СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ И ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ВИДЕОГИДРОСТАТИЧЕСКОГО НИВЕЛИРА Российский патент 2023 года по МПК G01C9/18 G06T7/60 

Изобретение относится к области измерительной техники, связанной с мониторингом деформационного состояния зданий и сооружений.

Известны гидростатические нивелиры (ГН), представляющие собой систему сообщающихся сосудов с жидкостью, установленных на контролируемых узлах зданий и сооружений, поверхность жидкости в которых устанавливается горизонтально (перпендикулярно направлению силы тяжести), а уровень жидкости в сосуде, отсчитываемый от верхнего края сосуда, пропорционален высотному положению контролируемого узла [1].

Важным достоинством ГН является возможность выполнения измерений при отсутствии прямой видимости между контролируемыми узлами зданий и сооружений.

Типы ГН отличаются друг от друга способами измерения уровня жидкости в сосудах. К современным ГН предъявляется требование автоматизации измерений, как правило, на основе компьютерных технологий.

К числу современных ГН относится видеогидростатический нивелир (ВГН), в которых уровень жидкости измеряется на основе компьютерной обработки изображений визирных целей (ВЦ) в телевизионном видеокадре (ТВК), отраженных от поверхности жидкости в сосуде [2].

Недостатком существующих ВГН является возможность измерений изменений только высотных положений контролируемых узлов зданий и сооружений, в то время как важным деформационным параметром являются также изменения их угловых положений. Кроме того, наклоны сосудов ВГН служат источниками погрешности измерений, которые могут быть учтены в виде поправок в результаты измерений на угол их наклона, что повышает точность ВГН.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является техническое решение, представленное в публикации [2] и Патенте РФ на изобретение [3], в соответствии с которым на сосудах ВГН устанавливаются видеодатчики (ВД), соединенные друг с другом и с компьютером линией связи [4].

Цель изобретения состоит в измерении наряду с уровнем жидкости в сосудах ВГН также их углов наклона и введении поправок в измеряемые уровни жидкости, которая достигается следующей последовательностью действий:

- вычисляется угол наклона каждого сосуда с ВД в проекциях на координатные оси ТВК, радиан:

ϕ_X=k_X(Х-Х₀),

ϕ_Y=k_Y(Y-Y₀),

где k_X, k_Y - коэффициенты пропорциональности, определяемые на основе калибровочных измерений, радиан/пиксель;

X, Y - упомянутые выше текущие координаты общего центра изображений визирных целей в телевизионном кадре, пиксель;

Х₀, Y₀ - начальные координаты общего центра изображений визирных целей в телевизионном кадре, пиксель;

- вычисляется уровень жидкости в сосудах видеогидростатического нивелира с поправкой за их наклоны в проекциях на координатные оси телевизионного кадра, мм:

где h - уровень жидкости в сосуде видеогидростатического нивелира, измеренный без введения поправок, мм;

k_ϕX, k_ϕY - коэффициенты пропорциональности, определяемые на основе калибровочных измерений, мм/радиан.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Васютинский И.Ю. Гидростатическое нивелирование. М., «Недра», 1976.

2. Буюкян С.П. Видеоизмерительная система гидростатического нивелира // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2003. - №2. - С. 128-130.

3. Безматерных М.В., Буюкян С.П. Видеонаклономер. - Патент на изобретение RU №2258906. - Бюл. №23, 2005.

4 Буюкян С.П. Видеопроцессор для видеоизмерений. - Патент на изобретение RU №2598790. - Бюл. №27, 2016.

Заявленное изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способу мониторинга деформационного состояния зданий и сооружений с помощью видеогидростатического нивелира. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что наряду с измерением высотных положений контролируемых узлов зданий и сооружений, на которых установлены сосуды видеогидростатического нивелира, также измеряются их наклоны и вводятся поправки в результаты измерений высотных положений контролируемых узлов за наклоны сосудов. Техническим результатом заявленного изобретения является введение поправок в измеряемые уровни жидкости в сосудах видеогидростатического нивелира.

Способ мониторинга деформационного состояния зданий и сооружений с помощью видеогидростатического нивелира, включающий в себя компьютерную обработку координат контурных точек изображений визирных целей в телевизионном видеокадре, отраженных от поверхности жидкости в сосуде видеогидростатического нивелира, отличающийся тем, что наряду с измерением высотных положений контролируемых узлов зданий и сооружений, на которых установлены сосуды видеогидростатического нивелира, также измеряются их наклоны и вводятся поправки в результаты измерений высотных положений контролируемых узлов за наклоны сосудов, достигаемый следующей последовательностью действий:

- вычисляется угол наклона каждого сосуда в проекциях на координатные оси телевизионного видеокадра, радиан:

ϕ_x=k_x(X_ϕ-X₀),

ϕ_Y=k_Y(Y_ϕ-Y₀),

где k_X, k_Y - коэффициенты пропорциональности, определяемые на основе калибровочных измерений, радиан/пиксель;

X, Y - текущие координаты общего центра изображений визирных целей в телевизионном видеокадре, пиксель;

X₀, Y₀ - начальные координаты общего центра изображений визирных целей в телевизионном видеокадре, пиксель;

- вычисляются уровни жидкости в сосудах видеогидростатического нивелира с поправкой за их наклоны в проекциях на координатные оси телевизионного видеокадра, мм:

где h - уровень жидкости в сосуде видеогидростатического нивелира, измеренный без введения поправок, мм;

k_ϕХ, k_ϕY - коэффициенты пропорциональности, определяемые на основе калибровочных измерений, мм/радиан.