CN111307043A - 一种基于结构光的位移监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于结构光的位移监测系统，包括用于表达信息的表面具有深度信息的立体条形码，具备固定传感器框架、可实现平稳运动的可移动平台，可实时传输扫描信息、对获得的条形码信息进行数据分析以及数据保存的结构光传感器。本发明可以实现定期变形监测，可以及时给出基础设施的变形信息，监测速度较快，作业速度快，可以在较短时间内连续测量并计算多个的条码中心点的位移量，提高了工作的效率，可以排除外界环境因素对结构光传感器识别时的影响，测量精度较高，降低了作业环境的要求，受气候、地形等外界影响因素较小。
Description
技术领域
本发明涉及位移监测技术领域，尤其涉及一种基于结构光的位移监测系统。
背景技术
变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。变形监测包括建立变形检测网，进行水平位移、沉降、倾斜、裂缝、挠度、摆动和振动等监测。目前位移变形监测主要利用水准仪、全站仪等仪器对多个监测点进行人工测量。而线结构光以高速度、高精度、光条特征易提取、实时性强、灵活多变和便于主动受控等优点，被广泛应用于实时动态检测中，目前基于结构光的位移监测系统研究相对较少，且现有的常规位移监测方法，工作效率不够高，测量速度较慢，仪器往往也比较笨重，作业环境有限。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于结构光的位移监测系统。
本发明提出的一种基于结构光的位移监测系统，包括用于表达信息的表面具有深度信息的立体条形码，具备固定传感器框架、可实现平稳运动的可移动平台，可实时传输扫描信息、对获得的条形码信息进行数据分析以及数据保存的结构光传感器。
本发明提出的一种基于结构光的位移监测系统的运行流程，包括以下步骤：
S1：安置结构光可识别立体条形码；将宽度不等的高低不同的模块组，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符；
S2：结构光传感器扫描；将多个条形码放置在监测物体的表面，通过搭载结构光传感器的可移动平台，沿特定方向进行移动测量，对多个放置在监测物体上的立体条形码进行扫描识别，获得立体条形码的编码值，进而获得中心点的扫描值；
S3：条码中心点的提取；通过立体条形码的编码值获得中心点的扫描值，作为初始值；
S4：绝对位移量和相对位移量；计算出绝对位移量和相对位移量；
S5：监测物体的总位移量；通过绝对位移量和相对位移量监测物体的总位移量。
优选地，所述S2中，当结构光扫描器扫描到黑色较高的模块时，数据存储器记录为1，当结构光扫描器扫描到白色较低的模块时，数据存储器记录后台记录为0，扫描完成后获得一组二进制信息，并依据二进制信息获得不同立体条形码的编号。
优选地，所述S4中，结构光传感器通过监测获得各立体条形码中心点的扫描值相对于初始值的变化量，计算得出每个条码中心点的绝对位移量，依据第一个条码中心点为基准点，通过计算得到各个立体条形码相对于基准点的相对位移量。
本发明中的有益效果为：
1.基于线结构光的位移监测系统，可以实现定期变形监测，可以及时给出基础设施的变形信息，结合图像技术，可以快速建立起监测目标的三维信息，从而对变形异常进行预警。
2.系统不与被测物体直接接触，并且结构光传感器搭载在可移动平台上，监测速度较快，作业速度快，可以在较短时间内连续测量并计算多个的条码中心点的位移量，提高了工作的效率，能够满足不同应用场景的需求。
3.测量得到的点与点之间的误差均为随机误差，不会产生累计误差，不同条形码的的宽度和相邻凹槽的差值为特定值，可以排除外界环境因素对结构光传感器识别时的影响，测量精度较高，降低了作业环境的要求，受气候、地形等外界影响因素较小，适合于公路、铁路、隧道等基础工程的位移形变量监测。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于结构光的位移监测系统的流程图；
图2为本发明提出的一种基于结构光的位移监测系统的结构光可识别条形码示意图；
图3为本发明提出的一种基于结构光的位移监测系统的结构光扫描示意图；
