CN114904811B - 一种自清洁的视觉标靶及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自清洁的视觉标靶及其制作方法。它由锥体单元、电动转盘单元和扫尘单元三部分组成。锥体单元由不锈钢锥体、不锈钢锥体顶端转轴、圆环印刷标志和不锈钢锥体承托架组成。转盘单元由电动转盘、不锈钢竖管和不锈钢固定底座组成。扫尘单元由不锈钢扫尘刷、不锈钢锥体承托架和不锈钢固定支撑腿组成。本发明可直接用于暴露在大气环境中的目标图像识别标靶，通过视觉标靶的自清洁装置，解决了长周期监测过程中由于标靶表面积满灰尘造成的目标图像识别精度下降甚至无法识别的难题。本自清洁的视觉标靶成本低廉，工艺简单，且耐久性高，可实现在恶劣的自然环境中长期的自清洁功能，保证目标图像识别过程中标靶的清晰度。

Description

一种自清洁的视觉标靶及其制作方法

技术领域

本发明属于结构健康监测和目标图像识别技术领域，涉及一种自清洁的视觉标靶及其制作方法，应用于暴露在大气环境中的目标图像识别标靶，如应用于基于目标图像识别技术的输电塔位移监测视觉标靶。

背景技术

对于输电塔结构的监测技术，目前的监测方法主要是在输电铁塔上安装应变传感器、加速度、GPS位移传感器等，但存在精度不高等问题。也有在数个输电塔上安装北斗GPS系统监测位移，但存在成本高，难以推广应用问题。倾角传感器近十年来已有应用于桥梁的倾角监测，但仍难以准确获得结构整体位移这一重要指标。

人工智能技术在输电塔结构安全监测领域尚处于起步阶段，输电塔的安全监测、损伤检测、危险预警和评估与人工智能结合的研究方向多为空白。在当前智能手机、移动智能终端与无人机等设备硬件发展与人工智能、深度学习等算法的软件支持的背景下，基于人工智能与大数据的输电塔结构安全监测与诊断是实现安全平台智慧化、数字化、安全化的发展方向与前进目标。

随着电子信息技术的发展，图像识别技术已经可以对结构微小的几何状态的变化进行识别，并使用这项技术组成一个监测系统，对工程结构的位移和转角等几何变化进行识别和监测。基于目标图像识别技术的位移监测方法是利用摄像头监测测点处设置的具有固定尺寸的标靶移动的测量方法。例如在测点处放置棋盘格目标、实心圆目标、同心圆目标、十字目标等人工目标，或者选取工程结构的某个特征作为监测目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效的自清洁的视觉标靶及其制作方法。该自清洁的视觉标靶能够应用于暴露在大气环境中的目标图像识别标靶，如应用于基于目标图像识别技术的输电塔位移监测视觉标靶。该自清洁的视觉标靶现场安装流程简单方便，将首次应用于基于目标图像识别技术的输电塔位移监测视觉标靶。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种自清洁的视觉标靶，其特征在于：包括锥体单元、电动转盘单元和扫尘单元。

所述的锥体单元固定在电动转盘单元上，锥体单元上端转轴套在电动转盘单元中心固定竖管上端，锥体单元下端不锈钢锥体承托架与电动转盘单元上端表面固定连接（跟随电动转盘单元一起转动）。

电动转盘单元通过底座固定在监测环境中。

扫尘单元紧密贴合在锥体单元表面，扫尘单元上端与电动转盘单元中心固定竖管上转轴固定连接，下端不锈钢扫尘刷承托架与底部不锈钢固定支撑腿固定连接，并通过不锈钢固定支撑腿固定在监测环境中。

上述方案中，好包括：

所述的锥体单元包括不锈钢锥体、不锈钢锥体顶端转轴、不锈钢锥体表面的圆环印刷标志和不锈钢锥体承托架；不锈钢锥体顶端转轴套在电动转盘单元中心固定竖管上端，圆环印刷标志印刷在不锈钢锥体表面，不锈钢锥体下端固定连接在不锈钢锥体承托架上。不锈钢锥体承托架由两个同心圆形不锈钢方管和四根不锈钢管（十字交叉）组成，两个同心圆之间通过四个不锈钢方管连接，内侧小圆形不锈钢方管套在电动转盘的中心固定竖管底部并连接四个不锈钢方管一起固定连接在电动转盘上端表面，外侧大圆形不锈钢方管与锥体下边缘固定连接。

所述的电动转盘单元包括可设置转动频率、转动方向及每次转动时间的电动转盘、电动转盘中心的不锈钢固定竖管和电动转盘底端的不锈钢固定底座；不锈钢固定竖管固定在电动转盘中心，不随转盘转动，电动转盘通过不锈钢底座固定布置在监测环境中。

