【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁、隧道等大型结构体健康监测，具体是一种基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置及方法。
技术介绍
1、现有伸缩缝测量多采用拉绳位移传感器，把桥梁连接缝处的相对机械运动转换成可以计量、记录或传送的电信号。拉绳式位移传感器安装在伸缩缝一侧的桥体的固定位置上，拉绳缚在伸缩缝另一侧的桥体固定位置上。拉绳直线运动和桥体运动轴线对准。桥梁连接缝处的相对运动发生时，拉绳伸展和收缩，通过一个内部弹簧保证拉绳的张紧度不变。带螺纹的轮毂带动精密旋转感应器旋转，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号。拉绳位移传感器采用编码器原理测量位移，受温度、振动等因素影响较大，容易发生温漂现象，且测量精度仅为mm级。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置及方法，不受温度、振动等外界环境的影响，能够无温漂的测量桥梁伸缩缝变化。
2、一种基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，包括安装于伸缩缝一侧结构体上的箱体，所述的箱体内部设置有编码条带、条带卷轮、摄像机和数据处理模块；
3、所述的编码条带活动缠绕在条带卷轮上，其自由端穿过箱体侧面的狭缝后固定在伸缩缝另一侧结构体上；所述的摄像机包括摄像头和光学镜头，光学镜头正对箱体内的编码条带中心设置，摄像头对光学镜头视野内的编码条带上的条形编码成像；
4、所述的数据处理模块实时获取摄像机视野内的条形编码图像，并识别得到基准零点所在的像素对应的条形编码的变化过程，进而计算得到伸缩缝的宽
5、上述基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置中，编码条带上设置有若干组竖向排布的数字编码，每组数字编码由宽度相等的白色条码、黑白条码或黑色条码组成。
6、上述基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置中，每组数字编码的长度为20mm，包含10只黑色、白色或黑白的条码，其中每组数字编码的起始条码为黑色条码。
7、上述基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置中，光学镜头的视场内至少包含1组数字编码,视场为1.1-1.2倍的数字编码宽度。
8、上述基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置中，所述的结构体为隧道、桥梁、大坝或建筑物。
9、上述基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置中，所述的条带卷轮的底部设置有发条弹簧或恒扭矩的微电机，将编码条带缠绕在条带卷轮上。
10、上述基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置中，所述的光学镜头为微距镜头，对编码条带上的编码进行放大成像。
11、上述基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置中，在箱体内部设置有滑动立杆，编码条带的活动端绕过滑动立柱后再穿出狭缝。
12、一种基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量方法，包括以下步骤：
13、【1】调节摄像机的位置，使其视场内至少包含1组数字编码,；
14、【2】摄像机拍摄第一幅伸缩缝处于零点位置的图像，数据处理模块进行图像识别，找到其中1组数字编码并进行组号识别，然后以该组编码起始条码的左边沿对应的像素坐标作为基准像素零点；假设基准像素零点正对第n组数字编码中起始条码的左边沿；
15、【3】摄像机连续拍摄图像，并依次进行图像识别：首先找到图像中基准像素对应的数字编码的位置，并对该数字编码的组号进行识别，假设基准像素正对第m组数字编码从左到右第p个码元，则伸缩缝位移变化量计算为：
16、如果m>n，则伸缩缝缩小的像素值δl＝(m-n)*10l+p*l；
17、如果m<n，则伸缩缝扩大的像素值δl＝(m-n)*10l-(10-p)*l；
18、假如物像系数为k，则实际伸缩缝变化的位移值δx＝δl*k；
19、其中布设时编码条带的活动端固定在箱体的左侧，且数字编码的顺序为从左到右依次编码；每个码元对应的像素宽度为l，每组的数字编码对应的像素宽度为10l。
20、本专利技术的有益效果是：
21、一、本专利技术伸缩缝测量传感器将编码条带活动安装在伸缩缝两侧的结构体上，采用摄像头对编码条带上的条形编码进行成像，通过记录不同时刻摄像头视场内的条形码元位置，通过图像识别算法解码出位置信息，得到编码条带的移动量，进而实时得到伸缩缝的变化，测量不受温度、振动等外界环境的影响，并同时兼顾大量程和高精度的要求。
22、二、本专利技术在条形编码的编码排序上采用二进制数字编码的原理，用图像中黑色条纹和白色条纹的宽度来表示不同的含义，几种类型码元之间宽度的冗余度很大，不会出现误识别。同时在每组数字编码的前端设置了起始码元，方便了后续的图像识别。
23、三、本专利技术在图像识别算法中首先基于数字编码的起始码元编码规则，判断得到起始码元的位置；其次从起始码元的位置依此识别剩余的码元，得到二进制的数字编码组合和基准像素零点对应的码元号，进而精确计算得到了条形编码的位移量，并根据物像系数转换，精确测量了伸缩缝的宽度变化，确保了系统的测量精度。
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1.一种基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：包括安装于伸缩缝(11)一侧结构体(10)上的箱体(2)，所述的箱体(2)内部设置有编码条带(2)、条带卷轮(3)、摄像机(1)和数据处理模块(9)；
2.根据权利要求1所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：编码条带(2)上设置有若干组竖向排布的数字编码，每组数字编码由宽度相等的白色条码(6)、黑白条码(7)或黑色条码(8)组成。
3.根据权利要求2所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：每组数字编码的长度为20mm，包含10只黑色、白色或黑白的条码，其中每组数字编码的起始条码为黑色条码。
4.根据权利要求2所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：光学镜头的视场内至少包含1组数字编码,视场为1.1-1.2倍的数字编码宽度。
5.根据权利要求1所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：所述的结构体为隧道、桥梁、大坝或建筑物。
6.根据权利要求1所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特
7.根据权利要求1所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：所述的光学镜头(12)为微距镜头，对编码条带(2)上的编码进行放大成像。
8.根据权利要求1所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：在箱体(2)内部设置有滑动立杆(13)，编码条带(2)的活动端绕过滑动立柱(13)后再穿出狭缝。
9.利用权利要求2至4任意之一的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，实现结构体伸缩缝测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：包括安装于伸缩缝(11)一侧结构体(10)上的箱体(2)，所述的箱体(2)内部设置有编码条带(2)、条带卷轮(3)、摄像机(1)和数据处理模块(9)；
2.根据权利要求1所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：编码条带(2)上设置有若干组竖向排布的数字编码，每组数字编码由宽度相等的白色条码(6)、黑白条码(7)或黑色条码(8)组成。
3.根据权利要求2所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：每组数字编码的长度为20mm，包含10只黑色、白色或黑白的条码，其中每组数字编码的起始条码为黑色条码。
4.根据权利要求2所述的基于近景摄像原理的结构体伸缩缝测量装置，其特征在于：光学镜头的视场内至少包含1组数字编码,视场为1.1-1.2倍的数字编码宽度。
【专利技术属性】
技术研发人员：徐传昶，马乃轩，王阳春，高欣凯，朱晨辉，尚志强，武略，付文博，王能威，邵珠峰，刘星雨，高文武，范文斌，秦朝辉，
申请(专利权)人：山东高速工程检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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