姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法与流程

本发明属于变形测量辅助装置领域，特别涉及一种姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法。

背景技术：

1、在竖向结构侧向变形监测方面，常用的监测手段一般有全站仪、倾角仪、gps、gnss以及视觉识别法。

2、全站仪法，通常选择距离超高层一定距离设置全站仪，在某一稳定位置设置控制点(该控制点稳定可靠，无变形、无位移)，在超高层上设置观测点。该种测量方法全站仪与控制点与观测点之间必须通视，同时全站仪距离超高层距离随着高度的增加逐渐加大，否则由于仰角过大影响观测效果，另外该种方法只能进行短期监测，不能开展长期监测，也很难开展自动化监测。

3、gps测量法，该方法需要在测量位置安装测量装置，该方法可实现自动化测量，但该方法安装的测量装置由于建筑遮挡容易造成信号屏蔽，不允许存在障碍物，测站离变压器、大型发动机、高压电线以及转播站、微波信号发射台等都要有一定的距离。同时测站的周围也不能存在围墙、房屋、大面积水域、广告牌等信号反射物，但在监测中一般都很难满足这些条件，这就造成了多路径误差。

4、激光法，每套激光测量装置包括一个激光发射装置一个标靶，在竖向结构底部设置基准点，放置向上的一束激光，在测量位置放置标靶，记录激光照射在标靶上的位置，当发生侧向变形时，标靶位置发生变化，激光照射在标靶上的位置随之发生变化，计算两次位置差即可获得侧向变形值。当需要对多点进行测量时，则需要布置多套发射装置和标靶，沿竖向结构依次放置。该测量方法需要布置多套激光监测装置，同时每套装置之间均需要线缆连接，并需要供电。由于靶标平面尺寸较小，因此侧向变形测量范围受到限制。

5、视觉传感器法，沿结构竖向布置标靶板，标靶板固定在结构上且在标靶板附近设置倾角传感器。由于结构侧向变形时不仅带动标靶板侧向位移还有竖向的转角，利用倾角传感器测量此时标靶板所在位置结构倾斜角度，利用三角换算关系，将发生转角的靶标折算成水平状态。该种方法不仅需要设置两种传感器，还对视觉传感器和倾角传感器数据采集同步性要求高，监测结果存在一定偏差。

6、在现有视觉传感器法中，标靶板固定在竖向结构上，竖向结构发生侧向变形，如图1所示，由于竖向结构的侧向变形带来标靶板转动θ角度，从而造成观测误差，如图2所示。由图2可知，由于竖向结构侧向变形导致标靶板转动带来的水平变形误差为：△l’-△l＝l-lcosθ＝l(1-cosθ)，

7、由上式可知，结构侧向变形曲率越大，造成的水平变形观测误差越大。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法，解决视觉监测竖向结构侧向变形过程中由于侧向变形带来标靶板旋转造成的测量误差高的问题，有效提高竖向结构侧向变形监测准确性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法，所述姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标包括：标靶板、螺纹杆、第一配重块、l型连接件、滚轮耗能装置以及安装支架，所述l型连接件上水平杆与竖向杆之间连接处通过销轴安装于所述安装支架上，所述安装支架固定安装于被测竖向结构上，所述l型连接件能够绕着销轴自由转动，所述l型连接件包括水平杆和竖向杆，所述水平杆的一端与竖向杆的上端垂直固定连接，所述水平杆的另一端与螺纹杆的一端连接，所述螺纹杆的另一端与标靶板的一端连接，所述滚轮耗能装置设置于所述竖向杆上，所述第一配重块上设有与螺纹杆的外螺纹相匹配的内螺纹，通过调节第一配重块在螺纹杆上的位置能够使得标靶板处于水平状态，通过滚轮耗能装置能够使得标靶板始终处于水平状态；所述使用方法包括如下步骤：

4、步骤1，将姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标安装于被测竖向结构的被测位置上；

5、步骤2，调节第一配重块在螺纹杆上的位置，使得标靶板处于水平状态；

6、步骤3，标靶板在滚轮耗能装置的作用下始终处于水平状态；通过视觉传感器对标靶板进行观测，获得标靶板水平向位移，从而获得被测竖向结构的侧向变形值。

7、优选的，在上述的姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法中，所述滚轮耗能装置包括滚轮、柔性线、弹簧、第二配重块以及内设粘滞液体的储液罐，所述竖向杆上设有用于设置所述滚轮的竖向滑槽，所述滚轮能够沿着所述竖向滑槽移动，所述储液罐设置于所述安装支架的下部，且所述储液罐与标靶板位于所述安装支架的同侧，所述柔性线的两端固定于储液罐的顶部两端上，所述滚轮设置于所述柔性线上，所述弹簧的上端与滚轮固定连接，所述弹簧的下端与阻尼板的上端固定连接，所述阻尼板的下端与第二配重块的上端固定连接，所述阻尼板位于储液罐的粘滞液体内，通过滚轮使得柔性线始终处于张紧状态，当安装支架跟随被测竖向结构倾斜时，滚轮向上移动，弹簧对滚轮起到弹性约束作用，阻尼板和第二配重块在重力作用下始终处于竖直状态，使得标靶板始终处于水平状态，并且标靶板晃动时，阻尼板与粘滞液体相互作用，限制标靶板的晃动幅度，使得标靶板迅速静止。

8、优选的，在上述的姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法中，所述阻尼板上开设多条矩形孔。

9、优选的，在上述的姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法中，所述阻尼板采用金属板。

10、优选的，在上述的姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法中，所述储液罐由金属或者工程塑料制成，所述储液罐的横截面呈矩形。

11、优选的，在上述的姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法中，所述安装支架包括安装板、支撑件以及安装支座，所述支撑件的一端与所述述安装板的一侧固定连接，所述安装板的另一侧设有用于和被测竖向结构连接的所述安装支座，所述l型连接件上水平杆与竖向杆之间连接处通过销轴安装于所述支撑件的一端上。

12、优选的，在上述的姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法中，还包括一防护罩，所述防护罩与安装板固定连接，所述支撑件、螺杆、第一配种块以及标靶板均位于防护罩下方。

13、优选的，在上述的姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法中，所述标靶板采用塑料材质，所述标靶板呈长方形，所述标靶板的长边与被测竖向结构垂直。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

15、本发明公开了一种姿态自适应调整的竖向结构变形观测靶标的使用方法，采用标靶板、螺纹杆、第一配重块、l型连接件、滚轮耗能装置以及安装支架，所述安装板的一侧设有一水平设置的支架，所述l型连接件通过销轴安装于所述支架上，所述l型连接件能够绕着销轴自由转动，所述安装板的另一侧设有用于和被测竖向结构连接的安装支座，所述l型连接件包括水平杆和竖向杆，所述水平杆的一端与竖向杆的上端垂直固定连接，所述水平杆的另一端与螺纹杆的一端连接，所述螺纹杆的另一端与标靶板的一端连接，所述滚轮耗能装置设置于所述竖向杆上，所述第一配重块上设有与螺纹杆的外螺纹相匹配的内螺纹，通过调节第一配重块在螺纹杆上的位置能够使得标靶板处于水平状态，通过滚轮耗能装置能够使得标靶板始终处于水平状态。由于所述l型连接件通过销轴安装于所述安装支架上，所述l型连接件能够绕着销轴自由转动，将标靶板与安装支架分离，形成可自由转动的标靶板，通过滚轮耗能装置能够使得标靶板始终处于水平状态，从而避免标靶板跟随被测竖向结构进行侧向转动，减小标靶板转动角度，减少水平观测误差，提高被测竖向结构变形监测的准确性。