[实用新型]图像法单点动静态位移测量能力校准装置

说明书

技术领域

本实用新型属于桥梁挠度检测仪行业标准及检定规程。

背景技术

数字图像技术从20世纪末开始进入了飞跃发展的时代，图像法也应用在各行各业中，它已经成为位移测量领域的一种重要的非接触式测量方法，可避免传统接触式方法所面临的困难，具有精度高、使用方便等特点。

随着中国经济的飞速发展，道路桥梁及隧道建设施工量与日俱增，道路与桥梁工程检测设备种类也日益增多。在道路与桥梁工程检测设备中，有不少设备是利用图像法对位移量进行测量的。对此类设备的校准是关系着设备测量准确度的重要环节。

目前，对图像法位移测量仪器的校准方法有两种，一是采用标准分辨力板等标准板对仪器的分辨力进行校准，忽略了位移的动态特征；二是采用电机带动丝杠产生位移的方式，使电机带动丝杆转动，让固定在丝杠上的移动平台产生一定的位移量。通过图像法位移测量仪器测量移动平台的运动情况进行校准。

目前，现有校准方法都存在一定的局限性，无法经济、便捷、有效的进行校准。

图像法位移测量仪器：采用摄像头、工业相机等成像模块对被测对象进行图像采集，并通过PC、MCU等进行处理得到被测对象的位移数据的仪器，例如图像式非接触动静态位移测量仪、光电式桥梁挠度仪等等。

动态位移：被测对象发生的往复多次位移，位移大小是一个距离数列，位移方向随被测对象的运动方向变化。

静态位移：被测对象发生的单向单次位移，位移大小为被测对象起始点到停止点的直线距离，位移方向由被测对象起始点指向终点。

1)采用标准板进行校准

采用标准分辨力板等标准板对仪器的分辨力进行校准。

2)采用电机丝杆结构进行校准

采用电机带动丝杠产生位移的方式，使电机带动丝杆转动，让固定在丝杠上的移动平台产生一定的位移量。通过图像法位移测量仪器测量移动平台的运动情况进行校准。

现在技术存在以下缺点：

1)无法准确校准。采用标准板只能对分辨力进行校准，其实际校准的内容是成像单元(CCD或CMOS)的性能，无法校准仪器在动态测量中的仪器响应速度、数据处理准确性等性能。

2)价格昂贵。采用电机带动移动平台的方式进行校准，对电机和丝杠的精度和响应速度等性能的要求极高，其费用昂贵。

3)可控性差。采用电机带动移动平台的方式进行校准，其位移量和移动速度难以控制，装置的重复性难以满足要求。

发明内容

本实用新型实现了对图像法位移测量仪器动态测量性能的校准，具有极好的可控性，产生的位移量十分准确，位移的速度可控。

1.图像法单点动静态位移测量能力校准装置，其特征在于：包括电机控制器，由电机及轴组成的传动模块，记录带控制模块，光源变换模块，控制器，记录带，和光源。3个传动模块和1个记录带控制模块成矩形顶点排布。

记录带控制模块包括由电机和轴组成的记录带传入模块，由电机和轴组成的记录带传出模块，记录带传入模块和记录带传出模块的旋转方向是相反的，记录带缠绕在记录带传入模块和记录带传出模块的轴上；

光源安装在控制器上方。控制器控制光源、电机控制器以及记录带控制模块。记录带从记录带控制模块的记录带传出模块一侧传出，依次绕过3个传动模块，从记录带控制模块的记录带传入模块传入。光源变换模块固定在光源前方，将光束调整为一条垂直于底面的直线。

2.应用所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将记录带安装在校准图像法位移测量仪器的装置上，以下简称校准装置。

(2)将被校仪器放置在校准装置正前方，使得被校仪器的摄像头对准校准装置的记录带。

(3)启动被校仪器。

(4)启动校准装置，即打开光源，启动记录带控制模块及3个传动模块。控制器控制光源的开闭；控制电机控制器输出相应指令，控制电机带动轴旋转；控制记录带控制模块传入传出记录带，使得记录带控制模块与3个传动模块协同工作，带动记录带移动。记录带采用不透明的材料制成，上面镂空刻有预设的位移曲线，光线仅从曲线处通过。当光源打开时，从校准装置正面观察，能看到记录带位移曲线上存在一亮点。

(5)被校仪器拍摄记录带上亮点的移动情况，并记录数据。

(6)读取被校仪器输出的位移数据，与记录带的标准数据进行比较，计算二者误差。

(7)停止校准，关闭被校仪器，关闭校准装置，将记录带取下。

更具体的是，本装置主要由控制器、电机、光源、光源变换模块、记录带等部分组成，硬件连接图如图1所示。