[发明专利]用于地形测量中测量测桥挠度的装置及其测量方法

权利要求书

1.一种用于地形测量中测量测桥挠度的装置，它包括：激光器（1）、矩形成像板（2）、摄 像机（3）、测量小车（4）、工控机（10）和测距器，其特征在于：激光器（1）被装在测桥（5）的一 端，测量小车（4）上装有固定高度H和宽度W的矩形成像板（2）和摄像机（3），摄像机（3）装在 矩形成像板（2）和激光器（1）之间，该激光器正对矩形成像板（2）,激光器（1）发射出的一条 水平线光束（6）打到矩形成像板（2）上，摄像机（3）面对着矩形成像板（2）,矩形成像板（2） 位于摄像机（3）的视野范围内，测距器用于测量测量小车（4）的横向位置，测距器和摄像机 （3）分别与工控机（10）电连接。

2.如权利要求1所述的用于地形测量中测量测桥挠度的装置，其特征在于：所述的测距 器为编码器（8）或激光测距器（11）。

3.如权利要求2所述的用于地形测量中测量测桥挠度的装置，其特征在于：所述编码器 （8）装在测量小车（4）上。

4.如权利要求2所述的用于地形测量中测量测桥挠度的装置，其特征在于：所述激光测 距器（11）被固定在侧桥（5）的另一端上。

5.用权利要求3或4所述的用于地形测量中测量测桥挠度的装置来测量测桥挠度方法， 它包括以下步骤：

（I）当测量小车（4）在测桥（5）的行进过程中，打开激光器（1）和测距激光器，使激光器 （1）发射出来的一条水平线光束（6）打到矩形成像板（2）,摄像机（3）拍摄装在测量小车（4） 上的矩形成像板（2），得到图片（7），图片（7）上的四边形框（9）与高度H和宽度W的矩形成像 板（2）相对应，摄像机（3）将所述图片（7）传递给工控机（10）；同时，测距激光器测量出测量 小车（4）的横向位置，并将其传递给工控机（10）；

（II）工控机（10）根据矩形成像板（2）和图片（7）中的四边形框（9）对应点的坐标，计算 出水平线光束（6）与矩形成像板（2）底边之间的距离，即得到测量小车（4）的纵向位置，该纵 向位置与测量小车（4）初始纵向位置的差，即是测量小车（4）在该处测桥（5）上的纵向位置； 根据测量小车（4）该处的横向位置和初始横向位置的差，工控机（10）计算得到测量小车（4） 在该处测桥（5）上的横向位置；

(III)重复步骤（I）和步骤(II)，得到测量小车（4）在测桥（5）上各个点的横向位置和纵 向位置；画出测桥（5）挠度的图形。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：在上述步骤（II）中，工控机（10）分别从矩形 成像板（2）和四边形框（9）中取出至少三个顶点的相应坐标，然后根据公式：

其中：X,Y为对应于矩形成像板（2）上的点坐标，X’,Y’对应于四边形框（9）上的点坐标， 计算出公式中的M1、M2、M3、M4、b1和b2六个参数，再根据图片（7）中四边形框（9）的水平线光 束（6）的E’点和F’点的坐标值，利用上述公式得到矩形成像板（2）上的E点和F点的坐标值， 然后分别计算出矩形成像板（2）上的E点与B点之间的距离和F点与C点之间的距离，将上述 两个距离之和除以2，即得到测量小车（4）的纵向位置；在矩形成像板（2）中，以矩形成像板 （2）的宽度为矩形成像板（2）横向坐标，以矩形成像板（2）的长度为矩形成像板（2）纵向坐 标，以矩形成像板（2）的其中一个顶点为坐标原点；在图片（7）中，以图片（7）的宽度为图片 （7）横向坐标，以图片（7）的长度为图片（7）纵向坐标，以图片（7）的顶点为坐标原点。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：当测距器为编码器（8）时，编码器（8）测量出 测量小车（4）的横向位置，并将其传递给工控机（10），工控机（10）根据测量小车初始的横向 位置和行进中测量小车（4）的横向位置，算出测量小车（4）在测桥（5）上的横向位置。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：当测距器为激光测距器（11）时，激光测距器 （11）测量出测量小车（4）的横向位置，并将其传递给工控机（10），工控机（10）根据测量小车 （4）初始的横向位置和行进中测量小车（4）的横向位置，算出测量小车（4）在测桥（5）上的横 向位置。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：打在图片（7）上的水平线光束（6）是一条具有 一定宽度的带状区域，取该带状区域的中心与四边形框（9）的交点作为水平线光束（6）的的 E’点和F’点坐标值。