CN108318005A - 一种大型物体空间角度的测量装置 - Google Patents

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CN108318005A CN201711297503.XA CN201711297503A CN108318005A CN 108318005 A CN108318005 A CN 108318005A CN 201711297503 A CN201711297503 A CN 201711297503A CN 108318005 A CN108318005 A CN 108318005A
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Abstract

本发明涉及一种大型物体空间角度的测量装置，用于实现与被测物体非接触的垂直度测量，该装置包括底座以及分别安装在底座上的陀螺仪、摄像头、按键、微型计算机、直流电源和电容触摸液晶屏；所述的陀螺仪、摄像头、按键、直流电源和电容触摸液晶屏分别与微型计算机连接；所述的微型计算机进行图像识别与分析，并将被测物体在图像中的偏离角度与测量装置在采集图像时的倾斜角度进行矢量叠加，得到最终被测线条的位置值或角度；并在所述的电容触摸液晶屏上显示测量结果。与现有技术相比，本发明具有适用范围广、易于操作、安全性高等优点。

Description

一种大型物体空间角度的测量装置
技术领域
本发明涉及测量物体边线角度领域，尤其是涉及一种用于建筑物和大型固定物体的大型物体空间角度的测量装置。
背景技术
随着我国经济的快速发展，高层建筑不断新建。在建筑物的施工过程中，竖向(垂直度)控制，即轴线投测的控制是非常重要的一环。轴线投测的准确度直接关系到建筑结构的施工质量及安全性，对于超高层建筑物来讲尤其重要。
现有的垂直度测量方法主要有吊锤线法、经纬仪测量法、激光红外线水平仪等。吊锤线法虽然具有易于操作、施工方法简便等优点，但该方法受风力等外界环境因素影响较大，且测量精度较低，适用范围较窄；经纬仪测量法是一种较常用的方法，其操作方法也较简便，但该方法对建筑物周围的环境要求较高；激光红外线水平仪法适用范围较广，但使用该方法测量垂直度时，需进行人工计算，测量结果易产生较大误差，且精确度不高。经纬仪测量，虽然精度比较高，使用起来技术要求高，调试复杂，需专业人士操作，并不便于携带。
经过检索，中国专利公开号为CN206410679U公开了一种非接触式柱状物大型物体空间角度的测量装置，该装置利用双目高清摄像头和激光线实现对柱状物体实时的垂直度检测，激光线作为垂直基准，双目高清摄像头对柱状成像，通过边沿检测和直线检测方法，实现对柱状物体边沿位置标定，通过对比一定范围内与基准线的距离测量柱状的垂直度。但该装置只能用于柱状物体的垂直度测量，不能用于建筑物或大型物体，适用范围窄，且每次测量需调整相机和激光器的位置，操作繁琐。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大型物体空间角度的测量装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种大型物体空间角度的测量装置，用于实现与被测物体非接触的垂直度测量，该装置包括底座以及分别安装在底座上的陀螺仪、摄像头、按键、微型计算机、直流电源和电容触摸液晶屏；所述的陀螺仪、摄像头、按键、直流电源和电容触摸液晶屏分别与微型计算机连接；
所述的摄像头用于被测物体的图像采集和信息传输；
所述的电容触摸液晶屏实时显示摄像头采集到的物体图像，并调节显示图像中被测物体线条的大小和位置；
所述的按键用于对摄像头采集的图像画面进行选定定格，并进行图像的调用以及对图像中被测线条的选定；
所述的陀螺仪用于测量图像采集时该装置本身的倾斜角度，并将测得的数据传送给微型计算机；
所述的微型计算机进行图像识别与分析，并将被测物体在图像中的偏离角度与测量装置在采集图像时的倾斜角度进行矢量叠加，得到最终被测线条的位置值或角度；并在所述的电容触摸液晶屏上显示测量结果。
优选地，所述的陀螺仪为三轴陀螺仪。
优选地，所述的电容触摸液晶屏为4.3寸的电容触摸液晶屏。
优选地，所述的微型计算机为STM32F103型号的微型计算机。
优选地，所述的微型计算机对图像识别与分析的过程包括：在接收到摄像头传来的图像信息后，即先把采集的图像转化为黑白色，然后根据设立阈值将图像中的待测直线与周围环境区分开来，辨别待测直线在图像中的位置和其偏离垂直线的度数，再综合三轴陀螺仪所测角度，得出待测直线实际偏离垂直线的度数。
优选地，所述的图像识别还包括二次精度评估和边沿像素序列不确定统计补偿过程，使测量精度有了大幅提高。
优选地，所述的微型计算机采用MDK5的开发编程环境并采用C语言编写程序，所述的微型计算机采用JLINK调试适配器，对生成应用的即时全指令进行跟踪、分析与记录。
优选地，所述的测量装置设有用于输出的数字通讯接口。
优选地，所述的测量装置可做连续性的测量，得到的测量结果经过储存和传输，用于监视和检测物体位置连续变化的过程。
优选地，所述的测量装置可作为非接触式位置传感器，用来为其他检测系统做数据采集。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、采用摄像头，以拍照的方式获取待测直线，适用范围广，易于操作，受外界环境因素影响较小，对待测物体周围环境要求较低。
2、测量结果显示在LCD显示屏上，可直接读取，无需进行人工计算，工作效率高，且测量结果由程序计算得出，精确度较高。
3、进行超高层建筑的测量时，施工方法简便，因采用非接触式测量，可进行远距离测量，安全性高。
4、发明装置体积小，易于携带，生产成本低，有益于在市场中推广，推动垂直度测量领域的发展。
附图说明
图1为本发明的部件连接示意图；
图2为本发明的装置结构示意图；
