CN113551651A - 一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，涉及土木工程测量技术领域，包括设置在待测物体上的机械系统和光学成像系统；机械系统包括始终保持自由悬垂状态的悬垂件以及调零机构；所述调零机构用于将所述悬垂件在所述光学成像系统中的成像调整到处于“零位”；所述光学成像系统与所述悬垂件对应设置，包括光学成像组件和图像处理电路；光学成像组件与图像处理电路连接，用于使悬垂件成像以得到所述悬垂件的位置的视频信息，并将所述视频信息发送至所述图像处理电路；图像处理电路用于对所述视频信息进行计算得到倾角信息。本发明通过悬垂件成像得到的悬垂件的位置的视频信息计算得到倾角信息，从而得到待测物体的倾斜角度。

Description

一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器

本申请是发明名称为“一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器”的分案申请，其中母案的申请号为201610005595.9，申请日为2016年01月05。

技术领域

本发明涉及土木工程测量技术领域，特别是涉及一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器。

背景技术

倾角传感器主要用于测量待测物和竖直轴之间的夹角，根据其数据是否能联网自动采集可以分为在线式和离线式两种。在线式是指可以远程获取传感器测量结果；离线式是指传感器测量结果必须人为记录而无法直接集成到信息收集系统中。

目前最常用的在线式倾角传感器是基于重力加速度分量测量原理，也就是传感器自身可以测量其某个轴方向的加速度分量。若该轴越接近竖直，测得的加速度数值越大；该轴越接近水平，测量到的加速度数值越小，根据测得的加速度数值即可推算倾角大小。倾角传感器中的加速度测量多是基于MEMS加电子测量，由于电子测量本身具有使用寿命低、易老化、易受温度影响等不足，基于该原理的倾角传感器也会因为继承这些补足而具有相应的缺点。

此外，土木工程领域的监控具有变化缓慢、变化竖直小、测量时间长、拆装不易等特点，通常建筑物近十年时间倾角变化都不会超过1°，因此，对倾角传感器本身的噪声、温度漂移、老化等方面都有较高的要求。土木工程领域的测量常需要应用在室外，也要求传感器本身应具有良好的温度抗性、耐腐蚀性、防雨水灰尘特性。

因此，亟需一种新型的倾角传感器，以应对上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，能够根据吊锤的成像计算待测物的倾角。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，包括机械系统和光学成像系统；

所述机械系统设置在待测物体上，所述机械系统包括始终保持自由悬垂状态的悬垂件以及调零机构；所述调零机构用于将所述悬垂件在所述光学成像系统中的成像调整到处于“零位”；

所述光学成像系统与所述悬垂件对应设置，所述光学成像系统包括光学成像组件和图像处理电路；所述光学成像组件与所述图像处理电路连接，所述光学成像组件用于使所述悬垂件成像以得到所述悬垂件的位置的视频信息，并将所述视频信息发送至所述图像处理电路；

所述图像处理电路用于对所述视频信息进行计算得到倾角信息。

可选地，所述机械系统还包括安装支架、外壳以及吊装机构；

所述安装支架设置在所述外壳上；

所述外壳为密封圆筒，且所述外壳内部为空腔；

所述吊装机构设置于所述空腔的上端；

所述悬垂件设置于所述空腔内，且悬挂于所述吊装机构上；

所述光学成像系统设置于所述空腔内，且与所述悬垂件对应以使所述悬垂件成像。

可选地，所述安装支架包括上安装支架以及下安装支架；

所述上安装支架设置于所述外壳的上端，所述下安装支架设置于所述外壳的下端；

所述外壳通过所述上安装支架和所述下安装支架固定于所述待测物体上。

可选地，所述外壳为不锈钢密封圆筒。

可选地，所述吊装机构为微摩擦吊装机构。

可选地，所述调零机构设置于所述安装支架上；

在所述安装支架上相对于所述外壳的不同方位开设螺纹孔，在各所述螺纹孔中分别旋入螺柱，旋入的各所述螺柱的端部触及所述外壳，通过调节各所述螺柱的旋入长度将所述外壳限定在使得所述悬垂件在所述光学成像系统中成像处于“零位”的位置。

可选地，所述安装支架的结构为四边形结构；

在所述安装支架的每条边上正对所述外壳中心的方位各开设一个螺纹孔并分别旋入螺柱，通过调节各螺柱的旋入长度将所述外壳限定在“零位”的位置。

可选地，所述基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器还包括：

数据采集系统，与所述图像处理电路连接，用于采集所述图像处理电路计算得到的倾角信息。

可选地，所述光学成像组件还包括摄像头、光学镜头以及光源。

可选地，所述悬垂件为吊锤。

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：

本发明通过将机械系统设置在待测物体上，跟随待测物体一同倾斜，并带动光学成像系统倾斜。由于悬垂件始终保持自由悬垂状态，当待测物体发生倾斜时，悬垂件在光学成像系统的光学成像组件中的成像出现变化；利用光学成像系统的图像处理电路根据悬垂件成像得到的悬垂件的位置的视频信息计算得到倾角信息，从而得到待测物体的倾斜角度。

