Инструментальный мониторинг объектов на основе видеоизмерений
Авторы:Буюкян С.П., Рязанцев Г.Е.
Государственный специализированный проектный институт
Государственный специализированный проектный институт
В последние годы все большее распространение в системах
автоматизации измерений получают приборы с зарядовой связью, в частности,
телекамеры на основе ПЗС-матриц. Они характеризуются низковольтным (=12
В) и слаботочным (0,2 А) электропитанием, высокой чувствительностью (0,1
лк), широким диапазоном рабочих температур (-30 60 град.С), малыми габаритами,
стандартным выходным телевизионным сигналом и, что особенно важно, высокими
метрологическими характеристиками.
В ГСПИ выполнен ряд разработок подобых систем, к числу
которых относятся:
*Автоматизированная система инструментального мониторинга колебаний вершины и наклонов фундамента Главного монумента на Поклонной горе в г.Москве.
На отметке 142 м на вершине Монумента установлен инфракрасный
точечный источник света, а на отметке 8 м видеодатчик с ПЗС-матрицей. В
результате в телевизионном кадре выходного телевизионного сигнала видеодатчика
строится изображение точечного источника света, координаты центра которого
соответствуют положению вершины Монумента относительно его основания. Телевизионный
сигнал вводится в компьютер, обрабатывается в нем и вычисляются упомянутые
координаты. Полученная информация автоматически архивируется и в обработанном
виде выводится на экран монитора.
Изменения координат характеризуют искомые амплитуды колебаний
вершины Монумента (ввиду ветровой нагрузки или действия солнечной радиации).
Погрешность измерений составляет 2,5 мм в диапазоне 2,5 м.
Кроме того, на отметке 4 м на диаметрально-противоположных
сторонах фундамента Монумента установлены четыре сообщающихся сосуда гидронивелира,
в которых измеряются уровни жидкости с помощью уровнемеров, также содержащих
ПЗС-матрицы.
Принцип действия уровнемеров основан на компьютерной обработке
их выходных телевизионных сигналов, вычислении координат центров изображений
точечных источников света в телевизионном кадре и последующей обработке
полученной информации по заданному алгоритму. Устройство уровнемеров признано
в качестве изобретения, патент РФ N RU 2112922 С1. Погрешность измерения
составляет 25 мкм в диапазоне 25 мм.
Автоматизированная система работает в непрерывном режиме
(не выключаясь) с ноября 1997г. и показала высокие эксплуатационные характеристики.
*Автоматизированная система для контроля геометрических параметров антенны ТНА-1500.
Четыре видеодатчика, содержащих ПЗС-матрицы закреплены
на куб-призме так, что их оптические оси находятся в одной плоскости и
направлены во взаимнопротивоположные стороны. Куб-призма устанавлена на аппаратной
кабине антенны, а по краям параболического зеркала закреплены специальные
светодиодные марки. Телевизионные сигналы, содержащие изображения марок,
вводятся в компьютер, обрабатываются в нем и определяются изменения геометрических
параметров антенны в зависимости от ее угла места, ветровой нагрузки, действия
солнечной радиации и пр.
Погрешность измерения неплоскостности зеркала антенны на диаметре 62 м меньше 0,1 мм.