一種增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及土木工程中的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀，適用于各種大型建筑物等土木工程結(jié)構(gòu)的水平位移和傾斜變形監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]土木工程結(jié)構(gòu)的位移以及變形監(jiān)測(cè)是土木工程安全監(jiān)測(cè)中的常用的而且重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。例如，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中通常需要檢測(cè)屋頂、橋面等建筑物在經(jīng)過一段時(shí)間之后其結(jié)構(gòu)是否發(fā)生了變化以及變化量是多少，因此一般都需要有定量的數(shù)據(jù)。所以，可以在待測(cè)的屋頂或橋面下，垂直懸吊一根垂線，該垂線靜止后將指向一個(gè)具體的點(diǎn)，在設(shè)置完垂線時(shí)對(duì)該垂線所指的初始點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，經(jīng)過一段時(shí)間后，再檢測(cè)該垂線當(dāng)前所指的點(diǎn)與初始點(diǎn)的相對(duì)位置是否發(fā)生了變化，如果發(fā)生了變化，通過測(cè)量相對(duì)位移即可獲知待測(cè)的屋頂或橋面所發(fā)生的位移。但是，通過人工測(cè)量得到的數(shù)據(jù)既不準(zhǔn)確，也不便于對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體圖像傳感器(例如，(XD、CM0S等)、單片機(jī)以及通訊技術(shù)的發(fā)展，非接觸式光定位測(cè)量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前，為了監(jiān)測(cè)大型構(gòu)筑物的位移以及變形，一般都是在待監(jiān)測(cè)的大型構(gòu)筑物上設(shè)置相應(yīng)的非接觸式垂線坐標(biāo)儀(例如，光電式垂線坐標(biāo)儀等)，并通過所設(shè)置的非接觸式垂線坐標(biāo)儀對(duì)大型構(gòu)筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0004]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀主要包括:平行光源11、CXD傳感器12和垂線13。其中，所述垂線13固定在待測(cè)物體上，所述平行光源11和所述CXD傳感器12分別設(shè)置在所述垂線13的相對(duì)兩側(cè)。所述平行光源11用于提供平行光，所述平行光源11輸出的平行光照射到所述垂線13上后，將所述垂線13投影到所述CXD傳感器12上，然后通過對(duì)CXD傳感器12上所獲得的感光圖像的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，即可找到垂線13的在CXD傳感器12上的投影位置并進(jìn)而求出所述垂線13的坐標(biāo)位置。當(dāng)待測(cè)物體發(fā)生位移或變形時(shí)，所述垂線13將隨待測(cè)物體的移動(dòng)而移動(dòng)，該垂線13在CCD傳感器12上的投影位置也將隨之發(fā)生相應(yīng)的改變，其坐標(biāo)位置也相應(yīng)發(fā)生改變。因此，通過檢測(cè)所述垂線13在CXD傳感器12上的坐標(biāo)位置即可對(duì)待測(cè)物體的位移或形變進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了非接觸式監(jiān)測(cè)。目前，非接觸式垂線坐標(biāo)儀已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到各種大型建筑物等土木工程結(jié)構(gòu)的水平位移和傾斜變形監(jiān)測(cè)中。
[0005]但是，現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀也存在一些問題。例如:
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀對(duì)被測(cè)物體的光學(xué)環(huán)境要求高。但是，由于非接觸式垂線坐標(biāo)儀中的垂線是與外界的待測(cè)物體直接連接的，因此在通常的白晝的條件下，所述垂線不但受設(shè)備自帶光源輸出的平行光的照射，同時(shí)也有來自四面八方的自然光照射到所述垂線上，并也將所述垂線投影到CCD傳感器上，從而將部分抵消設(shè)備自帶平行光源照射到所述垂線上在CXD傳感器上留下的投影，而且還將在CXD傳感器上留下不同位置的投影，從而使得CCD傳感器難以分辨所述垂線的正確位置。因此，當(dāng)使用非接觸式垂線坐標(biāo)儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般都需要基本濾除外界的自然光，否則將影響設(shè)備自帶平行光源的正常工作。
[0007]為了解決上述的問題，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，一般是在所述非接觸式垂線坐標(biāo)儀的上下左右增加多個(gè)遮光罩，遮擋外界射入的自然光，從而避免外界自然光對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果造成的不利影響，這與照相機(jī)在外界光較強(qiáng)時(shí)使用遮光罩的道理相類似。但是，上述方法在實(shí)際操作中十分麻煩，而且效果也并不理想；此外，有時(shí)還會(huì)限于檢測(cè)環(huán)境的限制而難以實(shí)現(xiàn)。由此可知，現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀對(duì)光環(huán)境的要求較高，在全黑環(huán)境向可以正常工作，但在有外界光源干擾的情況下，一般都難以正常工作，通常都需要通過人工的方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)光學(xué)環(huán)境進(jìn)行物理干預(yù)，從而難以適應(yīng)各種復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，無法實(shí)現(xiàn)全天候測(cè)量，而且其人工成本和設(shè)備成本也較高。此外，測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性也經(jīng)常會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)光學(xué)環(huán)境的干擾，可靠性較低。
