CZ308761B6 - Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině - Google Patents

Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině Download PDF

Info

Publication number
CZ308761B6
CZ308761B6 CZ2007808A CZ2007808A CZ308761B6 CZ 308761 B6 CZ308761 B6 CZ 308761B6 CZ 2007808 A CZ2007808 A CZ 2007808A CZ 2007808 A CZ2007808 A CZ 2007808A CZ 308761 B6 CZ308761 B6 CZ 308761B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
displacements
inclinations
measuring
camera
rotations
Prior art date
Application number
CZ2007808A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2007808A3 (cs
Inventor
Libor Neumann
Libor Ing. Csc. Neumann
Pavel Kalenda
Pavel RNDr. CSc. Kalenda
Original Assignee
Neumann Libor Ing., CSc.
Pavel RNDr. CSc. Kalenda
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=40677336&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CZ308761(B6) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Neumann Libor Ing., CSc., Pavel RNDr. CSc. Kalenda filed Critical Neumann Libor Ing., CSc.
Priority to CZ2007808A priority Critical patent/CZ308761B6/cs
Publication of CZ2007808A3 publication Critical patent/CZ2007808A3/cs
Publication of CZ308761B6 publication Critical patent/CZ308761B6/cs

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/12—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using a single pendulum plumb lines G01C15/10
    • G01C9/14—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using a single pendulum plumb lines G01C15/10 movable in more than one direction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Zařízení pro měření náklonů, posunutí a pootočení a měření zrychlení v horizontální rovině se skládá ze závěsu (1) kyvadla, který je pevně spojen s jedním bodem (A) prostředí, dále z vlastního závaží (2) kyvadla, na kterém je v horizontální rovině umístěn snímaný obrazec (3), raménka (5) kamery, které je pevně spojené s druhým bodem (B) prostředí, kamery (6) a optického členu (7), které snímají s vysokým zvětšením a rozlišením osvětlený snímaný obrazec (3). Způsob měření pomocí tohoto zařízení spočívá v tom, že namísto přesného měření úhlů se měří relativní posun snímaného obrazce (3) v zorném poli kamery (6) vůči počáteční poloze obrazce.

