一种扭转测量多层结构的视觉方法技术

本发明专利技术涉及一种扭转测量多层结构的视觉方法，包括圆形标靶、相机三脚架、网口工业相机、显微长焦镜头、网线和电脑，检测单元将标注单元的位移信息通过传输单元上传至电脑，然后经Python算法对图像进行处理和数据计算，输出标靶圆心位移变化，通过公式计算得到结构扭转大小。本发明专利技术的有益效果：具有成本低、精度高、实时监测等优点，利用视觉监测技术实现了对多层结构扭转大小的测量，保证了扭转检测的精度，能够满足实际工程的需要，能够解决结构健康监测中结构扭转测量的问题。康监测中结构扭转测量的问题。康监测中结构扭转测量的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种扭转测量多层结构的视觉方法


[0001]本专利技术涉及结构健康监测和智能监测领域领域，涉及一种扭转测量多层结构的视觉方法。

技术介绍

[0002]随着现代物质生活的迅猛发展，人类对建筑功能和形式要求越来越多样化，随着产生了越来越多复杂体型的建筑，其中以平面不规则布置的建筑为代表，同时高层及超高层的建筑也越来越多。在以往的经验中，这些建筑结构当存在外在干扰时很容易发生扭转变形，随着变形不断增大，会降低建筑居住的舒适度以及降低结构的稳定性，当扭转超过一定限值时结构将会发生严重的扭转破坏。所以为了避免此类现象的出现，针对多层结构的扭转测量尤为重要，而现有的针对结构扭转的测量方法少之又少，本专利技术便提出一种利用新型的视觉方法实现对多层结构的扭转测量，该方法成本低、精度高，并且可以实现扭转的实时监测。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术中所存在的问题，本专利技术公开了一种扭转测量多层结构的视觉方法，包括了标记单元和、监测单元、数据传输单元；所述标记单元包括为圆形标靶；所述检测单元包括相机三脚架、网口工业相机、显微长焦镜头；所述相机三脚架安装在标记单元正下方地面上；所述网口工业相机安装在相机三脚架上，垂直底面朝上；所述长焦镜头安装在工业相机上，视野对准标记单元；所述数据传输单元包括网线和电脑；其测量方法为，检测单元将标注单元的位移信息通过传输单元上传至电脑，然后经Python算法对图像进行处理和数据计算，输出标靶圆心位移变化，通过公式计算得到结构扭转大小。
[0004]作为本专利技术的一种优选方案，所述标记单元可用钢筋分别固定在目标建筑结构不同高度的边缘处，使其与建筑侧面垂直，并随建筑结构扭转而转动。
[0005]作为本专利技术的一种优选方案，所述标记单元均由半径1cm的白色圆张贴于边长5cm黑色底板上组成，安装时不同高度的标记单元相互错开，可同时完整被显微长焦镜头拍摄到。
[0006]作为本专利技术的一种优选方案，所述相机三脚架安装时根据固定在建筑结构侧边缘的标靶数量调整位置，使相机三脚架位于标靶正下方。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述计算结构扭转大小公式为 tanθ＝x/(L
‑
y)，其中x为标靶圆心沿x方形位移，y为标靶圆心沿y方向位移，L为标靶圆心到结构平面扭转中心的距离。
[0008]本专利技术的有益效果：通过电脑使用Python算法对图像和数据进行处理计算，输出标靶圆心位移变化，最终测得结构扭转大小，具有成本低、精度高、实时监测等优点，利用视觉监测技术实现了对多层结构扭转大小的测量，保证了扭转检测的精度，能够满足实际工程的需要，能够解决结构健康监测中结构扭转测量的问题。
附图说明
[0009]图1本专利技术扭转测量多层结构的视觉方法示意图；
[0010]图2为本专利技术监测单元和标记单元相对位置俯视图；
具体实施方式
[0011]实施例1
[0012]本专利技术公开了一种扭转测量多层结构的视觉方法，包括了标记单元和、监测单元、数据传输单元；所述标记单元包括为圆形标靶；所述检测单元包括相机三脚架、网口工业相机、显微长焦镜头；所述相机三脚架安装在标记单元正下方地面上；所述网口工业相机安装在相机三脚架上，垂直底面朝上；所述长焦镜头安装在工业相机上，视野对准标记单元；所述数据传输单元包括网线和电脑；其测量方法为，检测单元将标注单元的位移信息通过传输单元上传至电脑，然后经Python算法对图像进行处理和数据计算，输出标靶圆心位移变化，通过公式计算得到结构扭转大小作为本专利技术的一种优选方案，所述微藻为塔克拉玛干沙漠南缘分离得到的细鞘丝藻。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述标记单元可用钢筋分别固定在目标建筑结构不同高度的边缘处，使其与建筑侧面垂直，并随建筑结构扭转而转动。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述标记单元均由半径1cm的白色圆张贴于边长5cm黑色底板上组成，安装时不同高度的标记单元相互错开，可同时完整被显微长焦镜头拍摄到。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，所述相机三脚架安装时根据固定在建筑结构侧边缘的标靶数量调整位置，使相机三脚架位于标靶正下方。
