[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

本發明公開了一種光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置和方法，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，散光板上有透光片，透光片的透光率不高于80％；光源發出的光透過散光板、透光片、液位觀測管，到達視覺傳感器，視覺傳感器與數字處理單元連接，用于將采集到的液位圖像傳送給數字處理單元；方法包括，對測量裝置進行標定、準確性的驗證以及校準、測量，標定時，構建圖像液位邊緣坐標和位移差的函數關系式，測量時，視覺傳感器捕捉到液位觀測管的液位畫面后，開始實時采集液位圖像信息并傳輸至數字處理單元中進行處理和計算，得到液位高度信息。本發明邊緣檢測成功率更高、測量準確性更好。

技術領域

本發明涉及橋梁檢測及監測技術領域，特別涉及一種光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置和方法。

背景技術

如何確保橋梁安全運營一直是管理部門非常關心的問題，而撓度是橋梁安全狀況評價的重要參數之一。橋梁撓度是指橋梁在載荷作用下不同位置處所產生的豎向變形，它直接反映橋梁結構的豎向整體剛度。連通管測量是通過利用管內液面水平的原理，沿梁體布設連通管道，通過測量記錄連通管內液位的變化，從而換算得到橋梁撓度的變化，其中液位的準確測量是關鍵。

基于圖像處理的液位測量技術是通過圖像攝取裝置將待測目標轉化成數字圖像信號，再通過圖像處理系統的轉換和計算得到液位測量結果，實時性較高，準確性和實用性較好，但仍存在液位邊緣線消失的光學現象導致液位信息難以提取的問題，和由于“俯小仰大、俯大仰小”而存在誤差的問題；“俯小仰大”指量取一定量的液體時，俯視量筒刻度，量取的液體偏少，仰視量筒刻度，最終量取的液體偏多，“俯大仰小”指測量液體的體積時，俯視量筒刻度，液體體積讀數偏大，仰視量筒刻度，液體體積讀數偏小。例如《基于CCD攝像法進行液位測量的研究》(吳瓊、張國雄、樊玉銘，宇航計測技術，2008年4月，第28卷第2期)中公開了CCD光學成像系統，包括散射版、熒光燈、被測液位、成像物鏡、CCD。在散射照明的條件下，液位圖像成像到高分辨力的電荷耦合器件上，然后通過對傳感器信號進行分析和處理，可以計算出液位的高低，利用CCD攝像法實現液位測量，然而直接攝像與人眼讀取類似，不能解決上述“俯小仰大、俯大仰小”的問題；又如《基于圖像識別的非入侵式液位測量方法》(周子佳，遼寧工業大學學報，2017年8月，第37卷第4期)中，公開了圖像采集和高度測量兩部分組成的液位檢測機制，實現基于圖像傳感器的實時圖像采集系統，通過進行標定，以滿足實際運用，但其公開標定的步驟為人眼讀取，仍存在發生“俯小仰大、俯大仰小”問題的可能性，且操作繁瑣。

因此，本發明基于機器視覺的圖像處理技術設計一種能夠改善液位邊緣線消失的現象、準確更高的光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置和方法。

發明內容

本發明的目的在于，為了克服現有技術中撓度檢測系統準確性不高、實時性不強、易受環境干擾的不足，提供一種能夠改善液位邊緣線消失的現象、準確更高的光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置和方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種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，光源發出的光依次透過散光板和液位觀測管，到達視覺傳感器，視覺傳感器與數字處理單元連接，用于將采集到的液位圖像傳送給數字處理單元，數字處理單元通過算法得到液位的實際高度，其特征在于，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％。

優選的，所述液位觀測管的數量按需求配置為1個或多個，當配置為多個時，所述視覺傳感器對多個液位觀測管的液位進行多路測量。

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，構建如權利要求1或2所述的光電式多通道連通管液位橋梁撓度測量裝置；

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；