[發(fā)明專利]基于組合條紋的梁結(jié)構(gòu)模態(tài)振型測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011625005.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112697259B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘舜聰;林云粦;鐘劍鋒;徐帖
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G06T7/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種基于組合條紋的梁結(jié)構(gòu)模態(tài)振型測量裝置及方法，該裝置包括待測梁結(jié)構(gòu)、視覺傳感器、光學(xué)鏡頭、可調(diào)支架和具有圖像處理模塊的計算機，所述待測梁結(jié)構(gòu)表面附有組合條紋圖案，所述視覺傳感器安裝于可調(diào)支架上，以對待測梁結(jié)構(gòu)表面的組合條紋圖案進行實時成像，所述光學(xué)鏡頭安裝于視覺傳感器前端，以通過調(diào)節(jié)光學(xué)鏡頭得到結(jié)構(gòu)表面清晰的組合條紋圖像，所述視覺傳感器通過數(shù)據(jù)連接線與計算機連接，以上傳采集到的圖像信息，所述計算機通過圖像處理模塊對采集到的圖像信息進行處理分析，進而計算得到待測梁結(jié)構(gòu)的振動信息。該裝置及方法有利于提高梁結(jié)構(gòu)振動信息測量的精度和效率，且結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視覺振動測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于組合條紋的梁結(jié)構(gòu)模態(tài)振型測量裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，模態(tài)分析可分為計算模態(tài)分析和試驗?zāi)B(tài)分析。由有限元計算為主要方法的計算模態(tài)已經(jīng)發(fā)展的比較完善，已經(jīng)在機器、建筑物、航天航空飛行器、船舶、汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是試驗?zāi)B(tài)分析由于受到測量系統(tǒng)和處理系統(tǒng)的限制，并沒能高速發(fā)展。近十多年來，由于計算機技術(shù)、FFT分析儀、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及振動傳感器、激勵器等技術(shù)的發(fā)展，試驗?zāi)B(tài)分析也得到了的發(fā)展，受到了機械、電力、建筑、水利、航空、航天等許多產(chǎn)業(yè)部門的高度重視。就目前的試驗?zāi)B(tài)分析來講，可以較好的測量結(jié)構(gòu)的特定的固有頻率、阻尼比，而對模態(tài)振型卻沒有十分有效的測量手段。大多數(shù)的測量方法是在待測結(jié)構(gòu)表面安裝多個位移傳感器，通過每個位移傳感器得到的振動信息，進而得出模態(tài)振型。但是這樣的方法往往會給待測結(jié)構(gòu)引入額外附加質(zhì)量，影響結(jié)構(gòu)本身的固有振動特性。又或者采用光學(xué)測振系統(tǒng)，通過全場掃描得到待測結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型。但是這種全場掃描性激光測振儀價格昂貴，對環(huán)境要求苛刻，不適合應(yīng)用在實際的工程項目當(dāng)中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于組合條紋的梁結(jié)構(gòu)模態(tài)振型測量裝置及方法，該裝置及方法有利于提高梁結(jié)構(gòu)振動信息測量的精度和效率，且結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于組合條紋的梁結(jié)構(gòu)模態(tài)振型測量裝置，其特征在于，包括待測梁結(jié)構(gòu)、視覺傳感器、光學(xué)鏡頭、可調(diào)支架和具有圖像處理模塊的計算機，所述待測梁結(jié)構(gòu)表面附有組合條紋圖案，所述視覺傳感器安裝于可調(diào)支架上，以對待測梁結(jié)構(gòu)表面的組合條紋圖案進行實時成像，所述光學(xué)鏡頭安裝于視覺傳感器前端，以通過調(diào)節(jié)光學(xué)鏡頭得到結(jié)構(gòu)表面清晰的組合條紋圖像，所述視覺傳感器通過數(shù)據(jù)連接線與計算機連接，以上傳采集到的圖像信息，所述計算機通過圖像處理模塊對采集到的圖像信息進行處理分析，進而計算得到待測梁結(jié)構(gòu)的振動信息。

進一步地，所述組合條紋圖案的外形為長方形，整個圖案打印在紙張上得到具有組合條紋圖案的圖片，再將圖片貼附于待測梁結(jié)構(gòu)表面，或者整個圖案不打印在紙張上而直接噴涂在待測梁結(jié)構(gòu)表面，作為振動傳感器。

進一步地，所述組合條紋圖案由兩種不同方向的單密度正弦條紋組成，包括設(shè)于中部沿寬度方向分布的測量條紋以及設(shè)于其兩側(cè)沿長度方向的定位條紋，兩種條紋的分布方向呈90°角。

進一步地，所述定位條紋為周期為a的單密度正弦條紋，所述測量條紋為周期為b的單密度正弦條紋。

本發(fā)明還提供了一種基于組合條紋的梁結(jié)構(gòu)模態(tài)振型測量方法，包括以下步驟：

步驟S1：根據(jù)待測梁結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計組合條紋圖案的大小，將組合條紋圖案貼附或噴涂在待測梁結(jié)構(gòu)表面；

步驟S2：將視覺傳感器安裝于可調(diào)支架上，調(diào)整好組合條紋的成像位置，并調(diào)整光學(xué)鏡頭，使組合條紋圖案清晰地呈現(xiàn)在視覺傳感器的中心；

步驟S3：當(dāng)待測梁結(jié)構(gòu)受到激勵發(fā)生振動時，視覺傳感器實時采集待測梁結(jié)構(gòu)振動時的組合條紋圖像，并上傳到計算機；