視覺光電撓度儀的工作原理核心是通過機器視覺技術捕捉目標位移,結合光電傳感輔助定位,實現對結構撓度的非接觸式測量,具體流程可分為以下4個關鍵步驟:
1. 標記點布設:建立測量基準
在被測結構(如橋梁梁體、建筑橫梁)的關鍵測點(如跨中、支座附近)粘貼高對比度標記點(如反光靶標、黑色圓點或激光投射點)。這些標記點作為“位移基準",其位置變化直接反映結構的彎曲變形(撓度)。標記點需與背景形成明顯反差(如白色結構用黑色靶標),確保后續圖像能清晰識別。
2. 視覺與光電采集:捕捉目標動態
視覺采集:通過高精度工業相機(或CCD/CMOS傳感器)實時拍攝標記點的圖像,鏡頭焦距根據測量距離調整(如遠距離用長焦鏡頭),確保標記點在畫面中占據足夠像素(通常≥10×10像素),為后續計算提供基礎。
光電輔助:內置激光位移傳感器或紅外測距模塊,同步測量相機與被測結構的距離(消除距離變化對像素-物理尺寸換算的影響);環境光傳感器則自動調節相機曝光參數(如強光時降低曝光,弱光時補光),保證圖像清晰度。
3. 圖像處理:將像素位移轉化為物理位移
設備內置專用算法對采集的圖像進行分析:
特征點識別:通過邊緣檢測、灰度匹配等技術,精準鎖定標記點在圖像中的位置(精度可達亞像素級,即小于1個像素的尺寸)。
位移計算:對比不同時刻(如加載前、加載中、加載后)標記點的像素坐標變化,結合激光測距得到的實際距離,將像素位移換算為毫米級的物理位移(公式:物理位移=像素位移×像素尺寸,其中像素尺寸=實際距離÷鏡頭焦距對應的像素比例)。
4. 撓度擬合:生成結構變形曲線
根據多個測點(如橋梁跨中、1/4跨、3/4跨)的位移數據,通過曲線擬合算法(如最小二乘法)生成結構的彎曲變形曲線,最終輸出各測點的撓度值(如最大撓度、撓度分布規律),并通過軟件實時顯示或存儲。
簡言之,視覺光電撓度儀的本質是**“用眼睛(相機)看標記點動了多少,再通過計算算出實際彎了多少",全程不接觸被測結構,因此不會干擾其受力狀態,適合高精度、動態的撓度測量場景。
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