其中1为陀螺仪，2为摄像头，3为按键，4为微型计算机，5为直流电源，6为电容触摸液晶屏，7为底座。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，一种大型物体空间角度的测量装置，用于实现与被测物体非接触的垂直度测量，该装置包括底座7、陀螺仪1、摄像头2、按键3、微型计算机4、直流电源5和电容触摸液晶屏6。所述的陀螺仪1、摄像头2、按键3、微型计算机4、直流电源5和电容触摸液晶屏6安装于底座7上，所述的陀螺仪1、摄像头2、按键3、直流电源5和电容触摸液晶屏6分别与微型计算机4连接。
所述的陀螺仪1为三轴陀螺仪，测量装置所处的位置数据，并将测量结果传送给微型计算机4。
所述的摄像头2为数据采集模块，摄像头2拍下被测物体，将采集到的图像信息转化为数组传送给微型计算机4，并保存在以SD卡为主体的数据库中。
所述的按键3用于在拍照时进行画面的定格与调用，以及对图像中待测直线的选定。
所述的微型计算机4为STM32F103的CPU芯片，用于接收摄像头2采集到的图像信息，并储存。然后微型计算机4调取数据库中的图像信息，进行二值化处理，并设立阈值，将待测直线与周围环境区分开来，通过程序操控来辨别待测直线在图像中的位置和其偏离垂直线的度数，再综合陀螺仪1所测的角度，得出待测直线实际偏离垂直线的度数。
所述的直流电源5用于为微型计算机4提供电源。
所述的电容触摸液晶屏6为数据显示模块，微型计算机4将计算所得角度传送给电容触摸液晶屏6，供用户读取测量结果。
所述的电容触摸液晶屏6为4.3寸的电容触摸液晶屏。
所述的微型计算机4对图像分析的过程包括：在接收到摄像头2传来的图像信息后，对其进行分离、二值化处理，即先把采集的图像转化为黑白色，然后根据设立阈值将图像中的待测直线与周围环境区分开来，辨别待测直线在图像中的位置和其偏离垂直线的度数，再综合三轴陀螺仪所测角度，得出待测直线实际偏离垂直线的度数。
所述的微型计算机4采用MDK5的开发编程环境并采用C语言编写程序，所述的微型计算机4采用JLINK调试适配器，对生成应用的即时全指令进行跟踪、分析与记录。
本装置的测量原理和使用方法：
本测量装置用于测量建筑物和大型固定物物体的位置角度，使用的方法是手持本装置，用摄像头2对准被测物体，观察电容触摸液晶屏6上，调整位置和大小，使被测量物体大约在屏的中间位置后，按下确认，就能快速地测量好物体的角度，予以显示。特点是使用方便，检测速度快。
本装置采用图像智能识别方法来测量建筑物或物体的位置，为保证高精度的测量要求，对图像识别方法作了优化处理，进行了图像二值化、数字滤波，边沿识别、角度换算、相位校正、二次精度评估、边沿像素序列不确定统计补偿等处理，使测量精度有了大幅提高。
由于手持使用本装置时，装置的角度是任意位置。用三轴陀螺仪1测量来确定自身装置的空间位置，与图像识别测量的位置数值叠加，补偿自身设备的位置改变对测量造成的影响，省去了装置自身位置的矫正。
本装置设有输出的数字通讯接口，可以做连续性的测量，测量结果可以储存和传输，用于监视和检测物体位置连续变化过程的检测，或作为非接触式位置传感器为其他检测系统进行数据采集。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种大型物体空间角度的测量装置，用于实现与被测物体非接触的垂直度测量，其特征在于，该装置包括底座以及分别安装在底座上的陀螺仪、摄像头、按键、微型计算机、直流电源和电容触摸液晶屏；所述的陀螺仪、摄像头、按键、直流电源和电容触摸液晶屏分别与微型计算机连接；
所述的摄像头用于被测物体的图像采集和信息传输；
所述的电容触摸液晶屏实时显示摄像头采集到的物体图像，并调节显示图像中被测物体线条的大小和位置；
所述的按键用于对摄像头采集的图像画面进行选定定格，并进行图像的调用以及对图像中被测线条的选定；
所述的陀螺仪用于测量图像采集时该装置本身的倾斜角度，并将测得的数据传送给微型计算机；
所述的微型计算机进行图像识别与分析，并将被测物体在图像中的偏离角度与测量装置在采集图像时的倾斜角度进行矢量叠加，得到最终被测线条的位置值或角度；并在所述的电容触摸液晶屏上显示测量结果。
2.根据权利要求1所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的陀螺仪为三轴陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的电容触摸液晶屏为4.3寸的电容触摸液晶屏。
4.根据权利要求1所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的微型计算机为STM32F103型号的微型计算机。
5.根据权利要求1所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的微型计算机对图像识别与分析的过程包括：在接收到摄像头传来的图像信息后，即先把采集的图像转化为黑白色，然后根据设立阈值将图像中的待测直线与周围环境区分开来，辨别待测直线在图像中的位置和其偏离垂直线的度数，再综合三轴陀螺仪所测角度，得出待测直线实际偏离垂直线的度数。
6.根据权利要求5所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的图像识别还包括二次精度评估和边沿像素序列不确定统计补偿过程。
7.根据权利要求4所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的微型计算机采用MDK5的开发编程环境并采用C语言编写程序，所述的微型计算机采用JLINK调试适配器，对生成应用的即时全指令进行跟踪、分析与记录。
8.根据权利要求1所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的测量装置设有用于输出的数字通讯接口。
9.根据权利要求1所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的测量装置可做连续性的测量，得到的测量结果经过储存和传输，用于监视和检测物体位置连续变化的过程。
10.根据权利要求1所述的一种大型物体空间角度的测量装置，其特征在于，所述的测量装置可作为非接触式位置传感器，用来为其他检测系统做数据采集。
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