本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及建筑結(jié)構(gòu)及基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)變形位移監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)及相關(guān)監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)事業(yè)飛速發(fā)展，城市中高層和大型建筑日益增多。因此，建筑物的基坑開挖深度和規(guī)模也越來越大。由于在城市中不僅建筑密度一般比較大，而且城市道路以及地下管線縱橫交錯。因此，基坑開挖除必須確保相鄰建筑物的安全外，還必須保證城市干道安全運(yùn)行。這樣，在深基坑開挖和施工過程中，對支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和鄰近建筑物的安全性、穩(wěn)定性和監(jiān)測顯得十分重要。

常規(guī)的建筑結(jié)構(gòu)或基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形位移監(jiān)測方法主要是設(shè)置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，然后采用經(jīng)緯儀采用視準(zhǔn)線法監(jiān)測，剛開始幾次每月觀察一次，后面幾次每周甚至每2天觀察一次，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本高，而且精度低，容易出錯，結(jié)構(gòu)動態(tài)位移變化無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記錄。

因此，希望提供一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法，其省時(shí)省力，成本低，而且精度高，監(jiān)測準(zhǔn)確穩(wěn)定，可以實(shí)時(shí)記錄結(jié)構(gòu)動態(tài)位移變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)構(gòu)位移省時(shí)省力，成本低，而且精度高，監(jiān)測準(zhǔn)確穩(wěn)定，可以實(shí)時(shí)記錄結(jié)構(gòu)動態(tài)位移變化，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，制造簡便，成本低，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)位移激光監(jiān)測方法，采用該方法監(jiān)測結(jié)構(gòu)位移省時(shí)省力，成本低，而且精度高，監(jiān)測準(zhǔn)確穩(wěn)定，可以實(shí)時(shí)記錄結(jié)構(gòu)動態(tài)位移變化，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)位移激光監(jiān)測方法，其設(shè)計(jì)巧妙，操作簡便，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

為達(dá)到以上目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，包括光線發(fā)射裝置、光線接收裝置、光斑位移測量裝置和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置，所述光線發(fā)射裝置用于安裝在被監(jiān)測結(jié)構(gòu)上，所述光線接收裝置具有光線投射平面，所述光線發(fā)射裝置朝向所述光線投射平面設(shè)置用于發(fā)射光線至所述光線投射平面上形成光斑，所述光線投射平面與所述光線成角度α設(shè)置，所述光斑位移測量裝置朝向所述光線投射平面設(shè)置用于測量所述光斑在一段時(shí)間間隔內(nèi)在所述光線投射平面上的光斑位移z，所述光斑位移測量裝置與所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置信號連接用于將所述光斑位移z發(fā)送至所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置，所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置用于根據(jù)所述光斑位移z和所述角度α計(jì)算所述被監(jiān)測結(jié)構(gòu)在所述時(shí)間間隔內(nèi)在與所述光線垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα。

較佳地，所述光線發(fā)射裝置是激光發(fā)射裝置。

較佳地，所述光線接收裝置是光線接收板，所述光線投射平面是所述光線接收板的其中一個(gè)表面。

較佳地，所述光斑位移測量裝置包括圖像拍攝部件和圖像處理分析模塊，所述圖像拍攝部件朝向所述光線投射平面設(shè)置用于在所述時(shí)間間隔開始和結(jié)束時(shí)對所述光線投射平面上包含所述光斑的區(qū)域分別拍攝第一圖像和第二圖像，所述圖像拍攝部件與所述圖像處理分析模塊信號連接用于將所述第一圖像和所述第二圖像發(fā)送至所述圖像處理分析模塊，所述圖像處理分析模塊用于對所述第一圖像和所述第二圖像進(jìn)行分析從而獲得所述光斑位移z。

