[發明專利]一種光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置和方法

有效

• 申請號: 202110264312.3
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113029477B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 倪文波;劉昕宇;晉智斌;王雪梅
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G01F23/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 韓洋

1.一種光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，構建光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置，包括電源、光源、液位觀測管、散光板、視覺傳感器、數字處理單元，使液位觀測管位于豎直方向，所述散光板上安裝了至少1塊透光片，所述透光片的透光率不高于80％；所述液位觀測管的數量按需求配置為1個或多個；

S2，對所述光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置進行標定；

S3，對標定后的光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置進行準確性的驗證以及校準；

S4，使用所述光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置進行測量，所述測量步驟包括：

S41，將所述視覺傳感器固定于一基準位置；打開電源，電源給光源、視覺傳感器、數字處理單元供電；

S42，光源發出的光線依次透過散光板、液位觀測管，進入視覺傳感器的感光元件中，視覺傳感器捕捉到畫面后，開始實時采集液位觀測管的液位圖像并傳輸至數字處理單元中；

S43，數字處理單元對液位圖像進行處理和計算，得到液位高度信息，然后通過網絡實時上傳；

所述數字處理單元對液位圖像進行處理和計算，包括以下步驟：

S431，如果所述液位圖像含有兩個或兩個以上的液位觀測管的液位，則先進行圖像分割，使分割后的每張圖像中只含有其中一個液位觀測管的液位，然后對分割后的圖像執行步驟S432，如果所述液位圖像只含有一個液位觀測管的液位，則對所述液位圖像執行步驟S432；

S432，對所述液位圖像進行預處理，從而加強目標特征；

S433，提取特征數據，進行邊緣檢測；

S434，將檢測到的邊緣信息轉換為液位的實際位移；

所述標定包括以下步驟：

S21，將液位觀測管的液位固定，使液位與所述基準位置處于同一水平面，在豎直方向上下移動視覺傳感器；

S22，獲取視覺傳感器處于不同位置時的液位觀測管液位的拍攝圖像，并記錄視覺傳感器與液位觀測管液位之間豎直方向上的位移差；

S23，通過所述液位觀測管液位的拍攝圖像獲取圖像液位邊緣坐標；

S24，對S23所述圖像液位邊緣坐標和S22所述位移差進行數據擬合，獲得圖像液位邊緣坐標和位移差的函數關系式，從而完成標定。

2.如權利要求1所述的光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量方法，其特征在于，所述提取特征數據，進行邊緣檢測時，基于液位下緣作為特征基準，所述液位下緣指側面觀察液位觀測管的液位時，液面呈現具有上下兩條彎曲曲線的不規則面，液位下緣位于下方彎曲曲線的底部。

3.如權利要求1所述的光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量方法，其特征在于，所述數據擬合采用線性擬合的方式。

4.如權利要求1所述的光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量方法，其特征在于，所述進行準確性的驗證以及校準，包括以下步驟：

S31，將視覺傳感器的位置固定于所述基準位置；將已知體積量的液體注入液位觀測管，使液位觀測管的液位發生變化；

S32，獲取液位觀測管液位的拍攝圖像，通過所述液位觀測管液位的拍攝圖像獲取圖像液位邊緣坐標；

S33，將S32所述圖像液位邊緣坐標帶入所述圖像液位邊緣坐標和位移差的函數關系式，得到實際位移差，由所述實際位移差、液位觀測管內壁的內半徑，得到液位觀測管內液體體積的變化量計算值；

S34，將所述已知體積量與所述液位觀測管內液體體積的變化量計算值相比較，如果一致則標定結果準確，如果不一致，則以已知體積量為標準，對所述圖像液位邊緣坐標和位移差的函數關系式進行校準。

5.如權利要求4所述的光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量方法，其特征在于，所述將檢測到的邊緣信息轉換為液位的實際位移的方法為，對檢測到的邊緣信息提取圖像液位邊緣坐標，然后將圖像液位邊緣坐標帶入所述圖像液位邊緣坐標和位移差的函數關系式，得到液位的實際位移。