一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统技术方案

本发明专利技术旨在提供一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统，克服现有应变片测量方法的局限性，使其可应用于水下各类工程的测量领域。该系统包括图像采集组件，图像采集组件包括两组高速成像装置；高速成像装置包括外壳体、箱体盖板、玻璃透视镜、光学镜头、高速相机、相机信号线、紧固压圈、信号线密封管、密封组件；玻璃透视镜设置在外壳体的敞口侧，箱体盖板设置在外壳体另一敞口侧；信号线密封管安装在外壳体上，密封组件设置在信号线密封管和外壳体之间，紧固压圈设置在密封组件的上方；光学镜头、高速相机设置在外壳体内，相机信号线的一端连接高速相机，另一端通过信号线密封管伸出外壳体外与外部设备连接。

An underwater binocular intersection measurement system based on high-speed camera

The invention aims to provide an underwater binocular intersection measurement system based on a high-speed camera, overcome the limitation of the existing strain gauge measurement method, and make it applicable to the measurement field of underwater engineering. The system includes image acquisition components, which include two sets of high-speed imaging devices; high-speed imaging devices include housing, box cover, glass perspective mirror, optical lens, high-speed camera, camera signal line, fastening ring ring, signal line sealing tube and sealing components; glass perspective mirror is set on the open side of the shell, and box cover plate is set on the other open side of the shell. The signal line sealing pipe is installed on the housing, the sealing component is set between the signal line sealing pipe and the housing, and the fastening ring is set on the top of the sealing component; the optical lens and the high-speed camera are set in the housing, one end of the camera signal line is connected with the high-speed camera, and the other end is connected with the external equipment through the signal line sealing pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统
本专利技术涉及一种水下测量装置，具体涉及一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统，该系统是一种基于高速相机的水下双目交汇非接触测量装置，可实现水下高频拍摄，能够进行水下亚毫米精度的非接触式测量，可应用于水下各类工程的测量领域。
技术介绍
