便携式动态挠度位移测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及智能信息测量技术领域，尤其涉及一种便携式动态挠度位移测量装置。本实用新型专利技术包括激光投影单元、光信号采集处理单元，其中激光投影单元由激光功率控制电路、激光发射器和第一电池组成，激光功率控制电路、第一电池分别与激光发射器电连接；光信号采集处理单元由光信号成像屏、镜头、ＣＣＤ传感器、主板、显示触控屏、第二电池组成，光信号成像屏面对激光发射器，并与激光发射器同轴设置，光信号成像屏与ＣＣＤ传感器平面平行并与镜头、传感器中心轴同轴。本实用新型专利技术采用便携式设计，不需外接计算机，独立电池供电，方便野外测量和携带，可装卸、自刻度成像屏，方便量程选择和形变校验，一体化设计，不需外接键盘鼠标即可实现测量全部功能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及智能信息测量
，尤其涉及一种便携式动态挠度位移测量直O
技术介绍
桥梁、建筑物、公路等建筑结构在自重、荷载作用下的垂向和侧向变形称为挠度。 挠度/位移能直接反映结构的施工质量、承载能力、健康情况，因而在建筑的设计、施工质 量控制、竣工验收、剩余寿命评估等各环节中，有严格的规定。故在桥梁等建筑结构施工过 程、竣工验收、服役期，对挠度、位移等变形参数进行监测，对于掌握其施工质量、了解其健 康状况、实现事故早期报警，意义重大。近年来随着计算机技术和信号处理技术的发展，基 于光电测量的方法在长期、自动测量建筑挠度/位移测量领域得到较快的发展，比传统的 机械式位移计法、电子式位移计法、精密水准仪法有明细优势。从发展趋势看，由于野外测 量环境的特殊性，如何提供便携式智能化的测量仪器是该领域研究需要解决的关键问题。在现有光电式挠度测量方法中，计算机或笔记本电脑都是作为独立的设备出现， 用于处理摄像设备获取的影像数据，计算机和摄像设备需要独立供电，或通过笔记本电脑 电池供电，这种架构在野外测量中不便于携带和安装，还需要测试人员在现场维护。在潮 湿、大风等恶劣环境下，商用计算机的性能也会受到影响。光电式挠度/位移测量是一种非接触测量方法，其成像原理主要有直接光学成 像和基于光射线标靶成像两大类，如中国专利公开CN1648601A “自标定自编码成像法多 点动态挠度/位移测量方法及装置”、CN1912561A “望远式全天候自标定挠度/位移测 量装置及方法”、CN101055218A “桥梁挠度和位移的监测装置及监测方法”属于直接成像 式，又如CN101251433A “用于桥梁荷载实验的无线遥控式挠度测量系统及其测量方法”、 CN1789905A “多点位移/挠度检测和监测装置及方法”、CN1912536A “位移/挠度监测和监 测装置及方法”等是基于光射线标靶成像的方法。光电挠度/位移测量的相关指标包括测量量程即挠度/位移大小，测量范围即成 像设备与激光源或物像距离，测量精度，动态特性即能反映挠度/位移最小变化的测量时 间间隔等。直接光学成像的测量范围有很大局限性，或是需要借助望远镜，或是需要基准线 来转移测量变化，这都给安装测量带来不变；现在有的大跨度桥梁主跨达500米以上，固定 点(主塔、基座)和挠动点(跨中)距离变化范围很大，对测量范围和激光源提出了更高的 要求；基于光电式的挠度/位移测量速度受传感器采集速度和传输速度(传感器与计算机 之间)的影响，测量精度受传感器分辨率影响，这些指标在已有公开专利中均为充分体现。如上所述，现有的挠度测量装置及方法无法完全满足便携、宽范围、大量程、高速、 动态测量的要求，严重制约其在测量桥梁、建筑物、地面沉降、公路的动态挠度和位移等方 面真正推广和应用。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本技术的目的是提供一种便携式动态挠度位移测 量装置，以将信息采集和处理采用一体化设计，提供完备的数据采集、处理、显示、趋势分析 解决方案，实现高精度、高速采集，实现挠度/位移的动态测量。为达到上述目的，本技术采用如下的技术方案激光投影单元、光信号采集处理单元，其中激光投影单元由激光功率控制电路、激 光发射器和第一电池组成，激光功率控制电路、第一电池分别与激光发射器电连接；光信号采集处理单元由光信号成像屏、镜头、CXD传感器、主板、显示触控屏、第二 电池组成，光信号成像屏面对激光发射器，并与激光发射器同轴设置，光信号成像屏与CCD 传感器平面平行并与镜头、传感器中心轴同轴，光信号成像屏内面有激光刻度线，刻线间距 2mm，成像屏屏幕由半透明低形变有机材料构成；显示触控屏采用液晶显示屏和尺寸匹配的四线电阻式触控屏重叠安装而成，液晶 显示屏通过LVDS数字视频接口与主板的显示接口连接，四线电阻式触控屏用USB接口连接 至主板。