[发明专利]一种高精度光电式水管式沉降仪管内液面高程测量方法

摘要

本发明公开了一种光电式水管式沉降仪管内液面高程测量方法，该方法利用平行光投影法或成像法实现水管式沉降仪液面高度变化测量，从而测量出各个测点的高程变化。成像法利用液面上的浮子喷涂反光材料或浮子上面放置光源后在一个面阵光电器件靶面上成像利用灰度重心法提取重心进行计算，或直接对液面成像通过图像处理进行液面边界提取，实现多个管内液面高程变化测量；投影法利用平行光投影，通过液面或浮子在大量程线阵光电器件上的投影阴影提取重心进行计算的，从而实现液面高程变化自动化非接触式高精度测量。本发明测量方法装置便于安装，成本低廉，可广泛应用于水管式沉降仪在土石坝、尾矿坝、滑坡体等大型建筑和岩土工程垂直沉降位移测量领域。

主权项

一种高精度光电式水管式沉降仪管内液面高程测量方法，其特征在于，按照如下步骤：(1)安装好水管式沉降仪，在测量管的前方放置镜头将测量管成像在光电器件上，光电器件与外围单片机系统或嵌入式计算机连接；(2)在测量水管式沉降仪管内液面高程时采用成像法或投影法；(3)采用成像法时在观测台范围内的测量管内液体的表面设置浮子，选取浮子漫反射光作为光源或者在浮子表面设置光源；或者以液体界面作为对象进行边界提取；采用投影法进行测量时，要借助于平行光从测量管的另一侧照射在液面或者浮子上，使得它们在光电器件上进行投影；(4)使用成像法时，在光源前面放置面阵光电器件，调整成像镜头，使光源或液体界面在面阵光电器件的靶面上成像；通过选取光学镜头的焦距f，或者改变物距像距，使得设计满足测量范围和测量精度的需求；使得多个测量管内的光源在光电器件上成像，实现一次多个管内液面高程变化测量；使用投射法时，在测量管前面设置大量程线阵光电器件，利用平行光对液面或者浮子在线阵光电器件靶面进行投影，能够实现一次多个管内液面高程变化测量；(5)以光电器件的底端轮廓线为基准线，通过计算靶面上所成像或者投影的灰度值来提取其重心位置，利用灰度重心算法计算出图像中灰度值最大的点的坐标位置，此位置就是这张图像的重心位置；并将此重心位置设为初始重心位置；以初始重心位置与基准线的高度差为初始值；(6)通过计算在光电器件靶面上所成的像或是其所接收到的投影经过灰度值计算提取新的重心位置，将新的重心位置设为测量重心位置，以测量重心位置与基准线的高度差为测量值；初始值与测量值的差就是沉降值。