專利名稱：遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置，屬于激光測量技術領域。
背景技術：
隨著社會的高速發(fā)展，土木工程己成為了整個社會發(fā)展最主要的體現(xiàn)，同時，土木工程的健康狀況監(jiān)測也成為工程技術人員關注和研究的重要課題。結構健康監(jiān)測是指利用現(xiàn)場的無損傷的監(jiān)測方式獲得結構內(nèi)部信息，健康監(jiān)測的一個目標就是在結構受到自然的，如地震、暴雨等、人為的破壞或者長期使用后，在臨界點到來之前提早檢測出結構的損傷，這是一個實時在線監(jiān)測過程。在結構健康監(jiān)測技術中，傳感器是最基礎的健康結構信息采集中心，由于大氣的折射率隨溫度、大氣密度的變化，而時刻發(fā)生改變，而且沒有什么規(guī)律，而且大氣湍流溫度、密度有很大的隨機性，導致了監(jiān)測點的二維位移測量不夠精確。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術存在的不足，所要解決的技術問題是提供一種遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置，可實現(xiàn)高防護等級，能對激光在空氣中的折射做出修正減少測量誤差，可以通過組合方式測量位移的其他四維值，一個測量控制器可以測量多個激光標點的位移值。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置，包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、激光器控制總線、數(shù)據(jù)采集控制器、測量控制總線、校準激光器和雙路視覺測量控制裝置，激光器控制總線串聯(lián)第一激光器、第二激光器、第三激光器后接入數(shù)據(jù)采集控制器的輸入端，數(shù)據(jù)采集控制器的一端口通過測量控制總線并接校準激光器和雙路視覺測量控制裝置；
雙路視覺測量控制裝置的第一激光光靶對準第一激光器、第二激光器和第三激光器的發(fā)射端，雙路視覺測量控制裝置的第二激光光靶對準校準激光器的發(fā)射端。雙路視覺測量控制裝置的結構為半導體制冷/熱塊位于散熱器的上方，殼體位于半導體制冷/熱塊的上方，第一面陣CCD、第二面陣CCD、恒溫控制器和視覺測量控制器位于殼體內(nèi)部，第一激光光靶設置在殼體的側面，第一面陣CCD與第一激光光靶對應設置； 第二激光光靶設置在殼體的頂部，第二面陣CCD與第二激光光靶對應設置；視覺測量控制器的輸入端分別連接第一面陣CCD和第二面陣CCD的輸出端，恒溫控制器與散熱器和半導體制冷/熱塊連接。本發(fā)明與現(xiàn)在技術相比具有的有益效果是采用的技術方案是遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置，激光抗干擾能力強，分辨率較高，示值誤差小，穩(wěn)定性好，因此能適應于各種惡劣的工作環(huán)境，是實現(xiàn)無接觸遠距離測量的最佳選擇，通過對采集測量物體上激光投影的大小、面積等，從而準確的掌握被測量物體的所在位置及相關位移，不僅如此， 它可以根據(jù)測量的需要自由組合，同時測量一個或多個光靶上的多個被測物體的位移。本發(fā)明適用于橋梁、大壩、工業(yè)級民用建筑等土木工程、危險邊坡、危險山體等結構的健康監(jiān)測中。
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明 圖1是本發(fā)明的結構示意圖2是雙路視覺測量控制裝置的結構示意圖。圖中1為第一激光器、2為第二激光器、3為第三激光器、4為激光器控制總線、5 為數(shù)據(jù)采集控制器、6為測量控制總線、7為校準激光器、8為第二激光光靶、9為雙路視覺測量控制裝置、10為第一激光光靶、11為殼體、12為第一面陣(XD、13為恒溫控制器、14為視覺測量控制器、15為散熱器、16為半導體制冷/熱塊、17為第二面陣CCD。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置，包括第一激光器1、第二激光器2、第三激光器3、激光器控制總線4、數(shù)據(jù)采集控制器5、測量控制總線6、 校準激光器7和雙路視覺測量控制裝置9，其特征在于激光器控制總線4串聯(lián)第一激光器 1、第二激光器2、第三激光器3后接入數(shù)據(jù)采集控制器5的輸入端，數(shù)據(jù)采集控制器5的一端口通過測量控制總線6并接校準激光器3和雙路視覺測量控制裝置9 ；
雙路視覺測量控制裝置9的第一激光光靶10對準第一激光器1、第二激光器2和第三激光器3的發(fā)射端，雙路視覺測量控制裝置9的第二激光光靶8對準校準激光器7的發(fā)射端。雙路視覺測量控制裝置9的結構為半導體制冷/熱塊16位于散熱器15的上方， 殼體11位于半導體制冷/熱塊16的上方，第一面陣(XD12、第二面陣(XD17、恒溫控制器13 和視覺測量控制器14位于殼體11內(nèi)部，第一激光光靶10設置在殼體11的側面，第一面陣CCD12與第一激光光靶10對應設置；第二激光光靶8設置在殼體11的頂部，第二面陣 (XD17與第二激光光靶8對應設置；視覺測量控制器14的輸入端分別連接第一面陣CXDlO 和第二面陣(XD17的輸出端，恒溫控制器13與散熱器15和半導體制冷/熱塊16連接。根據(jù)被測量現(xiàn)場的實際情況，激光器和視覺測量控制裝置的數(shù)量可靈活設置。