所述光信号成像屏的尺寸为挠度位移测量量程，光信号成像屏的尺寸为高300mm、 宽 240mmo光信号成像屏、镜头、CXD传感器、主板、显示触控屏、第二电池统一安置在机箱内， 光信号成像屏安装在机箱的前面，为可插拔紧固机构，显示触控屏固定在机箱背面。所述主板为Intel嵌入式平台架构的ATOM主板，包括ATOM无风扇CPU、板载内存、 内存显示芯片组、接口处理芯片组、显示接口、电子盘接口。所述激光功率控制电路由80C51单片机构成。本技术具有以下优点和积极效果1)同时实现挠度/位移的二维测量，可同时或分别绘制挠度/位移_时间曲线图 显不；2)采用便携式设计，不需外接计算机，独立电池供电，方便野外测量和携带；3)采用大功率输出功率可调激光器，可实现300米到数米宽范围测量；4)可装卸、自刻度成像屏，方便量程选择和形变校验；5)光电传感器和主板一体化设计，提高了影像的采集和处理速度，动态挠度/位 移测量速度可达15Hz ；6) 一体化设计，不需外接键盘鼠标即可实现测量全部功能。附图说明图1是本技术提供的便携式动态挠度位移测量装置的系统结构图。图2是本技术提供的便携式动态挠度位移测量方法的流程图。1一激光投影单元、2—激光功率控制电路、3—激光发射器、4一电池、5—光信号采集 处理单元、6—光信号成像屏、7—镜头、8—CCD传感器、9一主板、10—显示触控屏、11一电池。具体实施方式下面以具体实施例结合附图对本技术作进一步说明本技术提供的便携式动态挠度位移测量装置，包括激光投影单元1、光信号采 集处理单元5，其中激光投影单元1由激光功率控制电路2、激光发射器3和第一电池4组 成，激光功率控制电路2、第一电池4分别与激光发射器3电连接；激光功率控制电路2由 80C51单片机控制激光管功率输出，可满足数百米到数十厘米范围激光光斑的清晰成像，并 保证理想的光斑尺度和照度；激光功率控制电路2由直流电源逆变器将直流电源逆变为交流电压输出，经电源 变压器调整输出交流电压大小，再通过倍压电路整流，得到直流高压激励激光管，电位器调 节电阻大小输入80C51单片机实现连续信号调节，单片机根据电位器分压大小，控制激励 电路分压值，以控制电路输出给激光管的电流大小，从而实现对激光器输出功率的控制，满 足不同测量范围的需求。激光投影单元1由激光功率控制电路2上的调节旋钮调节激光发射器3的输出功 率，旋钮刻度用测量范围表示，最大范围对应激光发射器3的最大输出功率，距离可达300 米；功率调节采用旋钮连续调节，刻度用测量范围(到采集部分距离)表示，顺时针方向旋 转为增大，逆时针旋转为减小；旋转到最小刻度后弹簧开关将切断激光器电源，停止光信号 输出；激光投影单元1固定在支架上，通过云台调节使激光在光信号采集处理单元5的成像 屏的中央成像，电池向激光投影单元1提供电能。光信号采集处理单元5由光信号成像屏6、镜头7、(XD传感器8、主板9、显示触控 屏10、第二电池11组成，光信号成像屏6面对激光发射器3，并与激光发射器3同轴设置， 光信号成像屏6与CCD传感器8平面平行并与镜头7、CCD传感器8中心轴同轴，光信号成 像屏6内面有激光刻度线，刻线间距2mm，光信号成像屏6屏幕为半透明低形变有机材料； 光信号成像屏6的尺寸即为挠度/位移测量量程，其宽度与位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式动态挠度位移测量装置，其特征在于，包括：激光投影单元、光信号采集处理单元，其中激光投影单元由激光功率控制电路、激光发射器和第一电池组成，激光功率控制电路、第一电池分别与激光发射器电连接；光信号采集处理单元由光信号成像屏、镜头、ＣＣＤ传感器、主板、显示触控屏、第二电池组成，光信号成像屏面对激光发射器，并与激光发射器同轴设置，光信号成像屏与ＣＣＤ传感器平面平行并与镜头、传感器中心轴同轴，光信号成像屏内面有激光刻度线，刻线间距２ｍｍ，成像屏屏幕由半透明低形变有机材料构成；显示触控屏采用液晶显示屏和尺寸匹配的四线电阻式触控屏重叠安装而成，液晶显示屏通过ＬＶＤＳ数字视频接口与主板的显示接口连接，四线电阻式触控屏用ＵＳＢ接口连接至主板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李立，郑宏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]