一种增强型非接触式垂线坐标仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及土木工程中的结构监测领域，尤其涉及一种增强型非接触式垂线坐标仪，适用于各种大型建筑物等土木工程结构的水平位移和倾斜变形监测。
【背景技术】
[0002]土木工程结构的位移以及变形监测是土木工程安全监测中的常用的而且重要的监测项目。例如，在实际应用环境中通常需要检测屋顶、桥面等建筑物在经过一段时间之后其结构是否发生了变化以及变化量是多少，因此一般都需要有定量的数据。所以，可以在待测的屋顶或桥面下，垂直悬吊一根垂线，该垂线静止后将指向一个具体的点，在设置完垂线时对该垂线所指的初始点进行标记，经过一段时间后，再检测该垂线当前所指的点与初始点的相对位置是否发生了变化，如果发生了变化，通过测量相对位移即可获知待测的屋顶或桥面所发生的位移。但是，通过人工测量得到的数据既不准确，也不便于对大量数据进行处理。
[0003]随着科学技术的发展，特别是半导体图像传感器(例如，(XD、CM0S等)、单片机以及通讯技术的发展，非接触式光定位测量技术应运而生。目前，为了监测大型构筑物的位移以及变形，一般都是在待监测的大型构筑物上设置相应的非接触式垂线坐标仪(例如，光电式垂线坐标仪等)，并通过所设置的非接触式垂线坐标仪对大型构筑物进行监测。
[0004]图1为现有技术中的非接触式垂线坐标仪的结构示意图。如图1所示，现有技术中的非接触式垂线坐标仪主要包括:平行光源11、CXD传感器12和垂线13。其中，所述垂线13固定在待测物体上，所述平行光源11和所述CXD传感器12分别设置在所述垂线13的相对两侧。所述平行光源11用于提供平行光，所述平行光源11输出的平行光照射到所述垂线13上后，将所述垂线13投影到所述CXD传感器12上，然后通过对CXD传感器12上所获得的感光图像的像素数据进行分析，即可找到垂线13的在CXD传感器12上的投影位置并进而求出所述垂线13的坐标位置。当待测物体发生位移或变形时，所述垂线13将随待测物体的移动而移动，该垂线13在CCD传感器12上的投影位置也将随之发生相应的改变，其坐标位置也相应发生改变。因此，通过检测所述垂线13在CXD传感器12上的坐标位置即可对待测物体的位移或形变进行实时地监测，从而实现了非接触式监测。目前，非接触式垂线坐标仪已经广泛地应用到各种大型建筑物等土木工程结构的水平位移和倾斜变形监测中。
[0005]但是，现有技术中的非接触式垂线坐标仪也存在一些问题。例如:
[0006]现有技术中的非接触式垂线坐标仪对被测物体的光学环境要求高。但是，由于非接触式垂线坐标仪中的垂线是与外界的待测物体直接连接的，因此在通常的白昼的条件下，所述垂线不但受设备自带光源输出的平行光的照射，同时也有来自四面八方的自然光照射到所述垂线上，并也将所述垂线投影到CCD传感器上，从而将部分抵消设备自带平行光源照射到所述垂线上在CXD传感器上留下的投影，而且还将在CXD传感器上留下不同位置的投影，从而使得CCD传感器难以分辨所述垂线的正确位置。因此，当使用非接触式垂线坐标仪进行测量时，一般都需要基本滤除外界的自然光，否则将影响设备自带平行光源的正常工作。
[0007]为了解决上述的问题，在实际应用环境中，一般是在所述非接触式垂线坐标仪的上下左右增加多个遮光罩，遮挡外界射入的自然光，从而避免外界自然光对监测结果造成的不利影响，这与照相机在外界光较强时使用遮光罩的道理相类似。但是，上述方法在实际操作中十分麻烦，而且效果也并不理想；此外，有时还会限于检测环境的限制而难以实现。由此可知，现有技术中的非接触式垂线坐标仪对光环境的要求较高，在全黑环境向可以正常工作，但在有外界光源干扰的情况下，一般都难以正常工作，通常都需要通过人工的方式对现场光学环境进行物理干预，从而难以适应各种复杂的实际应用环境，无法实现全天候测量，而且其人工成本和设备成本也较高。此外，测量数据的可靠性也经常会受到现场光学环境的干扰，可靠性较低。
[0008]另外，在现有技术中的非接触式垂线坐标仪中，图像传感器一般是由多个(例如，7500个)感光像素组成，呈线性排列，每个像素直径较小(例如，7微米)。而且，对于每个像素来说，当外界全黑时，像素将输出高电平(例如，5V);而随着外界的亮度逐渐增强，像素的输出电平也将从高电平开始逐步降低，从而构成了不同的灰度等级；当外界光超过预设的亮度时，像素的输出电平将为0V，此时，即使再提高外界光的亮度，像素的输出仍保持为0V。因此，现有技术中的非接触式垂线坐标仪一般将垂线在CCD传感器上的投影分为多个灰度等级，然后根据不同的灰度等级对垂线的投影进行分析和计算，处理过程也比较繁琐而且费时，因而降低了 CCD传感器的扫描速度，增加了非接触式垂线坐标仪的成本。
[0009]综上可知，由于现有技术中的非接触式垂线坐标仪具有如上所述的缺点，因此如何提出一种更好的非接触式垂线坐标仪，是本领域中亟需解决的问题。
【发明内容】
[0010]有鉴于此，本发明提供了一种增强型非接触式垂线坐标仪，从而可以有效的避免外界光源对非接触式垂线坐标仪的干扰，使得非接触式垂线坐标仪在阳光不直射至全黑光学环境中都可正常工作。
[0011]本发明的技术方案具体是这样实现的:
[0012]一种增强型非接触式垂线坐标仪，该增强型非接触式垂线坐标仪包括:平行光源、垂线、C⑶传感器和滤光片；
[0013]其中，所述垂线固定在待测物体上；所述平行光源和所述CXD传感器分别设置在所述垂线的相对两侧；所述滤光片设置在所述CCD传感器和所述垂线之间；
[0014]所述平行光源用于输出平行光；
[0015]所述滤光片用于透射由所述平行光源输出的平行光并滤除由外界射入的自然光;
[0016]所述CCD传感器用于接收由所述平行光源输出并经所述滤光片透射后的平行光。
[0017]较佳的，所述滤光片的自然光通过率为10%?15% ；
[0018]经所述滤光片透射的透射光的光谱范围为625?740纳米。
[0019]较佳的，所述滤光片的一侧或两侧设置有反光膜，用于反射由外界射入的自然光。
[0020]较佳的，所述滤光片为SJD-Sl型光学玻璃。
[0021]较佳的，所述平行光源输出的平行光的亮度大于由外界射入的除阳光直射外的自然光的亮度。
[0022]较佳的，所述平行光源输出的平行光的亮度为50mcd。
[0023]较佳的，所述平行光源输出的平行光为红光。
[0024]较佳的，所述增强型非接触式垂线坐标仪中还进一步包括:二值化处理模块；
[0025]所述二值化处理模块，用于对所述CXD传感器所获得的感光图像的像素数据进行二值化处理。
[0026]较佳的，所述增强型非接触式垂线坐标仪中还进一步包括:抗干扰模块；
[0027]所述抗干扰模块，用于对CCD传感器所获得的感光图像上的干扰数据进行过滤。
[0028]由上述技术方案可见，本发明中由于在上述的增强型非接触式垂线坐标仪中的C⑶传感器和垂线之间设置了滤光片，该滤光片可以有效地对外界环境中射入的自然光进行滤除，使其基本不会射入到CCD传感器上，从而可以有效的避免外界光源对所述增强型非接触式垂线坐标仪的干扰，使得所述增强型非接触式垂线坐标仪在阳光不直射至全黑光学环境中都可正常工作，基本实现了全天候监测。另外，由于上述的滤光片是设置在所述增强型非接触式垂线坐标仪之中，因此在使用上述增强型非接触式垂线坐标仪中进行检测或监测时，无需通过人工的方式对现场光学环境进行物理干预，因而可以适应各种复杂的实际应用环境，大大降低了人工成本和设备成本，同时还增加了测量数据的可靠性。
【附图说明】
[0029]图1为现有技术中的非接触式垂线坐标仪的结构示意图。
[0030]图2为本发明实施例中的增强型非接触式垂线坐标仪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
[0032]在现实生活中，如果处于室外强烈的阳光下，人们在观察周围的物体的时候会感觉到十分刺眼，而此时如果戴上一个墨镜则会感觉舒服很多。由此可知，墨镜的使用实际上可以提高人们在强光下观察物体的能力。CCD图像传感器的工作原理和功能与人类的眼睛相类似，因此，在本发明的技术方案中，如果需要提高CCD图像传感器在外界光较强时的成像能力，则也可以考虑给它戴上墨镜，即增加相应的滤光片。
[0033]图2为本发明实施例中的增强型非接触式垂线坐标仪的结构示意图。如图2所示，本发明实施例中的增强型非接触式垂线坐标仪主要包括:平行光源11、(XD传感器12、垂线13和滤光片14。
[0034]其中，所述垂线13固定在待测物体上，所述平行光源11和所述CXD传感器12分别