[發明專利]基于雙攝像頭的動力裝置軸扭矩、轉速、功率參數測量方法

有效

• 申請號: 201510025459.1
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104515867B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 資新運;耿帥;王迎;張英鋒;龐海龍;趙姝帆
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事交通學院
• 主分類號: G01P3/38
• 分類號: G01P3/38;G01L3/00;G01L3/24
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司12002
• 代理人: 侯力

技術領域：

本發明涉及動力裝置中軸物理參數的測量方法，進一步涉及動力裝置軸扭矩、轉速、功率參數測量方法。

背景技術：

在動力機械中，軸扭矩是反映機械設備動態性能最典型的機械量之一。然而，由于軸質地堅硬，扭矩作用下轉軸的應變位移非常微小，對轉軸扭矩的測量一直是研究的難點。目前扭矩測量主要分為兩個方向，一個是測量軸兩端的扭轉角位移，這類方法同時可以測量轉速信號，但由于這類方法需要軸兩端有較大的扭轉角，一般適用于長軸扭矩測量。對短軸的扭矩測量，現有方法主要是測量軸上應力應變，如將電阻應變片貼在軸表面，使用磁致伸縮材料，通過將這些應變敏感材料敷在軸表面，檢測材料相應的物理量變化來反映扭矩，但該類方法同時需要額外的轉速傳感器。因此，需要一種非接觸式的動力裝置軸扭矩、轉速、功率參數測量方法。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種動力裝置的軸扭矩、轉速、功率瞬時測量方法，該方法是非接觸式的，對環境要求低，方便安裝。為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

基于雙攝像頭的動力裝置軸扭矩、轉速、功率參數測量方法，動力裝置6、傳動軸8、負載7依次相連；

在傳動軸外周面，平行、間隔布置2圈隨機標識圖案，分別為第一隨機標識圖案、第二隨機標識圖案；在第一隨機標識圖案處布置對應的第一攝像頭2，在第二隨機標識圖案處布置對應的第二攝像頭3；第一攝像頭和第二攝像頭由同步控制器同步控制；第一攝像頭、第二攝像頭、同步控制器與上位機1相連，上位機內分布第一圖像存儲單元，存儲第一攝像頭圖像數據，且包含拍攝時間信息；上位機內分布第二圖像存儲單元，存儲第二攝像頭圖像數據，且包含拍攝時間信息；工作過程如下：

(一)轉速測量：

θ值是灰度值穩定的轉角，該值確定，以及每轉動θ所對應的軸表面像素位移m像素點確定；

在無負載的前提下，開啟第一攝像頭或者第二攝像頭采集傳動軸在0-2π轉角范圍的一組圖像序列，存儲為參考圖集，記為：S₁-S_n；

加載負載后，開啟第一攝像頭或者第二攝像頭連續采集應變后的軸表面圖像，記為A₁-A_j；Δt為相鄰兩幀圖像采樣時間間隔，取其中t_i時刻圖像A_i，與參考圖集S₁-S_n進行相關運算，得到相關度最高的參考圖像，記為S_i，相應中心點的像素位移記為u_i；取t_i+1時刻的圖像A_i+1，與參考圖集S₁～S_n進行相關運算，得到相關度最高的參考圖像S_j，相應中心點的像素位移記為u_j；因此在t_i+1-t_i內傳動軸轉過像素位移Δu為：

Δu＝(j-i)·m+(u_j-u_i)

相應轉速n為：

(二)扭矩測量：

在無負載的前提下，開啟第一攝像頭、第二攝像頭、同步控制器，同步采集傳動軸在0-2π轉角范圍的兩組圖像序列，第一圖像存儲單元存儲的圖像為第一參考圖集，記為：S₁₁-S_1n；第二圖像存儲單元存儲的圖像為第二參考圖集，記為：S₂₁-S_2n；第一參考圖集中的每一幀圖像，必同步一一對應第二參考圖集中的某一幀圖像；

加載負載后，開啟第一攝像頭、第二攝像頭、同步控制器，同步采集傳動軸的兩組圖像序列，第一圖像存儲單元存儲的圖像為第一采集圖集，記為：A₁₁-A_1m；第二圖像存儲單元存儲的圖像為第二采集圖集，記為：A₂₁-A_2m；第一采集圖集中的每一幀圖像，必同步一一對應第二采集圖集中的某一幀圖像；

取A₁₁-A_1m和A₂₁-A_2m中任何一對存在同步對應關系的圖像A_1i、A_2i；