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结构示意图。

图1为本发明提供的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器的结构示意图。

符号说明：

1—待测物体，2—上安装支架，21—下安装支架，3—外壳，4—吊装机构，5—光学成像组件，6—图像处理电路，7—调零机构，71—第一螺柱，72—第二螺柱；8——悬垂件。

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基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，通过对悬垂件成像的处理得到倾角信息。

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。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，包括机械系统和光学成像系统；所述机械系统设置在待测物体1上，所述机械系统包括始终保持自由悬垂状态的悬垂件8以及调零机构7；具体地，所述悬垂件8为吊锤。所述调零机构7用于将所述悬垂件8在所述光学成像系统中的成像调整到处于“零位”。

所述光学成像系统与所述悬垂件8对应设置，所述光学成像系统包括光学成像组件5和图像处理电路6；所述光学成像组件5与所述图像处理电路6连接，所述光学成像组件5用于使所述悬垂件8成像以得到所述悬垂件8的位置的视频信息，并将所述视频信息发送至所述图像处理电路6；所述图像处理电路6用于对所述视频信息进行计算得到倾角信息。

优选地，所述机械系统还包括安装支架、外壳3以及吊装机构4；所述安装支架设置在所述外壳3上；所述外壳3为密封圆筒，且所述外壳3内部为空腔；所述外壳3为不锈钢密封圆筒，以提高倾角传感器防水、防尘、防腐蚀的能力。所述吊装机构4设置于所述空腔的上端，所述吊装机构4为微摩擦吊装机构4，以提高倾角传感器的检测精度。所述悬垂件8设置于所述空腔内，且悬挂于所述吊装机构4上；所述光学成像系统设置于所述空腔内，且与所述悬垂件8对应以使所述悬垂件8成像。

具体地，所述安装支架包括上安装支架2以及下安装支架21；所述上安装支架2设置于所述外壳3的上端，所述下安装支架21设置于所述外壳3的下端；所述外壳3通过所述上安装支架2和所述下安装支架21固定于所述待测物体1上。

在本实施例中，所述调零机构7设置于所述安装支架上；在所述安装支架上相对于所述外壳3的不同方位开设螺纹孔，在各所述螺纹孔中分别旋入螺柱，旋入的各所述螺柱的端部触及所述外壳3，通过调节各所述螺柱的旋入长度将所述外壳3限定在使得所述悬垂件8在所述光学成像系统中成像处于“零位”的位置。

优选地，所述基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器还包括数据采集系统，数据采集系统与所述图像处理电路6连接，数据采集系统用于采集所述图像处理电路6计算得到的倾角信息。所述数据采集系统与所述图像处理电路6通过电缆连接。具体的，电缆可用RS485通讯线替代。

进一步地，所述光学成像组件5还包括摄像头、光学镜头以及光源；所述光学成像系统为相互配合的摄像头、光学镜头、光源以及所述图像处理电路6所构成的集成模块。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于，所述安装支架的结构为四边形结构；在所述安装支架的每条边上正对所述外壳3中心的方位各开设一个螺纹孔并分别旋入螺柱，通过调节各螺柱的旋入长度将所述外壳3限定在“零位”的位置。

实施例三

如图1所示，本实施例提供的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器通过上安装支架2和下安装支架21固定于待测物体1上，简化起见，将待测物体1理解为一堵墙体。

本实施例中吊装机构4设置于外壳3内部一端，悬垂件8挂设于吊装机构4之上从而悬垂于外壳3内部；外壳3内部与吊装机构4相对的另一端设有光学成像系统，其与悬垂件8的下端相对以使悬垂件8在光学成像系统中成像。

本实施例提供的倾角传感器上还设有调零机构7，可以在初始环境已经存在一定倾角的情况下将悬垂件8在光学成像组件5中的成像位置调节到“零位”。

具体地，调零机构7为螺纹螺柱结构；具体为：在下安装支架21上相对于外壳3上的不同方位开设螺纹孔，在各螺纹孔中旋入第一螺柱71、第二螺柱72等，旋入的第一螺柱71、第二螺柱72等的端部可触及外壳3，通过调节第一螺柱71、第二螺柱72等螺柱的旋入长度可以将外壳3限定在特定的位置，即使得悬垂件8在光学成像组件5中成像处于“零位”的位置。

