一种待测点位移测量设备、系统、方法和工程机械的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种待测点位移测量设备、系统、方法和工程机械，该设备包括：接收器，用于接收位于所述待测点的第一发光元件所发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第一光斑的位置坐标；以及处理器，根据所述待测点的当前位置坐标和初始位置坐标及预先测定的转换参数计算得到所述待测点的位移变化。本发明采用聚焦设备对待测点进行观测，通过观察待测点通过聚焦设备形成的位置坐标的变化来得到待测点实际的位移变化，从而可以在距待测点较远的位置对待测点的位移进行监测，不仅可以以超快的响应速度远距离实现待测点位移的实时测量，而且现场应用局限性小。
【专利说明】一种待测点位移测量设备、系统、方法和工程机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种位移测量技术，具体地，涉及一种待测点位移的测量设备、系统、方法和工程机械。
【背景技术】
[0002]大型工程机械(如混凝土泵车、起重机、救援消防车、云梯车、作业平台等)在进行施工时，经常出现臂架末端抖动的情况，甚至会出现大幅度剧烈震动。这将导致不能准确、快速地对准施工点的问题，严重时还可能造成施工人员伤亡和巨大的经济损失。因而，很有必要在工程机械施工情况下对其臂架末端的位移变化进行监测。
[0003]通过监测工程机械臂架末端的位移变化，对于工程机械产品的研制、调校和性能检测等方面均具有重要的理论意义和实用价值。例如，研究工程机械臂架末端的扰动及其变化规律，可以据此提高产品的作业精度、评价工程机械产品的性能以及鉴定产品的生产
质量等。
[0004]对工程机械臂架末端的位移的测量分为接触式测量和非接触式测量两种。对于接触式测量，可以直接在工程机械臂架末端架设如测量仪表或各种位移传感器的测量设备来进行测量，虽然这种接触式测量方法可以直接测量出臂架末端的位置变化并且设备简单容易实施，但是该方法在架设和撤销测量设备方面比较繁琐、耗费时间长，并且对在工地施工的工程机械来说具有很大的现场应用局限性。
[0005]然而，对于现有技术中采用摄像方式的非接触式测量方法，需要摄像设备距离待测点很近，而且摄像方式易受背景光干扰，因而也存在较大的现场应用局限性。此外，通过摄像方式获得的图像所需的存储空间大，后期图像处理的工作量大，测量的精度误差大，并且得到的位移曲线非所见即所得，难于与摄像设备工作状态的信息同步采集，响应速度慢，因而不能实现待测点位移的实时测量。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种待测点位移的测量设备、系统、方法和工程机械，用于解决待测点位移的非接触式实时测量的问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供了一种待测点位移的测量设备，该设备包括:接收器，用于接收位于所述待测点的第一发光元件所发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第一光斑的位置坐标；以及处理器，根据所述待测点的当前位置坐标和初始位置坐标及预先测定的转换参数计算得到所述待测点的位移变化。
[0008]相应地，本发明还提供了一种待测点位移的测量系统，该系统包括:发光元件，安装在所述待测点处；聚焦设备，用于接收所述发光元件发出的光，并对该光进行聚焦；光电传感器，用于采集所述聚焦设备聚焦所产生的光斑，并确定该光斑的位置坐标；以及以上所述的待测点位移测量设备。
[0009]相应地，本发明还提供了一种工程机械，包括以上所述的待测点位移测量系统。[0010]相应地，本发明还提供了一种待测点位移测量方法，该方法包括:接收位于所述待测点的第一发光元件所发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第一光斑的位置坐标；以及根据所述待测点的当前位置坐标和初始位置坐标及预先测定的转换参数计算得到所述待测点的位移变化。
[0011]通过上述技术方案，本发明采用聚焦设备对待测点进行观测，通过观察待测点通过聚焦设备形成的位置坐标的变化来得到待测点实际的位移变化，从而可以在距待测点较远的位置对待测点的位移进行监测，不仅可以以超快的响应速度远距离实现待测点位移的实时测量，而且现场应用局限性小。
[0012]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0014]图1是本发明提供的待测点位移测量设备的框图；
[0015]图2是本发明提供的待测点位移测量系统的框图；
[0016]图3是本发明提供的确定转换参数的原理示意图；以及
[0017]图4是本发明提供的待测点位移测量方法的流程图。
[0018]附图标记说明
[0019]10接收器20处理器
[0020]30发光元件 40聚焦设备
[0021]50光电传感器301第一发光兀件
[0022]302第二发光元件
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0024]图1是本发明提供的待测点位移测量设备的框图，如图1所示，该设备包括接收器10和处理器20。接收器10用于接收位于待测点的第一发光元件所发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第一光斑的位置坐标，处理器20根据待测点的当前位置坐标和初始位置坐标及预先测定的转换参数计算得到待测点的位移变化。