串行總線上可以連接多個激光器和多個視覺測量控制裝置。本實施例串行總線上連接了 3個激光器和1個雙路視覺測量控制裝置。視覺測量控制裝置根據(jù)需要測量的方式對激光器和測量單元發(fā)出指令，根據(jù)環(huán)境狀況調(diào)整激光器的功率以及開關狀態(tài)，對視覺測量控制裝置發(fā)出測量指令對該激光器標點所在位置進行測量。校準激光器7用來測量激光在大氣環(huán)境中的折射率以及折射引起的變化方向值。 每個測量單元的光靶都可以作為位移測量和折射率測量使用。雙路視覺測量控制裝置9可以對更多方向和更多的激光器測量，尤其是空氣折射率測量中固定直準激光器提供便利條件。第一激光器1、第二激光器2、第三激光器3分別固定于三個被測物，型號為 TPC7062K的數(shù)據(jù)采集控制器5通過激光器控制總線4控制第一激光器1、第二激光器2、第三激光器3的運作情況，數(shù)據(jù)采集控制器5通過現(xiàn)場測量控制總線6控制校準激光器7和雙路視覺測量控制裝置9。雙路視覺測量控制裝置9的第二激光光靶8對準校準激光器7的發(fā)射端，將校準激光器7和第二激光光靶8都固定，作為校準光源折射率檢測模型，采用高度準直方式，讓激光束遠距離傳輸，通過第二面陣(XD17測量光斑在第二激光光靶8中的初始位置和漂移位置，可以測量出激光在大氣中的折射率；雙路視覺測量控制裝置9的第一激光光靶10對準第一激光器1、第二激光器2和第三激光器3的發(fā)射端，作為測量被測物位移檢測模型，將第一激光器1、第二激光器2和第三激光器3發(fā)射的激光束遠距離傳輸至固定的第一激光光靶10，通過第一面陣CCD12測量光斑在第一激光光靶10中的初始位置和偏移位置，測量被測物的偏移數(shù)據(jù)。視覺測量控制器14采用型號為KEYENCE CV_5701_KC的基恩士視覺測量控制器， 視覺測量控制器14通過第一激光光靶10和第二激光光靶8監(jiān)測并采集光靶上的光斑位移數(shù)據(jù)，并將采集到的相關數(shù)據(jù)轉換成可識別的電信號后交給計算機，計算機通過圖形及數(shù)字顯示的方式為技術人員提供被測量物體的所在位置及相關位移，這樣就在接收處理信號的同時，同步校準了光源折射率，保證測量精度。采用型號為AC-801C恒溫控制器13實時監(jiān)測殼體內(nèi)部的溫度，若殼體11內(nèi)部溫度過高，恒溫控制器13通過控制散熱器15和半導體制冷/熱塊16開始制冷，保證各儀器
在正常溫度工作。第一面陣CXD和第二面陣CXD型號為CV-H500M的工業(yè)面陣(XD，激光器和激光光靶為現(xiàn)有技術，上述設備的供電及通信方式為現(xiàn)有技術。
權利要求
1.遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置，包括多個激光器、激光器控制總線(4)、數(shù)據(jù)采集控制器(5)、測量控制總線(6)、校準激光器(7)和雙路視覺測量控制裝置(9)，其特征在于激光器控制總線(4)串聯(lián)第一激光器(1)、第二激光器(2)、第三激光器(3)后接入數(shù)據(jù)采集控制器(5 )的輸入端，數(shù)據(jù)采集控制器(5 )的一端口通過測量控制總線(6 )并接校準激光器(3)和雙路視覺測量控制裝置(9)；所述雙路視覺測量控制裝置(9)的第一激光光靶(10)對準第一激光器(1)、第二激光器(2 )和第三激光器(3 )的發(fā)射端，所述雙路視覺測量控制裝置(9 )的第二激光光靶(8 )對準校準激光器(7)的發(fā)射端。
2.根據(jù)權利要求1所述的遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置，其特征在于所述雙路視覺測量控制裝置(9)的結構為半導體制冷/熱塊(16)位于散熱器(15)的上方，殼體(11)位于半導體制冷/熱塊(16)的上方，第一面陣CXD (12)、第二面陣CXD (17)、恒溫控制器(13)和視覺測量控制器(14)位于殼體(11)內(nèi)部，第一激光光靶(10)設置在殼體(11) 的側面，第一面陣CXD (12)與第一激光光靶(10)對應設置；第二激光光靶(8)設置在殼體(11)的頂部，第二面陣CXD (17)與第二激光光靶(8)對應設置；視覺測量控制器(14) 的輸入端分別連接第一面陣CXD (10)和第二面陣CXD (17)的輸出端，恒溫控制器(13)與散熱器(15)和半導體制冷/熱塊(16)連接。
全文摘要
本發(fā)明遠距離激光光干涉二維位移傳感器裝置，屬于激光測量技術領域，所要解決的技術問題是提供高防護等級，能對激光在空氣中的折射做出修正減少測量誤差，可以通過組合方式測量位移的其他四維值，一個測量控制器可以測量多個激光標點的位移值，主要技術特征是激光器控制總線串聯(lián)多個激光器后接入數(shù)據(jù)采集控制器的輸入端，數(shù)據(jù)采集控制器的一端口通過測量控制總線并接校準激光器和雙路視覺測量控制裝置；雙路視覺測量控制裝置的第一激光光靶對準激光器的發(fā)射端，所述雙路視覺測量控制裝置的第二激光光靶對準校準激光器的發(fā)射端；本發(fā)明適用于橋梁、大壩、工業(yè)級民用建筑等土木工程、危險邊坡、危險山體等結構的健康監(jiān)測中。
文檔編號G01C3/00GK102297679SQ20111013881
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權日2011年5月26日
發(fā)明者劉云霄, 劉潔, 王江龍 申請人:山西中泰科技工程有限公司