CN108469251B - 一种基于图像识别的球形倾角传感器 - Google Patents

一种基于图像识别的球形倾角传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN108469251B
CN108469251B CN201810061531.XA CN201810061531A CN108469251B CN 108469251 B CN108469251 B CN 108469251B CN 201810061531 A CN201810061531 A CN 201810061531A CN 108469251 B CN108469251 B CN 108469251B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cavity
ball
spherical
camera
image recognition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810061531.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108469251A (zh
Inventor
郭磊
宋原
赵前程
杨晓川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN201810061531.XA priority Critical patent/CN108469251B/zh
Publication of CN108469251A publication Critical patent/CN108469251A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108469251B publication Critical patent/CN108469251B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/10—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using rolling bodies, e.g. spheres, cylinders, mercury droplets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/10—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using rolling bodies, e.g. spheres, cylinders, mercury droplets
    • G01C2009/107—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using rolling bodies, e.g. spheres, cylinders, mercury droplets spheres

Abstract

本发明提供一种基于图像识别的球形倾角传感器，其特征在于，包括：上球腔，下球腔，固定底座，实心小球，以及摄像头；其中所述上下球腔通过轴和孔之间的配合来连接；所述上下球腔通过所述固定底座于被测物体连接；所述小球处于下半球腔中自由移动；所述摄像头与上球腔连接，并插入球腔内部。所述摄像头用于识别小球的运动状态以及形状，进而可以通过摄像头获得的图像进行图像识别，得到被测物体动态运动中相对于水平面的角度、角速度以及加速度。

Description

一种基于图像识别的球形倾角传感器
技术领域
本发明涉图像识别领域，特别涉及基于图像识别的球形倾角传感器。
背景技术
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
倾角传感器作为传感器的一种，其是根据牛顿第二定律为理论基础制作，用于测量物体相对于水平面的角度的仪器。也就是说，倾角传感器可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。
倾角传感器被广泛用于各种测量角度的应用中。例如，高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、远距离测距仪器、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、船舶航行姿态测量、盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。
还有一类倾角传感器是基于加速度传感器而设计的。基于加速度传感器的倾角传感器的基本原理是：加速度传感器输出信号经模数转换后，交由微处理器进行滤波、平滑、方差估计等处理后，获得精确瞬时加速度，最终将精确瞬时加速度解算为倾角信息。
还有一类倾角传感器是基于MEMS角速率陀螺仪设计的倾角传感器。其中只输出角速率的传感器是以北京星网宇达公司设计的XWG80型低功耗微机械陀螺仪和美国生产的CRS03型陀螺仪为代表的角速率陀螺仪。这两个型号的角速率陀螺仪都是基于MEMS角速率陀螺仪芯片设计外围电路，使传感器能够输出与旋转角速率成正比的模拟电压。
上述倾角传感器原理不同，各具特点，但同时又具有无法克服的局限性。
其中，电容原理传感器和加速度计传感器的测量原理都是以重力摆为原型的，电容原理传感器和加速度计传感器在用于动态测量时受平动加速度的影响是无法消除的，这也从另一个侧面说明了这些传感器用于动态测量是不可行的。
高档陀螺仪能够输出空间欧拉角的三个转动角度、角速度和角加速度，以及三个方向的平动速度、平动加速度，虽然高档陀螺仪的传感器可以应用于动态系统中的倾角测量，但该类型传感器价格较为昂贵，会大大提高反馈系统的成本，不利于广泛应用。
因此，如何提供一种倾角传感器，能够克服上述缺点，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于图像识别的倾角传感器，以图像识别为基础，能够在动态系统中测量到倾角角度与方向的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供基于图像识别的球形倾角传感器，包括：上球腔，下球腔，固定底座，实心小球以及摄像头。
其中，上下球腔通过轴和孔之间的配合来连接在一起，形成一个球形的球腔，小球位于下半球腔，并可以自由移动；整个球形球腔通过固定底座通过螺丝固定在被测物体上；摄像头固定于上半球腔，并插入球腔内部合适距离，用于扫描实心小球的运动状态；通过图像识别的手段来对小球运动状态进行分析，可以得到被测物体动态运动中相对于水平面的角度、角速度以及加速度。
优选地，所述上半球腔正上方有小孔，用于扫描摄像头的插入。
优选地，所述下半球腔与固定底座为一体结构。
优选地，所述固定底座需要通过螺丝与被测物体的表面相连接。
优选地，本发明提供的磁阻式倾角传感器进一步包括：球腔边缘处凸起柱形结构，与柱形凹槽相连接，进而使上下球腔固定在一起。
优选地，所述实心小球为一个。
与现有技术相比，本发明的特点在于，本发明通过摄像头捕捉实心小球的运动状态和形状，以图像识别为技术手段进行分析，进而通过测量得到相应的角度、角加速度以及角速度。因此，本发明结构简单，成本较低，测量范围大，反应速度、动态精度高。
附图说明
图1是本发明一种基于图像识别的球形传感器的整体结构示意图。
图2是本发明一种基于图像识别的球形传感器上半球腔的整体结构示意图。
图3是本发明一种基于图像识别的球形传感器下半球腔的整体结构示意图。
图4是本发明一种基于图像识别的球形传感器实心小球的整体结构示意图。
符号说明
1上半球腔摄像头小孔，2上半球腔腔体结构，3柱形小孔，4柱形连接器，5下半球腔腔体结构，6固定底座，7固定螺丝孔，8实心小球。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1～4介绍本发明一种基于图像识别的球形倾角传感器结构组成：该装置整体呈对称结构，设有三个组成部件：上半球腔，下半球腔，实心小球，下面分别说明之：1处小孔用于插入摄像头，3处与4处相互连接，固定整个球腔，通过7处螺丝孔可以将整个装置固定在被测物体表面，8处实心小球可以在球腔内部自由移动。所述小球8处于下半球腔中自由移动，进而可以通过摄像头获得的图像进行图像识别，得到被测物体动态运动中相对于水平面的角度、角速度以及加速度。