[0025]在待测点的位置发生变化的情况下，在待测点上的第一发光元件所发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第一光斑的位置坐标也会相应地发生变化。因为该位置坐标仅与聚焦设备的焦距有关，与光的强度无关，所以可以通过光斑的位置坐标来计算待测点的位移变化。虽然同一次待测点位移测量的焦距是不变的，但是由于待测点距离聚焦设备很远，所以即使在测量中待测点发生变化仍然能够形成清晰的光斑。具体方法如下:接收器10接收位于待测点的第一发光元件发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的光斑的每一时刻的位置坐标，处理器20通过将待测点的当前位置坐标与初始位置坐标的位移与预先测定的转换参数进行换算后可以得到待测点相对于初始位置的位移变化。
[0026]待测点发生的位移的计算公式如下:[0027]待测点发生的位移=待测点的当前位置坐标至初始位置坐标的位移X转换函数
[0028]其中，待测点的位置坐标可以为一维坐标，也可以为二维坐标。
[0029]本领域技术人员应当理解，位移为矢量，转换函数为标量。所以结合待测点的当前位置坐标相对于初始位置坐标的位移的可以得到待测点发生的位移。
[0030]图2是本发明提供的待测点位移测量系统的框图，如图2所示，该系统不仅包括接收器10和处理器20，还包括发光元件30、聚焦设备40和光电传感器50。发光元件30安装在待测点处，聚焦设备40用于接收发光元件30发出的光，并对该光进行聚焦，光电传感器50用于采集聚焦设备40聚焦所产生的光斑，并确定该光斑的位置坐标。
[0031]其中，转换参数通过以下方法获取，图3示出了本发明提供的确定转换参数的原理示意图，如图3所示，将处于待测点处的发光元件30称为第一发光元件301，并在距待测点固定距离处设置第二发光元件302，第一发光元件301发出的光通过聚焦设备40之后形成第一光斑，第二发光兀件302发出的光通过聚焦设备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标之后，处理器20通过第一发光元件301与第二发光元件302之间的距离以及第一光斑与第二光斑的位置坐标之间的距离的比值可以得到上述转换参数。
[0032]转换参数的计算公式如下:
[0033]
【权利要求】
1.一种待测点位移测量设备，其特征在于，该设备包括: 接收器，用于接收位于所述待测点的第一发光元件所发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第一光斑的位置坐标；以及 处理器，根据所述待测点的当前位置坐标和初始位置坐标及预先测定的转换参数计算得到所述待测点的位移变化。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于， 所述接收器还接收位于距所述待测点固定距离的测量点处的第二发光元件发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第二光斑的位置坐标；以及 所述处理器根据所述第一光斑和第二光斑的位置坐标之间的距离以及所述固定距离得到所述转换参数。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述处理器根据以下公式得到所述转换参数:
4.一种待测点位移测量系统，其特征在于，该系统包括: 发光元件，安装在所述待测点处； 聚焦设备，用于接收所述发光元件发出的光，并对该光进行聚焦； 光电传感器，用于采集所述聚焦设备聚焦所产生的光斑，并确定该光斑的位置坐标；以及 权利要求1至3中任一项权利要求所述的待测点位移测量设备。
5.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求4所述的待测点位移测量系统。
6.一种待测点位移测量方法，其特征在于，该方法包括: 接收位于所述待测点的第一发光元件所发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第一光斑的位置坐标；以及 根据所述待测点的当前位置坐标和初始位置坐标及预先测定的转换参数计算得到所述待测点的位移变化。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述转换参数通过以下方法得到: 接收位于距所述待测点固定距离的测量点处的第二发光元件发出的光通过聚焦设备聚焦之后形成的第二光斑的位置坐标；以及 根据所述第一光斑和第二光斑的位置坐标之间的距离以及所述固定距离得到所述转换参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述转换参数通过以下公式得到:
【文档编号】G01B11/03GK103604377SQ201310595399
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】彭志强, 万梁, 罗前星 申请人:中联重科股份有限公司