CN111947590A - 一种建筑物变形的在线检测装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑物变形的在线检测装置、方法及系统。该方法包括：将多个检测光标设置在待检测的建筑物内壁的设定断面上，各检测光标包含多个十字光点，各十字光点的距离为固定值；获取各十字光点的距离，记为第一距离；设定时间后，将在线检测装置安装在待检测的建筑物内壁上；启动线检测装置，得到扫描图像；根据扫描图像，确定各检测光标中十字光点的空间坐标位置；根据各十字光点的空间坐标位置和第一距离，判断各十字光点的位置是否发生变化；若是，则建筑物变形；若否，则建筑物的设定断面未发生变形，继续检测下一个设定断面。本发明能够实现建筑物变形的在线全自动化检测，从而减少人力、财力和事故的发生，实现事故的超前预防。

Description

一种建筑物变形的在线检测装置、方法及系统

技术领域

本发明涉及建筑物变形检测领域，特别是涉及一种建筑物变形的在线检测装置、方法及系统。

背景技术

现有的工程上测量建筑物形变主要基于全站仪器来测量，这类仪器必须由人工观察操作，基本上无法实现全自动的测量和数据的传输，并且误差相对来说都比较大。以现有的高铁隧道施工为例，隧道施工过程中的检测和检测是非常重要的事情，它关系到整个隧道施工的安全和进度，隧道在断面开挖后，隧道的内衬需要进行形变检测和长期的检测，目前采用的方法均是在隧道的内衬上设置棱镜，并且由专业检测人员用全站仪进行检测，对于刚开挖的隧道，每个断面需要至少设置5个棱镜检测点，并且每个断面的距离在3米左右，需要检测人员定期去检测每个断面的形变和收敛，每次测量都需要进行校正基准点，测量工作量非常大，并且伴随隧道施工的特殊性(高污染、高危险、任务重)，另外检测时间一般是地铁运营的空窗期，主要集中在深夜，工作相对来说也容易出错，因此，隧道的形变检测和实时检测已经是一个迫在眉睫的问题，但是目前并没有有效的检测方法，还主要靠人工去实现，并且每个断面的每次的测量成本都在千元以上，为此铁路部分也不得不耗费相当大的人力和物力。此外，工程检测事故案例中，往往不是因为施工问题，而是因为检测和检测不到位导致，另外检测中的弄虚作假也是导致事故发生的主要原因，如何实现建筑物变形的在线全自动化检测，最大限度的减少事故的发生，实现事故的超前预防，是本发明亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种建筑物变形的在线检测装置、方法及系统，能够实现建筑物变形的在线全自动化检测，从而减少人力、财力和事故的发生，实现事故的超前预防。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种建筑物变形的在线检测装置，包括：线阵CCD扫描系统和变焦系统，所述变焦系统用于定位不同的断面层，所述线阵CCD扫描系统和所述变焦系统连接。

一种建筑物变形的在线检测方法，包括：

将多个检测光标设置在待检测的建筑物内壁的设定断面上，各所述检测光标包含多个十字光点，各所述十字光点的距离为固定值；

获取各所述十字光点的距离，记为第一距离；

设定时间后，将建筑物变形的在线检测装置安装在待检测的建筑物内壁上；

启动所述建筑物变形的在线检测装置并照射所述设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像；

根据所述扫描图像，计算各所述检测光标的空间坐标位置；

根据各所述检测光标的空间坐标位置，确定各所述检测光标中十字光点的空间坐标位置；

根据各所述十字光点的空间坐标位置和所述第一距离，判断各所述十字光点的位置是否发生变化；

若是，则所述待检测的建筑物发生变形；

若否，则所述待检测的建筑物的设定断面未发生变形，继续检测下一个设定断面。

可选的，所述十字光点的数量为5个。

可选的，所述启动所述建筑物变形的在线检测装置并照射各所述检测光标，得到扫描图像，具体包括：

启动所述建筑物变形的在线检测装置，通过线阵CCD扫描系统扫描设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像。