[0008]另外，在現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀中，圖像傳感器一般是由多個(gè)(例如，7500個(gè))感光像素組成，呈線性排列，每個(gè)像素直徑較小(例如，7微米)。而且，對(duì)于每個(gè)像素來說，當(dāng)外界全黑時(shí)，像素將輸出高電平(例如，5V);而隨著外界的亮度逐漸增強(qiáng)，像素的輸出電平也將從高電平開始逐步降低，從而構(gòu)成了不同的灰度等級(jí)；當(dāng)外界光超過預(yù)設(shè)的亮度時(shí)，像素的輸出電平將為0V，此時(shí)，即使再提高外界光的亮度，像素的輸出仍保持為0V。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀一般將垂線在CCD傳感器上的投影分為多個(gè)灰度等級(jí)，然后根據(jù)不同的灰度等級(jí)對(duì)垂線的投影進(jìn)行分析和計(jì)算，處理過程也比較繁瑣而且費(fèi)時(shí)，因而降低了 CCD傳感器的掃描速度，增加了非接觸式垂線坐標(biāo)儀的成本。
[0009]綜上可知，由于現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀具有如上所述的缺點(diǎn)，因此如何提出一種更好的非接觸式垂線坐標(biāo)儀，是本領(lǐng)域中亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀，從而可以有效的避免外界光源對(duì)非接觸式垂線坐標(biāo)儀的干擾，使得非接觸式垂線坐標(biāo)儀在陽光不直射至全黑光學(xué)環(huán)境中都可正常工作。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀，該增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀包括:平行光源、垂線、C⑶傳感器和濾光片；
[0013]其中，所述垂線固定在待測(cè)物體上；所述平行光源和所述CXD傳感器分別設(shè)置在所述垂線的相對(duì)兩側(cè)；所述濾光片設(shè)置在所述CCD傳感器和所述垂線之間；
[0014]所述平行光源用于輸出平行光；
[0015]所述濾光片用于透射由所述平行光源輸出的平行光并濾除由外界射入的自然光;
[0016]所述CCD傳感器用于接收由所述平行光源輸出并經(jīng)所述濾光片透射后的平行光。
[0017]較佳的，所述濾光片的自然光通過率為10%?15% ；
[0018]經(jīng)所述濾光片透射的透射光的光譜范圍為625?740納米。
[0019]較佳的，所述濾光片的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置有反光膜，用于反射由外界射入的自然光。
[0020]較佳的，所述濾光片為SJD-Sl型光學(xué)玻璃。
[0021]較佳的，所述平行光源輸出的平行光的亮度大于由外界射入的除陽光直射外的自然光的亮度。
[0022]較佳的，所述平行光源輸出的平行光的亮度為50mcd。
[0023]較佳的，所述平行光源輸出的平行光為紅光。
[0024]較佳的，所述增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀中還進(jìn)一步包括:二值化處理模塊；
[0025]所述二值化處理模塊，用于對(duì)所述CXD傳感器所獲得的感光圖像的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行二值化處理。
[0026]較佳的，所述增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀中還進(jìn)一步包括:抗干擾模塊；
[0027]所述抗干擾模塊，用于對(duì)CCD傳感器所獲得的感光圖像上的干擾數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾。
[0028]由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明中由于在上述的增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀中的C⑶傳感器和垂線之間設(shè)置了濾光片，該濾光片可以有效地對(duì)外界環(huán)境中射入的自然光進(jìn)行濾除，使其基本不會(huì)射入到CCD傳感器上，從而可以有效的避免外界光源對(duì)所述增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀的干擾，使得所述增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀在陽光不直射至全黑光學(xué)環(huán)境中都可正常工作，基本實(shí)現(xiàn)了全天候監(jiān)測(cè)。另外，由于上述的濾光片是設(shè)置在所述增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀之中，因此在使用上述增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀中進(jìn)行檢測(cè)或監(jiān)測(cè)時(shí)，無需通過人工的方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)光學(xué)環(huán)境進(jìn)行物理干預(yù)，因而可以適應(yīng)各種復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，大大降低了人工成本和設(shè)備成本，同時(shí)還增加了測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。
【附圖說明】
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的非接觸式垂線坐標(biāo)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0032]在現(xiàn)實(shí)生活中，如果處于室外強(qiáng)烈的陽光下，人們?cè)谟^察周圍的物體的時(shí)候會(huì)感覺到十分刺眼，而此時(shí)如果戴上一個(gè)墨鏡則會(huì)感覺舒服很多。由此可知，墨鏡的使用實(shí)際上可以提高人們?cè)趶?qiáng)光下觀察物體的能力。CCD圖像傳感器的工作原理和功能與人類的眼睛相類似，因此，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，如果需要提高CCD圖像傳感器在外界光較強(qiáng)時(shí)的成像能力，則也可以考慮給它戴上墨鏡，即增加相應(yīng)的濾光片。
[0033]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的增強(qiáng)型非接觸式垂線坐標(biāo)儀主要包括:平行光源11、(XD傳感器12、垂線13和濾光片14。
[0034]其中，所述垂線13固定在待測(cè)物體上，所述平行光源11和所述CXD傳感器12分別