现有水下高精度测量一般采用的测量方式是通过在被测物体表面粘贴应变片进行测量，但由于应变片只能测量物体表面某点在某一方向的应变，不能进行全域性测量，并且应变片在测量应力时，金属组织会产生不可逆的变形，故无法重复使用，消耗性大，同时应变片的粘贴质量对测量结果的可靠性影响很大，粘贴时还需进行清洗、打磨工作，消耗大量人力和时间。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统，克服现有应变片测量方法的局限性，使其可应用于水下各类工程的测量领域。同时，本专利技术的另一专利技术目的是解决现有水下相机密封技术难以实现摄像和数据处理同步进行以及密封失效的问题。本专利技术的技术方案是：一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统，包括图像采集组件，所述图像采集组件包括至少两组高速成像装置；所述高速成像装置包括外壳体、箱体盖板、玻璃透视镜、光学镜头、高速相机、相机信号线、紧固压圈、信号线密封管、至少一组密封组件；所述玻璃透视镜设置在外壳体的一个敞口侧，所述箱体盖板设置在外壳体另一敞口侧，所述外壳体、玻璃透视镜和箱体盖板组成一封闭腔体；所述信号线密封管穿过外壳体且安装在外壳体上，所述密封组件设置在信号线密封管和外壳体之间，所述紧固压圈设置在密封组件的上方，并将密封组件压紧；所述光学镜头、高速相机设置在外壳体内，且依次设置在玻璃透视镜的出光侧，所述相机信号线的一端连接高速相机，另一端通过信号线密封管伸出外壳体与外部设备连接。进一步地，所述密封组件包括前部金属密封环、前部工字型橡胶密封圈、后部金属密封环、后部工字型橡胶密封圈；所述前部工字型橡胶密封圈与前部金属密封环过盈配合，后部工字型橡胶密封圈与后部金属密封环过盈配合，所述前部工字型橡胶密封圈、后部工字型橡胶密封圈分别与信号线密封管过盈配合；所述外壳体与箱体盖板的接触面上设有至少两条线圈槽，且线圈槽内设置有O形密封圈。进一步地，所述光学镜头包括依次设置的第一物镜、第二物镜、第三物镜、第四物镜、第五物镜、第六物镜和第七物镜，所述第一物镜至第七物镜设置在镜筒内，通过镜筒内的台阶和相邻的隔圈进行固定，所述第一物镜是凹透镜，第二物镜是双凸透镜，第三物镜是凹凸透镜，第四物镜是凹透镜，第五物镜是凸透镜，第六物镜是凸透镜，第七物镜是双凸透镜。进一步地，至少两组高速成像装置通过安装板设置在安装支架上，且安装板上设置有使得高速成像装置中心距可调的腰孔。进一步地，所述玻璃透视镜的前端还设置有前置压圈，将玻璃透视镜压紧在外壳体上，所述玻璃透视镜和外壳体之间设置有前置O形密封圈。进一步地，所述外壳体与信号线密封管的接触面上还设置有胶水槽，且胶水槽内灌满硅橡胶。进一步地，所述紧固压圈与外壳体通过螺纹连接，且连接螺纹上涂有硅橡胶。进一步地，所述前置压圈与外壳体通过螺纹紧固连接，且连接螺纹上涂有硅橡胶，将玻璃透视镜和前置O形密封圈压紧，所述玻璃透视镜与外壳体的接触面上涂有硅橡胶。进一步地，所述前置压圈上设置有起子槽。进一步地，所述外壳体包括圆柱型筒体和矩形壳体，所述圆柱型筒体和矩形壳体相连接且贯通，所述玻璃透视镜设置在圆柱型筒体的敞口端，所述箱体盖板设置在矩形壳体的敞口端。本专利技术与现有技术相比，具有以下技术效果：1.本专利技术系统克服了现有的通过贴应变片进行水下测量的缺点，基于双目视觉技术，首次提出水下双目交汇测量装置，与人类用双眼观察物体远近类似，可以采用两个高速相机同时对同一目标物进行拍摄，通过两幅图像的匹配,得到所有像素点分别在两幅图像中的位置,利用视差原理恢复出物体的几何信息,实现高精度、非接触测量。此测量方法标记第一个图像为初始状态，拍摄被测物体变形过程中或者运动过程中的连续图像，通过算法分析计算目标物位移或变形，主要应用于测量静态和动态载荷下三维变形和应变。2.本专利技术装置通过预留相机信号线出口，进行密封处理，可实现摄像和电脑终端同步处理，通过壳体双密封设计、工字型橡胶密封方法、螺纹处涂硅橡胶粘结、壳体胶水槽灌硅橡胶、O形圈密封方法实现水下相机深水拍摄的有效密封。3.本专利技术提出的密封结构采用壳体双密封设计和新型工字型橡胶密封方法，确保内部水下高速相机实现深水防水。若单独采用橡胶密封圈对信号线密封管进行密封，即使采用过盈配合，在深水压力的作用下，两者的配合面极易出现间隙，导致密封失效。本专利技术将传统的橡胶密封环开槽，并引入工字型金属密封圈与其过盈配合，使橡胶密封圈与信号线密封管的配合面更加紧固，可提高结构的密封能力和抗水压能力。附图说明图1为本专利技术水下双目交汇测量系统结构示意图；图2为本专利技术中水下密封高速成像装置示意图；图3为本专利技术中高速成像装置光学图示意图；图4为本专利技术中光学镜头结构剖视图。图5为本专利技术中前置压圈结构图；图6为图5的A-A剖视图；图7为本专利技术中密封组件结构图。附图标记：1-左高速成像装置，2-右高速成像装置，3-左安装板，4-右安装板，5-安装支架，11-外壳体，12-箱体盖板，13-紧固压圈，14-信号线密封管，15-玻璃透视镜，16-光学镜头，17-相机安装座，18-高速相机，19-前置压圈，110-前置O形密封圈，111-后部金属密封环，112-后部工字型橡胶密封圈，113-前部金属密封环，114-前部工字型橡胶密封圈，115-相机信号线，118-起子槽，119-胶水槽，120-左镜筒，121-右镜筒，122-左压圈，123-第一隔圈，124-第一物镜，125-第二隔圈，126-第二物镜，127-第三隔圈，128-第三物镜，129-第四隔圈，130-第四物镜，131-第五隔圈，132-第五物镜，133-第六隔圈，134-第六物镜，135-第七隔圈，136-第七物镜，137-第八隔圈，138-右压圈。