專利名稱：基于線激光的多點撓度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及撓度監(jiān)測領(lǐng)域，也可用于地面沉降、山體移動、樓宇下沉的檢測和 監(jiān)測，特別涉及一種基于線激光的多點撓度測量裝置。
背景技術(shù)：
橋梁等建筑結(jié)構(gòu)的梁在自重、荷載作用下的垂向和側(cè)向變形稱為撓度，而橋塔在 拉索和風荷載等作用下產(chǎn)生的側(cè)向變形稱為位移，一般用塔頂相對塔基的位移來表示，橋 梁的位移在現(xiàn)代路橋健康檢測及監(jiān)測中起著重要的作用?，F(xiàn)有技術(shù)中，能夠傳統(tǒng)的橋梁位 移測量基本上都是在橋梁竣工驗收時，或已察覺到明顯的險情后，才用儀器進行一次性人 工測量，今年來隨著橋梁長期健康監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，基于光電測量方法的長期、自動測量技 術(shù)得到了飛速的發(fā)展，用于檢測及監(jiān)測橋梁撓度的方法和裝置越來越多，雖然功能相同，但結(jié)構(gòu)各異。如 專利號為ZL 200310057473. 6的中國專利“位移/撓度檢測和監(jiān)測裝置及方法”和專利號 為ZL 200510020324.2的中國專利“自標定自編碼成像法多點動態(tài)撓度/位移測量裝置”， 兩者都是利用的光電技術(shù)進行撓度測量的裝置，但是前者采用一對一的測量，無法利用一 個激光源測量多個點，大大增加了測量成本；后者由于測量范圍很寬，測量精度會很低，無 法滿足高精度的要求。又如光電液連通管法檢測橋梁撓度受溫度影響很大，且計算誤差復 雜。再如專利號為ZL 200510020375.5的中國專利“二維、大量程激光撓度/位移測量方 法及裝置”，通過控制可控阻尼鉸鏈結(jié)構(gòu)使反映被測結(jié)構(gòu)位置的激光光束水平射到光斑接 收測量裝置上，形成光斑，經(jīng)攝像裝置對光斑和標記成像，再計算激光光斑的重心位置和發(fā) 光二極管像的相對距離，獲得目前光斑的坐標，把坐標減去初始值，即獲得目前光斑的位移 值，得出被測結(jié)構(gòu)的二維位移，但是由于該裝置的激光光束只能水平射到光斑接收測量裝 置上，因此激光發(fā)射器和光斑接收測量裝置必須處于同一水平線上，對于有傾角的場地無 法使用，安裝和使用的范圍有限，即使是在水平面上安裝，要求激光光束完全水平射到光斑 接收測量裝置的調(diào)試和操作也很困難。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種精度高，并且安 裝調(diào)試方便、使用范圍廣，可長期、遠距離檢測/監(jiān)測結(jié)構(gòu)物撓度的基于基于線激光的多點 撓度測量裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型的基于線激光的多點撓度測量系統(tǒng) 包括至少一套激光光點定位裝置和攝像裝置，還包括線激光發(fā)射器和計算機，所述激光光 點定位裝置包括上固定連接件、光點定位線、彈簧、下固定連接件和吸光屏，所述光點定位 線的上端通過上固定連接件與待測結(jié)構(gòu)的頂部相連接，所述光點定位線的下端依次連接彈 簧和下固定連接件，并通過下固定連接件與待測結(jié)構(gòu)的底部相連接，所述豎直中線通過彈 簧的彈性作用保持豎直繃緊狀態(tài)；[0006]所述線激光發(fā)射器設(shè)置的位置應(yīng)保證發(fā)出的線激光與各個光點定位線垂直相交， 并在光點定位線上形成光點；所述吸光屏以與光點定位線相平行的方式設(shè)置在光點定位線 附近，所述攝像裝置與激光光點定位裝置的數(shù)量相同，其鏡頭正對光點定位線上的光點位 置且與吸光屏的吸光平面相對應(yīng)；所述攝像裝置的信號輸出端與計算機的信號輸入端相聯(lián)接。進一步，所述上固定連接件和下固定連接件采用固定螺栓。利用本實用新型進行橋梁撓度測量，包括以下步驟1)在橋跨上需要測試的點安裝光點定位線；2)將光點定位線一端與固定螺栓連接，固定在橋底；另一端通過彈簧與固定螺栓 連接，固定在橋底，彈簧的作用使光點定位線處于繃緊狀態(tài)；安裝時要確保光點定位線的豎 直向下；3)在橋跨上需要測試的點安裝攝像裝置，使其鏡頭端正對光點定位線，并與光點 定位線保持適當距離；4)在光點定位線與攝像裝置正面安裝吸光屏，防止干擾；5)在橋跨的一側(cè)橋墩處安裝線狀激光器，使其形成的線狀激光基本水平與所有光 點定位線垂直并在所有光點定位線上形成一個小光點，光點圖像處于攝像范圍中部；6)當攝像裝置發(fā)生上下位移，光點定位線上的光點通過攝像裝置形成的圖像將發(fā) 生相應(yīng)的變化，通過對圖像中光點位置進行采集和運算，算出橋梁的撓度。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點及特點1)精度高，由于光點定位線上形成的光點小，通過計算機可以實現(xiàn)亞像素級定位， 因此測得的數(shù)據(jù)較為精確；2)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)由電腦接口傳至電腦，便于觀察，傳輸處理方便；3)能夠檢測及監(jiān)測任意待測點的位移變化，可對各型橋梁的撓度進行檢測和監(jiān) 測；4)可檢測及監(jiān)測任何時刻被測點的振動情況，以及長期位移或撓度及其發(fā)展趨 勢，并可通過網(wǎng)絡(luò)遠距離獲取信息進行分析；5)可同時布置多個測試點，同時對多點的撓度變化進行測量。6)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉，同時安裝調(diào)試方便。