[發明專利]一種基于單彩色相機和單投影儀的振動測量裝置

在審

• 申請號: 202011393075.2
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112556821A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 梁曉博;張福民;曲興華;張園鈞;徐戀隱
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于振動測試技術領域，具體涉及一種使用單個彩色相機和單個投影儀的視覺振動測量裝置，具有這樣的特征，包括：相機和投影儀模塊，控制模塊，圖像存儲和處理模塊。相機和投影儀模塊，包括單個彩色相機、單個投影儀及其機械結構，系統根據三角法的原理進行測量，投影儀用來投射R、G、B特征圖案，相機拍攝圖像記錄投影儀投射的特征圖案位置；控制模塊，包括相機控制模塊和投影儀控制模塊，控制相機的拍攝周期、曝光時間和投影儀的投射周期、投射時間，相機的一個曝光周期內投影儀向目標投射三幅R、G、B特征圖案；圖像存儲和處理模塊，儲存相機拍攝的圖像，對圖像處理得到目標的相對位置，進而計算出目標的振動信息。

技術領域

本發明涉及振動測試技術領域，尤其涉及一種基于單彩色相機和單投影儀的振動測量裝置。

背景技術

基于三角法的視覺測量技術是計算機視覺測量的常用方案，被測量通常為相對的位移變化量，所以基于三角法的視覺測量方案可以用于振動信息的測量。目前使用的單目視覺測量振動方案需要在被測目標上粘貼或噴涂靶標，這難免會對被測目標造成外觀或者性能上的影響。而且振動的測量范圍主要取決于相機的幀率，根據奈奎斯特采樣定律可知相機的幀率要大于等于被測目標振動頻率的兩倍，所以測量高頻振動的目標需要更高幀率的相機，但是高速相機的成本很高，使得高速相機的使用范圍受到很大的限制。

申請號為201510167792.6的專利，用了多個低幀率相機組成陣列來測量高頻振動的方法，但是使用多個相機組成測量陣列存在系統體積大、成本高的問題。因此，無合作目標的振動測量方案，以及降低相機幀率限制的振動測量方案都有巨大的應用價值。本發明為解決無合作目標的振動測量和降低相機幀率限制的問題，提出一種基于單彩色相機和單投影儀的振動測量方法，實現了無合作目標的測量，且相機幀率限制變為原來的1/3。

發明內容

本發明為解決無合作目標的振動測量和降低相機幀率限制的問題，提出一種基于單彩色相機和單投影儀的振動測量裝置。

本發明提供了如下技術方案：一種基于單彩色相機和單投影儀的振動測量裝置，其特征在于，包括：相機和投影儀模塊，由單個彩色相機、單個投影儀及其二者的位置固定調節機構組成。固定調節機構包括水平調節機構、升降機構和回轉機構，用來調整該模塊放置的水平度以及相機和投影儀的相對位姿關系。投影儀用來投射R、G、B特征圖案，相機拍攝圖像記錄投影儀投射的特征圖案信息；控制模塊，由相機控制模塊和投影儀控制模塊組成，分別與所述的彩色相機和投影儀相連接。該模塊控制相機和投影儀的同步觸發，同時控制相機的拍攝周期、曝光時間和投影儀的投射周期、投射時間之間的關系；圖像存儲和處理模塊，在本裝置中指計算機，與所述的彩色相機相連接。該模塊存儲相機拍攝的圖像，并對存儲的圖像進行處理得到目標的相對位置，根據標定的系統參數計算出目標的振動信息。

在本發明提供的基于單彩色相機和單投影儀的振動測量裝置中，還具有這樣的特征：其中，所述的相機和投影儀的相對位姿關系包括相機和投影儀的水平距離、高度差、光軸夾角。系統測量原理為三角法測量，在測量進行之前需要使用標準器件對系統進行標定得到系統參數值，相機和投影儀的相對位姿關系影響系統參數值的大小。

在本發明提供的基于單彩色相機和單投影儀的振動測量裝置中，還具有這樣的特征：其中，所述的系統參數指的是目標在圖像像素上的偏移與目標的空間中的實際位置變化量之間的對應關系。h＝K×u，其中K為所述的系統參數，h為被測目標在空間中實際的位置變化量，u為目標上的特征圖案在圖像上的像素偏移量，當系統位置確定后系數K為定值。

在本發明提供的基于單彩色相機和單投影儀的振動測量裝置中，還具有這樣的特征：其中，所述的R、G、B特征圖案為單通道的紅、綠、藍圖案，將其作為特征經投影儀投射到目標的表面，被彩色相機拍攝儲存。

在本發明提供的基于單彩色相機和單投影儀的振動測量裝置中，還具有這樣的特征：其中，所述的相機和投影儀的同步觸發指控制相機和投影儀同時開始工作，相機開始曝光拍攝，投影儀開始投射第一幅特征圖案。