一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于设备检测领域，具体涉及一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，以及使用该装置检测被测设备位移的方法。该装置包括图像采集模块(1)、激光发生单元(2)、数据储存及传输模块(3)、电源和控制模块(5)和目标靶(8)；图像采集模块(1)、激光发生单元(2)和数据储存及传输模块(3)分别与电源和控制模块(5)连接；图像采集模块(1)和数据储存及传输模块(3)连接；图像采集模块(1)和激光发生单元(2)之间的距离固定；目标靶(8)设置于检测设备上；目标靶(8)的至少一个外露面上设置有至少2个有几何中心的图形。本发明专利技术的优点：(1)携带便捷，安装方便。(2)适用范围广，适应性强，寿命长。(3)测量方法简单，结果准确。(4)可以同时检测三个方向的形变和位移，高效。

A non-contact displacement detection device and method based on image recognition technology

The invention belongs to the field of equipment detection, in particular to a non-contact displacement detection device based on image recognition technology, and a method for detecting the displacement of the tested equipment by using the device. The device includes an image acquisition module (1), a laser generating unit (2), a data storage and transmission module (3), a power and control module (5) and a target target (8); an image acquisition module (1), a laser generating unit (2) and a data storage and transmission module (3) are respectively connected with the power and control module (5); an image acquisition module (1) and a data storage and transmission module (3); an image acquisition module (1) and an excitation module (3) The distance between the light generating units (2) is fixed; the target target (8) is arranged on the detection equipment; at least two figures with geometric centers are arranged on at least one exposed surface of the target target (8). The invention has the advantages of: (1) convenient carrying and installation. (2) wide application range, strong adaptability and long service life. (3) the measurement method is simple and the result is accurate. (4) it can detect deformation and displacement in three directions at the same time, which is efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置及其方法
本专利技术属于设备检测领域，具体涉及一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，以及使用该装置检测被测设备位移的方法。
技术介绍
