[发明专利]一种基于机器视觉的金属结构变形的测量装置及方法

说明书

本发明涉及金属结构变形测量技术领域，尤其是指一种基于机器视觉的金属结构变形的测量装置及方法，本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：具备测量金属结构静态与动态变形量的功能，特别是金属结构动态水平方向的变形测量；设计了特殊的目标光源靶标模块和参考光源靶标模块，相比其它的机器视觉测量技术，具有更强的抗环境光干扰能力；利用参考光源靶标模块，消除由于环境引起的相机抖动问题，提高了精度；能够通过增减、移动目标光源靶标模块对待测金属构件多个位置或者特定位置进行有针对性的测量；利用高分辨率CMOS相机，和亚像素定位算法，精度能够达到亚像素级；不会影响被测金属结构。

技术领域

本发明涉及金属结构变形测量技术领域，尤其是指一种基于机器视觉的金属结构变形的测量装置及方法。

背景技术

随着我国基础设施的不断建设，金属结构的应用和实现场景越来越多，如桥门式起重机、塔式起重机、汽车起重机、大型桥梁金属结构预制件等，但是金属机构受到外力的影响而发生形变，一旦变形过大或者超过弹性限度，便会发生变形过度，发生断裂，造成事故等，因此必须要检测大型金属结构的静态和动态塑性变形，如上拱度、下挠度、翘曲度、跨度以及外力作用下水平方向变形量等重要参数。

现有的金属结构变形测量方法中，常用的方法有仪器测量法、传感器测量法、GPS测量方法等，仪器测量法是利用经纬仪、全站仪、水准仪、测距仪等常规测量角度和位移的仪器获取三维坐标，这些方法存在只能测量静态变形无法测量动态变形，且测量速度慢、无法同时测量多点、测量精度受操作人员影响大等问题；传感器测量法目前常用的有LVDT位移计、光纤光栅、应变片等，这些方法需要和被测物体接触或者埋在被测物体内部，会对测量对象本身造成干扰；GPS测量方法为非接触式测量，测量较为方便，但是不能进行动态测量，测量精度不能满足金属结构要求，且成本高。故现有仪器无法对金属结构动态状态进行变形测量，在静态状态下无法快速连续精确测量金属结构变形。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种能够高精度、远距离非接触、能实时连续动态，且便于安装使用的基于机器视觉的金属结构变形的测量装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种基于机器视觉的金属结构变形的测量装置，包括上位机、相机支撑架、CMOS相机、目标光源靶标模块、参考光源靶标模块和供电单元，所述目标光源靶标模块包括第一强力磁铁、第一LED面光源和目标菲林靶标，所述参考光源靶标模块包括第二强力磁铁、第二LED面光源和参考菲林靶标，所述CMOS相机固定于所述相机支撑架上，所述CMOS相机配置有变焦镜头，所述上位机经由网络连接调控所述CMOS相机，所述目标菲林靶标粘贴于所述第一LED面光源表面，所述第一强力磁铁粘贴于所述第一LED面光源背面，所述参考菲林靶标粘贴于所述第二LED面光源表面，所述第二强力磁铁粘贴于所述第二LED面光源背面，所述供电单元用于给所述第一LED面光源、第二LED面光源、所述CMOS相机和所述上位机供电，所述目标光源靶标模块和所述参考光源靶标模块分别通过所述第一强力磁铁、所述第二强力磁铁粘贴于待测金属构件上。

作为优选，所述目标菲林靶标和所述参考菲林靶标设置为圆形，所述目标菲林靶标和所述参考菲林靶标均设置有不同材质的同心圆环，所述目标菲林靶标中部的圆环的设置有两个扇形且两个扇形的圆心角在所述目标菲林靶标的圆心处，所述参考菲林靶标中部的圆环的设置有两个扇形且两个扇形的圆心角在所述参考菲林靶标的圆心处。

作为优选，所述第一LED面光源和所述第二LED面光源均发出的光为1000-10000K自然光，所述第一LED面光源的发光面上和所述第二LED面光源的发光面上均设置有高透光PWMA面板。