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的内容作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术所提供的一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统包括图像采集组件，图像采集组件对目标物进行高频拍摄，同步获取目标物运动中或变形前后的图像，将采集到的图像输送给地面计算机，通过现有光束平差法或相对-绝对定向法对图像进行算法处理，可实现亚毫米级的测量精度。图像采集组件包括左高速成像装置1、左安装板3、右高速成像装置2、右安装板4、安装支架5。安装支架5可根据不同墙的宽度设计，架在墙体上，通过膨胀螺钉与墙体固定。左高速成像装置1与左安装板3通过螺钉连接，右高速成像装置2与右安装板4通过螺钉连接。左、右安装板分别通过单个螺钉与侧墙安装支架5固定，可适当调节相机的偏转角度。为在不同场景中便于调节相机最佳成像位置和成像区域，侧墙安装支架5上设计有可实现左、右高速成像装置中心距可调的腰孔，左高速成像装置1与右高速成像装置2的光轴成一定角度交汇布置，此角度根据现场安装和实际需求设置。左、右高速成像装置2结构和功能完全相同，故以左高速成像装置1为例展开详细介绍。如图2至4所示，左高速成像装置1包括外壳体11、箱体盖板12、玻璃透视镜15、紧固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统，包括图像采集组件，其特征在于：所述图像采集组件包括至少两组高速成像装置；所述高速成像装置包括外壳体(11)、箱体盖板(12)、玻璃透视镜(15)、光学镜头(16)、高速相机(18)、相机信号线(115)、紧固压圈(13)、信号线密封管(14)、至少一组密封组件；所述玻璃透视镜(15)设置在外壳体(11)的一个敞口侧，所述箱体盖板(12)设置在外壳体(11)另一敞口侧，所述外壳体(11)、玻璃透视镜(15)和箱体盖板(12)组成一封闭腔体；所述信号线密封管(14)穿过外壳体(11)且安装在外壳体(11)上，所述密封组件设置在信号线密封管(14)和外壳体(11)之间，所述紧固压圈(13)设置在密封组件的上方，并将密封组件压紧；所述光学镜头(16)、高速相机(18)设置在外壳体(11)内，且依次设置在玻璃透视镜(15)的出光侧，所述相机信号线(115)的一端连接高速相机(18)，另一端通过信号线密封管(14)伸出外壳体(11)与外部设备连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于高速相机的水下双目交汇测量系统，包括图像采集组件，其特征在于：所述图像采集组件包括至少两组高速成像装置；所述高速成像装置包括外壳体(11)、箱体盖板(12)、玻璃透视镜(15)、光学镜头(16)、高速相机(18)、相机信号线(115)、紧固压圈(13)、信号线密封管(14)、至少一组密封组件；所述玻璃透视镜(15)设置在外壳体(11)的一个敞口侧，所述箱体盖板(12)设置在外壳体(11)另一敞口侧，所述外壳体(11)、玻璃透视镜(15)和箱体盖板(12)组成一封闭腔体；所述信号线密封管(14)穿过外壳体(11)且安装在外壳体(11)上，所述密封组件设置在信号线密封管(14)和外壳体(11)之间，所述紧固压圈(13)设置在密封组件的上方，并将密封组件压紧；所述光学镜头(16)、高速相机(18)设置在外壳体(11)内，且依次设置在玻璃透视镜(15)的出光侧，所述相机信号线(115)的一端连接高速相机(18)，另一端通过信号线密封管(14)伸出外壳体(11)与外部设备连接。2.根据权利要求1所述的基于高速相机的水下双目交汇测量系统，其特征在于：所述密封组件包括前部金属密封环(113)、前部工字型橡胶密封圈(114)、后部金属密封环(111)、后部工字型橡胶密封圈(112)；所述前部工字型橡胶密封圈(114)与前部金属密封环(113)过盈配合，后部工字型橡胶密封圈(112)与后部金属密封环(111)过盈配合，所述前部工字型橡胶密封圈(114)、后部工字型橡胶密封圈(112)分别与信号线密封管(14)过盈配合；所述外壳体(11)与箱体盖板(12)的接触面上设有至少两条线圈槽，且线圈槽内设置有O形密封圈。3.根据权利要求1所述的基于高速相机的水下双目交汇测量系统，其特征在于：所述光学镜头(16)包括依次设置的第一物镜(124)、第二物镜(126)、第三物镜(128)、第四物镜(130)、第五物镜(132)、第六物镜(134)和第七物镜(136)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾昕胤，张兆会，于涛，张周锋，闫鹏，李思远，胡炳樑，李学龙，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61