更佳地，所述圖像拍攝部件是照相機(jī)。

更佳地，所述分析具體包括：所述圖像處理分析模塊對所述第一圖像和所述第二圖像均進(jìn)行灰度化和二值化操作從而獲得第一處理圖像和第二處理圖像，然后所述圖像處理分析模塊掃描所述第一處理圖像和所述第二處理圖像分別得到所述光斑的第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)，最后所述圖像處理分析模塊根據(jù)所述第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和所述第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)計(jì)算獲得所述光斑位移較佳地，所述角度α為銳角。

在本發(fā)明的第二方面，提供了一種結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法，其特點(diǎn)是，所述結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法采用結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)，所述結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)包括光線發(fā)射裝置、光線接收裝置、光斑位移測量裝置和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置，所述光線接收裝置具有光線投射平面，所述光線發(fā)射裝置朝向所述光線投射平面設(shè)置，所述光線投射平面與所述光線成角度α設(shè)置，所述光斑位移測量裝置朝向所述光線投射平面設(shè)置，所述光斑位移測量裝置與所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置信號連接，所述結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法包括以下步驟：

(1)將所述光線發(fā)射裝置安裝在被監(jiān)測結(jié)構(gòu)上；

(2)所述光線發(fā)射裝置發(fā)射光線至所述光線投射平面上形成光斑；

(3)所述光斑位移測量裝置測量所述光斑在一段時(shí)間間隔內(nèi)在所述光線投射平面上的光斑位移z；

(4)所述光斑位移測量裝置將所述光斑位移z發(fā)送至所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置；

(5)所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置根據(jù)所述光斑位移z和所述角度α計(jì)算所述被監(jiān)測結(jié)構(gòu)在所述時(shí)間間隔內(nèi)在與所述光線垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα。

較佳地，所述光斑位移測量裝置包括圖像拍攝部件和圖像處理分析模塊，所述圖像拍攝部件朝向所述光線投射平面設(shè)置，所述圖像拍攝部件與所述圖像處理分析模塊信號連接，所述步驟(3)具體包括：

(31)所述圖像拍攝部件在所述時(shí)間間隔開始和結(jié)束時(shí)對所述光線投射平面上包含所述光斑的區(qū)域分別拍攝第一圖像和第二圖像；

(32)所述圖像拍攝部件將所述第一圖像和所述第二圖像發(fā)送至所述圖像處理分析模塊；

(33)所述圖像處理分析模塊對所述第一圖像和所述第二圖像進(jìn)行分析從而獲得所述光斑位移z。

更佳地，在所述步驟(33)中，所述分析具體包括：所述圖像處理分析模塊對所述第一圖像和所述第二圖像均進(jìn)行灰度化和二值化操作從而獲得第一處理圖像和第二處理圖像，然后所述圖像處理分析模塊掃描所述第一處理圖像和所述第二處理圖像分別得到所述光斑的第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)，最后所述圖像處理分析模塊根據(jù)所述第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和所述第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)計(jì)算獲得所述光斑位移

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法采用的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)的其它附加技術(shù)特征可以參見本發(fā)明的第一方面的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)的其它附加技術(shù)特征。