Description

PATENTOVÝ SPIS (11) Číslo dokumentu:
308 761 (19)
ČESKÁ REPUBLIKA
ÚŘAD PRŮMYSLOVÉHO VLASTNICTVÍ
(21) Číslo přihlášky: 2007-808
(22) Přihlášeno: 20.11.2007
(40) Zveřejněno: (Věstník č. 22/2009) 03.06.2009
(47) Uděleno: 24.03.2021
(24) Oznámení o udělení ve věstníku: (Věstník č. 18/2021) 05.05.2021
(13) Druh dokumentu: B6 (51)Int. Cl.:
G01C9/14 (2006.01)
G01B 9/00 (2006.01)
G01P15/00 (2006.01) (56) Relevantní dokumenty:
PL 377203 Al; CN 1804913 A; CN 101071064 A; ER 2407457 Al; US 2005007125 Al; US 5673491.
(73) Maj itel patentu:
Ing. Libor Neumann, CSc., Praha 5, CZ
RNDr. Pavel Kalenda, CSc., Ostrava - Zábřeh, CZ (72) Původce:
Ing. Libor Neumann, CSc., Praha 5, CZ
RNDr. Pavel Kalenda, CSc., Ostrava - Zábřeh, CZ (54) Název vynálezu:
Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině (57) Anotace:
Zařízení pro měření náklonů, posunutí a pootočení a měření zrychlení v horizontální rovině se skládá ze závěsu (1) kyvadla, který je pevně spojen s jedním bodem (A) prostředí, dále z vlastního závaží (2) kyvadla, na kterémje v horizontální rovině umístěn snímaný obrazec (3), raménka (5) kamery, které je pevně spojené s druhým bodem (B) prostředí, kamery (6) a optického členu (7), které snímají s vysokým zvětšením a rozlišením osvětlený snímaný obrazec (3). Způsob měření pomocí tohoto zařízení spočívá v tom, že namísto přesného měření úhlů se měří relativní posun snímaného obrazce (3) v zorném poli kamery (6) vůči počáteční poloze obrazce.
Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině
Oblast techniky
Vynález se týká oblasti měření malých deformací, malých náklonů, malého posunutí a malých rotací, zejména měření pohybů nebo náklonů mezi dvěma body skal nebo stavebních konstrukcí bez ohledu nato, zdaje mezi nimi dilatace či nikoli.
Dosavadní stav techniky
K měření posunů nebo náklonů, případně zrychlení se používá celá řada zařízení, která pracují na mechanických, optických nebo elektromagnetických principech. Tato zařízení jsou vesměs konstruována tak, že měří jen v jediném směru a pro měření ve dvou směrech je používáno více zařízení, která však nemohou být umístěna do jednoho místa. Pro přesné měření náklonů se vesměs používají astatická horizontální kyvadla, pracující na principu mechanického zvětšení změny náklonů. U nej novějších typů se vlastní malé změny pootočení kyvadla snímají opticky s převodem signálu na elektrické napětí nebo proud. K měření posunů nejsou astatické náklonoměry vhodné vlivem nelinearit mechanického převodu náklonů a tření. K měření posunů mezi dvěma body se používají různé druhy dilatometrů, ať už mechanických nebo optických. Jejich hlavní nevýhodou bývá menší citlivost nebo malá četnost opakovaných měření v jednom bodě. K měření rychlých změn posunů se používají geofony nebo seismometry. Ty však neumožňují měřit dlouhodobé a pomalé změny posunů nebo náklonů vlivem integračních chyb nebo vlivem použitého principu snímání výchylek. K dlouhodobým měřením velkých náklonů nebo posunů se používá také strainmetrů, založených na měření změny kapacity kondenzátoru, umístěného bez tření na dlouhé tyči mezi dvěma co nejvíce vzdálenými body.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky řeší zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení mezi dvěma body v horizontální rovině - vertikální statické kyvadlo, které umožňuje měřit malé změny náklonů mezi dvěma body, umístěnými téměř nad sebou. Zařízení se skládá z kyvadla, zavěšeného v bodě A a kamery s optickou předsádkou, zavěšenou v bodě B. Podstata řešení spočívá v tom, že kamera s vysokým rozlišením snímá přes optický člen referenční obrazec, umístěný na závaží kyvadla, a jeho pohyby vůči kameře. Pokud se prostředí mezi body A a B v čase nedeformuje nebo nenaklání, nepohybuje se referenční obrazec vůči kameře. Pokud dojde k deformaci prostředí, dojde k posunu referenčního obrazce v zorném poli kamery a ta zaznamená výchylku. Digitální záznam umožňuje pomocí měření relativního posunu referenčního obrazce v zorném poli kamery při vysokém zvětšení obrazu a při vysokém rozlišení kamery určit velmi malé úhly. Digitální záznam kamery umožňuje měření automatizovat s vysokou frekvencí opakovaných měření a dosáhnout tak téměř kontinuálního záznamu a získat tak závislost změn náklonů, posunutí nebo pootočení v čase.
Objasnění výkresů
Na obrázku 1 je čelní pohled na kyvadlo a na obrázku 2 je boční pohled.
- 1 CZ 308761 B6
Příklady uskutečnění vynálezu
Vynález je zřejmý z obrázku 1, který znázorňuje uspořádání zařízení. V bodě A je umístěn závěs 1 kyvadla, na jehož konci se nachází vlastní závaží 2 kyvadla s plošinou, na které je v horizontální rovině instalován referenční obrazec 3 s vysokou hustotou informací a s malým nebo zanedbatelným procentem zcela se opakujícího motivu tak, aby bylo možno vždy jednoznačně vyhodnotit směr a velikost posunu motivu vůči referenčnímu stavu. Kyvadlo je tlumeno olejovým tlumičem 4 tak, aby byly potlačeny rušivé kmity, vznikající zejména prouděním vzduchu v okolí kyvadla, mikroseismy, seismickým šumem nebo jinými rušivými efekty. V bodě B je umístěno raménko 5, na kterém je připevněna kamera 6 s vysokým rozlišením s optickým členem 7, zaostřeného na referenční obrazec 3, osvětlený nízkopříkonovým zdrojem 8 světla. Kamera 6 spolu s optickým členem 7 je nastavitelná pomoci raménka 5 tak, aby střed referenčního obrazce byl ve středu zorného pole optického členu 7 a tím i obrázku kamery 6 a obrázek byl zaostřen. Kamera 6 je propojena kabelem s počítačem a obrázky obrazce 3 jsou do něj přenášeny v reálném čase.
V počítači je videosignál kamery nebo přímo digitální obrázek převeden do bitmapy, která je pomocí digitálního filtru zpracována do formy kontur, které znázorňují místa s nej větším gradientem stupnice jasu. Tento konturový obrázek má již v každém pixelu hodnotu buď 0 nebo 1 podle toho, zda daným pixelem prochází místo s největším gradientem či nikoli. Takový konturový obrázek je digitálně korelován s referenčním konturovým obrázkem, ukládaným každých 12 hodin pro měření relativních posunů. Výsledkem korelační funkce je posun aktuálního obrázku vůči referenčnímu ve směrech os X a Y a současně pravděpodobnost, jak takto určené hodnoty jsou spolehlivé (vícevariantní řešení).
Jeden posun je možno při dnešní výpočetní technice změřit a vyhodnotit každých 1 až 10 s. Omezením je pouze výkonnost počítače a kapacita záznamového média. Výsledky posunů ve směrech X a Y v pixelech se následně přepočítávají do velikosti změn náklonů dle citlivosti zařízení a do geografických souřadnic dle orientace kamery v prostoru.
K měření malých pootočení je možno použít dvou kamer, snímajících dva snímané obrazce ve stejném okamžiku, které jsou umístěny společně na jednom závěsu. Vyhodnocení obou sejmutých obrazců je analogické a pootočení je vypočteno spolu s náklonem ze 4 změřených hodnot XI, Yl, X2 a Y2. Pro měření větších úhlů pootočení je možno použít i samostatně jednu kameru s vyhodnocováním nejen posunů, ale i rotační složky mezi sejmutým obrázkem a referenčním obrázkem.
Průmyslová využitelnost
Měření malých deformací a malých náklonů je možno využít například pro monitorování změn horizontálních složek napětí, předcházející globálním zemětřesením, nebo ke geomechanickému monitoringu lokality, ve které je zařízení nainstalováno. Měření mikrodeformací v reálném čase může být využitelné u jakýchkoli staveb, kde je nutno zajistit jejich bezpečnost v reálném čase (zvýšené namáhání dopravou, sesuvy, vodou, větrem, těžbou,....).