一种建筑物变形的在线检测系统，包括：

检测光标设置模块，用于将多个检测光标设置在待检测的建筑物内壁的设定断面上，各所述检测光标包含多个十字光点，各所述十字光点的距离为固定值；

光点距离确定模块，用于获取各所述十字光点的距离，记为第一距离；

检测装置安装模块，用于在设定时间后，将建筑物变形的在线检测装置安装在待检测的建筑物内壁上；

检测装置启动模块，用于启动所述建筑物变形的在线检测装置并照射所述设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像；

光标空间坐标位置确定模块，用于根据所述扫描图像，计算各所述检测光标的空间坐标位置；

光点空间坐标位置确定模块，用于根据各所述检测光标的空间坐标位置，确定各所述检测光标中十字光点的空间坐标位置；

判断模块，用于根据各所述十字光点的空间坐标位置和所述第一距离，判断各所述十字光点的位置是否发生变化；

变形确定模块，用于在所述十字光点的位置发生变化时，确定所述待检测的建筑物发生变形；

继续检测模块，用于在各所述十字光点的位置未发生变化时，判定所述待检测的建筑物的设定断面未发生变形，继续检测下一个设定断面。

可选的，所述十字光点的数量为5个。

可选的，所述检测装置启动模块，具体包括：

检测装置启动单元，用于启动所述建筑物变形的在线检测装置；

扫描单元，用于通过线阵CCD扫描系统扫描设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种建筑物变形的在线检测装置、方法及系统。该方法包括：将多个检测光标设置在待检测的建筑物内壁的设定断面上，各检测光标包含多个十字光点，各十字光点的距离为固定值；获取各十字光点的距离，记为第一距离；设定时间后，将在线检测装置安装在待检测的建筑物内壁上；启动线检测装置，得到扫描图像；根据扫描图像，确定各检测光标中十字光点的空间坐标位置；根据各十字光点的空间坐标位置和第一距离，判断各十字光点的位置是否发生变化；若是，则建筑物变形；若否，则建筑物的设定断面未发生变形，继续检测下一个设定断面。采用本发明的装置、方法和系统能够实现建筑物变形的在线全自动化检测，从而减少人力、财力和事故的发生，实现事故的超前预防。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明变焦系统示意图；

图2为本发明线阵CCD扫描系统示意图；

图3为本发明检测光标示意图；

图4为本发明十字光点示意图；

图5为建筑物变形的在线检测装置检测示意图；

图6为本发明建筑物变形的在线检测装置的在线检测方法流程图；

图7为本发明建筑物变形的在线检测装置的在线检测系统结构图。

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。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种建筑物变形的在线检测装置、方法及系统，能够实现建筑物变形的在线全自动化检测，从而减少人力、财力和事故的发生，实现事故的超前预防。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的一种建筑物变形的在线检测装置包括：线阵CCD扫描系统和变焦系统，所述变焦系统用于定位不同的断面层，所述线阵CCD扫描系统和所述变焦系统连接。

在进行隧道(其他建筑物)形变检测时，需要进行多断面检测，因此要求建筑物变形的在线检测装置必须具备自动变焦功能，以便将焦距定位于不同的断面层。因此，本发明建筑物变形的在线检测装置中内置变焦系统，变焦系统通过电机伺服系统控制，通过控制镜片组的位置，实现不同断面的聚焦。通过伺服电机的控制透镜组的位置，变换断面焦距，将不同断面的光标投影在线阵 CCD扫描系统上。