本發(fā)明的有益效果主要在于：

1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)的光線發(fā)射裝置用于安裝在被監(jiān)測結(jié)構(gòu)上，光線接收裝置具有光線投射平面，光線發(fā)射裝置朝向光線投射平面設(shè)置用于發(fā)射光線至光線投射平面上形成光斑，光線投射平面與光線成角度α設(shè)置，光斑位移測量裝置朝向光線投射平面設(shè)置用于測量光斑在一段時(shí)間間隔內(nèi)在光線投射平面上的光斑位移z，光斑位移測量裝置與結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置信號連接用于將光斑位移z發(fā)送至結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置，結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置用于根據(jù)光斑位移z和角度α計(jì)算被監(jiān)測結(jié)構(gòu)在時(shí)間間隔內(nèi)在與光線垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα，因此，采用該系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)構(gòu)位移省時(shí)省力，成本低，而且精度高，監(jiān)測準(zhǔn)確穩(wěn)定，可以實(shí)時(shí)記錄結(jié)構(gòu)動態(tài)位移變化，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)的光線發(fā)射裝置用于安裝在被監(jiān)測結(jié)構(gòu)上，光線接收裝置具有光線投射平面，光線發(fā)射裝置朝向光線投射平面設(shè)置用于發(fā)射光線至光線投射平面上形成光斑，光線投射平面與光線成角度α設(shè)置，光斑位移測量裝置朝向光線投射平面設(shè)置用于測量光斑在一段時(shí)間間隔內(nèi)在光線投射平面上的光斑位移z，光斑位移測量裝置與結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置信號連接用于將光斑位移z發(fā)送至結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置，結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置用于根據(jù)光斑位移z和角度α計(jì)算被監(jiān)測結(jié)構(gòu)在時(shí)間間隔內(nèi)在與光線垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα，因此，設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，制造簡便，成本低，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的這些和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)勢，通過下述的詳細(xì)說明，附圖和權(quán)利要求得以充分體現(xiàn)，并可通過所附權(quán)利要求中特地指出的手段、裝置和它們的組合得以實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)的一具體實(shí)施例的俯視示意圖。

圖2是使用圖1所示的具體實(shí)施例監(jiān)測被監(jiān)測結(jié)構(gòu)位移的俯視示意圖，其中被監(jiān)測結(jié)構(gòu)從位置A1移動到位置A2，光線發(fā)射裝置從位置B1移動到位置B2，光斑從位置C1移動到位置C2，被監(jiān)測結(jié)構(gòu)和光線發(fā)射裝置的移動方向采用豎向箭頭表示，光斑的移動方向采用傾斜箭頭表示，在位置A1的被監(jiān)測結(jié)構(gòu)、在位置B1的光線發(fā)射裝置及其發(fā)出的光線采用實(shí)線表示，在位置A2的被監(jiān)測結(jié)構(gòu)、在位置B2的光線發(fā)射裝置及其發(fā)出的光線采用等長虛線表示，圖像拍攝部件拍攝的范圍采用長短虛線表示。

(符號說明)

1光線發(fā)射裝置；11光線；12光斑；2光線接收裝置；21光線投射平面；3光斑位移測量裝置；31圖像拍攝部件；32圖像處理分析模塊；4結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置；10被監(jiān)測結(jié)構(gòu)；20基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。

請參見圖1所示，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)包括光線發(fā)射裝置1、光線接收裝置2、光斑位移測量裝置3和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置4，所述光線發(fā)射裝置1用于安裝在被監(jiān)測結(jié)構(gòu)10上，所述光線接收裝置2具有光線投射平面21，所述光線發(fā)射裝置1朝向所述光線投射平面21設(shè)置用于發(fā)射光線11至所述光線投射平面21上形成光斑12，所述光線投射平面21與所述光線11成角度α設(shè)置，所述光斑位移測量裝置3朝向所述光線投射平面21設(shè)置用于測量所述光斑12在一段時(shí)間間隔內(nèi)在所述光線投射平面21上的光斑位移z，所述光斑位移測量裝置3與所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置4信號連接用于將所述光斑位移z發(fā)送至所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置4，所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置4用于根據(jù)所述光斑位移z和所述角度α計(jì)算所述被監(jiān)測結(jié)構(gòu)10在所述時(shí)間間隔內(nèi)在與所述光線11垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα。

所謂“光斑位移”指的是光斑12產(chǎn)生的位移，所謂“結(jié)構(gòu)位移”指的是被監(jiān)測結(jié)構(gòu)10產(chǎn)生的位移，為了區(qū)分這兩者的位移，因此分別稱為“光斑位移”和“結(jié)構(gòu)位移”。

所述時(shí)間間隔具體為多少時(shí)間可以根據(jù)需要確定，例如1小時(shí)、6小時(shí)、1天、1周、一個(gè)月等等，由于結(jié)構(gòu)變形通常比較緩慢，所述時(shí)間間隔可以為1天。

