[發明專利]一種用于TPIV測量的4臺相機協同調節的安裝平臺

有效

• 申請號: 201710130661.X
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106895232B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 李丹勛;段炎沖;任海濤;鐘強;王興奎
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F16M11/04
• 分類號: F16M11/04;F16M11/12;F16M11/18;F16M11/20;G03B17/56
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明涉及一種用于TPIV測量的4臺相機協同調節的安裝平臺，屬于流體運動精細測量技術領域，包括框架結構、垂直張角調節部件、水平張角調節部件和相機安裝調節部件；垂直張角調節部件安裝在框架結構上，沿垂向移動實現垂直張角調節；水平張角調節部件安裝在垂直張角調節部件上，跟隨垂直張角調節部件同步運動，并沿水平方向運動實現水平張角調節；相機安裝調節部件布置在水平張角調節部件和框架結構上，跟隨垂直、水平張角調節部件運動實現4臺相機的水平張角、垂直張角的調節，由相機安裝調節部件自身運動對相機的物距進行調整。本平臺用于實現TPIV系統4臺相機的安裝及同步調節，具有協同性強、操作方便、精確度高等優點。

技術領域

本發明屬于流體運動精細測量的技術領域，特別涉及一種用于TPIV測量的4臺相機協同調節的安裝平臺。

背景技術

層析粒子圖像測速技術(簡稱TPIV)從21世紀初開始發展，并迅速成為流體測量技術的最新研究內容。TPIV系統的工作原理為，在三維立體測量空間內密布的示蹤粒子由體形激光照亮，示蹤粒子散射的光線被多臺(一般為4臺)相機從不同的視角曝光和記錄；根據事先確定的相機標定關系以及層析重構算法，可以將平面灰度圖像重構為立體灰度圖像；基于三維互相關運算求出判讀體對應的流體微團的三維位移，即可得到判讀體中心點的三維速度矢量。

TPIV系統4臺相機最合理的布置為立體交叉(Cross-like)模式，如圖1所示，4臺相機01布置在矩形的四個頂點，各相機鏡頭02的光軸線與TPIV系統中心線OP呈一定的夾角安裝，4臺相機鏡頭02的光軸線相交于被測量體03的中心點P。

目前，TPIV系統4臺相機的安裝平臺還沒有定型的產品，世界上最著名的三家TPIV供應商(TSI、Dantec和Lavision)和國際上一些科研單位所采用的平臺都以萬向節固定單臺相機為基本結構，每臺相機單獨調節，不能進行4臺相機的協調同步調整，調整過程復雜，耗時耗力，大大降低了TPIV系統的測量效率。

發明內容

本發明的目的是為了填補TPIV相機安裝平臺研發的空白，基于立體交叉(Cross-like)模式，研發一種用于TPIV測量的4臺相機協同調節的安裝平臺，實現4臺相機的協調同步調整，具有協同性強、操作方便、精確度高等優點，擁有較好的推廣應用前景。

本發明提出的一種用于TPIV測量的4臺相機協同調節的安裝平臺，該安裝平臺包括框架結構、垂直張角調節部件、水平張角調節部件和相機安裝調節部件，將上下各兩臺相機鏡頭光軸線組成的平面與水平面的夾角均定義為垂直張角，將左右各兩臺相機鏡頭光軸線所在平面與中垂面的夾角均定義為水平張角；其中，所述垂直張角調節部件安裝在框架結構上，沿垂向移動實現垂直張角調節；所述水平張角調節部件安裝在垂直張角調節部件上，跟隨垂直張角調節部件同步運動，并沿水平方向運動實現水平張角調節；所述相機安裝調節部件布置在水平張角調節部件和框架結構上，跟隨垂直張角調節部件、水平張角調節部件運動實現4臺相機的水平張角、垂直張角的調節，由相機安裝調節部件自身運動對相機的物距進行調整；該平臺在任意垂直張角、水平張角及相機物距可調的條件下，4臺相機鏡頭的光軸始終匯聚于測量體中心點。

所述框架結構的外輪廓為長方體，包括位于長方體各棱上的外框、位于長方體頂面和底面且相互平行的各2根橫梁、位于長方體前面和后面且相互平行的各1根豎梁。