[发明专利]一种光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置和方法

说明书

本发明公开了一种光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置和方法，装置包括电源、光源、液位观测管、散光板、视觉传感器、数字处理单元，散光板上有透光片，透光片的透光率不高于80％；光源发出的光透过散光板、透光片、液位观测管，到达视觉传感器，视觉传感器与数字处理单元连接，用于将采集到的液位图像传送给数字处理单元；方法包括，对测量装置进行标定、准确性的验证以及校准、测量，标定时，构建图像液位边缘坐标和位移差的函数关系式，测量时，视觉传感器捕捉到液位观测管的液位画面后，开始实时采集液位图像信息并传输至数字处理单元中进行处理和计算，得到液位高度信息。本发明边缘检测成功率更高、测量准确性更好。

技术领域

本发明涉及桥梁检测及监测技术领域，特别涉及一种光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置和方法。

背景技术

如何确保桥梁安全运营一直是管理部门非常关心的问题，而挠度是桥梁安全状况评价的重要参数之一。桥梁挠度是指桥梁在载荷作用下不同位置处所产生的竖向变形，它直接反映桥梁结构的竖向整体刚度。连通管测量是通过利用管内液面水平的原理，沿梁体布设连通管道，通过测量记录连通管内液位的变化，从而换算得到桥梁挠度的变化，其中液位的准确测量是关键。

基于图像处理的液位测量技术是通过图像摄取装置将待测目标转化成数字图像信号，再通过图像处理系统的转换和计算得到液位测量结果，实时性较高，准确性和实用性较好，但仍存在液位边缘线消失的光学现象导致液位信息难以提取的问题，和由于“俯小仰大、俯大仰小”而存在误差的问题；“俯小仰大”指量取一定量的液体时，俯视量筒刻度，量取的液体偏少，仰视量筒刻度，最终量取的液体偏多，“俯大仰小”指测量液体的体积时，俯视量筒刻度，液体体积读数偏大，仰视量筒刻度，液体体积读数偏小。例如《基于CCD摄像法进行液位测量的研究》(吴琼、张国雄、樊玉铭，宇航计测技术，2008年4月，第28卷第2期)中公开了CCD光学成像系统，包括散射版、荧光灯、被测液位、成像物镜、CCD。在散射照明的条件下，液位图像成像到高分辨力的电荷耦合器件上，然后通过对传感器信号进行分析和处理，可以计算出液位的高低，利用CCD摄像法实现液位测量，然而直接摄像与人眼读取类似，不能解决上述“俯小仰大、俯大仰小”的问题；又如《基于图像识别的非入侵式液位测量方法》(周子佳，辽宁工业大学学报，2017年8月，第37卷第4期)中，公开了图像采集和高度测量两部分组成的液位检测机制，实现基于图像传感器的实时图像采集系统，通过进行标定，以满足实际运用，但其公开标定的步骤为人眼读取，仍存在发生“俯小仰大、俯大仰小”问题的可能性，且操作繁琐。

因此，本发明基于机器视觉的图像处理技术设计一种能够改善液位边缘线消失的现象、准确更高的光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于，为了克服现有技术中挠度检测系统准确性不高、实时性不强、易受环境干扰的不足，提供一种能够改善液位边缘线消失的现象、准确更高的光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置和方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置，包括电源、光源、液位观测管、散光板、视觉传感器、数字处理单元，使液位观测管位于竖直方向，光源发出的光依次透过散光板和液位观测管，到达视觉传感器，视觉传感器与数字处理单元连接，用于将采集到的液位图像传送给数字处理单元，数字处理单元通过算法得到液位的实际高度，其特征在于，所述散光板上安装了至少1块透光片，所述透光片的透光率不高于80％。

优选的，所述液位观测管的数量按需求配置为1个或多个，当配置为多个时，所述视觉传感器对多个液位观测管的液位进行多路测量。

一种光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，构建如权利要求1或2所述的光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置；

S2，对所述光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置进行标定；