所述的扫尘单元包括不锈钢扫尘刷、不锈钢扫尘刷承托架和连在不锈钢扫尘刷承托架下面的不锈钢固定支撑腿；不锈钢扫尘刷由不锈钢方管以及毛刷组成，毛刷侧紧密贴合在不锈钢锥体表面，毛刷背侧通过螺栓固定在不锈钢钢管上；四根形成锥状的不锈钢扫尘刷上端焊接在电动转盘的中心固定竖管上端，不锈钢扫尘刷下端与不锈钢扫尘刷承托架固定连接，不锈钢扫尘刷承托架由圆形不锈钢方管组成，不锈钢扫尘刷承托架下端与底部不锈钢固定支撑腿固定连接，并通过不锈钢固定支撑腿固定在监测环境中。

自清洁视觉标靶的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

不锈钢锥体顶部中心焊接一个转轴，不锈钢锥体表面印刷有圆环印刷标志（可根据实际标靶形式印刷）；不锈钢锥体下端不锈钢锥体承托架由两个同心圆形不锈钢方管和四根不锈钢管（十字交叉）组成，两个同心圆之间通过四个不锈钢方管焊接，内侧小圆形不锈钢方管套在电动转盘的中心固定竖管底部，半径大于中心固定竖管，外侧大圆形不锈钢方管与不锈钢锥体下边缘焊接。

将不锈钢锥体下端不锈钢锥体承托架穿过电动转盘的中心固定竖管并将四根不锈钢管（十字交叉）焊接在电动转盘上表面，保证不锈钢锥体承托架可以随电动转盘转动；将不锈钢锥体套在电动转盘的中心固定竖管上端，保证不锈钢锥体上端转轴可以在中心固定竖管上自由转动；不锈钢锥体下边缘与不锈钢锥体承托架外侧圆形不锈钢方管焊接成整体，保证不锈钢锥体可以随电动转盘转动；不锈钢固定底座设置通孔，可通过螺栓连接的方式将其固定在监测环境中。

四根形成锥状的不锈钢扫尘刷上端焊接在电动转盘的中心固定竖管上端，不锈钢扫尘刷下端焊接在不锈钢扫尘刷承托架上（不锈钢扫尘刷承托架为圆形不锈钢方管，此圆形不锈钢方管位于不锈钢锥体承托架用圆形不锈钢方管的外侧，为保证不锈钢扫尘刷可以与锥体表面紧密贴合，因此两个圆形不锈钢方管距离较近），不锈钢扫尘刷承托架与四根不锈钢固定支撑腿焊接，不锈钢固定支撑腿底部承托板上设置通孔，可通过螺栓连接的方式将其固定在监测环境中。

本发明的有益效果是：

该自清洁视觉标靶整体呈圆锥形，雨雪等由于重力作用会沿着锥体表面流失。电动转盘可以设置转动频率、转动方向和每次转动时间，电动转盘带动不锈钢锥体转动。不锈钢锥体外的四根带毛刷的不锈钢扫尘刷会将积落在锥体表面的灰尘扫净，从而实现视觉标靶的自清洁，可实现在恶劣的自然环境中长期的自清洁功能，保证在目标图像识别过程中视觉标靶的清晰度。

该视觉标靶成本低，耐久性高，可实现长周期自清洁功能。

该视觉标靶工艺简单，布设简单方便，易于实现工业化生产。

附图说明

图1是本发明的外观示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的主视图。

图4是本发明的俯视图。

具体实施方式

参见图1-4，零部件名称如下：不锈钢锥体1，不锈钢扫尘刷2，圆环印刷标志3，电动转盘4，不锈钢锥体承托架5，不锈钢扫尘刷承托架6，中心固定竖管7，不锈钢锥体顶端转轴8，不锈钢固定支撑腿9，不锈钢固定支撑腿底板通孔10，不锈钢固定底座通孔11，不锈钢固定底座12。

参见图1-4，一种自清洁的视觉标靶由锥体单元、电动转盘单元和扫尘单元三部分组成。

其位置和连接关系是：

锥体单元固定在电动转盘单元上，锥体单元上端转轴套在电动转盘单元中心固定竖管上端，锥体下端不锈钢锥体承托架与电动转盘上端表面固定连接，跟随电动转盘单元一起转动，电动转盘单元通过底座固定在监测环境中；扫尘单元“紧密贴合”在锥体单元表面，扫尘单元上端与电动转盘单元中心固定竖管固定连接，下端不锈钢扫尘刷承托架与底部不锈钢固定支撑腿固定连接，并通过不锈钢固定支撑腿固定在监测环境中。

自清洁的视觉标靶制作方法是：

首先制作不锈钢锥体承托架5，将不锈钢锥体承托架5穿过电动转盘的中心固定竖管7并将四根不锈钢管（十字交叉）焊接在电动转盘4上表面，然后将圆环印刷标志3的锥体和锥体上端转轴套在电动转盘的中心固定竖管7上端，锥体下边缘与不锈钢锥体承托架5外侧圆形不锈钢方管焊接成整体，最后通过不锈钢固定底座12的螺栓将其固定在监测环境中。

四根形成锥状的不锈钢扫尘刷2上端焊接在电动转盘1的中心固定竖管7上端，不锈钢扫尘刷2下端焊接在不锈钢扫尘刷承托架6上，不锈钢扫尘刷承托架6与四根不锈钢固定支撑腿9焊接，不锈钢固定支撑腿9底部承托板上设置通孔，可通过螺栓连接的方式将其固定在监测环境中。

在制作过程中分为两个阶段。第一阶段，首先制作不锈钢锥体承托架5，将不锈钢锥体承托架5穿过电动转盘4的中心固定竖管7并将四根不锈钢管（十字交叉）焊接在电动转盘4上表面，然后将带圆环印刷标志3的不锈钢锥体1和不锈钢锥体1上端转轴套在电动转盘的中心固定竖管7上端，不锈钢锥体1下边缘与不锈钢锥体承托架5外侧圆形不锈钢方管焊接成整体，最后通过电动转盘4的不锈钢固定底座12的螺栓将其固定在监测环境中。第二阶段，首先将四根不锈钢扫尘刷2上端焊接在电动转盘4的中心固定竖管7上端，然后将不锈钢扫尘刷2下端焊接在不锈钢扫尘刷承托架6上（一个圆形不锈钢方管，此圆形不锈钢方管位于不锈钢锥体承托架5用圆形不锈钢方管的外侧），最后将不锈钢扫尘刷承托架6与四根不锈钢固定支撑腿9焊接，并通过不锈钢固定支撑腿9底部承托板上的螺栓将其固定在监测环境中。

在实际制使用中，首先根据现场的监测情况以及监测摄像头距离视觉标靶的距离和视野范围，设定锥体标靶的尺寸大小，保证锥体标靶表面的整体印刷标志可以清晰的呈现在视野范围内。在现场安装过程中，首先设置视觉标靶的安置平台，并通过不锈钢固定底座和支撑腿底板的通孔，通过螺栓连接的方式及将视觉标靶装置固定在平台上。连接好电源，测试电动转盘的工作状态，并设置电动转盘的转动频率（如每周启动1次）、转动时间（如每次转动2min）、转动方向（如每30s改变一次转动方向）。真正实现视觉标靶的自清洁功能，从而保证锥体视觉标靶的清晰度。

工作原理：本装置标靶整体形状呈锥体，固定在监测环境中。需要自清洁时，启动电动转盘4，带动不锈钢锥体承托架5转动，不锈钢扫尘刷2对圆环印刷标志3表面清扫（不锈钢锥体1转动，不锈钢锥体承托架5转动，不锈钢扫尘刷2不转动，不锈钢扫尘刷承托架6不转动，中心固定竖管7不转动）。

标靶整体形状呈锥体，雨雪等落在锥体标靶上时，由于重力作用会沿锥体表面流失。但随着时间的推移，锥体表面容易积满灰尘，从而影响视觉标靶的清晰程度，此时通过自动扫尘刷即可扫去锥体标靶表面的灰尘，实现视觉标靶的自清洁功能。

本发明可直接用于暴露在大气环境中的目标图像识别标靶，通过视觉标靶的自清洁装置，解决了长周期监测过程中由于标靶表面积满灰尘造成的目标图像识别精度下降甚至无法识别的难题。本自清洁的视觉标靶成本低廉，工艺简单，且耐久性高，可实现在恶劣的自然环境中长期的自清洁功能，保证目标图像识别过程中标靶的清晰度。

上面描述，只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制。

Claims (1)

1.一种自清洁视觉标靶的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

①不锈钢锥体（1）顶部中心焊接一个转轴，不锈钢锥体（1）表面印刷有圆环印刷标志（3）；不锈钢锥体（1）下端不锈钢锥体承托架（5）由两个同心圆形不锈钢方管和四根不锈钢管组成，两个同心圆之间通过四个不锈钢方管焊接，内侧小圆形不锈钢方管套在电动转盘（4）的中心固定竖管（7）底部，半径大于中心固定竖管（7），外侧大圆形不锈钢方管与不锈钢锥体（1）下边缘焊接；

②将不锈钢锥体（1）下端不锈钢锥体承托架（5）穿过电动转盘（4）的中心固定竖管（7）并将四根不锈钢管焊接在电动转盘（4）上表面，保证不锈钢锥体承托架（5）可以随电动转盘（4）转动；将不锈钢锥体（1）套在电动转盘（4）的中心固定竖管（7）上端，保证不锈钢锥体（1）上端转轴可以在中心固定竖管（7）上自由转动；不锈钢锥体（1）下边缘与不锈钢锥体承托架（5）外侧圆形不锈钢方管焊接成整体，保证不锈钢锥体（1）可以随电动转盘转动；不锈钢固定底座（12）设置通孔，可通过螺栓连接的方式将其固定在监测环境中；

③四根形成锥状的不锈钢扫尘刷（2）上端焊接在电动转盘（4）的中心固定竖管（7）上端，不锈钢扫尘刷（2）下端焊接在不锈钢扫尘刷承托架（6）上，不锈钢扫尘刷承托架（6）与四根不锈钢固定支撑腿（9）焊接，不锈钢固定支撑腿（9）底部承托板上设置通孔，可通过螺栓连接的方式将其固定在监测环境中。

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