隧道检测、建筑体等工程检测中，要求检测的精度在1mm以内，以隧道为例，一般的隧道的截面积的直径在10m左右，这就要求线阵CCD扫描系统的纵向和横向的分辨率要求在10⁴以上，整个检测面的分辨率为10⁸，也就是一亿像素以上，但是这么高的像素的线阵CCD扫描系统造价过高，在工程检测、监测行业应用的实际意义不大，本发明通过采用分辨率为10240的线阵 CCD扫描系统实现10⁸的扫描分辨率。当然，采用低成本线阵CCD扫描系统会带来速度变慢的缺陷，但是在检测和监测中，对数据的实时性要求不是很高，因此完全满足实用的需要。通过线阵CCD扫描系统的扫描方式，将系统的检测分辨率提高到了10240*10240，可以实现在10米直径的隧道中精度为1mm 的物理分辨率。每个像素为256阶的灰度显示，采用等间距的细分方法，可以实现0.01mm的分辨率的检测。本发明的建筑物变形的在线检测装置内置线阵 CCD扫描系统，通过线阵CCD扫描系统在X方向来回的扫描，从而实现对光点的形状和位置的判断。

由于整个系统中存在机械变焦和扫描系统，因此在扫描断面时，肯定会产生误差(变焦系统的位置控制的误差、线阵CCD扫描系统的误差)这些误差会影响到整个测量的准确性。因此提供一种误差消除的方法，光标上的光点之间的距离是固定的、已知的。每次扫描计算出每个光标的具体位置后，通过光标之间的已知距离进行反算去校正测量值，这样可以保证每次测量的准确度。

图6为本发明建筑物变形的在线检测装置的在线检测方法流程图。如图6 所示，一种建筑物变形的在线检测方法包括：

步骤101：将多个检测光标设置在待检测的建筑物内壁的设定断面上，各所述检测光标包含多个十字光点，各所述十字光点的距离为固定值；所述十字光点的数量为5个。图3为本发明检测光标示意图。图4为本发明十字光点示意图。

步骤102：获取各所述十字光点的距离，记为第一距离。

步骤103：设定时间后，将建筑物变形的在线检测装置安装在待检测的建筑物内壁上。

步骤104：启动所述建筑物变形的在线检测装置并照射所述设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像，具体包括：

启动所述建筑物变形的在线检测装置，通过线阵CCD扫描系统扫描设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像。图5为建筑物变形的在线检测装置检测示意图。

步骤105：根据所述扫描图像，计算各所述检测光标的空间坐标位置。

步骤106：根据各所述检测光标的空间坐标位置，确定各所述检测光标中十字光点的空间坐标位置。

步骤107：根据各所述十字光点的空间坐标位置和所述第一距离，判断各所述十字光点的位置是否发生变化；若是，执行步骤108；若否，执行步骤109。

步骤108：断定所述待检测的建筑物发生变形。

步骤109：断定所述待检测的建筑物的设定断面未发生变形，继续检测下一个设定断面。

采用本发明的方法，使用一个建筑物变形的在线检测装置便可以读取接近 200米的断面，并且可实现全自动化监测，并且可以随时更改监测的频率，极大的保证了现场的施工安全和施工进度。一般来说，一个断面的5个检测数据，需要投入接近上千元的投入，运营的地铁线，平均要做到5米一个断面，为此每年地铁的检测费用也是十分巨大的。而采用本发明后，一个设备读取200 米的断面，并且实现全自动检测，避免了数据的弄虚作假，可以节省大量的费用。在工程检测事故案例中，往往不是因为施工问题，而是因为检测和监测不到位导致，另外检测中的弄虚作假也是导致事故发生的主要原因，采用自动化检测建筑物的形变，可以最大限度的减少事故的发生，实现事故的超前预防。

图7为本发明建筑物变形的在线检测装置的在线检测系统结构图。如图7 所示，一种建筑物变形的在线检测系统包括：

检测光标设置模块201，用于将多个检测光标设置在待检测的建筑物内壁的设定断面上，各所述检测光标包含多个十字光点，各所述十字光点的距离为固定值；所述十字光点的数量为5个。

光点距离确定模块202，用于获取各所述十字光点的距离，记为第一距离。

检测装置安装模块203，用于在设定时间后，将建筑物变形的在线检测装置安装在待检测的建筑物内壁上。

检测装置启动模块204，用于启动所述建筑物变形的在线检测装置并照射所述设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像。

