亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：一种自带基准的位移测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置及测量方法，特别涉及一种自带基准的测量两点相对位
移的测量装置及实时测量方法。
背景技术：
由于目前国内所涉及到实时位移测量方面的装置和方法，在更换设备后基准会发生变化，而且现有的测量方法有些过于复杂且测量精度不高，不能精确的测量两点的相对位移，也不能进行准确的实时采集。

发明内容
本发明为了解决现有位移测量方法所存在的复杂且测量精度低的问题，提高测量设备在使用中的可靠性和安全性，提供了一种基于光学投影测量原理的高精度，实时测量装置和方法。 为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的 —种自带基准的位移测量装置，包括设置在监测点的光源部分和投影测量部分，光源部分包括置于复合透镜一侧焦点上的一个点光源，该点光源发出的光经复合透镜折射，在复合透镜另一侧形成宽视场平行光，其特征在于，投影测量部分包括一个定位框，定位框前、后分别设有通光缝，被测标志物置于前、后通光缝之间，平行光经过两个通光缝后，将被测标志物投影在一个CCD或PSD光电器件的靶面上形成阴影带；点光源、前、后通光缝、CCD或PSD光电器件各自的中心均在复合透镜的水平光轴内，且复合透镜、前、后通光缝、CCD或PSD光电器件四者之间的相对距离保持不变。 上述方案中，所述点光源置于一个与复合透镜的光轴平行的导轨上，可沿导轨前后移动，用于调整点光源到复合透镜的距离保证CCD或PSD光电器件靶面成像的清晰度。
所述后通光缝的宽度小于前通光缝的宽度。 —种采用前述装置实现位移测量的方法，其特征在于，包括下述步骤，
a、被测标志物基准位置测量 固定被监测点的被测标志物，将带有前、后通光缝的定位框框住被测标志物，使被测标志物处于前、后通光缝之间；将一个点光源和一个复合透镜组成平行光系统，点光源发出的光经复合透镜折射，形成一束宽视场平行光，平行光经过两个通光缝后，将被测标志物投影在一个CCD或PSD光电器件的靶面上形成阴影带；点光源、前、后通光缝、CCD或PSD光电器件各自的中心均在复合透镜的水平光轴内，且复合透镜、前、后通光缝、CCD或PSD光电器件四者之间的相对距离保持不变， 将阴影带中心到后通光缝边沿的距离h作为被测标志物基准位置；
b、被测标志物位移的测量 当被测标志物沿x方向移动时，投影在CCD或PSD光电器件靶面上的阴影带也产生水平位移，该位移后的阴影带中心到后通光缝边沿的距离变为h'。
c、将步骤b得到的被测标志物阴影带中心到后通光缝边沿的距离h'与步骤a测 得的被测标志物基准位置h比较，两者的差值即为被测标志物发生的x方向水平位移。
上述方法中，所述后通光缝的宽度小于前通光缝的宽度。 所述CCD或PSD光电器件设置在一块包括控制装置和通讯装置的电路板上，CCD或 PSD光电器件通过控制装置和通讯装置与一个远程监测中心以无线或有线方式实现同步光 接收及传递的实时位移监测。 本发明由于定位框及后通光缝的边沿是固定的，所以h'与h的差值能比较准确的 反应被测标志物的位移，特别是更换CCD或PSD器件，不会改变投影位置和测量基准。由于 后通光缝的宽度小于前通光缝的宽度，所以可以保证通过后通光缝的光线全部是平行光， 可以全部投影在CCD或PSD光电器件的靶面上，从而提高投影清晰度及测量精度。另外， 由于本发明测量装置的光接收和传递发射的工作是连续的，不但可以进行被测物位置变化 的定时采集，而且可以进行被测物位置变化的高精度实时采集监测，更方便快捷的了解被 测物位置的变化，使测量更加准确和安全。本发明可应用于各种大坝、桥梁、高楼和高边坡 的基点的变形测量，结构简单、性价比高，并且采用非接触式测量，测量精确度高，可实时监


以下结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明自基准位移测量装置结构示意图。
图2是图1装置的投影成像测量原理图。 图1、图2中的附图标记说明1、点光源；2、导轨；3、复合透镜；4、平行光；5、定位 框；6、电路板；7、CCD或PSD光电器件；8、阴影带；9、后通光缝；10、前通光缝；11、标志物。
具体实施例方式
本发明的自基准位移测量装置结构如图1所示测量装置包括光源部分和投影测 量部分，光源部分是由一个点光源l(可采用LED灯)和复合透镜3组成的宽视场平行光源， 点光源放在一个导轨2上面，可以前后移动，调整点光源1到复合透镜3的距离可以调整成 像的清晰度。投影测量部分是由定位框5、被测标志物11、线阵CCD或PSD光电器件7、电路 板6组成，定位框5前、后开有竖向的通光缝10、9、点光源1、复合透镜3、通光缝9、10、 CCD 或PSD光电器件7的中心均在同一水平轴线内，且复合透镜3、通光缝9、 10、 CCD或PSD光 电器件7四者之间的相对距离保持不变。点光源1上的光通过复合透镜3后经通光缝9、 10及被测标志物11投影在CCD或PSD光电器件7上，被测标志物会挡住一部分光，因此在 CCD或PSD光电器件的靶面上会产生一条阴影带8，通过测量阴影在光电器件靶面上的左右 偏移来反映被测标志物11位置的变化。 