图4为本发明提出的一种基于结构光的位移监测系统的位移量监测原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-4，一种基于结构光的位移监测系统，包括用于表达信息的表面具有深度信息的立体条形码，具备固定传感器框架、可实现平稳运动的可移动平台，可实时传输扫描信息、对获得的条形码信息进行数据分析以及数据保存的结构光传感器；立体条形码的深度信息的精度较高，能够准确被结构光传感器准确识别，可移动平台方便拆卸安装使用。
一种基于结构光的位移监测系统的运行流程，包括以下步骤：
S1：安置结构光可识别立体条形码；由于结构光对距离扫描的精确度较高，设计具有深度信息的的立体条形码，将宽度不等的高低不同的模块组，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符，当结构光扫描器扫描到黑色较高的模块时，数据存储器记录为1，当结构光扫描器扫描到白色较低的模块时，数据存储器记录后台记录为0，扫描完成后获得一组二进制信息，依据此二进制信息获得不同条形码的编号，由于不同条形码的的宽度和相邻凹槽的差值为特定值，可以排除外界环境因素对结构光传感器识别时的影响；
S2：结构光传感器扫描；将多个条形码放置在监测物体的表面，通过搭载结构光传感器的可移动平台，沿特定方向进行移动测量，对多个放置在监测物体上的立体条形码进行扫描识别，获得立体条形码的编码值，进而获得中心点的扫描值；
S3：条码中心点的提取；通过立体条形码的编码值获得中心点的扫描值，作为初始值；
S4：绝对位移量和相对位移量；结构光传感器在初始状态测量时可获得各个条形码中心点的扫描值，依此作为每个点的初始值，之后在每次监测时，均可获得各条形码中心点的扫描值相对于初始值的变化量，通过计算可以获得每个条形码中心点的绝对位移量，可依据第一个条码中心点为基准点，通过计算可以得到各个条码相对于基准点的相对位移量根据条码放置的姿态不同，可依据需要获得监测物体的水平位移或垂直位移，由于结构光传感器搭载在载体上，监测速度较快，可以在较短时间内连续测量并计算多个的条码中心点的位移量，能够满足不同应用场景的需求；
S5：监测物体的总位移量；通过绝对位移量和相对位移量监测物体的总位移量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于结构光的位移监测系统，其特征在于，包括用于表达信息的表面具有深度信息的立体条形码，具备固定传感器框架、可实现平稳运动的可移动平台，可实时传输扫描信息、对获得的条形码信息进行数据分析以及数据保存的结构光传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于结构光的位移监测系统的运行流程，包括以下步骤：
S1：安置结构光可识别立体条形码；将宽度不等的高低不同的模块组，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符；
S2：结构光传感器扫描；将多个条形码放置在监测物体的表面，通过搭载结构光传感器的可移动平台，沿特定方向进行移动测量，对多个放置在监测物体上的立体条形码进行扫描识别，获得立体条形码的编码值，进而获得中心点的扫描值；
S3：条码中心点的提取；通过立体条形码的编码值获得中心点的扫描值，作为初始值；
S4：绝对位移量和相对位移量；计算出绝对位移量和相对位移量；
S5：监测物体的总位移量；通过绝对位移量和相对位移量监测物体的总位移量。
3.根据权利要求2所述的一种基于结构光的位移监测系统的运行流程，其特征在于，所述S2中，当结构光扫描器扫描到黑色较高的模块时，数据存储器记录为1，当结构光扫描器扫描到白色较低的模块时，数据存储器记录后台记录为0，扫描完成后获得一组二进制信息，并依据二进制信息获得不同立体条形码的编号。
4.根据权利要求2所述的一种基于结构光的位移监测系统的运行流程，其特征在于，所述S4中，结构光传感器通过监测获得各立体条形码中心点的扫描值相对于初始值的变化量，计算得出每个条码中心点的绝对位移量，依据第一个条码中心点为基准点，通过计算得到各个立体条形码相对于基准点的相对位移量。
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