光标空间坐标位置确定模块205，用于根据所述扫描图像，计算各所述检测光标的空间坐标位置。

光点空间坐标位置确定模块206，用于根据各所述检测光标的空间坐标位置，确定各所述检测光标中十字光点的空间坐标位置。

判断模块207，用于根据各所述十字光点的空间坐标位置和所述第一距离，判断各所述十字光点的位置是否发生变化。

变形确定模块208，用于在所述十字光点的位置发生变化时，确定所述待检测的建筑物发生变形。

继续检测模块209，用于在各所述十字光点的位置未发生变化时，判定所述待检测的建筑物的设定断面未发生变形，继续检测下一个设定断面。

所述检测装置启动模块204，具体包括：

检测装置启动单元，用于启动所述建筑物变形的在线检测装置；

扫描单元，用于通过线阵CCD扫描系统扫描设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种建筑物变形的在线检测装置，其特征在于，包括：线阵CCD扫描系统和变焦系统，所述变焦系统用于定位不同的断面层，所述线阵CCD扫描系统和所述变焦系统连接。

2.一种应用权利要求1所述的建筑物变形的在线检测装置的在线检测方法，其特征在于，包括：

将多个检测光标设置在待检测的建筑物内壁的设定断面上，各所述检测光标包含多个十字光点，各所述十字光点的距离为固定值；

获取各所述十字光点的距离，记为第一距离；

设定时间后，将建筑物变形的在线检测装置安装在待检测的建筑物内壁上；

启动所述建筑物变形的在线检测装置并照射所述设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像；

根据所述扫描图像，计算各所述检测光标的空间坐标位置；

根据各所述检测光标的空间坐标位置，确定各所述检测光标中十字光点的空间坐标位置；

根据各所述十字光点的空间坐标位置和所述第一距离，判断各所述十字光点的位置是否发生变化；

若是，则所述待检测的建筑物发生变形；

若否，则所述待检测的建筑物的设定断面未发生变形，继续检测下一个设定断面。

3.根据权利要求2所述的建筑物变形的在线检测方法，其特征在于，所述十字光点的数量为5个。

4.根据权利要求2所述的建筑物变形的在线检测方法，其特征在于，所述启动所述建筑物变形的在线检测装置并照射各所述检测光标，得到扫描图像，具体包括：

启动所述建筑物变形的在线检测装置，通过线阵CCD扫描系统扫描设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像。

5.一种应用权利要求1所述的建筑物变形的在线检测装置的在线检测系统，其特征在于，包括：

检测光标设置模块，用于将多个检测光标设置在待检测的建筑物内壁的设定断面上，各所述检测光标包含多个十字光点，各所述十字光点的距离为固定值；

光点距离确定模块，用于获取各所述十字光点的距离，记为第一距离；

检测装置安装模块，用于在设定时间后，将建筑物变形的在线检测装置安装在待检测的建筑物内壁上；

检测装置启动模块，用于启动所述建筑物变形的在线检测装置并照射所述设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像；

光标空间坐标位置确定模块，用于根据所述扫描图像，计算各所述检测光标的空间坐标位置；

光点空间坐标位置确定模块，用于根据各所述检测光标的空间坐标位置，确定各所述检测光标中十字光点的空间坐标位置；

判断模块，用于根据各所述十字光点的空间坐标位置和所述第一距离，判断各所述十字光点的位置是否发生变化；

变形确定模块，用于在所述十字光点的位置发生变化时，确定所述待检测的建筑物发生变形；

继续检测模块，用于在各所述十字光点的位置未发生变化时，判定所述待检测的建筑物的设定断面未发生变形，继续检测下一个设定断面。

6.根据权利要求5所述的建筑物变形的在线检测系统，其特征在于，所述十字光点的数量为5个。

7.根据权利要求5所述的建筑物变形的在线检测系统，其特征在于，所述检测装置启动模块，具体包括：

检测装置启动单元，用于启动所述建筑物变形的在线检测装置；

扫描单元，用于通过线阵CCD扫描系统扫描设定断面上的各所述检测光标，得到扫描图像。

Images