各种野外设备(如：GIS设备、输油管道等)长时间暴露在野外，其发生故障的频率较大，故障原因大多数是由于设备热胀冷缩而造成的。设备在野外由于受昼夜温差的影响，会有很大的位移变形，从而会引起设备弯曲、开裂等一系列问题。在问题未消除前，设备的运维人员将大量投入人力物力来保证设备正常运行，给运维人员的日常工作造成很大压力，同时一些设备若出现弯曲、开裂等问题，会出现极大的安全隐患，威胁生命安全及国家财产安全。同时，由于野外设备在设计安装阶段对气候环境的影响评估不足，对于已运行的野外设备，存在明显的安全隐患，因此需要准确而且实时监控野外设备的位移变形量，实时进行安全风险评估。传统常规位移检测装置多用接触式位移传感器来进行测量，目前市场上接触式位移传感器种类很多，不同类型传感器适用测量的范围不同。接触式传感器需要与被测设备接触，才可以准确的测量数据，但是野外环境比较复杂，遇到恶劣天气会导致传感器失效或损坏，导致工作效率低，工作成本增加。再者，传统常规位移检测装置常采用外接电源，在野外作业时，接电很麻烦，同时电源电线外漏，在野外的恶劣条件下，很容易破坏，不易携带。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种携带方便、使用便捷、测量方法简单、测量结果准确、适用范围广和使用寿命长的非接触式位移检测装置及其方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，包括图像采集模块1、激光发生单元2、数据储存及传输模块3、电源和控制模块5和目标靶8；图像采集模块1、激光发生单元2和数据储存及传输模块3分别与电源和控制模块5连接；图像采集模块1和数据储存及传输模块3连接；图像采集模块1和激光发生单元2之间的距离固定；目标靶8设置于检测设备上；目标靶8的至少一个外露面上设置有至少2个有几何中心的图形。进一步的，所述的装置还包括可调节支架6、底座7和外壳9；所述的图像采集模块1、激光发生单元2、数据储存及传输模块3、电源和控制模块5设置于外壳9内部；外壳9底部设置有底座7，底座7的底部与可调节支架6连接；进一步的，所述的底座7为可旋转底座；所述的可调节支架6长度可调节的三角支架。进一步的，所述的装置还包括温度调节模块4；温度调节模块4与电源和控制模块5相连。进一步的，所述的温度调节模块4包括温度探头、风扇、冷却液循环系统和电加热系统；温度探头、风扇、冷却液循环系统和电加热系统分别与电源和控制模块5连接。进一步的，所述的图像采集模块1为高精度、高清晰度相机。本专利技术还提供一种利用基于图像识别技术的非接触式位移检测装置检测设备位移的方法。一种基于图像识别技术的非接触式位移检测方法，包含以下步骤：S101将检测装置固定在设备的正前方或主要位移变形方向及其垂直方向，调平；目标靶固定在被测设备上，使激光发生单元射出的光斑中心位于目标靶上，检测装置距目标靶的实际距离为L0；定义目标靶上两个几何图形中心连线相平行的方向为X方向，目标靶与检测装置之间水平距离的方向为Y方向，与平面XY垂直的方向为Z方向；S102图像采集模块拍摄一张图像，图像上两个几何图形中心的像素距离为X0，拍摄的图像上激光斑点中心距离其中一个几何图形中心的像素尺寸在X方向分量为LX0，在Y方向分量为LY0，实际长度与拍摄的图像上像素尺寸的比例系数为：K＝X实际/X0；计算出激光斑点中心初始位置距离所述几何图形中心X方向实际尺寸LX0实际＝K×LX0，Y方向实际尺寸LY0实际＝K×LY0；S103计算被测设备水平X方向和Y方向上的变形位移，图像采集模块拍摄一张图像，图像上两个几何图形中心像素距离为X1，图像上光斑中心距一侧几何图形中心的像素尺寸在X方向分量为LX1，在Y方向分量为LY1，实际长度与拍摄的图像上像素尺寸的比例系数为：K1＝X实际/X1，计算激光斑点中心初始位置距离所述几何图形中心X方向实际尺寸LX1实际＝K×LX1，Y方向实际尺寸LY1实际＝K×LY1，所以，实际设备X方向发生实际位移DX实际＝LX1实际-LX0实际，Y方向发生实际位移DY实际＝LY1实际-LY0实际；S104计算被测设备Z方向上的位移，目标靶上两个几何图形中心的实际距离为X实际，目标靶发生位移前距相机镜头的距离为L0，目标靶发生位移后距相机镜头的距离为L1；发生位移前目标靶上两个几何图形中心的图像距离为X像前，发生位移后目标靶上两个几何图形中心的图像距离为X像后，相机镜头与图像感应器之间的距离为P0，Z方向上发生实际位移DZ实际由以下公式计算：L0/P0＝X实际/X像前，L1/P0＝X实际/X像后，则L0＝(X实际/X像前)×P0，L1＝(X实际/X像后)×P0，DZ实际＝L0-L1。进一步的，S101所述目标靶固定在被测设备上，使激光发生单元射出的光斑中心位于目标靶上两个几何图形中心处在同一直线上。进一步的，使用变焦距相机的图像采集模块，在检测装置投入使用之前，对变焦距相机的图像采集模块进行数据采集，建立数据库，得到在目标靶与相机镜头距离与图像上两个几何图形中心的图像距离的关系；在实际检测过程中直接调用数据库，通过测量位移前后图像上两个几何图形中心的图像距离，从而从数据库中直接得到位移前后目标靶与相机镜头距离，得到设备竖直Z方向位移值。本专利技术提供的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，图像采集模块采用高精度、高清晰度的相机，这样可以保证结果高度精确，同时也可以避免遇到极端恶劣天气对拍照造成的误差影响。在图像采集模块外部加装一个防腐蚀防风沙的外壳，将外壳底座固定在设备的正前方，或主要位移变形方向及其垂向。激光发射单元采用高精度、高照射距离的激光发射器，这样可以在较远的距离下，也可以将光斑清晰的照射到目标靶上，同时可以准确的找到几何中心，保证了精确度。电源和控制模块中，电源模块为蓄电池或与太阳能电池板相连接的蓄电池；控制模块为单片机或PLC控制器。