本實用新型的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡 述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或 者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說 明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用 新型作進一步的詳細描述，其中圖1為本實用新型使用時單個測量點安裝示意圖；圖2為本實用新型使用時側(cè)視狀態(tài)示意圖；圖3為本實用新型使用時俯視狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應(yīng)當理解，優(yōu)選實 施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。如圖所示，本實用新型的基于線激光的多點撓度測量裝置，包括設(shè)置在各個待測 點15的多套激光光點定位裝置10和攝像裝置，還包括線激光發(fā)射器和計算機，激光光點定 位裝置10包括上固定連接件1、光點定位線2、彈簧3、下固定連接件4和吸光屏7，光點定 位線2的上端通過上固定連接件1與橋梁的頂側(cè)12相連接，光點定位線2的下端依次連接 彈簧3和下固定連接件4，并通過下固定連接件4與橋梁的底側(cè)13相連接，光點定位線2通 過彈簧3的彈性作用保持豎直繃緊狀態(tài)，吸光屏7以與光點定位線2相平行的方式設(shè)置在 光點定位線2的后面；線激光發(fā)射器8發(fā)出的線激光與各個光點定位線2垂直相交，并在光點定位線2 上形成光點；攝像裝置5固定于橋梁腹板16處各個待測點15，其數(shù)量與激光光點定位裝置 相同，并以一一對應(yīng)的方式使鏡頭正對光點定位線2和吸光屏7的吸光表面；攝像裝置5的 信號輸出端與計算機9的信號輸入端相聯(lián)接。本實施例中，上固定連接件1和下固定連接件4采用固定螺栓。進行橋梁撓度測量的方法包括以下步驟1)在橋跨上需要測試的點安裝光點定位線；2)將光點定位線一端與固定螺栓連接，固定在橋底；另一端通過彈簧與固定螺栓 連接，固定在橋底，彈簧的作用使光點定位線處于繃緊狀態(tài)且安裝時要確保光點定位線的 豎直向下；3)在橋跨上需要測試的點安裝攝像裝置，使其鏡頭端正對光點定位線，并與光點 定位線保持適當距離，攝像裝置通過計算機接口與計算機相連；4)在光點定位線附近，與攝像裝置的鏡頭端相對應(yīng)的位置安裝好吸光屏，防止干 擾；5)在橋跨的一側(cè)橋墩處安裝線狀激光器，使其形成的線狀激光基本水平與所有光 點定位線垂直并在所有光點定位線上形成一個小光點，光點圖像處于攝像范圍中部；6)當攝像裝置發(fā)生上下位移，光點定位線上的光點通過攝像裝置形成的圖像將發(fā) 生相應(yīng)的變化，通過對圖像中光點位置進行采集和運算，算出橋梁的撓度。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本 實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng) 涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求基于線激光的多點撓度測量系統(tǒng)，其特征在于所述裝置包括至少一套激光光點定位裝置和攝像裝置(5)，還包括線激光發(fā)射器(8)和計算機(9)，所述激光光點定位裝置包括上固定連接件(1)、光點定位線(2)、彈簧(3)、下固定連接件(4)和吸光屏(7)，所述光點定位線(2)的上端通過上固定連接件(1)與待測結(jié)構(gòu)的頂部相連接，所述光點定位線(2)的下端依次連接彈簧(3)和下固定連接件(4)，并通過(3)下固定連(3)接件(4)與待測結(jié)構(gòu)的底部相連接，所述光點定位線(2)通過彈簧(3)的彈性作用保持豎直繃緊狀態(tài)；所述線激光發(fā)射器(8)設(shè)置的位置應(yīng)保證發(fā)出的線激光與各個光點定位線(2)垂直相交，并在光點定位線(2)上形成光點(6)；所述吸光屏(7)以與光點定位線(2)相平行的方式設(shè)置在光點定位線(2)附近，所述攝像裝置(5)與激光光點定位裝置的數(shù)量相同，其鏡頭正對光點定位線(2)上的光點位置且與吸光屏(7)的吸光平面相對應(yīng)；所述攝像裝置(5)的信號輸出端與計算機(9)的信號輸入端相聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線激光的多點撓度測量系統(tǒng)，其特征在于所述上固定 連接件(1)和下固定連接件(4)采用固定螺栓。
專利摘要本實用新型公開了一種基于線激光的多點撓度測量裝置，所述裝置包括至少一套激光光點定位裝置和攝像裝置，還包括線激光發(fā)射器和計算機，所述激光光點定位裝置包括上固定連接件、光點定位線、彈簧、下固定連接件和吸光屏，本實用新型安裝完成以后，當攝像裝置發(fā)生上下位移，光點定位線上由線激光發(fā)射器形成的光點通過攝像裝置形成的圖像將發(fā)生相應(yīng)的變化，通過對圖像中光點位置進行采集和運算，算出橋梁的撓度，本實用新型具有精度高、便于觀察，測量成本低廉，易于安裝等優(yōu)點；可同時檢測及監(jiān)測任何時刻被測多個點的振動情況及橋兩側(cè)因溫差不同而引起的撓度值不同，預測其長期位移或撓度及其發(fā)展趨勢。
文檔編號G01M5/00GK201740635SQ201020226330
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者劉玉龍, 張奔牛, 張開洪 申請人:重慶交通大學