所述光線發(fā)射裝置1可以是任何合適的光線發(fā)射裝置，只要能夠發(fā)射光線11至所述光線投射平面21上形成光斑12即可，即其功率需要保證光線11投射距離滿足監(jiān)測位置(光線發(fā)射裝置1所在位置)到光線投射平面21的距離，光斑12不散失、不擴(kuò)大，所述光線發(fā)射裝置1可以是，例如，激光發(fā)射裝置、紅外線發(fā)射裝置等等，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述光線發(fā)射裝置1是激光發(fā)射裝置。所述激光發(fā)射裝置可以是任何合適的激光發(fā)射裝置，例如激光筆。所述紅外線發(fā)射裝置可以是任何合適的紅外線發(fā)射裝置，例如紅外線筆。

所述光線接收裝置2可以是任何合適的光線接收裝置，請參見圖1所示，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述光線接收裝置2是光線接收板，所述光線投射平面21是所述光線接收板的其中一個(gè)表面。

所述光斑位移測量裝置3可以具有任何合適的構(gòu)成，只要能夠測量所述光斑12在一段時(shí)間間隔內(nèi)在所述光線投射平面21上的光斑位移z即可，請參見圖1所示，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述光斑位移測量裝置3包括圖像拍攝部件31和圖像處理分析模塊32，所述圖像拍攝部件31朝向所述光線投射平面21設(shè)置用于在所述時(shí)間間隔開始和結(jié)束時(shí)對所述光線投射平面21上包含所述光斑12的區(qū)域分別拍攝第一圖像和第二圖像進(jìn)行拍攝，所述圖像拍攝部件31與所述圖像處理分析模塊32信號連接用于將所述第一圖像和所述第二圖像發(fā)送至所述圖像處理分析模塊32，所述圖像處理分析模塊32用于對所述第一圖像和所述第二圖像進(jìn)行分析從而獲得所述光斑位移z。

所述圖像拍攝部件31可以是任何合適的圖像拍攝部件，請參見圖1所示，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述圖像拍攝部件31是照相機(jī)。所述照相機(jī)可以是任何合適的照相機(jī)，例如工業(yè)相機(jī)。

所述分析可以采用合適的方法和步驟，其目的是通過所述第一圖像和所述第二圖像所包含的信息從而獲得所述光斑位移z，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述分析具體包括：所述圖像處理分析模塊32對所述第一圖像和所述第二圖像均進(jìn)行灰度化和二值化操作從而獲得第一處理圖像和第二處理圖像，然后所述圖像處理分析模塊32掃描所述第一處理圖像和所述第二處理圖像分別得到所述光斑12的第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)，最后所述圖像處理分析模塊32根據(jù)所述第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和所述第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)計(jì)算獲得所述光斑位移這里的第一形心坐標(biāo)和第二形心坐標(biāo)分別是所述光斑12進(jìn)行光斑位移z前后所在位置的形心坐標(biāo)。

而為了成功監(jiān)測光斑12的形心坐標(biāo)，首先要將光斑12與周圍的環(huán)境背景分離開來，這需要對圖像拍攝部件31監(jiān)測到的圖像先進(jìn)行兩步操作，即灰度化和二值化。得到二值化圖像后，再通過掃描二值化圖像得到圖像中光斑12的形心坐標(biāo)。

根據(jù)所述光線投射平面21相對于所述光線11的傾斜程度，所述角度α可以為銳角、直角和鈍角，請參見圖1所示，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述角度α為銳角，例如30°。

所述被監(jiān)測結(jié)構(gòu)10可以是任何合適的結(jié)構(gòu)，例如建筑結(jié)構(gòu)或基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)20，請參見圖1所示，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述被監(jiān)測結(jié)構(gòu)10是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)20。

所述光斑位移測量裝置3朝向所述光線投射平面21設(shè)置可以采用任何合適的角度，只要能夠測量所述光斑12在所述光線投射平面21上的光斑位移z即可，較佳地，所述光斑位移測量裝置3垂直于所述光線投射平面21設(shè)置，請參見圖1所示，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，在所述光斑位移測量裝置3包括圖像拍攝部件31和圖像處理分析模塊32的情況下，所述圖像拍攝部件31垂直于所述光線投射平面21設(shè)置。

