铁塔变形测量装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种铁塔变形测量装置及其方法，所述装置包括：第一摄像装置、第二摄像装置、图像采集装置及处理器；所述第一摄像装置和所述第二摄像装置设置在不同的位置，均用于拍摄一铁塔发生变形前后的图像；所述图像采集装置与所述第一摄像装置及所述第二摄像装置分别连接，用于采集所述第一摄像装置和所述第二摄像装置拍摄的所述铁塔发生变形前后的图像；所述处理器与所述图像采集装置连接，用于利用所述铁塔发生变形前后的图像，依据双目视觉测量原理计算得到所述铁塔上的监测点在所述铁塔发生变形前后的位移。本发明专利技术能够无损、准确、方便、快捷地测试铁塔的变形情况。

【技术实现步骤摘要】
铁塔变形测量装置及其方法
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种铁塔变形测量装置及其方法。
技术介绍
大型输电铁塔是大负荷电能输送的载体，特别是大跨越输电塔，具有塔体高、跨距大、柔度大等特点，对地震、风以及导线覆冰等环境载荷反应灵敏，可能会产生多种形式的变形，容易发生振动疲劳损伤和极端条件下的动态倒塌破坏。因此，输电铁塔应该有足够的强度以保证输电系统的正常运行。目前，多种行之有效的变形测试技术已应用到输电铁塔变形监测中，但是由于其工作原理、技术水平等因素，这些技术仍存在一定的局限性。早期对输电铁塔的监控主要是通过人工巡检的方式，这种检测方式速度慢，准确性低，特别是在灾害天气条件下人工巡检有很大困难。由于电测技术的发展，位移传感器和应变片的应用大大提高了测量的准确性。然而，这种测试方法属于接触式测量，具有采样点有限、传感器的量程有限、易受外部环境干扰等缺点，同时传感器及其连接导线的自重会加大杆塔结构的负重，从而影响测试结果。光学测绘仪器如水准仪、全站仪等，虽然能够提供较高的测量精度，但是其检测范围有限，只能实现逐点监测，无法实现全场大范围的测试，也不能得到铁塔材料的应变，而且对铁塔振动情况下的动态变形监测也存在一定困难。近期，视频监控系统被用于特高压输电线路的某些关键位置杆塔运行状况的监测。但这种监控技术也只是将视频图像传回给观测点，需要工作人员通过视频图像判断输电铁塔的工作状况，工作强度大，不能提供定量铁塔变形数据。基于卫星监测和GPS定位技术等方法也应用于钢塔变形测试，但是其准确度均难以保证。目前，国内杆塔安全实验中关键点位移是使用全站仪来测量的。全站仪是一种综合利用光、机、电技术的测量装置。历经多年发展，已经非常成熟。但是，目前全站仪是通过人为操作利用逐点扫描的方式来进行位置检测的。这种方式的第一个缺点是操作过程繁琐，第二个缺点是人为操作会带来很大的测量误差。综合来看，现有的铁塔变形测试技术的发展水平仍存在一定局限性。
技术实现思路
本专利技术提供一种铁塔变形测量装置及其方法，以解决现有技术中的一项或多项缺失。本专利技术提供一种铁塔变形测量装置，所述装置包括：第一摄像装置、第二摄像装置、图像采集装置及处理器；所述第一摄像装置和所述第二摄像装置设置在不同的位置，均用于拍摄一铁塔发生变形前后的图像；所述图像采集装置与所述第一摄像装置及所述第二摄像装置分别连接，用于采集所述第一摄像装置和所述第二摄像装置拍摄的所述铁塔发生变形前后的图像；所述处理器与所述图像采集装置连接，用于利用所述铁塔发生变形前后的图像，依据双目视觉测量原理计算得到所述铁塔上的监测点在所述铁塔发生变形前后的位移。一个实施例中，所述装置还包括：定位装置，用于测定两个所述摄像装置的视场范围内的空间中多个设定点的空间坐标，以标定所述第一摄像装置及所述第二摄像装置的空间参数，所述空间参数用以计算所述位移。