[0016]所述计算结构扭转大小公式为tanθ＝x/(L
‑
y)，其中x为标靶圆心沿x方形位移，y为标靶圆心沿y方向位移，L为标靶圆心到结构平面扭转中心的距离。
[0017]在本申请实施例中，标靶将完全固定在待检测建筑结构的不同层，当建筑结构发生扭转时，标靶会随着发生转动，即相当于标靶圆心在不同高度层的平面上产生沿两个垂直方向的位移；通过检测单元利用视觉技术可以实现对标靶圆心的追踪，通过数据处理单元便可测得标靶圆心的坐标的位移变化，由平面上两个垂直方向的位移值的变化便可得到不同高度平面相对于地面发生扭转的大小，而通过比较两个不同高度层之间的相对位移，通过公式tanθ＝x/(L
‑
y) 可以得到这建筑结构在这两个高度相对扭转的大小，综上便是利用视觉技术实现了对多层建筑结构扭转的测量。因为视觉位移测量技术可以达到微米级精度，故保证了扭转测量的精度，满足工程测量的要求，同时可以通过更换长焦镜头和标靶尺寸来进一步提高测量的精度。
[0018]其中主要利用的视觉位移技术关键在于当检测单元的数据通过网线传输到电脑之后，电脑将通过Python算法进行图像处理和数据计算，输出标靶圆心位移变化。Python算法可以调用工业相机捕捉标记模块的运动图像，并能进行图片识别和实时输出位移变化图像。同时将拍摄到的图像、位移数据信息以及位移变化图像存储在电脑中。基于机器视觉的图像识别方法，包含三个步骤：感兴趣区域的提取，目标识别与坐标计算以及像素坐标与结构坐标的转换。
[0019]通过实验可以验证当监测距离为10m时，绝对误差在0.072mm以内，保证了扭转监
测的精度，能够满足实际工程的需要，解决结构健康监测中结构扭转测量的问题。
[0020]如图1所示建筑结构，首先根据外力干扰判断建筑结构易发生较大扭转的平面层，如图实例所示确定监测扭转的两个高度层，即一层平面、二层平面；分别在两个高度层的边缘安装标记单元的圆形标靶，即一层平面对应标靶 2、二层平面对应标靶1。
[0021]如图2所示使用钢筋将标靶完全固定在建筑结构的目标层，同时保证两个标靶错开一定的距离，保证标靶在监测视野中不互相遮挡；在标记单元安装好之后，在两个标记单元的位置的正下方对应的地面处，安装相机三脚架，保证三脚架和地面完全固定；然后将长焦镜头安装到相机上，再将相机安装到三脚架上，调节角度使得镜头完全对准标记单元。
[0022]如图2所示，必须保证两个标靶均可出现在视野中；然后通过调节长焦镜头的焦距的使得其中一个标靶变得清晰；再选取合适长度的网线一端连接网口相机，另一端连接到电脑上，监测单元通过网线将所述标记单元的位移信息上传到电脑；电脑将通过Python算法进行图像处理和数据计算，输出标靶圆心位移变化，可得到两个标靶相对地面的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扭转测量多层结构的视觉方法，其特征在于：包括了标记单元、监测单元和数据传输单元；所述标记单元包括为圆形标靶；所述检测单元包括相机三脚架、网口工业相机、显微长焦镜头；所述相机三脚架安装在标记单元正下方地面上；所述网口工业相机安装在相机三脚架上，垂直底面朝上；所述长焦镜头安装在工业相机上，视野对准标记单元；所述数据传输单元包括网线和电脑；其测量方法为，检测单元将标注单元的位移信息通过传输单元上传至电脑，然后经Python算法对图像进行处理和数据计算，输出标靶圆心位移变化，通过公式计算得到结构扭转大小。2.根据权利要求1所述的一种扭转测量多层结构的视觉方法，其特征在于：所述标记单元可用钢筋分别固定在目标建筑结构不同高度的边缘处，使其与建筑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国友，徐伟进，黄逸宁，李东有，胡国龙，米洪彦，邢亮，张炜华，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司长春供电公司，
类型：发明
国别省市：