采用上述結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法主要包括以下步驟：

(1)將所述光線發(fā)射裝置1安裝在被監(jiān)測結(jié)構(gòu)10上；

(2)所述光線發(fā)射裝置1發(fā)射光線11至所述光線投射平面21上形成光斑12；

(3)所述光斑位移測量裝置3測量在一段時(shí)間間隔內(nèi)所述光斑12在所述光線投射平面21上的光斑位移z；

(4)所述光斑位移測量裝置3將所述光斑位移z發(fā)送至所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置4；

(5)所述結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置4根據(jù)所述光斑位移z和所述角度α計(jì)算所述被監(jiān)測結(jié)構(gòu)10在所述時(shí)間間隔內(nèi)在與所述光線11垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα。

所述光斑位移z可以是0，也就是說光斑12在所述時(shí)間間隔內(nèi)沒有移動產(chǎn)生光斑位移z，則計(jì)算結(jié)果為結(jié)構(gòu)位移x＝0，表明被檢測結(jié)構(gòu)10在所述時(shí)間間隔內(nèi)在與所述光線11垂直的方向上未發(fā)生變形產(chǎn)生結(jié)構(gòu)位移x。

在所述光斑位移測量裝置3包括圖像拍攝部件31和圖像處理分析模塊32的情況下，所述步驟(3)具體包括：

(31)所述圖像拍攝部件31在所述時(shí)間間隔開始和結(jié)束時(shí)對所述光線投射平面21包含所述光斑12的區(qū)域分別拍攝第一圖像和第二圖像；

(32)所述圖像拍攝部件31將所述第一圖像和所述第二圖像發(fā)送至所述圖像處理分析模塊32；

(33)所述圖像處理分析模塊32對所述第一圖像和所述第二圖像進(jìn)行分析從而獲得所述光斑位移z。

更佳地，在所述步驟(33)中，所述分析具體包括：所述圖像處理分析模塊32對所述第一圖像和所述第二圖像均進(jìn)行灰度化和二值化操作從而獲得第一處理圖像和第二處理圖像，然后所述圖像處理分析模塊32掃描所述第一處理圖像和所述第二處理圖像分別得到所述光斑12的第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)，最后所述圖像處理分析模塊32根據(jù)所述第一形心坐標(biāo)(X1，Y1)和所述第二形心坐標(biāo)(X2，Y2)計(jì)算獲得所述光斑位移

下面參照圖2進(jìn)一步詳細(xì)說明如何采用上述監(jiān)測結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)構(gòu)位移。

例如，以被監(jiān)測結(jié)構(gòu)10為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)20以及光線投射平面21與光線發(fā)射裝置1發(fā)射的光線11成角度α為30°為例，要監(jiān)測基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)20在圖2中沿豎向箭頭方向變形產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)位移x時(shí)，將光線發(fā)射裝置1安裝在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)20上，光線發(fā)射裝置1發(fā)射的光線11方向與豎向箭頭方向(結(jié)構(gòu)變形位移方向，也就是要監(jiān)測的變形方向)垂直，然后光線發(fā)射裝置1發(fā)射光線11至光線投射平面21上形成光斑12，如果基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)20在一段時(shí)間間隔內(nèi)沿豎向箭頭方向從位置A1移動到位置A2產(chǎn)生結(jié)構(gòu)位移x時(shí)，則光線發(fā)射裝置1隨之移動，也沿豎向箭頭方向從位置B1移動到位置B2，連帶光斑12在光線投射平面21上沿傾斜箭頭從位置C1移動到C2，通過光斑位移測量裝置3測量光斑12在該時(shí)間間隔內(nèi)在光線投射平面21上的光斑位移z并將光斑位移z發(fā)送至結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置4，結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置4根據(jù)光斑位移z和角度α為30°計(jì)算基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)20在該時(shí)間間隔內(nèi)在與光線11垂直的方向上的結(jié)構(gòu)位移x＝z*Sinα＝z*Sin30°＝z*(1/2)＝0.5z。

