[發(fā)明專(zhuān)利]一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及相關(guān)監(jiān)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710040042.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106767444A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周光毅;趙雪峰;韓瑞聰;李生元;白羽;王志強(qiáng);趙傳瑩;王超;劉文斗;孔令杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)建筑第八工程局有限公司;大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/03
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/03;G01B11/16
• 代理公司: 上海唯源專(zhuān)利代理有限公司31229
• 代理人: 曾耀先

1.一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括光線(xiàn)發(fā)射裝置、光線(xiàn)接收裝置、光斑位移測(cè)量裝置和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置，所述光線(xiàn)發(fā)射裝置用于安裝在被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)上，所述光線(xiàn)接收裝置具有光線(xiàn)投射平面，所述光線(xiàn)發(fā)射裝置朝向所述光線(xiàn)投射平面設(shè)置用于發(fā)射光線(xiàn)至所述光線(xiàn)投射平面上形成光斑，所述光線(xiàn)投射平面與所述光線(xiàn)成角度α設(shè)置，所述光斑位移測(cè)量裝置朝向所述光線(xiàn)投射平面設(shè)置用于測(cè)量所述光斑在一段時(shí)間間隔內(nèi)在所述光線(xiàn)投射平面上的光斑位移z，所述光斑位移測(cè)量裝置與所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置信號(hào)連接用于將所述光斑位移z發(fā)送至所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置，所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置用于根據(jù)所述光斑位移z和所述角度α計(jì)算所述被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)在所述時(shí)間間隔內(nèi)在與所述光線(xiàn)垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα。

2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光線(xiàn)發(fā)射裝置是激光發(fā)射裝置。

3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光線(xiàn)接收裝置是光線(xiàn)接收板，所述光線(xiàn)投射平面是所述光線(xiàn)接收板的其中一個(gè)表面。

4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光斑位移測(cè)量裝置包括圖像拍攝部件和圖像處理分析模塊，所述圖像拍攝部件朝向所述光線(xiàn)投射平面設(shè)置用于在所述時(shí)間間隔開(kāi)始和結(jié)束時(shí)對(duì)所述光線(xiàn)投射平面上包含所述光斑的區(qū)域分別拍攝第一圖像和第二圖像，所述圖像拍攝部件與所述圖像處理分析模塊信號(hào)連接用于將所述第一圖像和所述第二圖像發(fā)送至所述圖像處理分析模塊，所述圖像處理分析模塊用于對(duì)所述第一圖像和所述第二圖像進(jìn)行分析從而獲得所述光斑位移z。

5.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像拍攝部件是照相機(jī)。

6.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述分析具體包括：所述圖像處理分析模塊對(duì)所述第一圖像和所述第二圖像均進(jìn)行灰度化和二值化操作從而獲得第一處理圖像和第二處理圖像，然后所述圖像處理分析模塊掃描所述第一處理圖像和所述第二處理圖像分別得到所述光斑的第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)，最后所述圖像處理分析模塊根據(jù)所述第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和所述第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)計(jì)算獲得所述光斑位移

7.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述角度α為銳角。

8.一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法采用結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括光線(xiàn)發(fā)射裝置、光線(xiàn)接收裝置、光斑位移測(cè)量裝置和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置，所述光線(xiàn)接收裝置具有光線(xiàn)投射平面，所述光線(xiàn)發(fā)射裝置朝向所述光線(xiàn)投射平面設(shè)置，所述光線(xiàn)投射平面與所述光線(xiàn)成角度α設(shè)置，所述光斑位移測(cè)量裝置朝向所述光線(xiàn)投射平面設(shè)置，所述光斑位移測(cè)量裝置與所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置信號(hào)連接，所述結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：

(1)將所述光線(xiàn)發(fā)射裝置安裝在被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)上；

(2)所述光線(xiàn)發(fā)射裝置發(fā)射光線(xiàn)至所述光線(xiàn)投射平面上形成光斑；

(3)所述光斑位移測(cè)量裝置測(cè)量所述光斑在一段時(shí)間間隔內(nèi)在所述光線(xiàn)投射平面上的光斑位移z；

(4)所述光斑位移測(cè)量裝置將所述光斑位移z發(fā)送至所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置；

(5)所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置根據(jù)所述光斑位移z和所述角度α計(jì)算所述被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)在所述時(shí)間間隔內(nèi)在與所述光線(xiàn)垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα。

9.如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述光斑位移測(cè)量裝置包括圖像拍攝部件和圖像處理分析模塊，所述圖像拍攝部件朝向所述光線(xiàn)投射平面設(shè)置，所述圖像拍攝部件與所述圖像處理分析模塊信號(hào)連接，所述步驟(3)具體包括：

(31)所述圖像拍攝部件在所述時(shí)間間隔開(kāi)始和結(jié)束時(shí)對(duì)所述光線(xiàn)投射平面上包含所述光斑的區(qū)域分別拍攝第一圖像和第二圖像；

(32)所述圖像拍攝部件將所述第一圖像和所述第二圖像發(fā)送至所述圖像處理分析模塊；

(33)所述圖像處理分析模塊對(duì)所述第一圖像和所述第二圖像進(jìn)行分析從而獲得所述光斑位移z。

10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟(33)中，所述分析具體包括：所述圖像處理分析模塊對(duì)所述第一圖像和所述第二圖像均進(jìn)行灰度化和二值化操作從而獲得第一處理圖像和第二處理圖像，然后所述圖像處理分析模塊掃描所述第一處理圖像和所述第二處理圖像分別得到所述光斑的第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)，最后所述圖像處理分析模塊根據(jù)所述第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和所述第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)計(jì)算獲得所述光斑位移