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一種待測點(diǎn)位移測量設(shè)備、系統(tǒng)、方法和工程機(jī)械的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種待測點(diǎn)位移測量設(shè)備、系統(tǒng)、方法和工程機(jī)械，該設(shè)備包括：接收器，用于接收位于所述待測點(diǎn)的第一發(fā)光元件所發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第一光斑的位置坐標(biāo)；以及處理器，根據(jù)所述待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)和初始位置坐標(biāo)及預(yù)先測定的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算得到所述待測點(diǎn)的位移變化。本發(fā)明采用聚焦設(shè)備對(duì)待測點(diǎn)進(jìn)行觀測，通過觀察待測點(diǎn)通過聚焦設(shè)備形成的位置坐標(biāo)的變化來得到待測點(diǎn)實(shí)際的位移變化，從而可以在距待測點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置對(duì)待測點(diǎn)的位移進(jìn)行監(jiān)測，不僅可以以超快的響應(yīng)速度遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)待測點(diǎn)位移的實(shí)時(shí)測量，而且現(xiàn)場應(yīng)用局限性小。
【專利說明】一種待測點(diǎn)位移測量設(shè)備、系統(tǒng)、方法和工程機(jī)械
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種位移測量技術(shù)，具體地，涉及一種待測點(diǎn)位移的測量設(shè)備、系統(tǒng)、方法和工程機(jī)械。
【背景技術(shù)】
[0002]大型工程機(jī)械(如混凝土泵車、起重機(jī)、救援消防車、云梯車、作業(yè)平臺(tái)等)在進(jìn)行施工時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)臂架末端抖動(dòng)的情況，甚至?xí)霈F(xiàn)大幅度劇烈震動(dòng)。這將導(dǎo)致不能準(zhǔn)確、快速地對(duì)準(zhǔn)施工點(diǎn)的問題，嚴(yán)重時(shí)還可能造成施工人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因而，很有必要在工程機(jī)械施工情況下對(duì)其臂架末端的位移變化進(jìn)行監(jiān)測。
[0003]通過監(jiān)測工程機(jī)械臂架末端的位移變化，對(duì)于工程機(jī)械產(chǎn)品的研制、調(diào)校和性能檢測等方面均具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。例如，研究工程機(jī)械臂架末端的擾動(dòng)及其變化規(guī)律，可以據(jù)此提高產(chǎn)品的作業(yè)精度、評(píng)價(jià)工程機(jī)械產(chǎn)品的性能以及鑒定產(chǎn)品的生產(chǎn)
質(zhì)量等。
[0004]對(duì)工程機(jī)械臂架末端的位移的測量分為接觸式測量和非接觸式測量兩種。對(duì)于接觸式測量，可以直接在工程機(jī)械臂架末端架設(shè)如測量儀表或各種位移傳感器的測量設(shè)備來進(jìn)行測量，雖然這種接觸式測量方法可以直接測量出臂架末端的位置變化并且設(shè)備簡單容易實(shí)施，但是該方法在架設(shè)和撤銷測量設(shè)備方面比較繁瑣、耗費(fèi)時(shí)間長，并且對(duì)在工地施工的工程機(jī)械來說具有很大的現(xiàn)場應(yīng)用局限性。
[0005]然而，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中采用攝像方式的非接觸式測量方法，需要攝像設(shè)備距離待測點(diǎn)很近，而且攝像方式易受背景光干擾，因而也存在較大的現(xiàn)場應(yīng)用局限性。此外，通過攝像方式獲得的圖像所需的存儲(chǔ)空間大，后期圖像處理的工作量大，測量的精度誤差大，并且得到的位移曲線非所見即所得，難于與攝像設(shè)備工作狀態(tài)的信息同步采集，響應(yīng)速度慢，因而不能實(shí)現(xiàn)待測點(diǎn)位移的實(shí)時(shí)測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種待測點(diǎn)位移的測量設(shè)備、系統(tǒng)、方法和工程機(jī)械，用于解決待測點(diǎn)位移的非接觸式實(shí)時(shí)測量的問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種待測點(diǎn)位移的測量設(shè)備，該設(shè)備包括:接收器，用于接收位于所述待測點(diǎn)的第一發(fā)光元件所發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第一光斑的位置坐標(biāo)；以及處理器，根據(jù)所述待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)和初始位置坐標(biāo)及預(yù)先測定的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算得到所述待測點(diǎn)的位移變化。