Claims (6)

1.一种基于图像识别的球形倾角传感器，其特征在于，包括：上球腔，下球腔，固定底座，实心小球，以及摄像头；其中所述上下球腔通过轴和孔之间的配合来连接；所述上下球腔通过所述固定底座与被测物体连接；所述实心小球处于下半球腔中自由移动；所述摄像头与上球腔连接，并插入球腔内部；所述摄像头用于识别实心小球的运动状态以及形状，进而通过摄像头获得的图像进行图像识别，通过数据分析，得到被测物体动态运动中相对于水平面的角度、角速度以及加速度。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的球形倾角传感器，其特征在于，所述上球腔正上方有小孔，用于摄像头的插入。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别的球形倾角传感器，其特征在于，通过摄像头观察实心小球的运动运动状态以及俯视图形状。
4.根据权利要求1所述的基于图像识别的球形倾角传感器，其特征在于，所述下球腔与固定底座为一体结构。
5.根据权利要求1所述的基于图像识别的球形倾角传感器，其特征在于，上球腔边缘处有凸起柱形结构，与下球腔边缘的柱形凹槽处相连接，进而使上下球腔固定在一起。
6.根据权利要求书1所述的基于图像识别的球形倾角传感器，其特征在于，传感器通过螺丝固定在被测物体的表面。
CN201810061531.XA 2018-01-22 2018-01-22 一种基于图像识别的球形倾角传感器 Active CN108469251B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810061531.XA CN108469251B (zh) 2018-01-22 2018-01-22 一种基于图像识别的球形倾角传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810061531.XA CN108469251B (zh) 2018-01-22 2018-01-22 一种基于图像识别的球形倾角传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108469251A CN108469251A (zh) 2018-08-31
CN108469251B true CN108469251B (zh) 2020-07-07