一个实施例中，所述定位装置为全站仪。一个实施例中，所述第一摄像装置和所述铁塔之间的连线与所述第二摄像装置和所述铁塔之间的连线呈一设定夹角。一个实施例中，所述第一摄像装置包括：第一数字拍摄仪器、第一云台及第一三脚架；其中，所述第一云台安装于所述第一三脚架上，所述第一数字拍摄仪器安装于所述第一云台上；所述第一云台用于调整所述第一数字拍摄仪器的拍摄方向及角度；所述第一数字拍摄仪器为数字相机或数字摄像机。一个实施例中，所述第二摄像装置包括：第二数字拍摄仪器、第二云台及第二三脚架；其中，所述第二云台安装于所述第二三脚架上，所述第二数字拍摄仪器安装于所述第二云台上；所述第二云台用于调整所述第二数字拍摄仪器的拍摄方向及角度；所述第二数字拍摄仪器为数字相机或数字摄像机。本专利技术还提供一种铁塔变形测量方法，适用于上述铁塔变形测量装置，所述方法包括：通过设置在不同位置的两个摄像装置均拍摄一铁塔发生变形前后的图像；利用所述铁塔发生变形前后的图像和两个所述摄像装置的视场范围内的空间中多个设定点的世界坐标及图像坐标，根据双目视觉测量原理计算得到所述铁塔上的监测点在所述铁塔发生变形前后的位移。一个实施例中，利用所述铁塔发生变形前后的图像和两个所述摄像装置的视场范围内的空间中多个设定点的世界坐标及图像坐标，根据双目视觉测量原理计算得到所述铁塔上的监测点在所述铁塔发生变形前后的位移，包括：根据两个所述摄像装置拍摄的所述铁塔发生变形之前的图像，确定所述监测点的第一图像坐标；根据两个所述摄像装置拍摄的所述铁塔发生变形之后的图像，确定所述监测点的第二图像坐标；根据所述多个设定点的世界坐标及图像坐标，得到两个所述摄像装置的空间位置参数；利用所述第一图像坐标和所述第二图像坐标，根据所述空间位置参数和双目视觉测量原理中的三角关系分别计算得到所述监测点在所述铁塔发生变形之前的第一世界坐标和所述监测点在所述铁塔发生变形之后的第二世界坐标；根据所述第一世界坐标和所述第二世界坐标，计算得到所述位移。一个实施例中，根据两个所述摄像装置拍摄的所述铁塔发生变形之前的图像，确定所述监测点的第一图像坐标，包括：在其中一个摄像装置所拍摄的所述铁塔发生变形之前的图像中选取以所述监测点为中心的第一区域；以所述第一区域为参照，利用数字图像相关函数，确定在另一个摄像装置所拍摄的所述铁塔发生变形之前的图像中以所述监测点为中心的第二区域；根据所述第一区域和所述第二区域确定所述监测点的所述第一图像坐标。一个实施例中，根据两个所述摄像装置拍摄的所述铁塔发生变形之后的图像，确定所述监测点的第二图像坐标，包括：在其中一个摄像装置所拍摄的所述铁塔发生变形之后的图像中，利用数字图像相关函数与所述第一区域，确定以所述监测点为中心的第三区域；以所述第三区域为参照，利用数字图像相关函数，确定在另一个摄像装置所拍摄的所述铁塔发生变形之后的图像中以所述监测点为中心的第四区域；根据所述第三区域和所述第四区域确定所述监测点的所述第二图像坐标。一个实施例中，还包括：通过定位装置测定所述多个设定点的世界坐标。一个实施例中，根据所述多个设定点的世界坐标及图像坐标，得到两个所述摄像装置的空间位置参数，包括：根据所述多个设定点的世界坐标及图像坐标，得到世界坐标系分别与两个所述摄像装置的图像坐标系之间相互转换的投影矩阵；根据所述投影矩阵和两个所述摄像装置的内部参数，确定所述空间位置参数。一个实施例中，所有所述的世界坐标系以所述铁塔上的一节点为原点。本专利技术的铁塔变形测量装置及方法，使用光学原理进行测量，能够进行无损非接触测试，能够测到铁塔各节点三维变形，能够提供相机取景范围内所有节点的测量数据，从而分析结构变形的全场分布情况。