光学成像组件5中的摄像头、光源、光学镜头一体化模块；光学成像系统中的图像处理电路板6均可采用市场上常见的产品，此不赘述。

具体使用时，只需要如图1所示将本本实施例固定在待测物体1上，进行调零操作，并将数据传输电缆连接到数据采集系统中即可。如果随着时间的推移，待测物体1确实发生了倾斜的情况，待测物体1上用于固定外壳3的部分也必然随着待测物体1倾斜，外壳3以及固定于外壳3之上的光学成像系统也随着倾斜，由于悬垂件8在任何情况下始终是保持直状态的，故此时悬垂件8在光学成像系统中的成像相对于待测物本体发生倾斜前就发生了变化，依据成像的不同可以计算出待测物体1的倾斜角度。

通过光学成像系统的图像处理电路板引出RS485通讯线，可以将测量到的倾角数据实时上传给数据收集系统。

综上所述，本实施例外壳可采用密封不锈钢圆筒，不锈钢圆筒通过安装支座固定在待测物上并通过调零机构和待测物保持方向一致。不锈钢圆筒底部固定有光学成像系统，光学成像系统会随着不锈钢圆筒、随着待测物而倾斜。不锈钢圆筒上部安装有能自由悬垂的吊锤，在待测物、圆筒倾角变化时，吊锤会因为重力作用而继续保持竖直。因此，待测物倾角不同时，吊锤在光学成像系统中所成图像不同；从而可以根据吊锤的成像计算出待测物的倾角。

为了提高该倾角传感器的精度，不锈钢圆筒和吊锤之间采用微摩擦吊装机构。为了提高传感器的防水、防灰尘、防腐蚀能力，外壳采用不锈钢圆筒，且该圆筒全密封。

相对于现有技术，本发明还具有以下优点：

本发明基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器具有可在线测量、精度高、噪声小、不受温度影响、使用寿命长达近百年、防腐蚀、防水的特点。

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。

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 (10)

1.一种基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器包括机械系统和光学成像系统；

所述机械系统设置在待测物体上，所述机械系统包括始终保持自由悬垂状态的悬垂件以及调零机构；所述调零机构用于将所述悬垂件在所述光学成像系统中的成像调整到处于“零位”；

所述光学成像系统与所述悬垂件对应设置，所述光学成像系统包括光学成像组件和图像处理电路，所述光学成像组件与所述图像处理电路连接，所述光学成像组件用于使所述悬垂件成像以得到所述悬垂件的位置的视频信息，并将所述视频信息发送至所述图像处理电路；

所述图像处理电路用于对所述视频信息进行计算得到倾角信息。

2.根据权利要求1所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述机械系统还包括安装支架、外壳以及吊装机构；

所述安装支架设置在所述外壳上；

所述外壳为密封圆筒，且所述外壳内部为空腔；

所述吊装机构设置于所述空腔的上端；

所述悬垂件设置于所述空腔内，且悬挂于所述吊装机构上；

所述光学成像系统设置于所述空腔内，且与所述悬垂件对应以使所述悬垂件成像。

3.根据权利要求2所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述安装支架包括上安装支架以及下安装支架；

所述上安装支架设置于所述外壳的上端，所述下安装支架设置于所述外壳的下端；

所述外壳通过所述上安装支架和所述下安装支架固定于所述待测物体上。

4.根据权利要求2所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述外壳为不锈钢密封圆筒。

5.根据权利要求2所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述吊装机构为微摩擦吊装机构。

6.根据权利要求2所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述调零机构设置于所述安装支架上；

在所述安装支架上相对于所述外壳的不同方位开设螺纹孔，在各所述螺纹孔中分别旋入螺柱，旋入的各所述螺柱的端部触及所述外壳，通过调节各所述螺柱的旋入长度将所述外壳限定在使得所述悬垂件在所述光学成像系统中成像处于“零位”的位置。

7.根据权利要求6所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述安装支架的结构为四边形结构；

在所述安装支架的每条边上正对所述外壳中心的方位各开设一个螺纹孔并分别旋入螺柱，通过调节各螺柱的旋入长度将所述外壳限定在“零位”的位置。

8.根据权利要求1所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器还包括：

数据采集系统，与所述图像处理电路连接，用于采集所述图像处理电路计算得到的倾角信息。

9.根据权利要求1所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述光学成像组件还包括摄像头、光学镜头以及光源。

10.根据权利要求1所述的基于吊锤位置视频识别技术的倾角传感器，其特征在于，所述悬垂件为吊锤。

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