[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺原理的加速度傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011602901.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN112595858A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙雪峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)人工智能大連研究院;大連池上智能監(jiān)測科技有限公司
• 主分類號(hào): G01P15/03
• 分類號(hào): G01P15/03;G01H9/00
• 代理公司: 青島恒昇眾力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37332
• 代理人: 蘇友娟

本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺原理的加速度傳感器，包括殼體（1）及設(shè)置于殼體（1）內(nèi)的彈簧（2）、質(zhì)量塊（3）和限位板（7）；彈簧（2）與限位板（7）的底端均固定于殼體（1）的內(nèi)部的底部，彈簧（2）的頂端固定有質(zhì)量塊振子（3）；彈簧（2）位于殼體（1）的內(nèi)部的后側(cè)壁（11）與限位板（7）之間；質(zhì)量塊振子（3）在靠近限位板（7）的一側(cè)面上固定有標(biāo)識(shí)物（6）；殼體（1）的內(nèi)部的前側(cè)壁（12）上設(shè)置有光源（4）及攝像頭（5），攝像頭（5）捕捉標(biāo)識(shí)物（6）的振動(dòng)視頻圖像，光源向殼體（1）內(nèi)提供照明；限位板（7）為攝像頭（5）預(yù)留足夠的成像空間。本發(fā)明加速度傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺原理的加速度傳感器。

背景技術(shù)

在土木工程領(lǐng)域，測量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加速度對(duì)于了解結(jié)構(gòu)的安全性能以及結(jié)構(gòu)的服役狀態(tài)具有重要意義。因此，獲得結(jié)構(gòu)在荷載作用下的加速度信息是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測工作的常規(guī)內(nèi)容之一。對(duì)于整體結(jié)構(gòu)來說，我們會(huì)關(guān)心其在動(dòng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)，所以需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，獲得并分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)和模態(tài)參數(shù)等，而這些反映結(jié)構(gòu)靜力與動(dòng)力特性的參數(shù)主要有加速度與位移等。對(duì)于結(jié)構(gòu)的構(gòu)件來說，往往需要知道其在工作狀態(tài)下的加速度響應(yīng)情況，為后續(xù)評(píng)價(jià)構(gòu)件的性能分析提供依據(jù)，對(duì)于此類問題，常常通過加速度來進(jìn)行分析。

加速度傳感器目前已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域取得了廣泛而成熟的應(yīng)用。在土木工程領(lǐng)域較為常見的加速傳感器種類包括壓電式加速度傳感器，力平衡式加速度傳感器。其中，壓電式加速度傳感器對(duì)于高頻的振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測敏感較為準(zhǔn)確，力平衡式加速度傳感器對(duì)于監(jiān)測長柔類型結(jié)構(gòu)，例如大跨橋梁的低頻振動(dòng)加速度信號(hào)較為敏感，準(zhǔn)確，但是存在造價(jià)高的問題，一臺(tái)力平衡式加速度傳感器的造價(jià)數(shù)千元人民幣，且容易收到環(huán)境噪聲的影響。因此，目前需要研發(fā)一種低成本，抗噪能力強(qiáng)，且對(duì)低頻信號(hào)敏感的加速度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)加速度的監(jiān)測，本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺原理的加速度傳感器，采用視覺傳感器采集振動(dòng)信息，具有很好的穩(wěn)定性，對(duì)低頻振動(dòng)信號(hào)較為敏感。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于機(jī)器視覺原理的加速度傳感器，包括殼體，還包括設(shè)置于所述殼體內(nèi)的彈簧、質(zhì)量塊振子、及限位板；所述彈簧與限位板的底端均固定于所述殼體的內(nèi)部的底部，所述彈簧的頂端固定有所述質(zhì)量塊振子；所述彈簧位于所述殼體的內(nèi)部的后側(cè)壁與所述限位板之間；所述質(zhì)量塊振子在靠近所述限位板的一側(cè)面上固定有標(biāo)識(shí)物；所述殼體的內(nèi)部的前側(cè)壁上設(shè)置有光源及攝像頭，所述攝像頭捕捉所述標(biāo)識(shí)物的振動(dòng)視頻圖像，所述光源向所述殼體內(nèi)提供照明；所述限位板不遮擋所述攝像頭與標(biāo)識(shí)物，并為所述攝像頭預(yù)留足夠的成像空間。

優(yōu)選地，所述限位板為透明結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述質(zhì)量塊振子的最大邊長小于5cm。

使用本發(fā)明技術(shù)方案，其中，殼體用來封裝加速度傳感器內(nèi)置的振動(dòng)敏感結(jié)構(gòu)，彈簧用來支撐質(zhì)量塊振子維持其在一個(gè)平衡位置保持振動(dòng)，質(zhì)量塊振子在結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，可以在彈簧支撐下在一個(gè)平衡位置隨結(jié)構(gòu)一起振動(dòng)。光源可以在殼體內(nèi)部的封閉空間內(nèi)提供一個(gè)穩(wěn)定的光照環(huán)境，以方便攝像頭采集影響數(shù)據(jù)；攝像頭用來采集隨質(zhì)量塊振子振動(dòng)的標(biāo)識(shí)物的振動(dòng)視頻信息。本方案中，采用限位板將質(zhì)量塊振子的振動(dòng)空間約束，為攝像頭觀測預(yù)留足夠的空間。該方法采用攝像頭采集視頻信號(hào)，可以直接將振動(dòng)模擬量轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，不受外界電信號(hào)噪聲干擾具有穩(wěn)定性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案所采用機(jī)器視覺原理，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于機(jī)器視覺原理的加速度傳感器。

圖中：100—加速度傳感器；1—?dú)んw；11—后側(cè)壁；12—前側(cè)壁；2—彈簧；3—質(zhì)量塊振子；4—光源；5—攝像頭；6—標(biāo)識(shí)物；7—限位板。

具體實(shí)施方式