本专利技术实施例的铁塔变形测量方法，可以用于静态测试，也可用于动态测试，适用范围更广，而且具有操作方便快捷、便携性好的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1是本专利技术实施例的铁塔变形测量装置的结构示意图；图2是本专利技术一实施例中铁塔的设定点和检测点的位置示意图；图3是本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁塔变形测量装置，其特征在于，所述装置包括：第一摄像装置、第二摄像装置、图像采集装置及处理器；所述第一摄像装置和所述第二摄像装置设置在不同的位置，均用于拍摄一铁塔发生变形前后的图像；所述图像采集装置与所述第一摄像装置及所述第二摄像装置分别连接，用于采集所述第一摄像装置和所述第二摄像装置拍摄的所述铁塔发生变形前后的图像；所述处理器与所述图像采集装置连接，用于利用所述铁塔发生变形前后的图像，依据双目视觉测量原理计算得到所述铁塔上的监测点在所述铁塔发生变形前后的位移。

【技术特征摘要】
1.一种铁塔变形测量装置，其特征在于，所述装置包括：第一摄像装置、第二摄像装置、图像采集装置及处理器；所述第一摄像装置和所述第二摄像装置设置在不同的位置，均用于拍摄一铁塔发生变形前后的图像；所述图像采集装置与所述第一摄像装置及所述第二摄像装置分别连接，用于采集所述第一摄像装置和所述第二摄像装置拍摄的所述铁塔发生变形前后的图像；所述处理器与所述图像采集装置连接，用于利用所述铁塔发生变形前后的图像，依据双目视觉测量原理计算得到所述铁塔上的监测点在所述铁塔发生变形前后的位移。2.如权利要求1所述的铁塔变形测量装置，其特征在于，所述装置还包括：定位装置，用于测定两个所述摄像装置的视场范围内的空间中多个设定点的空间坐标，以标定所述第一摄像装置及所述第二摄像装置的空间参数，所述空间参数用以计算所述位移。3.如权利要求2所述的铁塔变形测量装置，其特征在于，所述定位装置为全站仪。4.如权利要求1所述的铁塔变形测量装置，其特征在于，所述第一摄像装置和所述铁塔之间的连线与所述第二摄像装置和所述铁塔之间的连线呈一设定夹角。5.如权利要求1所述的铁塔变形测量装置，其特征在于，所述第一摄像装置包括：第一数字拍摄仪器、第一云台及第一三脚架；其中，所述第一云台安装于所述第一三脚架上，所述第一数字拍摄仪器安装于所述第一云台上；所述第一云台用于调整所述第一数字拍摄仪器的拍摄方向及角度；所述第一数字拍摄仪器为数字相机或数字摄像机。6.如权利要求1至5任一项所述的铁塔变形测量装置，其特征在于，所述第二摄像装置包括：第二数字拍摄仪器、第二云台及第二三脚架；其中，所述第二云台安装于所述第二三脚架上，所述第二数字拍摄仪器安装于所述第二云台上；所述第二云台用于调整所述第二数字拍摄仪器的拍摄方向及角度；所述第二数字拍摄仪器为数字相机或数字摄像机。7.一种铁塔变形测量方法，其特征在于，适用于如权利要求1至6任一项所述的铁塔变形测量装置，所述方法包括：通过设置在不同位置的两个摄像装置均拍摄一铁塔发生变形前后的图像；利用所述铁塔发生变形前后的图像和两个所述摄像装置的视场范围内的空间中多个设定点的世界坐标及图像坐标，根据双目视觉测量原理计算得到所述铁塔上的监测点在所述铁塔发生变形前后的位移。8.如权利要求7所述的铁塔变形测量方法，其特征在于，利用所述铁塔发生变形前后的图像和两...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾海坤，张东英，张磊，李凤辉，徐德录，王慧，丁丁，郁芳婧，赵宁，
申请(专利权)人：北京国网富达科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11