[發(fā)明專利]一種基于CCD線陣的高精度傾角測量裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811536075.6
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109540102A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂科驗;李躍偉;翟玉新;陳靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵建設(shè)集團有限公司
• 主分類號: G01C9/24
• 分類號: G01C9/24;G01C9/06
• 代理公司: 北京紐樂康知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11210
• 代理人: 田磊

本發(fā)明公開了一種基于CCD線陣的高精度傾角測量裝置及方法，通過水準泡采用水銀代替普通氣泡作為透光圖案的識別依據(jù)，提供了小量程的更高精度、線性良好的傾斜測量裝置；設(shè)備整體尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單及功耗低，整個裝置可傳感器化，達到組網(wǎng)實時監(jiān)測的效果；采用CCD圖像處理的方案，提升了水銀水準泡中心的抗干擾能力和數(shù)據(jù)精度；并且具備很好的實時檢測性及遠程監(jiān)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傾角傳感檢測相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種基于CCD線陣的高精度傾角測量裝置及方法。

背景技術(shù)

在建筑、機械、儀器儀表制造、測量等行業(yè)，常常需要檢測物體或者平面是否水平(或垂直)，人們通常使用水平尺(或水準泡測量儀器)、傾斜儀、測斜儀、傾角計，等來進行角度變化測量。其中水平儀從過去簡單的水泡水平儀發(fā)展到現(xiàn)在的電子水平儀，常規(guī)的傾斜測量傳感器均存在數(shù)據(jù)線性不好、或精度不夠；或者基于該原理窄縫透光的水準氣泡由于具有一定透明度或表面邊緣輪廓不夠清晰，容易導(dǎo)致在透光到CCD感光面測量精度不高，不能符合對高精度測量場合的需求。

常規(guī)設(shè)備測量精度不高、穩(wěn)定性不佳、不能遠程監(jiān)測，我公司因業(yè)務(wù)開展需要一款能對測量基準點進行穩(wěn)定性評價的高精度設(shè)備。所以該設(shè)備需要滿足以下條件：實時自動化測量、高精度、小量程范圍內(nèi)線性良好，可以用于修正測量結(jié)果、高精度傾斜測量、設(shè)備要小巧、高性價比等要求。

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于CCD線陣的高精度傾角測量裝置及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于CCD線陣的高精度傾角測量裝置，包括固定于待測目標物上的冷光源發(fā)射系統(tǒng)和接收處理裝置，所述冷光源發(fā)射系統(tǒng)用于產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的入射光給所述接收處理裝置，所述接收處理裝置包括圖像處理控制單元、設(shè)置于冷光源發(fā)射系統(tǒng)和圖像處理控制單元之間的窄縫透光槽、以及設(shè)置于圖像處理控制單元與窄縫透光槽之間的水銀水準泡裝置，所述圖像處理控制單元包括電源供電及穩(wěn)壓模塊，所述電源供電及穩(wěn)壓模塊分別連接有線陣CCD、分別與線陣CCD連接的CCD驅(qū)動模組和主控模塊，所述CCD驅(qū)動模組與主控模塊通信連接，所述主控模塊還分別連接有LCD顯示模塊和無線通信模塊。

進一步的，所述窄縫透光槽的縫寬小于水銀水準泡裝置內(nèi)的水銀水準泡直徑。

進一步的，所述線陣CCD為CCD圖像傳感器，所述CCD驅(qū)動模組為CCD驅(qū)動芯片，所述主控模塊為STM32微控芯片。

進一步的，所述CCD驅(qū)動模組與線陣CCD之間通過反相穩(wěn)壓模塊連接。

進一步的，所述線陣CCD與主控模塊之間依次通過信號處理電路和AD轉(zhuǎn)換電路連接。

進一步的，所述CCD驅(qū)動模組與所述AD轉(zhuǎn)換電路連接。

進一步的，所述AD轉(zhuǎn)換電路連接和反相穩(wěn)壓模塊均與所述電源供電及穩(wěn)壓模塊連接。

一種基于CCD線陣的高精度傾角測量方法，包括以下步驟：

S1：冷光源發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的入射光依次穿過窄縫透光槽和水銀水準泡裝置中的水銀水準泡到達線陣CCD；

S2：線陣CCD對S1中經(jīng)過水銀水準泡的透射光光信號進行圖像采集，并傳輸?shù)街骺啬K進行圖像分析和存儲；

S3：當(dāng)待測目標物發(fā)生傾斜時，此時水銀水準泡裝置內(nèi)的水銀發(fā)生位移或形變，線陣CCD對經(jīng)過發(fā)生位移或形變水銀水準泡的透射光光信號進行圖像采集，并傳輸?shù)街骺啬K進行圖像分析得到傾斜數(shù)據(jù)；

S4：主控模塊將S3中的傾斜數(shù)據(jù)與S2中的圖像分析結(jié)果進行對比分析，測算出待測目標發(fā)生傾斜的時間和幅度；