Claims (2)

1. Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení a měření zrychlení v horizontální rovině, vyznačující se tím, že v bodě (A) je umístěn závěs (1) kyvadla, na jehož konci se nachází vlastní závaží (2) kyvadla s plošinou, na které je v horizontální rovině instalován referenční obrazec (3) a které je tlumeno olejovým tlumičem (4), dále v bodě (B) nad úrovní závaží (2) kyvadla je umístěno raménko (5), na kterém je umístěna kamera (6) s vysokým rozlišením, která snímá přes zvětšovací optický člen (7), obrázek referenčního obrazce (3), který je osvětlený nízkopříkonovým zdrojem (8) světla.
2. Způsob přesného měření náklonů, posunutí a pootočení a měření zrychlení v horizontální rovině pomocí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že kamera s vysokým rozlišením (6) kontinuálně snímá přes zvětšovací optický člen (7) prosvětlený obrázek referenčního obrazce (3), jehož aktuální poloha je kontinuálně měřena, a je tak určeno posunutí a pootočení vůči témuž referenčnímu obrazci nasnímanému v počátečním čase měření a po přepočtení přes délku kyvadla se získávají hodnoty náklonů, posunutí a pootočení v horizontální rovině a jejich vývoj v čase.
CZ2007808A 2007-11-20 2007-11-20 Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině CZ308761B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2007808A CZ308761B6 (cs) 2007-11-20 2007-11-20 Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2007808A CZ308761B6 (cs) 2007-11-20 2007-11-20 Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2007808A3 CZ2007808A3 (cs) 2009-06-03
CZ308761B6 true CZ308761B6 (cs) 2021-05-05