本专利技术提供的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，数据储存及传输模块是将图像采集模块采集到的图片通过SD卡进行本地存储，然后利用数传电台进行数据传输，这样可以在一些偏远地区，如西北高海拔地区、海上、煤矿等恶劣环境地区进行使用。当然也不限于该传输方式，也可以是其他的无线传输方式或者是有线传输方式。数据传输模块为与PLC或RTU数据终端相连接的3G或4G或WiFi或ZigBee终端。本专利技术提供的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，电源模块可以采用内置电源。内置电源可以给内部各个装置提供持久续航，在良好的外壳保护及内部温度湿度控制下，可以应对各种野外恶劣环境，同时方便携带。位移检测装置也可以连接外部电源，可以实现长时间在线位移检测。本专利技术提供的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，温度调节模块可以自动调节设备内部温度。当检测装置内部温度过高，超过设定的数值时，温度调节模块启动风扇和冷却液循环系统，将装置内部温度降低到规定值；当检测装置内部温度过低，低于设定的数值时，温度调节模块启动电加热模块，将装置内部温度升本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，其特征在于，所述的装置包括图像采集模块(1)、激光发生单元(2)、数据储存及传输模块(3)、电源和控制模块(5)和目标靶(8)；图像采集模块(1)、激光发生单元(2)和数据储存及传输模块(3)分别与电源和控制模块(5)连接；图像采集模块(1)和数据储存及传输模块(3)连接；图像采集模块(1)和激光发生单元(2)之间的距离固定；目标靶(8)设置于检测设备上；目标靶(8)的至少一个外露面上设置有至少2个有几何中心的图形。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，其特征在于，所述的装置包括图像采集模块(1)、激光发生单元(2)、数据储存及传输模块(3)、电源和控制模块(5)和目标靶(8)；图像采集模块(1)、激光发生单元(2)和数据储存及传输模块(3)分别与电源和控制模块(5)连接；图像采集模块(1)和数据储存及传输模块(3)连接；图像采集模块(1)和激光发生单元(2)之间的距离固定；目标靶(8)设置于检测设备上；目标靶(8)的至少一个外露面上设置有至少2个有几何中心的图形。2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，其特征在于：所述的装置还包括可调节支架(6)、底座(7)和外壳(9)；所述的图像采集模块(1)、激光发生单元(2)、数据储存及传输模块(3)、电源和控制模块(5)设置于外壳(9)内部；外壳(9)底部设置有底座(7)，底座(7)的底部与可调节支架(6)连接。3.根据权利要求2所述的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，其特征在于：所述的底座(7)为可旋转底座；所述的可调节支架(6)长度可调节的三角支架。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，其特征在于：所述的装置还包括温度调节模块(4)；温度调节模块(4)与电源和控制模块(5)相连。5.根据权利要求4所述的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，其特征在于：所述的温度调节模块(4)包括温度探头、风扇、冷却液循环系统和电加热系统；温度探头、风扇、冷却液循环系统和电加热系统分别与电源和控制模块(5)连接。6.根据权利要求4或5所述的一种基于图像识别技术的非接触式位移检测装置，其特征在于：所述的图像采集模块(1)为高精度、高清晰度相机。7.一种基于图像识别技术的非接触式位移检测方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：S101将检测装置固定在设备的正前方或主要位移变形方向及其垂直方向，调平；目标靶固定在被测设备上，使激光发生单元射出的光斑中心位于目标靶上，检测装置距目标靶的实际距离为L0；定义目标靶上两个几何图形中心连线相平行的方向为X方向，目标靶与检测装置之间水平距离的方向为Y方向，与平面XY垂直的方向为Z方向；S102图像采集模块拍摄一张图像，图像上两个几何图形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志惠，杨小库，康钧，王志敏，刘高飞，陈莲君，何喜梅，石径，付宣蓉，王生杰，张烁，曲全磊，蒋玲，李渊，周尚虎，黄中华，韩兵，于鑫龙，陈文强，王生富，郑勇，张海春，郝卫新，王鹏飞，李生平，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司电力科学研究院，青海电研科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：青海,63