[实用新型]CCD垂线坐标仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电式垂线坐标仪，特别是一种具有灰度图读取功能的光电式CCD垂线坐标仪，适用于水电大坝、滑坡、大型建筑物等岩土工程结构的水平位移和倾斜变形监测。

背景技术

岩土工程结构的位移以及变形监测是岩土工程安全监测中的重要监测项目。随着科学技术的发展，特别是传感器、单片机以及通讯技术的发展，为光电式垂线坐标仪在岩土工程安全监测中的应用奠定了基础。光电式CCD(Charged Coupled Device，电荷耦合器件)垂线坐标仪的测量原理是：利用平行光或点光源阵列，将垂线钢丝投影到CCD传感器上，通过对CCD感光图像的分析找到垂线钢丝的阴影位置进而求出垂线钢丝的坐标位置。光电式CCD垂线坐标仪实现了非接触测量，无普通传感器的电学漂移，现在被广泛应用于岩土工程结构的位移以及岩土工程变形监测。

但是目前的CCD垂线坐标仪普遍是对CCD图像进行二值化处理，即：按照CCD感光像元的输出电平高低将像元分为亮元和暗元，据此查找阴影位置(即垂线钢丝位置)。其缺点是：像元进行二值化处理的方法是按某一固定电平区分亮像元和暗像元，受环境光线干扰比较严重，不能更好地适应环境光线的变化，故在环境光线干扰后测得的垂线钢丝的位移不准确，甚至无法测量，不能满足安全监测的要求。此外，现有的CCD垂线坐标仪普遍不具备测量控制功能，这也在一定程度上限制了CCD垂线坐标仪的推广应用。

实用新型内容

本实用新型针对现有的CCD垂线坐标仪易受外界环境光线干扰和不具备测量控制功能的问题，提供一种新型的CCD垂线坐标仪，该CCD垂线坐标仪具有灰度图读取功能，能够最大限度避免外界环境光的干扰，还具有测量控制功能。

本实用新型的技术方案如下：

一种CCD垂线坐标仪，包括壳体，所述壳体一侧设置有使被测垂线钢丝进入壳体的过线缝隙，所述壳体内部设置有两个相互垂直照射被测垂线钢丝的平行光源装置，在壳体内还包括两个CCD检测装置，所述CCD检测装置与平行光源装置一一对应设置并接收被测垂线钢丝平行光投影，壳体外侧设置有显示器，其特征在于，所述CCD检测装置包括CCD图像传感器、灰度图像生成器、CCD驱动电路和微控制器，所述CCD图像传感器、灰度图像生成器和微控制器依次连接，所述微控制器通过CCD驱动电路连接CCD图像传感器，所述CCD图像传感器接收平行光源装置照射被测垂线钢丝后的投影并转化为像元电压信号输出至灰度图像生成器，所述灰度图像生成器将接收的像元电压信号进行数值化处理并生成灰度图像输出至微控制器，所述微控制器根据灰度图像进行分析得到被测垂线钢丝阴影位置和被测垂线钢丝的位置坐标，所述被测垂线钢丝的位置坐标通过显示器显示。

所述壳体内还设置有实时时钟数据存储器，所述实时时钟数据存储器分别与两CCD检测装置中的微控制器相连。

所述壳体上还设置有通讯电路接口，所述通讯电路接口分别与两CCD检测装置中的微控制器相连。

所述壳体上还设置有D/A转换接口，所述D/A转换接口分别与两CCD检测装置中的微控制器相连。

所述灰度图像生成器为高速AD采集电路。

所述两平行光源装置和两CCD检测装置均设置在壳体内部的底板上，各平行光源装置和各CCD检测装置均单独密封并设置通光孔。

所述平行光源装置包括高亮度LED发光二极管、反射镜、双胶合透镜和光学玻璃片，所述高亮度LED发光二极管的点光源经发射镜反射再经双胶合透镜折射后通过光学玻璃片自通光孔输出平行光。

所述高亮度LED发光二极管发出的点光源经反射镜以设定角度反射，所述设定角度为55度至65度。

所述设定角度为61.5度。

所述平行光源装置还包括加热部件；和/或所述过线缝隙的外侧采用固定连接块连接。

本实用新型的技术效果如下：