[0008]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種待測點(diǎn)位移的測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:發(fā)光元件，安裝在所述待測點(diǎn)處；聚焦設(shè)備，用于接收所述發(fā)光元件發(fā)出的光，并對(duì)該光進(jìn)行聚焦；光電傳感器，用于采集所述聚焦設(shè)備聚焦所產(chǎn)生的光斑，并確定該光斑的位置坐標(biāo)；以及以上所述的待測點(diǎn)位移測量設(shè)備。
[0009]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種工程機(jī)械，包括以上所述的待測點(diǎn)位移測量系統(tǒng)。[0010]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種待測點(diǎn)位移測量方法，該方法包括:接收位于所述待測點(diǎn)的第一發(fā)光元件所發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第一光斑的位置坐標(biāo)；以及根據(jù)所述待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)和初始位置坐標(biāo)及預(yù)先測定的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算得到所述待測點(diǎn)的位移變化。
[0011]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用聚焦設(shè)備對(duì)待測點(diǎn)進(jìn)行觀測，通過觀察待測點(diǎn)通過聚焦設(shè)備形成的位置坐標(biāo)的變化來得到待測點(diǎn)實(shí)際的位移變化，從而可以在距待測點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置對(duì)待測點(diǎn)的位移進(jìn)行監(jiān)測，不僅可以以超快的響應(yīng)速度遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)待測點(diǎn)位移的實(shí)時(shí)測量，而且現(xiàn)場應(yīng)用局限性小。
[0012]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0014]圖1是本發(fā)明提供的待測點(diǎn)位移測量設(shè)備的框圖；
[0015]圖2是本發(fā)明提供的待測點(diǎn)位移測量系統(tǒng)的框圖；
[0016]圖3是本發(fā)明提供的確定轉(zhuǎn)換參數(shù)的原理示意圖；以及
[0017]圖4是本發(fā)明提供的待測點(diǎn)位移測量方法的流程圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明
[0019]10接收器20處理器
[0020]30發(fā)光元件 40聚焦設(shè)備
[0021]50光電傳感器301第一發(fā)光兀件
[0022]302第二發(fā)光元件
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0024]圖1是本發(fā)明提供的待測點(diǎn)位移測量設(shè)備的框圖，如圖1所示，該設(shè)備包括接收器10和處理器20。接收器10用于接收位于待測點(diǎn)的第一發(fā)光元件所發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第一光斑的位置坐標(biāo)，處理器20根據(jù)待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)和初始位置坐標(biāo)及預(yù)先測定的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算得到待測點(diǎn)的位移變化。
[0025]在待測點(diǎn)的位置發(fā)生變化的情況下，在待測點(diǎn)上的第一發(fā)光元件所發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第一光斑的位置坐標(biāo)也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。因?yàn)樵撐恢米鴺?biāo)僅與聚焦設(shè)備的焦距有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān)，所以可以通過光斑的位置坐標(biāo)來計(jì)算待測點(diǎn)的位移變化。雖然同一次待測點(diǎn)位移測量的焦距是不變的，但是由于待測點(diǎn)距離聚焦設(shè)備很遠(yuǎn)，所以即使在測量中待測點(diǎn)發(fā)生變化仍然能夠形成清晰的光斑。具體方法如下:接收器10接收位于待測點(diǎn)的第一發(fā)光元件發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的光斑的每一時(shí)刻的位置坐標(biāo)，處理器20通過將待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)與初始位置坐標(biāo)的位移與預(yù)先測定的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行換算后可以得到待測點(diǎn)相對(duì)于初始位置的位移變化。
[0026]待測點(diǎn)發(fā)生的位移的計(jì)算公式如下:[0027]待測點(diǎn)發(fā)生的位移=待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)至初始位置坐標(biāo)的位移X轉(zhuǎn)換函數(shù)
[0028]其中，待測點(diǎn)的位置坐標(biāo)可以為一維坐標(biāo)，也可以為二維坐標(biāo)。
