1. 概述
地質(zhì)形變分析儀是一種新型非接觸式二維位移監(jiān)測傳感器，基于機(jī)器視覺技術(shù)，采用人工智能專用嵌入式系統(tǒng)平臺、高性能圖像傳感器、專業(yè)級攝影鏡頭、內(nèi)嵌行業(yè)先進(jìn)的圖像測量算法，本地解算、多種通信接口實(shí)時(shí)輸出二維位移數(shù)據(jù)。具有測量精度高、自適應(yīng)測量距離、測量范圍大、一機(jī)多靶；體積小、集成度高、安裝施工簡便等特點(diǎn)。
圖 1 視覺位移測量儀 圖 2 靶標(biāo)
圖 3 測量原理示意圖
靶標(biāo)或特征點(diǎn)(布設(shè)在被測結(jié)構(gòu)體關(guān)鍵部位)，通過數(shù)字圖像位移傳感器的長焦光學(xué)系統(tǒng)成像在圖像傳感器的光敏面上（將現(xiàn)實(shí)中的三維空間影像到虛擬的二維平面圖像的數(shù)字化。把客觀現(xiàn)實(shí)中的物點(diǎn)跟數(shù)字圖像中像點(diǎn)一一對應(yīng)），經(jīng)過圖像處理識別和高精度定位技術(shù)，確定像點(diǎn)的精確位置， 最后由物像關(guān)系確定目標(biāo)點(diǎn)的空間位置。通過對不同時(shí)刻特征點(diǎn)的空間位置比較分析，確定特征點(diǎn)的二維位移變化情況，進(jìn)而獲得被測結(jié)構(gòu)體相應(yīng)位置的變形參數(shù)，工作原理如圖 3 所示。
2. 功能及參數(shù)
2.1 功能及特點(diǎn)
基于機(jī)器視覺和高精度亞像素圖像算法技術(shù)，相對于傳統(tǒng)測量傳感器，具有更高的精度，并可同時(shí)給出二維位移數(shù)據(jù)
非接觸式測量：設(shè)備采用非接觸式圖像法，受環(huán)境溫濕度影響小，通視情況下
可替代傳統(tǒng)靜力水準(zhǔn)儀實(shí)現(xiàn)橋梁撓度和位移監(jiān)測；
一機(jī)多靶，數(shù)據(jù)相關(guān)性高：，降低多點(diǎn)測量成本，給出同一時(shí)刻多點(diǎn)位移參數(shù)，
采樣頻率高：采用高速圖像采集、處理、存儲和發(fā)送的硬件模塊和算法，具有較高的采樣頻率， 避免突發(fā)事件數(shù)據(jù)遺漏；
看門狗保障：支持軟件看門狗和硬件看門狗，保證設(shè)備全天候不停機(jī)工作，保證野外復(fù)雜環(huán)境下實(shí)時(shí)長期監(jiān)測；
專有技術(shù)，避免干擾：設(shè)備采用特殊不可見光波長靶標(biāo)，有效避免可見光干擾、同時(shí)減少雨霧天氣帶來的干擾。
2.2 技術(shù)參數(shù)
| 測量點(diǎn)數(shù) | 30 |
| 測量距離 | 5~500 米(不同焦距鏡頭) |
| 測量精度 |
≤50 米（≤±0.1mm）
≤100 米（≤± 0.2mm） |
| 測量方向 | 同時(shí)測量目標(biāo)物的二維變形(豎向撓度和橫向位移) |
| 測量頻率 | 1~50HZ |
| 通訊協(xié)議 | TCP、UDP、modbus |
| 通信接口 | 4G、以太網(wǎng)、RS485 可選 |
| 電源電壓 | DC9~26V |
| 功耗 | <10W |
| 工作溫度 | -20℃~+70℃ |
| 其它 | 電加熱功能（除霧）（可選） |
| 設(shè)備尺寸 | (L)200mm x (W)125mm x (H)75mm |
3. 安裝
3.1 安裝示意圖
撓度作為變形的一種描述形式，可以評價(jià)橋梁質(zhì)量及其運(yùn)營狀態(tài)，反映橋梁的剛度。橋梁的動(dòng)撓度是橋梁剛度最為實(shí)時(shí)的反應(yīng)，是橋梁在車輛載荷作用下最為真實(shí)的反應(yīng)。在車輛載荷作用下，橋梁結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生比相同靜載荷作用下更大的變形和應(yīng)力，因而對橋梁動(dòng)撓度進(jìn)行監(jiān)測有著重要的科研價(jià)值和實(shí)際意義。
圖 4 橋梁安裝示意圖
數(shù)字圖像位移傳感器用于橋梁撓度測量具有監(jiān)測精度高、測量范圍大、多點(diǎn)撓度同步實(shí)時(shí)測量、體積小、可靠性高、安裝施工簡便，適合長期、在線自動(dòng)化測量。撓度測量時(shí)靶標(biāo)安裝在待測點(diǎn)的位置，與被測目標(biāo)剛性連接；數(shù)字圖像傳感器安裝在相對靜止穩(wěn)定的位置(如橋墩)，傳感器中圖像傳感器獲取目標(biāo)靶變化后，通過圖像測量算法即可求出目標(biāo)靶位置隨時(shí)間變化參數(shù)，并經(jīng)過分析計(jì)算得到目標(biāo)的位移，進(jìn)而獲得被測目標(biāo)的動(dòng)態(tài)撓度變化，長期監(jiān)測又可同時(shí)獲得橋梁靜態(tài)撓度變化，測點(diǎn)布置及監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖 4 所示。
3.2 軟件示圖
圖 5 軟件調(diào)試：選擇合適的區(qū)域
在軟件中選擇合適的區(qū)域，作為感興趣區(qū)域，軟件會(huì)計(jì)算出燈的位置，并在中心標(biāo)注，用戶可以作為參考。
圖 6 動(dòng)態(tài)顯示幾條曲線
在軟件的動(dòng)態(tài)顯示界面，可以勾選多條曲線，顯示在一段時(shí)間內(nèi)的位置變化。
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