Family

ID=40677336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2007808A CZ308761B6 (cs) 2007-11-20 2007-11-20 Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ308761B6 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308013B6 (cs) * 2009-11-19 2019-10-23 Libor Neumann Zařízení pro měření změn zakřivení tížnice v čase

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2407457A1 (fr) * 1977-10-27 1979-05-25 Rech Etu Tech Dispositif de detection et/ou de mesure de l'inclinaison par rapport a la verticale d'un objet, tel qu'un organe de forage de trous
US5673491A (en) * 1995-10-20 1997-10-07 Brenna; Douglas J. Crane level indicator device
US20050007125A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Heger Charles E. Dual axis capacitive level sensor
CN1804913A (zh) * 2006-01-18 2006-07-19 李新成 地震报警器
PL377203A1 (pl) * 2005-09-22 2007-04-02 Instytut Geodezji I Kartografii Urządzenie z wahadłem dwuosiowym do pomiaru zmian nachylenia w pionie
CN101071064A (zh) * 2007-06-07 2007-11-14 施修来 用显微镜测微的地倾斜仪

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2407457A1 (fr) * 1977-10-27 1979-05-25 Rech Etu Tech Dispositif de detection et/ou de mesure de l'inclinaison par rapport a la verticale d'un objet, tel qu'un organe de forage de trous
US5673491A (en) * 1995-10-20 1997-10-07 Brenna; Douglas J. Crane level indicator device
US20050007125A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Heger Charles E. Dual axis capacitive level sensor
PL377203A1 (pl) * 2005-09-22 2007-04-02 Instytut Geodezji I Kartografii Urządzenie z wahadłem dwuosiowym do pomiaru zmian nachylenia w pionie
CN1804913A (zh) * 2006-01-18 2006-07-19 李新成 地震报警器
CN101071064A (zh) * 2007-06-07 2007-11-14 施修来 用显微镜测微的地倾斜仪

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2007808A3 (cs) 2009-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102798456B (zh) 一种工程机械臂架系统工作幅度的测量方法、装置及系统
CN111174961B (zh) 一种基于模态分析的索力光学测量方法及其测量系统
CN111583244B (zh) 一种桥梁变形检测方法和系统
Charalampous et al. Measuring sub-mm structural displacements using QDaedalus: a digital clip-on measuring system developed for total stations
US9823112B2 (en) Real-time structural measurement (RTSM) for control devices
Taşçi Deformation monitoring in steel arch bridges through close-range photogrammetry and the finite element method
RU2453809C2 (ru) Способ измерения относительных деформаций и смещений подземных и/или наземных сооружений
CN108489692A (zh) 一种起重机静刚度的测量方法及装置
Zhang et al. Study on the dynamic properties of a suspended bridge using monocular digital photography to monitor the bridge dynamic deformation
KR101085973B1 (ko) 구조물의 절대변위측정 시스템
JP2012233758A (ja) 構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法及びその測定装置
Yu et al. Displacement measurement of large structures using nonoverlapping field of view multi‐camera systems under six degrees of freedom ego‐motion
CZ308761B6 (cs) Zařízení pro přesné měření náklonů, posunutí a pootočení, a měření zrychlení v horizontální rovině
McCarthy et al. Monitoring dynamic structural tests using image deblurring techniques
Ćmielewski et al. Use of low-cost MEMS technology in early warning system against landslide threats
Ehrhart et al. Monitoring of bridge vibrations with image-assisted total stations
Wilczyńska et al. Modern measurements techniques in structural monitoring on example of ceiling beams
Alqabas Surrounding factors’ influence on the accuracy of the digital level and total station
Yoneyama et al. Deflection distribution measurement of steel structure using digital image correlation
Rao et al. Seismic response measurement of an under-water model through high speed camera and feature tracking
McCarthy et al. 3D case studies of monitoring dynamic structural tests using long exposure imagery
Chersich et al. A calibration-free astrometric tiltmeter for static SHM
Kühnel et al. Precise tiltmeter and inclinometer based on commercial force compensation weigh cells
CN208766051U (zh) 数字散斑法杨氏模量测量系统
Ćmielewski et al. The use of optoelectronic techniques in studies of relative displacements of rock mass

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20071120