Видеодатчик гидростатического нивелира
Владельцы патента RU 2689282:
ОАО "Государственный специализированный проектный институт" (RU)
Изобретение относится к области техники для измерения высотных положений узлов сооружений. Видеодатчик гидростатического нивелира содержит оптически связанные матричный фотоприемник с объективом и узлом электроники, формирующим телевизионный видеосигнал, и источники света, которые установлены зеркально симметрично на противоположных сторонах объектива на отрезках линий, параллельных строкам матричного фотоприемника, а отношение длин отрезков линий к расстоянию между ними равно формату телевизионного видеокадра. Технический результат – повышение точности измерений. 2 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники, связанной с контролем высотных положений узлов сооружения.
Известны гидростатические нивелиры, содержащие сообщающиеся сосуды, установленные на контролируемых узлах сооружения, заполненные жидкостью, уровень которой устанавливается горизонтально (перпендикулярно направлению силы тяжести), что служит основой для измерений [1].
Известны устройства для измерения уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира, основанные на видеоизмерении - компьютерной обработке изображений источников света в телевизионном видеосигнале [2].
Аналогом изобретения служит отсчетное устройство гидростатического нивелира, содержащее оптически связанные фотоприемник с объективом и узлом электроники, формирующим телевизионный видеосигнал, и пары источников света, установленных вокруг объектива [3].
Аналогу присущи следующие недостатки:
- зависимость точности измерения уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира от погрешностей определения X и Y координат точек изображений источников света в видеокадре;
- сложная схема видеопроцессора [4], являющегося неотъемлемым узлом видеоизмерительной системы, в котором выделяются Х, Y-координаты точек изображений источников света в видеокадре.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является уровнемер, содержащий оптически связанные фотоприемник с объективом и узлом электроники, формирующим телевизионный видеосигнал, и кольцевой источник света, установленный вокруг объектива [5].
Прототипу присущи те же недостатки, что и аналогу.
Если источники света в видеодатчике гидростатического нивелира расположить зеркально симметрично на противоположных сторонах объектива на отрезках линий, параллельных строкам матричного фотоприемника, то вычисление уровня жидкости может выполняться на основе только Y-координат точек изображений источников света в видеокадре, что позволит:
- повысить точность измерений, зависящая от погрешности определения только Y-координат точек изображений источников света в видеокадре;
- существенно упростить схему видеопроцессора, исключив из него функциональные узлы, связанные с определением Х-координат точек изображений источников света в видеокадре.
Если отношение длин отрезков линий к расстоянию между ними установить равным формату телевизионного видеокадра (например, 4:3), то диапазон измерений будет максимальным, а погрешность - минимальной.
Цель изобретения состоит в устранении недостатков, присущих прототипу, для чего в соответствии с изобретением и в отличие от прототипа в видеодатчике, содержащем оптически связанные матричный фотоприемник (ПЗС-матрица, КМОП-структура) с объективом и узлом электроники, формирующим телевизионный видеосигнал, и источники света, источники света установлены зеркально симметрично на противоположных сторонах объектива на отрезках линий, параллельных строкам матричного фотоприемника, а отношение длин отрезков линий к расстоянию между ними равно формату телевизионного видеокадра.
Изобретение поясняется фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 изображен видеодатчик 1, содержащий узел электроники 2, матричный фотоприемник 3, объектив 4 и источники света 5. Видеодатчик 1 установлен на сосуде 6 гидростатического нивелира, заполненном жидкостью, уровень 7 которой измеряется. На выходе видеодатчика 1 формируется телевизионный видеосигнал ВС, содержащий изображения источников света 5, отраженные от поверхности жидкости, уровень 7 которой измеряется.
На фиг. 2 изображен видеодатчик 1 с источниками света 5, установленными зеркально симметрично на противоположных сторонах объектива 4 на отрезках линий, параллельных строкам 8 матричного фотоприемника 3, а уровень 7 жидкости в сосуде 6 гидростатического нивелира вычисляется на основе только Y-координат точек изображений источников света в видеокадре, что повышает точность измерений и позволяет существенно упростить схему видеопроцессора, тем самым достичь цели изобретения.
Видеодатчик гидростатического нивелира, содержащий оптически связанные матричный фотоприемник с объективом и узлом электроники, формирующим телевизионный видеосигнал, и источники света, отличающийся тем, что источники света установлены зеркально симметрично на противоположных сторонах объектива на отрезках линий, параллельных строкам матричного фотоприемника, а отношение длин отрезков линий к расстоянию между ними равно формату телевизионного видеокадра.