當(dāng)光斑位移測量裝置3包括圖像拍攝部件31和圖像處理分析模塊32時(shí)，在該時(shí)間間隔開始時(shí)，圖像拍攝部件31對光線投射平面21上包含所述光斑12的區(qū)域進(jìn)行拍攝獲得第一圖像，在該時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)，圖像拍攝部件31對光線投射平面21上包含所述光斑12的區(qū)域進(jìn)行拍攝獲得第二圖像，期間圖像拍攝部件31保持不動，然后將第一圖像和第二圖像發(fā)送至圖像處理分析模塊32，圖像處理分析模塊32對第一圖像和第二圖像均進(jìn)行灰度化和二值化操作從而獲得第一處理圖像和第二處理圖像，然后掃描第一處理圖像和第二處理圖像分別得到光斑12的第一形心坐標(biāo)和第二形心坐標(biāo)，最后根據(jù)第一形心坐標(biāo)和第二形心坐標(biāo)計(jì)算獲得光斑位移z。

通過本發(fā)明，可以實(shí)時(shí)顯示光斑12的二維坐標(biāo)和坐標(biāo)變化圖，實(shí)時(shí)輸出坐標(biāo)數(shù)據(jù)。監(jiān)測系統(tǒng)硬件部分均為市售的標(biāo)準(zhǔn)光電子設(shè)備和光學(xué)器件，組裝靈活方便，成本低廉，更有利于硬件設(shè)備的升級換代，向更高性能拓展。

本發(fā)明還進(jìn)行了一系列的靜態(tài)和動態(tài)位移監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，此方法具有較高的監(jiān)測精度和速度，并在鋼桁橋模型上進(jìn)行了橋梁跨中位移監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，證明了本方法在實(shí)際工程中的適用性。

需要提及的是，上述的圖像處理分析模塊和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置實(shí)現(xiàn)的功能可以通過單一裝置例如計(jì)算機(jī)提供。

因此，為了監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)或基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)等變形，本發(fā)明提出一種基于光線投射傳感技術(shù)。光線投射傳感技術(shù)包括光線發(fā)射裝置、光線接收裝置、光斑位移測量裝置和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算裝置。光線發(fā)射裝置固定于需要監(jiān)測的建筑結(jié)構(gòu)或基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上，固定牢固，可以隨結(jié)構(gòu)變形一起產(chǎn)生位移。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)或基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生位移時(shí)，固定其上的光線發(fā)射裝置發(fā)生位移，位移量與其相同。光線束投射在光線接收裝置的光線投射平面上，光線投射平面上的光斑隨光線發(fā)射裝置的位移發(fā)生位移，光斑位移量與光線發(fā)射裝置位移量按照角度關(guān)系進(jìn)行換算。

從而，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法具有很多優(yōu)勢，包括但不限于：

1、精度高，成本低；

2、圖像可以實(shí)時(shí)采集，圖像采樣頻率高，可以完整的反映出結(jié)構(gòu)動態(tài)位移的變化；

3、圖像處理的效率高，滿足實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)處理，位移曲線實(shí)時(shí)顯示的要求；

4、滿足針對采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展性數(shù)據(jù)分析的要求；

5、便于技術(shù)升級。

綜上，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)構(gòu)位移省時(shí)省力，成本低，而且精度高，監(jiān)測準(zhǔn)確穩(wěn)定，可以實(shí)時(shí)記錄結(jié)構(gòu)動態(tài)位移變化，并且設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，制造簡便，成本低，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

由此可見，本發(fā)明的目的已經(jīng)完整并有效的予以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的功能及結(jié)構(gòu)原理已在實(shí)施例中予以展示和說明，在不背離所述原理下，實(shí)施方式可作任意修改。所以，本發(fā)明包括了基于權(quán)利要求精神及權(quán)利要求范圍的所有變形實(shí)施方式。