[0029]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，位移為矢量，轉(zhuǎn)換函數(shù)為標(biāo)量。所以結(jié)合待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)相對(duì)于初始位置坐標(biāo)的位移的可以得到待測點(diǎn)發(fā)生的位移。
[0030]圖2是本發(fā)明提供的待測點(diǎn)位移測量系統(tǒng)的框圖，如圖2所示，該系統(tǒng)不僅包括接收器10和處理器20，還包括發(fā)光元件30、聚焦設(shè)備40和光電傳感器50。發(fā)光元件30安裝在待測點(diǎn)處，聚焦設(shè)備40用于接收發(fā)光元件30發(fā)出的光，并對(duì)該光進(jìn)行聚焦，光電傳感器50用于采集聚焦設(shè)備40聚焦所產(chǎn)生的光斑，并確定該光斑的位置坐標(biāo)。
[0031]其中，轉(zhuǎn)換參數(shù)通過以下方法獲取，圖3示出了本發(fā)明提供的確定轉(zhuǎn)換參數(shù)的原理示意圖，如圖3所示，將處于待測點(diǎn)處的發(fā)光元件30稱為第一發(fā)光元件301，并在距待測點(diǎn)固定距離處設(shè)置第二發(fā)光元件302，第一發(fā)光元件301發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備40之后形成第一光斑，第二發(fā)光兀件302發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備40之后形成第二光斑,在接收器10接收到第一光斑和第二光斑二者的位置坐標(biāo)之后，處理器20通過第一發(fā)光元件301與第二發(fā)光元件302之間的距離以及第一光斑與第二光斑的位置坐標(biāo)之間的距離的比值可以得到上述轉(zhuǎn)換參數(shù)。
[0032]轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算公式如下:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種待測點(diǎn)位移測量設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括: 接收器，用于接收位于所述待測點(diǎn)的第一發(fā)光元件所發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第一光斑的位置坐標(biāo)；以及 處理器，根據(jù)所述待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)和初始位置坐標(biāo)及預(yù)先測定的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算得到所述待測點(diǎn)的位移變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于， 所述接收器還接收位于距所述待測點(diǎn)固定距離的測量點(diǎn)處的第二發(fā)光元件發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第二光斑的位置坐標(biāo)；以及 所述處理器根據(jù)所述第一光斑和第二光斑的位置坐標(biāo)之間的距離以及所述固定距離得到所述轉(zhuǎn)換參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器根據(jù)以下公式得到所述轉(zhuǎn)換參數(shù):
4.一種待測點(diǎn)位移測量系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 發(fā)光元件，安裝在所述待測點(diǎn)處； 聚焦設(shè)備，用于接收所述發(fā)光元件發(fā)出的光，并對(duì)該光進(jìn)行聚焦； 光電傳感器，用于采集所述聚焦設(shè)備聚焦所產(chǎn)生的光斑，并確定該光斑的位置坐標(biāo)；以及 權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的待測點(diǎn)位移測量設(shè)備。
5.一種工程機(jī)械，其特征在于，包括權(quán)利要求4所述的待測點(diǎn)位移測量系統(tǒng)。
6.一種待測點(diǎn)位移測量方法，其特征在于，該方法包括: 接收位于所述待測點(diǎn)的第一發(fā)光元件所發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第一光斑的位置坐標(biāo)；以及 根據(jù)所述待測點(diǎn)的當(dāng)前位置坐標(biāo)和初始位置坐標(biāo)及預(yù)先測定的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算得到所述待測點(diǎn)的位移變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換參數(shù)通過以下方法得到: 接收位于距所述待測點(diǎn)固定距離的測量點(diǎn)處的第二發(fā)光元件發(fā)出的光通過聚焦設(shè)備聚焦之后形成的第二光斑的位置坐標(biāo)；以及 根據(jù)所述第一光斑和第二光斑的位置坐標(biāo)之間的距離以及所述固定距離得到所述轉(zhuǎn)換參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換參數(shù)通過以下公式得到:
【文檔編號(hào)】G01B11/03GK103604377SQ201310595399
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】彭志強(qiáng), 萬梁, 羅前星 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司