[发明专利]一种基于激光光斑位置识别的二维位移实时测量系统

说明书

一种基于激光光斑位置识别的二维位移实时测量系统，其特征在于：由激光发射器和激光光斑位移传感器组成，其中激光光斑位移传感器由接收屏、光学衰减片、窄带滤光片、光学镜头、矩形特征框、外壳、水平泡、视频模组、网络通讯模块组成；当激光发射器与激光光斑位移传感器之间发生相对位移时，激光光斑位移传感器上激光光斑位置将发生改变，通过内置的视频模组解算出相对位移量后，通过网络通讯模块传输到网络上，完成相对二维位移的实时测量。

技术领域

本发明属于建筑结构位移监测技术领域，特别提供一种基于激光光斑位置识别的二维位移实时测量系统，实现结构物的二维位移实时测量。

背景技术

建筑结构物发生的位移，是衡量建筑结构物是否安全的重要指标。随着科技的进步，产生了很多测量结构物位移的方法和技术。其中利用激光的直线传播原理提供基准参考，用激光接收屏上激光光斑的位移来代表测点的位移，通过机器视觉来识别激光光斑的位移，从而实现测点位移实时测量的方法，由于可同时测量二维位移，具有一定的先进性和适用性。目前市面上鲜有投入使用的实际产品，造成这一现象的主要原因是各种产品自身不足：（1）使用专用的大面积CCD、工业相机和计算机，导致价格昂贵；（2）工业相机采集的视频，需要通过专用缆线连接到计算机进行视频处理计算，现场布线麻烦，工作量大；（3）系统复杂，不便于安装、使用和维护；（4）视频计算处理所需的计算机体积大、功耗高。综合上述原因，很多工程现场不具备建设计算机机房的条件，所以在建筑领域应用受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光光斑位置识别的二维位移实时测量系统，实现结构物的二维位移实时测量。

本发明技术方案如下：

一种基于激光光斑位置识别的二维位移实时测量系统，其特征在于：由激光发射器和激光光斑位移传感器组成。激光光斑位移传感器由接收屏、光学衰减片、窄带滤光片、光学镜头、矩形特征框、视频模组、网络通讯模块、外壳及外壳上的水平泡组成；当激光发射器与激光光斑位移传感器之间发生相对位移时，激光光斑位移传感器上激光光斑位置将发生改变，通过内置的视频模组解算出相对位移量后，通过网络通讯模块传输到网络上，完成相对二维位移的实时测量。

激光发射器由激光发射及调焦装置、安装支架组成。调焦装置可调整激光的焦点到激光光斑位移传感器的激光接收屏上，并使激光光斑的面积最小。

激光光斑位移传感器由激光接收屏、光学衰减片、窄带滤光片、光学镜头、矩形特征框、外壳、视频模组、视频模组、网络通讯模块组成。

所述激光接收屏由半透明的材料制成。激光投射后能够产生光斑。

所述光学衰减片用来减弱进入镜头的光线强度。在激光接收屏上光斑的亮度远大于太阳光和环境光的亮度，通过衰减后，太阳光、环境光被衰减掉，但是激光光斑仍然能够被识别，提高了抗干扰性能。

所述窄带滤光片允许通过的光线波长，选择与激光发射器相同的波长，由此可进一步过滤环境中非激光发射器产生的干扰光线，进一步提高抗干扰性能。

所述光学镜头使用普通的光学短焦镜头，相比其它用专用镜头方案，降低了成本，减小了设备的长度，缩小了体积，便于降低现场安装和使用的难度。

所述光学镜头使用了普通的光学短焦镜头，会带来图像的畸变，因此需要使用软件的方法，解算出由镜头和CMOS图像传感器组成的相机的内外参数矩阵，对获取的视频图像进行修正，以得到正确的数据。

外壳上的水平泡用来调整外壳至水平位置，提高数据精度。

外壳内部处理为哑光的黑色，避免通过激光接收屏进来的光线在外壳内壁反射后对视频图像的干扰。