Family

ID=63266047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810061531.XA Active CN108469251B (zh) 2018-01-22 2018-01-22 一种基于图像识别的球形倾角传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108469251B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102057072B1 (ko) * 2018-12-21 2020-01-22 한국건설기술연구원 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법
FR3096128A1 (fr) * 2019-05-17 2020-11-20 Centre National d'Études Spatiales Inclinomètre absolu 720° pouvant fonctionner en milli-gravité
CN114993557B (zh) * 2022-08-03 2022-11-22 聊城市宝丰机电科技有限公司 一种静平衡测试装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952110A1 (de) * 1979-12-22 1981-07-02 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Lot- und drehgeschwindigkeitssensor
JPS5786011A (en) * 1980-11-17 1982-05-28 Agency Of Ind Science & Technol Method and apparatus for detecting all direction
JPH06258337A (ja) * 1993-03-08 1994-09-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 加速度センサ
JP2001318321A (ja) * 2000-05-12 2001-11-16 Kubota Corp 管内検査装置
JP2007178391A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Citizen Miyota Co Ltd 傾斜角検出装置
CN101793513A (zh) * 2009-01-29 2010-08-04 罗姆股份有限公司 倾斜传感器
JP2011069798A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Waseda Univ 傾斜角度測定器
EP2846131A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-11 Chambre de Commerce et d'Industrie de Région Paris Ile de France (ESIEE Paris) Inclinometer of improved precision and manufacturing method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201111754A (en) * 2009-09-28 2011-04-01 Everlight Electronics Co Ltd Tilt sensor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952110A1 (de) * 1979-12-22 1981-07-02 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Lot- und drehgeschwindigkeitssensor
JPS5786011A (en) * 1980-11-17 1982-05-28 Agency Of Ind Science & Technol Method and apparatus for detecting all direction
JPH06258337A (ja) * 1993-03-08 1994-09-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 加速度センサ
JP2001318321A (ja) * 2000-05-12 2001-11-16 Kubota Corp 管内検査装置
JP2007178391A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Citizen Miyota Co Ltd 傾斜角検出装置
CN101793513A (zh) * 2009-01-29 2010-08-04 罗姆股份有限公司 倾斜传感器
JP2011069798A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Waseda Univ 傾斜角度測定器
EP2846131A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-11 Chambre de Commerce et d'Industrie de Région Paris Ile de France (ESIEE Paris) Inclinometer of improved precision and manufacturing method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"高精度倾角仪检定校准装置";范中明;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20170115;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108469251A (zh) 2018-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Fast complementary filter for attitude estimation using low-cost MARG sensors
CN101375129B (zh) 基于传感器的定向系统
Deilamsalehy et al. Sensor fused three-dimensional localization using IMU, camera and LiDAR
CN108469251B (zh) 一种基于图像识别的球形倾角传感器
CN110108279A (zh) 一种杆塔倾斜测量系统及倾斜解算方法
EP2543961A1 (en) Physical amount measuring device and physical amount measuring method
CN107544074A (zh) 一种无人机识别虚假gps信号的方法
CN109470274B (zh) 一种车载光电经纬仪载车平台变形测量系统及方法
CN112985420B (zh) 小天体附着光学导航特征递推优选方法
Rajesh et al. Tilt angle detector using 3-axis accelerometer
Promrit et al. In-vehicle MEMS IMU calibration using accelerometer
CN208798073U (zh) 一种具有方向确定功能的监控摄像机
Luczak Single-axis tilt measurements realized by means of MEMS accelerometers
Zhu et al. A novel miniature azimuth-level detector based on MEMS
CN204329960U (zh) 基于重锤的倾角动态测量装置
Bhan et al. An improved analytical approach for estimation of misalignment error of sensing axis in MEMS accelerometers using simple tilt measurements
Lobo et al. Integration of inertial information with vision towards robot autonomy
CN204836312U (zh) 一种捷联式图像稳定装置
Chu et al. Magnetic orientation system based on magnetometer, accelerometer and gyroscope
JP3783061B1 (ja) 傾斜角と並進加速度の検出方法および検出装置
Li et al. Unmanned aerial vehicle position estimation augmentation using optical flow sensor
CN111307115A (zh) 一种高精度倾斜角测量方法
Albrecht et al. Application of an off-the-shelf fiber optic gyroscope based inertial measurement unit for attitude and heading estimation
CN104501777B (zh) 基于重锤的倾角动态测量装置
Jen et al. A Multi-IMU Based Self-contained Pedestrian Navigation Algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant