CN204495331U - 一种非接触隧洞沉降视觉测量装置 - Google Patents

一种非接触隧洞沉降视觉测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN204495331U
CN204495331U CN201520122121.3U CN201520122121U CN204495331U CN 204495331 U CN204495331 U CN 204495331U CN 201520122121 U CN201520122121 U CN 201520122121U CN 204495331 U CN204495331 U CN 204495331U
Authority
CN
China
Prior art keywords
monumented point
vision measurement
video camera
measurement device
tunnel
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201520122121.3U
Other languages
English (en)
Inventor
刘强
迟健男
杨作云
鲁亿方
韩伟
梁怀刚
苏德志
王海清
茅云青
孔思
樊建伟
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.)
University of Science and Technology Beijing USTB
China Railway 16th Bureau Group Co Ltd
Beijing Polytechnic
City Construction Development Co Ltd of China Railway 16th Bureau Group Co Ltd
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
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 University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201520122121.3U priority Critical patent/CN204495331U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204495331U publication Critical patent/CN204495331U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

一种非接触隧洞沉降视觉测量装置，整个系统分别由单目视觉测量部分、无线信号传输部分和信号接收显示部分三个部分组成。每个检测站点分别由一台摄像机、环形标志物、一套光源系统、一个ZigBee节点和一台处理数据的PC机构成一个节点的视觉测量系统。标志点布置在洞壁上待测位移处，摄像机的广角镜头对准自身前方5-50米处的各个标志点，每隔一定时间进行拍摄。PC机(下位机)处理摄像机拍摄的图像，计算出标志点的位置和不同时刻标志点的偏移量，通过ZigBee传输给洞口的上位机，上位机对每次传输来的数据进行存储、分析、显示，并通过对比设置好的警戒数值，判断是否超出警戒线，若超出范围则实现声音和画面的同时报警。

Description

一种非接触隧洞沉降视觉测量装置
技术领域：
本实用新型涉及一种基于机器视觉的微小位移量的测量装置，能够在5-10m范围内实现对微小位移量的动态测量，且精度达到1mm。该装置与无线传感网络共同构成了隧洞沉降视觉测量装置。
背景技术：
目前对于隧洞沉降的测量，往往采用水准仪测量、三角高程测量或激光测量等方法进行测量，水准仪方法和三角高程方法是人工测量方法，即工人定期在现场布设仪器进行测量，无法做到对隧道的实时性监测。而激光法只能对单个特征点进行测量，但对于具有较大径高的隧道、往往需要对较多的断面观测点进行测量，激光方法很难得到真正的实施。同时由于施工环境比较复杂，传统方法很难保证长时间持续性的测量。且很难保证对隧洞安全状况的实时监测。
发明内容：
为了克服现有的视觉测量装置很难保证长时间持续性测量的缺点，并利用视觉测量所具有的精度高、非接触性和适合多点测量的优势，本实用新型提供一种视觉测量装置，该视觉测量装置不仅能够在较远距离非接触测量的基础上达到甚至超过人工测量的精度，并且能够长时间动态监测待测目标的微小位移量，过程中无需人员看守。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：将整个装置分为三个部分，分别是单目视觉测量部分、无线信号传输部分和信号接收显示部分。每个检测站点分别由一台摄像机、环形标志物、一套光源系统、一个ZigBee(基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，又称紫蜂协议，后均简称ZigBee)节点和一台处理数据的PC机(下位机)构成一个节点的视觉测量系统。标志点布置在洞壁上待测位移处，摄像机的镜头对准自身前方5-10米处的各个标志点，每隔一定时间进行拍摄。PC机(下位机)处理摄像机拍摄的图像，计算出标志点的位置和不同时刻标志点的偏移量，通过ZigBee传输给洞口的上位机，上位机对每次传输来的数据进行存储、分析、显示，并通过对比设置好的警戒数值，判断是否超出警戒线，若超出范围则实现声音和画面的同时报警。
本实用新型的有益效果是，采用高分辨率镜头和相机，与环形光源一起构成视觉测量装置，通过采集环形标志物的图像，采用图像处理与分析方法，计算标志点的空间位移；采用无线传感网络在隧洞中传输测量数据；提升了测量精度的同时，实现了无人动态实时较距离微小位移量的监测，尤其在隧洞沉降、洞壁变形检测具有重大意义，及时动态检测，确保了施工过程中的安全。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是分布式测量系统结构示意图。
图2是单目视觉测量部分结构图。
图3是组网结构示意图。
图4是靶标示意图
图中1.标志点，2.摄像机，3.下位机，4.无线传感模块，5.无线传输，6.镜头，7.RS-232(电子工业协会制定的异步传输标准接口，后简称RS-232)，8.上位机，9.图像显示界面，10.隧洞，11.监控室，12.单目视觉测量部分，13.无线信号传输部分。14.信号接收显示部分，15.环形光源。
具体实施方式：
在图1中，整个系统分为：单目视觉测量部分(12)、无线信号传输部分(13)、信号接收显示部分(14)三个部分，隧洞(10)内各组建构建如图，标志点(1)布置在洞壁上待测位移处，摄像机(2)的广角镜头对准自身前方5-50米处的各个标志点，每隔一定时间进行拍摄，并通过RS-232(7)传输给下位机(3)，下位机(3)处理摄像机拍摄的图像，计算出标志点的位置和不同时刻标志点的偏移量，通过无限传感模块(4)无线传输(5)给洞口的上位机(8)，上位机对每次传输来的数据进行存储、分析，最终显示在图像显示界面上(9)，并通过对比设置好的警戒数值，判断是否超出警戒线，若超出范围则实现声音和画面的同时报警，其中RS-232接口选择DB-9(9个引脚)形态。
图2所示为单目视觉测量部分内部结构图，摄像机(2)的镜头(6)周围应环绕以环形光源(15)，以适应隧洞内部阴暗环境，保证采集图像的清晰度。
图3所示为组网结构示意图，该实用新型所选择的无线传感模块(4)是一种基于IEEE802.15.4的底层协议栈技术的ZigBee模块，其传输距离约为100-2000米，传输速率为250kbps。通过模拟实验，本项目选择了ZigBee的图3所示的树状组网结构，所获得的沉降和形变量数据由ZigBee节点进行“接力式”无线传输，即在一个隧洞内每隔50m设置一个Zigbee节点，每个监测点的数据由监测点处的ZigBee节点传输给下一个节点，数据在节点之间传输，最后通过RS-232(7)传达至洞口的上位机(8)。
图4所示为靶标示意图，斜线部分为工程级反光膜，环形标志物整体设计为圆环形结构，分别由最内一个小圆和中部、外部各一个圆环组成，设计成回光反射标志，并采用3M EPG反光膜为材料制成。这样在隧洞内的阴暗环境下，所摄取的标志点图像非常清晰，接近二值化图像，使目标分割容易实现。并应采用多个环形嵌套的形式保证测量精度，具体尺寸应根据现场实际情况确定。

Claims (3)

1.一种非接触隧洞沉降视觉测量装置，在整个视觉测量装置系统中为三个部分：单目视觉测量部分、无线信号传输部分和信号接收显示部分；每个检测站点分别由一台摄像机、环形标志物、一套光源系统、一个ZigBee节点和一台处理数据的PC机构成一个节点的视觉测量系统；其特征是：标志点布置在洞壁上待测位移处，摄像机的广角镜头对准自身前方5-50米处的各个标志点，每隔一定时间进行拍摄；下位机处理摄像机拍摄的图像，计算出标志点的位置和不同时刻标志点的偏移量，通过ZigBee传输给洞口的上位机，上位机对每次传输来的数据进行存储、分析、显示，并通过对比设置好的警戒数值，判断是否超出警戒线。
2.根据权利要求1所述的一种非接触隧洞沉降视觉测量装置，其特征是：所述环形标志物整体设计为圆环形结构，分别由最内一个小圆和中部、外部各一个圆环组成，设计成回光反射标志，并采用3M EPG反光膜为材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种非接触隧洞沉降视觉测量装置，其特征是：采用无线传感网络在隧洞中传输测量数据。
CN201520122121.3U 2015-03-03 2015-03-03 一种非接触隧洞沉降视觉测量装置 Expired - Fee Related CN204495331U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520122121.3U CN204495331U (zh) 2015-03-03 2015-03-03 一种非接触隧洞沉降视觉测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520122121.3U CN204495331U (zh) 2015-03-03 2015-03-03 一种非接触隧洞沉降视觉测量装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204495331U true CN204495331U (zh) 2015-07-22

Family

ID=53574638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520122121.3U Expired - Fee Related CN204495331U (zh) 2015-03-03 2015-03-03 一种非接触隧洞沉降视觉测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204495331U (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107121126A (zh) * 2017-05-16 2017-09-01 华中科技大学 一种基于图像处理的路基沉降监测方法和系统
CN107314747A (zh) * 2017-06-23 2017-11-03 北京电子科技职业学院 一种非接触式微小距离测量系统
CN108759776A (zh) * 2018-06-12 2018-11-06 上海隧道工程有限公司 土体沉降实时监测装置及其监测方法
CN110220461A (zh) * 2019-06-27 2019-09-10 东南大学 用于标识点位移测量的嵌入式实时检测方法和装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107121126A (zh) * 2017-05-16 2017-09-01 华中科技大学 一种基于图像处理的路基沉降监测方法和系统
CN107121126B (zh) * 2017-05-16 2020-08-14 华中科技大学 一种基于图像处理的路基沉降监测方法和系统
CN107314747A (zh) * 2017-06-23 2017-11-03 北京电子科技职业学院 一种非接触式微小距离测量系统
CN108759776A (zh) * 2018-06-12 2018-11-06 上海隧道工程有限公司 土体沉降实时监测装置及其监测方法
CN110220461A (zh) * 2019-06-27 2019-09-10 东南大学 用于标识点位移测量的嵌入式实时检测方法和装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rao et al. Real-time monitoring of construction sites: Sensors, methods, and applications
Zhang et al. Applying sensor-based technology to improve construction safety management
CN204495331U (zh) 一种非接触隧洞沉降视觉测量装置
CN110174136B (zh) 一种地下管道智能检测机器人及智能检测方法
CN102435228B (zh) 基于三维建模仿真的大型桥梁结构健康监测方法
CN102564335B (zh) 一种大型隧道变形测量方法
CN102798350B (zh) 一种臂架挠度的测量方法、装置及系统
CN104713491B (zh) 可获取边坡变形三维数据的边坡监测系统及其获取边坡变形三维数据的方法
CN104316024A (zh) 一种监测多点沉降的极简串联像机链测量方法与系统
CN109737883A (zh) 一种基于图像识别的三维形变动态测量系统及测量方法
CN110996048B (zh) 一种煤巷掘进机远程可视化系统及方法
CN107024182A (zh) 一种盾构隧道变形无线监测系统及方法
CN103411585A (zh) 激光光斑成像技术测量沉降法
CN102768022A (zh) 采用数码照相技术的隧道围岩变形检测方法
CN200975890Y (zh) 三维微量位移自动监测装置
CN103558611A (zh) 基于北斗卫星的大坝监测装置
CN104180755A (zh) 一种大型建筑物变形观测的方法及装置
CN108487216A (zh) 用于监测地基沉降的闭环像机串联网络
CN104034261A (zh) 一种曲面法向测量装置和曲面法向测量方法
Li et al. The Application of Advanced Information Technologies in Civil Infrastructure Construction and Maintenance
WO2010139206A1 (zh) 空间数字化大地测量方法及装置
CN109029263A (zh) 一种用于地下管井单片摄影测量的技术方法
CN206496734U (zh) 建筑物表面裂缝实时监测预警系统
CN201983766U (zh) 一种桥梁结构监测系统
CN109596102A (zh) 一种用于地下管井单片摄影测量的技术方法

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160613

Address after: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30,

Patentee after: University of Science and Technology Beijing

Patentee after: China Railway Construction Engineering Bureau No.16 Group Corp., Ltd.

Patentee after: CHINA RAILWAY 16TH BUREAU GROUP URBAN CONSTRUCTION DEVELOPMENT CO., LTD.

Address before: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30,

Patentee before: University of Science and Technology Beijing

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170525

Address after: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30,

Co-patentee after: China Railway Construction Engineering Bureau No.16 Group Corp., Ltd.

Patentee after: University of Science and Technology Beijing

Co-patentee after: CHINA RAILWAY 16TH BUREAU GROUP URBAN CONSTRUCTION DEVELOPMENT CO., LTD.

Co-patentee after: Beijing Polytechnic

Address before: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30,

Co-patentee before: China Railway Construction Engineering Bureau No.16 Group Corp., Ltd.

Patentee before: University of Science and Technology Beijing

Co-patentee before: CHINA RAILWAY 16TH BUREAU GROUP URBAN CONSTRUCTION DEVELOPMENT CO., LTD.

TR01 Transfer of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150722

Termination date: 20210303

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee