变坡水槽床面比降自动测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变坡水槽床面比降自动测量装置及测量方法，属于明渠水流研究领 域。
【背景技术】
[0002] 明渠水流为自然界的基本流动，河流、渠道、湖泊均视为明渠水流，遵循明渠水流 运动规律。为开展明渠水流基本理论研究，大量研究者采用水槽进行试验研究。为真实模 拟原型河道床面比降，矩形水槽一般设计可变坡水槽。变坡过程原理为：水槽一端或中部布 置活动支点，然后水槽绕着活动支点转动一定幅度，实现变坡。水槽床面比降与试验工况密 切相关，每次试验均需要准确测量床面比降。常规方法主要采用人工方式通过水准仪测量， 费时费力，且测量精度有限，影响到明渠水流试验研究。
【发明内容】
[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种变坡水槽床面比降 自动测量装置及测量方法，通过水槽铅锤件阻挡投射到CCD上光源，经图像处理得到铅锤 件在垂直方向上的精确位移，从而实现矩形水槽床面比降的自动测量。
[0004] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种变坡水槽床面比降自动测量装置， 包括与水槽头部连接的铅垂件，所述铅垂件的底部位于线阵CCD和发光LED之间，线阵CCD 和发光LED平行布置于基座上，所述发光LED发出平行光垂直照射在线阵C⑶上。
[0005] 作为优选，所述发光LED发出蓝色光，线阵C⑶前布置蓝色窄带滤光片。
[0006] 作为优选，所述铅锤件采用铁性重金属材料制作，该铅锤件与水槽头部活动连接， 铅锤件在重力作用下能自动垂直向下，铅锤件的下部为矩形片状，该矩形片状处的宽度大 于线阵CCD宽度。
[0007] 基于上述变坡水槽床面比降自动测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0008] 1)初始状态下，LED发出蓝色光，经铅锤件阻挡投射至线阵(XD，线阵C⑶采
[0009] 集投射的蓝色光，获取坐标为Yi，单位为象素；
[0010] 2)水槽变坡后，铅锤件位置沿垂直方向自动变化，LED发蓝色光，经铅锤件阻挡投 射至线阵CCD，线阵CCD采集投射的蓝色光，获取坐标为Y2，单位为象素；
[0011] 3)水槽床面比降为：
[0013] 其中β为水槽床面比降，L为水槽水平状态下铅锤件至水槽活动支点距离，单位 为m，α为CCD单位象素代表的实际尺寸，单位为m/象素。
[0014] 有益效果：本发明的变坡水槽床面比降自动测量装置，利用发光LED照射铅垂件 投射在线阵CCD上从而反映出水槽的高度变化，结构巧妙，利用光学成像原理抗干扰强，测 量精度高；本发明的方法操作简单，通过铅垂件位置在高度方向的变化自动计算矩形水槽 床面比降，无需人工操作，测量效率及自动化程度高。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的结构示意图；
[0016] 图2为图1的原理示意图。
【具体实施方式】
[0017] 如图1和图2所示，本发明的变坡水槽床面比降自动测量装置，包括与水槽1头部 连接的铅垂件，铅垂件通过活动铰链3铰接在水槽1头部，所述铅垂件的底部位于线阵CCD4 和发光LED5之间，线阵(XD4和发光LED5平行布置于基座6上，所述发光LED5发出蓝色平 行光垂直照射在线阵(XD4上，所述线阵(XD4与控制器连接，控制器与显示器连接。
[0018] 在本发明中，所述发光LED5发出蓝色光，线阵CCD4前布置蓝色窄带滤光片，通过 蓝色窄带滤光片线阵(XD4只采集LED发出的蓝色光，线阵(XD4识别度高，控制器处理的精 度高。所述铅锤件2采用铁性材料制作，能自动保持垂直向下，下部为矩形片状，矩形片状 的铅锤件2宽度大于线阵(XD4宽度。
[0019] -种上述变坡水槽床面比降自动测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0020] 1)初始状态下，LED发出蓝色光，经铅锤件2阻挡投射至线阵(XD4,线阵(XD4采 集投射的蓝色光，获取坐标为Yi，单位为象素；
[0021] 2)水槽1变坡后，铅锤件2位置沿垂直方向自动变化，LED发蓝色光，经铅锤件2 阻挡投射至线阵(XD4,线阵(XD4采集投射蓝色光，获取坐标为Y2;
[0022] 3)水槽1床面比降为
，利用控制器计算显示在显示器上，
[0023] 其中β为水槽1床面比降，L为水槽1水平状态下铅锤件2至水槽1活动支点距 离，单位为m，α为CCD4单位象素代表的实际尺寸单位为m/象素。
[0024] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 变坡水槽床面比降自动测量装置，其特征在于：包括与水槽头部连接的铅垂件，所 述铅垂件底部位于线阵CCD和发光L邸之间，线阵CCD和发光L邸平行固定于基座上，所述 发光LED发出平行光垂直照射在线阵CCD上。2. 根据权利要求1所述的变坡水槽床面比降自动测量装置，其特征在于：所述L邸发 出的光为蓝色光，线阵CCD前布置蓝色窄带滤光片。3. 根据权利要求2所述的变坡水槽床面比降自动测量装置，其特征在于：所述铅键件 采用铁性材料制作，该铅键件与水槽头部活动连接，铅键件在重力作用下能自动垂直向下， 铅键件的下部为矩形片状，该矩形片状处的宽度大于线阵CCD宽度。4. 一种如权利要求3所述的变坡水槽床面比降自动测量装置的测量方法，其特征在 于，包括W下步骤： 1) 初始状态，L邸发出蓝色光，经铅键件阻挡投射至线阵CCD，线阵CCD采集投射的蓝 色光，获取坐标为Yi，单位为象素； 2) 水槽变坡后，铅键件位置在重力作用下自动沿垂直方向变化，L邸发光，经铅键件阻 挡投射至线阵CCD，线阵CCD采集投射蓝色光，获取坐标为Y2,单位为象素； 3) 水槽床面比降为其中β为水槽床面比降，L为水槽水平状态下铅键件至水槽活动支点距离，单位为m，α为CCD单位象素代表的实际尺寸单位为m/象素。
【专利摘要】本发明公开了一种变坡水槽床面比降自动测量装置及测量方法，该装置包括与水槽头部连接的铅垂件，所述铅垂件的底部位于线阵CCD和发光LED之间，线阵CCD和发光LED平行固定于基座上，所述发光LED发出平行光垂直照射在线阵CCD上。本发明的变坡水槽床面比降自动测量装置，利用发光LED照射铅垂件投射在线阵CCD上，结构巧妙，利用光学成像原理抗干扰强，测量精度高；本发明方法操作简单，通过铅垂件高度变化计算矩形水槽床面比降，无需要人工操作，测量效率高。
【IPC分类】G01C5/00
【公开号】CN105241419
【申请号】CN201510800445
【发明人】晏成明, 张军, 陈红
【申请人】广东水利电力职业技术学院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月19日