[发明专利]一种结构位移监测系统及相关监测方法

权利要求书

1.一种结构位移监测系统，其特征在于，包括光线发射装置、光线接收装置、光斑位移测量装置和结构位移计算装置，所述光线发射装置用于安装在被监测结构上，所述光线接收装置具有光线投射平面，所述光线发射装置朝向所述光线投射平面设置用于发射光线至所述光线投射平面上形成光斑，所述光线投射平面与所述光线成角度α设置，所述光斑位移测量装置朝向所述光线投射平面设置用于测量所述光斑在一段时间间隔内在所述光线投射平面上的光斑位移z，所述光斑位移测量装置与所述结构位移计算装置信号连接用于将所述光斑位移z发送至所述结构位移计算装置，所述结构位移计算装置用于根据所述光斑位移z和所述角度α计算所述被监测结构在所述时间间隔内在与所述光线垂直的方向上的结构位移x＝z*Sinα。

2.如权利要求1所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述光线发射装置是激光发射装置。

3.如权利要求1所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述光线接收装置是光线接收板，所述光线投射平面是所述光线接收板的其中一个表面。

4.如权利要求1所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述光斑位移测量装置包括图像拍摄部件和图像处理分析模块，所述图像拍摄部件朝向所述光线投射平面设置用于在所述时间间隔开始和结束时对所述光线投射平面上包含所述光斑的区域分别拍摄第一图像和第二图像，所述图像拍摄部件与所述图像处理分析模块信号连接用于将所述第一图像和所述第二图像发送至所述图像处理分析模块，所述图像处理分析模块用于对所述第一图像和所述第二图像进行分析从而获得所述光斑位移z。

5.如权利要求4所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述图像拍摄部件是照相机。

6.如权利要求4所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述分析具体包括：所述图像处理分析模块对所述第一图像和所述第二图像均进行灰度化和二值化操作从而获得第一处理图像和第二处理图像，然后所述图像处理分析模块扫描所述第一处理图像和所述第二处理图像分别得到所述光斑的第一形心坐标(X1，Y1)和第二形心坐标(X2，Y2)，最后所述图像处理分析模块根据所述第一形心坐标(X1，Y1)和所述第二形心坐标(X2，Y2)计算获得所述光斑位移

7.如权利要求1所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述角度α为锐角。

8.一种结构位移监测方法，其特征在于，所述结构位移监测方法采用结构位移监测系统，所述结构位移监测系统包括光线发射装置、光线接收装置、光斑位移测量装置和结构位移计算装置，所述光线接收装置具有光线投射平面，所述光线发射装置朝向所述光线投射平面设置，所述光线投射平面与所述光线成角度α设置，所述光斑位移测量装置朝向所述光线投射平面设置，所述光斑位移测量装置与所述结构位移计算装置信号连接，所述结构位移监测方法包括以下步骤：

(1)将所述光线发射装置安装在被监测结构上；

(2)所述光线发射装置发射光线至所述光线投射平面上形成光斑；

(3)所述光斑位移测量装置测量所述光斑在一段时间间隔内在所述光线投射平面上的光斑位移z；

(4)所述光斑位移测量装置将所述光斑位移z发送至所述结构位移计算装置；

(5)所述结构位移计算装置根据所述光斑位移z和所述角度α计算所述被监测结构在所述时间间隔内在与所述光线垂直的方向上的结构位移x＝z*Sinα。

9.如权利要求8所述的结构位移监测方法，其特征在于，所述光斑位移测量装置包括图像拍摄部件和图像处理分析模块，所述图像拍摄部件朝向所述光线投射平面设置，所述图像拍摄部件与所述图像处理分析模块信号连接，所述步骤(3)具体包括：

(31)所述图像拍摄部件在所述时间间隔开始和结束时对所述光线投射平面上包含所述光斑的区域分别拍摄第一图像和第二图像；

(32)所述图像拍摄部件将所述第一图像和所述第二图像发送至所述图像处理分析模块；

(33)所述图像处理分析模块对所述第一图像和所述第二图像进行分析从而获得所述光斑位移z。

10.如权利要求9所述的结构位移监测方法，其特征在于，在所述步骤(33)中，所述分析具体包括：所述图像处理分析模块对所述第一图像和所述第二图像均进行灰度化和二值化操作从而获得第一处理图像和第二处理图像，然后所述图像处理分析模块扫描所述第一处理图像和所述第二处理图像分别得到所述光斑的第一形心坐标(X1，Y1)和第二形心坐标(X2，Y2)，最后所述图像处理分析模块根据所述第一形心坐标(X1，Y1)和所述第二形心坐标(X2，Y2)计算获得所述光斑位移