[發(fā)明專利]定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心方法和裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310225883.1
• 申請(qǐng)日: 2013-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN103344177A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉厚林;楊洪鑌;王勇;任蕓;王凱;談明高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01P5/20;G01M10/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.一種定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心裝置，包括蝸殼(1)、葉輪(2)、泵軸(3)、跨幀CCD相機(jī)(4)、激光器(5)、外觸發(fā)同步裝置(6)、計(jì)算機(jī)(7)；其特征在于，泵軸(3)端面有旋轉(zhuǎn)定位圖案(8)，用以精確確定葉輪(2)旋轉(zhuǎn)中心位置；在蝸殼(1)內(nèi)設(shè)有葉輪(2)，葉輪（2）固定連接于泵軸(3)上；蝸殼(1)、葉輪(2)內(nèi)充滿工作介質(zhì)，激光器(5)和跨幀CCD相機(jī)(4)通過外觸發(fā)同步裝置(6)和計(jì)算機(jī)(7)相連；計(jì)算機(jī)(7)通過軟件控制激光器(5)和跨幀CCD相機(jī)(4)工作。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心裝置，其特征在于，葉輪（2）固定連接于泵軸(3)上方式為螺紋連接。?

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心裝置，其特征在于，葉輪(2)后蓋板附近和泵軸(3)前端有一段約1cm到2cm的無螺紋部分，這部分葉輪(2)和泵軸(3)通過光滑圓柱面嚙合。?

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心裝置，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)定位圖案(8)是包括以泵軸(3)幾何中心為圓心的二到四個(gè)同心圓，以及相交于泵軸(3)幾何的3到5條放射狀直線。?

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心裝置，其特征在于，所述的同心圓直徑約為泵軸(3)直徑d的1/3到3/4，各同心圓間直徑差為常數(shù)。放射狀直線間夾角相等，從泵軸(3)幾何中心延伸到泵軸(3)外徑處；同心圓和放射狀直線的線寬約為0.1mm到0.2mm，采用激光加工。?

6.一種定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心方法，其特征在于，具體步驟為:?

A)將葉輪(2)固定在泵軸(3)上，裝上蝸殼(1)，讓蝸殼(1)和葉輪(2)內(nèi)充滿工作介質(zhì)；調(diào)節(jié)激光器(5)發(fā)出的片光，使片光截面與泵軸(3)端面平行；反復(fù)調(diào)節(jié)激光器(5)和跨幀CCD相機(jī)(4)，使泵軸(3)端面的旋轉(zhuǎn)定位圖案(8)成像清晰。?

B)直接利用泵軸(3)端面尺寸或者使用標(biāo)尺的方法對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)定，得到相機(jī)放大率A?mm/pixel；調(diào)整相機(jī)跨幀時(shí)間，使得在跨幀時(shí)間內(nèi)泵軸(3)旋轉(zhuǎn)的角度在一定角度之間，并保證前后兩幀圖像中的放射狀直線不重合；利用跨幀CCD相機(jī)(4)拍攝旋轉(zhuǎn)定位圖案(8)的兩幀圖像；通過標(biāo)定兩幀圖像中的旋轉(zhuǎn)定位圖案(8)，可以精確確定葉輪(2)旋轉(zhuǎn)中心位置。?

C)葉輪(2)旋轉(zhuǎn)中心定位過程通過CAD導(dǎo)入圖像方法或采用特征識(shí)別程序完成；使用CAD定位葉輪(2)旋轉(zhuǎn)中心時(shí)，在CAD繪圖空間導(dǎo)入兩幀圖像，利用圖像在CAD中的尺寸和圖像尺寸像素，得到CAD圖像放大率B?mm/pixel；將兩幀圖像重疊布置，并對(duì)兩幀圖像中前置的圖像進(jìn)行裁切處理，使得兩幀圖像中放射線與同心圓的交點(diǎn)都清晰可見。?

D)將重疊圖像放大到像素級(jí)別，在兩幀圖像放射線與同心圓的交點(diǎn)中選取成像較清晰的4對(duì)點(diǎn)，在CAD空間中用線段連接兩幀圖像中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并作各連線的垂直平分線；反復(fù)定?位對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置，并使得各連線的垂直平分線交點(diǎn)的誤差半徑R滿足以下條件：?

R/B*A<0.05mm?

其中誤差半徑R是包含各垂直平分線交點(diǎn)的最小圓的半徑；當(dāng)誤差半徑R滿足上述條件時(shí)，完成葉輪(2)旋轉(zhuǎn)中心定位過程，此時(shí)最小圓的圓心O是葉輪(2)旋轉(zhuǎn)中心。?

E)將兩幀圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)分別與葉輪(2)旋轉(zhuǎn)中心O連接，可以得到各對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的角位移β_i，平均角位移β計(jì)算公式如下：?

F)在不同旋轉(zhuǎn)角速度和工況下重復(fù)上述過程，可以精確得到不同旋轉(zhuǎn)角速度和工況下葉輪(2)旋轉(zhuǎn)中心的精確位置O，利用旋轉(zhuǎn)角速度和旋轉(zhuǎn)中心O可以準(zhǔn)確重構(gòu)葉輪(2)內(nèi)相對(duì)速度。?

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心方法，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)定位圖案(8)是包括以泵軸(3)幾何中心為圓心的二到四個(gè)同心圓，以及相交于泵軸(3)幾何的3到5條放射狀直線。?

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心方法，其特征在于，所述的同心圓直徑約為泵軸(3)直徑d的1/3到3/4，各同心圓間直徑差為常數(shù)。放射狀直線間夾角相等，從泵軸(3)幾何中心延伸到泵軸(3)外徑處；同心圓和放射狀直線的線寬約為0.1mm到0.2mm，采用激光加工。?

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位離心泵PIV葉輪旋轉(zhuǎn)中心方法，其特征在于，步驟B中泵軸(3)旋轉(zhuǎn)的角度在60°到120°之間?。