尤其是利用激光光源进行位移或挠度测量的装置及方法。

背景技术

检测桥梁挠度、地面沉降、山体移动、楼宇下沉和移动在现代路桥、建筑中起着重要的作用。现有技术中，用于检测及监测桥梁挠度、山体移动的装置和方法大都只能测单点，而不能同时对多点的位移或挠度进行测量。例如基于成像原理最典型的光电测量法，是将一发光靶标固定在被测点上，光电摄像***的成像透镜将发光靶标成像在探测器上。通过摄像机摄下靶标变化前后的两幅图像，并根据光学透镜的成像关系求出成像倍率，用计算机算出位移。又如中国专利200310057473.6公开的“位移/挠度检测和监测装置及方法”等，这些装置和方法只能是一对一的测量，无法利用一个摄像机拍摄和测量多个靶标，因此大大增加了测量成本。再如中国专利200510020324.2公开的“自标定自编码成像法多点动态挠度/位移测量装置”，虽然能够完成对多点挠度/位移的测量，但其在对多点挠度/位移进行测量时，由于测量范围很宽，测量精度会很低，无法满足高精度的要求。

如上所述，这现有的测量方法或者使用的范围有限，或者精度不够，严重制约其在检测及监测桥梁挠度、地面沉降、山体移动、楼宇下沉和移动等方面的真正推广和应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种使用范围广，相对于单点挠度/位移测量设备而言精度不降低，且可长期、远距离检测及监测桥梁、地面、山体、楼宇等位移/挠度检测和监测的装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：多点位移/挠度检测和监测装置，包括激光发射器，投影靶标，摄像设备和计算机；其特征在于投影靶标设于摄像设备的镜头端；投影靶标后面贴有精确标示刻度的膜；所述激光发射器为n个分别设于各待测点，并均对准投影靶标，透过面板形成用于摄像设备检测的光斑。

所述装置的检测和监测方法，步骤如下：

1)利用投影靶标后的刻度膜对标尺基准进行标定：在标定时，首先在屏幕上指定任意一点作为零点，然后靠近屏幕用一束激光投射到该点上，从软件上确认该点为零点，之后在该零点的上下左右适当位置各取一点，通过该点在膜上标尺的读数确认其相对于零点的方向和距离，并在软件界面上进行确认；

2)标定后，将多个激光发射器置于不同的待测点，并调整激光各个发射器将激光射向投影靶标，在投影靶标处形成多个激光光斑；

3)当某个待测点发生位移时，投射到投影面板上的激光光斑将发生相应的位移，摄像设备摄取光斑信号并将信号通过电脑接口传入电脑；电脑对采集到的光信号进行预处理后，对每个光斑的位置进行运算，并与预先设定的零位移点进行比较，计算出每个光斑相对零点的位移大小并加以存储；

4)根据存储的数据，可以检测出每个待测点的位移方向、大小和振动情况，方便地得出分析图表，画出位移的长期走势。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、可以同时对多点的位移或挠度进行测量，而测量成本基本不增加；

2、多个点的测量精度与单个点的测量精度相同，不会因为同时测量多点而降低精度；

3、构思巧妙，设计合理，结构简单，实施容易。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明位移/挠度检测和监测装置的结构示意图；

图2是本发明投影靶标上的激光光斑示意图；

图3是激光发射器的移动与光斑对应移动示意图。

具体实施方式

图1所示，多点位移/挠度检测和监测装置，由n个激光发射器1，投影靶标2，摄像设备3和计算机4构成；激光发射器1设于待测点，并对准投影靶标面板2；投影靶标2设于摄像设备3的镜头端；投影靶标2后面贴有精确标示刻度的膜。摄像设备3通过接口与计算机4连接。参见图2，当激光束投影到投影靶标2时，激光光线透过面板在膜上形成光斑5用于摄像设备检测。调整各激光发射器1的方向对准投影靶标2，使其在投影靶标2上形成的光斑5与其它光斑不重合。

多点位移/挠度检测和监测方法，包括如下步骤：

1、利用投影靶标后的刻度膜对标尺基准进行标定：在标定时，首先在屏幕上指定任意一点作为零点，然后靠近屏幕用一束激光投射到该点上，从软件上确认该点为零点，之后在该零点的上下左右适当位置各取一点，通过该点在膜上标尺的读数确认其相对于零点的方向和距离，并在软件界面上进行确认；

2、标定后，将多个激光发射器置于不同的待测点，并调整激光各个发射器将激光射向投影靶标，在投影靶标处形成多个激光光斑；

3、当某个待测点发生位移时，投射到投影面板上的激光光斑将发生相应的位移，摄像设备摄取光斑信号并将信号通过电脑接口传入电脑；电脑对采集到的光信号进行识别和预处理后，对每个光斑的位置进行运算，并与预先设定的零位移点进行比较，计算出每个光斑相对零点的位移大小并加以存储；

4、根据存储的数据，可以检测出每个待测点的位移方向、大小和振动情况，方便地得出分析图表，画出位移的长期走势。

工作时，激光发射器发出激光投射到距离较远且置于固定点的投影靶标上。计算机4对获取的图像进行识别和预处理，确认每个光斑所对应的激光发射器，然后分别进行处理。

当待测点发生位移和振动时，激光发射器1随之移动，由激光发射器1发射的激光信号投射到投射面板2所形成的光斑将随之成比例地发生位移和振动。如图3所示，摄像设备3摄取光斑信号并将信号通过电脑接口传入电脑；电脑对采集到的光信号进行识别和预处理后，进行光斑位置的运算。并与预先设定的零位移点进行比较，计算出相对零点的位移大小，并加以存储；根据存储的数据，可以方便地得出分析图表，画出各点位移的长期走势；并通过网络远程获取数据进行相关分析。

同理，其余各点的移动也会在投影靶标上产生相应的移动，处理方法同单个点一样。

Claims (2)

1、多点位移/挠度检测和监测装置，包括激光发射器(1)、投影靶标(2)、摄像设备(3)和计算机(4)；其特征在于投影靶标(2)设于摄像设备(3)的镜头端；投影靶标(2)后面贴有精确标示刻度的膜；所述激光发射器(1)为n个且分别设于各待测点，并对准投影靶标(2)，透过面板形成用于摄像设备检测的光斑。

2、根据权利要求1所述装置的检测和监测方法，包括如下步骤：

1)利用投影靶标后的刻度膜对标尺基准进行标定：在标定时，首先在屏幕上指定任意一点作为零点，然后靠近屏幕用一束激光投射到该点上，从软件上确认该点为零点，之后在该零点的上下左右适当位置各取一点，通过该点在膜上标尺的读数确认其相对于零点的方向和距离，并在软件界面上进行确认；

2)标定后，将多个激光发射器置于不同的待测点，并调整激光各个发射器将激光射向投影靶标，在投影靶标处形成多个激光光斑；

3)当某个待测点发生位移时，投射到投影面板上的激光光斑将发生相应的位移，摄像设备摄取光斑信号并将信号通过电脑接口传入电脑；电脑对采集到的光信号进行识别和预处理后，对每个光斑的位置进行运算，并与预先设定的零位移点进行比较，计算出每个光斑相对零点的位移大小并加以存储；

4)根据存储的数据，可以检测出每个待测点的位移方向、大小和振动情况，方便地得出分析图表，画出位移的长期走势。

Images