如图2所示，点光源1发出的光线经过复合透镜3后会产生宽视场平行光4，但只 有一部分平行光会通过定位框5的前通光缝10，由于定位框5的后通光缝9的宽度小于通 光缝10的宽度，因此，通过通光缝10的光线只有一部分会通过通光缝9，通过通光缝9的平 行光会投影在CCD或PSD光电器件7靶面上，如果在通光缝10与通光缝9之间没有任何遮 挡物体，则在CCD或PSD光电器件靶面上不会显示阴影；当有一被测标志物11放置在通光缝10与通光缝9之间，被测标志物会挡住一部分光线，这时在CCD或PSD光电器件耙面会 产生一条阴影带8。 由于被测标志物11有一定的厚度，在CCD或PSD光电器件上产生的阴影带8会有 一定的宽度，h为阴影带中心到通光缝9左或右边沿的距离，hl为阴影带中心到CCD或PSD 靶面7左边沿的距离，当被测标志物11沿x方向左右移动时，被测标志物的阴影带8中心 到通光缝9边沿的距离变化为h'，从而可以测出被测标志物11相对测量装置自基准_定 位框的通光缝9边沿的相对位移(h'与h的差值)。由于通光缝9的边沿是固定的，所以 h'与h的差值能比较准确的反应被测标志物的位移，若以hl的变化来反映被测标志物的位 移，则hi会受到CCD或PSD靶面安装位置的变化而影响测量结果不准确。
由于通光缝9的宽度小于通光缝10的宽度，所以可以保证通过通光缝9的光线全 部是平行光，通光缝9的宽度小于CCD或PSD光电器件靶面7的宽度，因此可以保证通过通 光缝9的光线可以全部投影在CCD或PSD光电器件的耙面上，但CCD或PSD光电器件耙面 的两端没有光线投影在其上面。 CCD或PSD光电器件7可采用线阵CCD或PSD光电传感器，用DSP实现CCD或PSD 的程控驱动、信号处理和识别、细分、计算及通信等功能。CCD或PSD光电器件7可设置在一 个电路板6上.电路板6可包括控制装置和通讯装置，CCD或PSD光电器件7可通过控制 装置和通讯装置与一个远程监测中心采用无线或有线方式实现同步光接收及传递实时位 移监测。
权利要求
一种自带基准的位移测量装置，包括设置在监测点的光源部分和投影测量部分，光源部分包括置于复合透镜一侧焦点上的一个点光源，该点光源发出的光经复合透镜折射，在复合透镜另一侧形成宽视场平行光，其特征在于，投影测量部分包括一个定位框，定位框前、后分别设有通光缝，被测标志物置于前、后通光缝之间，平行光经过两个通光缝后，将被测标志物投影在一个CCD或PSD光电器件的靶面上形成阴影带；点光源、前、后通光缝、CCD光电器件各自的中心均在复合透镜的水平光轴内，且复合透镜、前、后通光缝、CCD光电器件四者之间的相对距离保持不变。
2. 如权利要求1所述的自带基准的位移测量装置，其特征在于，所述点光源置于一个 与复合透镜的光轴平行的导轨上，可沿导轨前后移动，用于调整点光源到复合透镜的距离 保证CCD或PSD光电器件靶面成像的清晰度。
3. 如权利要求1所述的自带基准的位移测量装置，其特征在于，所述后通光缝的宽度 小于前通光缝的宽度。
4. 一种位移测量方法，其特征在于，采用权利要求1所述自带基准的位移测量装置实 现的，包括下述步骤a、 被测标志物基准位置测量固定被监测点的被测标志物，将带有前、后通光缝的定位框框住被测标志物，使被测标 志物处于前、后通光缝之间；将一个点光源和一个复合透镜组成平行光系统，点光源发出的 光经复合透镜折射，形成一束宽视场平行光，平行光经过两个通光缝后，将被测标志物投影 在一个CCD或PSD光电器件的靶面上形成阴影带；点光源、前、后通光缝、CCD或PSD光电器 件各自的中心均在复合透镜的水平光轴内，且复合透镜、前、后通光缝、CCD或PSD光电器件 四者之间的相对距离保持不变，将阴影带中心到后通光缝边沿的距离h作为被测标志物基 准位置；b、 被测标志物位移的测量当被测标志物沿x方向移动时，投影在CCD或PSD光电器件靶面上的阴影带也产生水 平位移，该位移后的阴影带中心到后通光缝边沿的距离变为h';c、 将步骤b得到的被测标志物阴影带中心到后通光缝边沿的距离h'与步骤a测得的 被测标志物基准位置h比较，两者的差值即为被测标志物发生的x方向水平位移。
5. 如权利要求4所述的位移测量方法，其特征在于，所述后通光缝的宽度小于前通光 缝的宽度。
6. 如权利要求4所述的位移测量方法，其特征在于，所述CCD或PSD光电器件设置在一 块包括控制装置和通讯装置的电路板上，CCD或PSD光电器件通过控制装置和通讯装置与 一个远程监测中心以无线或有线方式实现同步光接收及传递的实时位移监测。
全文摘要
本发明公开了一种自带基准的位移测量装置及测量方法，该装置包括设置被测点的一点光源、复合透镜、带有前后通光缝的定位框和CCD或PSD光电器件，利用点光源透过复合透镜产生一宽视场平行光，该平行光依次通过前、后两个通光缝。当在光路中有一被测标志物时，被测标志物会挡住一部分光线，在CCD或PSD靶面上产生阴影带，测量阴影带中心相对定位框后通光缝边沿位置的变化，就可获得被测物位置的变化。该方法可应用于各种大坝、桥梁、高楼和高边坡的基点的变形测量，结构简单、性价比高，并且采用非接触式测量，测量精确度高，可实时监测。
文档编号G01B11/02GK101788269SQ201010129320
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者乐开端, 闫昕, 陈冲 申请人:西安交通大学;西安华腾光电有限责任公司