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槳距角視覺測量系統(tǒng)方案

產(chǎn)品型號:
更新時間:2025-09-12
廠商性質(zhì):代理商
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槳距角視覺測量系統(tǒng)方案
核心原理:基于高速視覺追蹤與圖像處理技術(shù),通過在渦輪葉片表面設(shè)置高反光標記點(如反光貼或 LED),利用高速攝像機實時捕捉葉片旋轉(zhuǎn)過程中標記點的位置變化,結(jié)合圖像識別算法解算葉片弦線與旋轉(zhuǎn)平面的夾角(即槳距角)。
工作原理:
數(shù)字圖像相關(guān)法(DIC)可用于測量物體的旋轉(zhuǎn)角度,尤其在分析旋轉(zhuǎn)部件(如機械葉片、旋轉(zhuǎn)軸等)的運動特性時具有獨特優(yōu)勢。以下是 DIC 測量旋轉(zhuǎn)角度的核心原理、步驟及關(guān)鍵要點:1、預(yù)校準與坐標系建立使用圓點校準板(精度 ±0.01mm)標定相機內(nèi)參(焦距、畸變系數(shù))和外參(相機與葉片的相對位置)。2、核心原理DIC 通過對比物體表面散斑圖案在不同狀態(tài)下的圖像,計算特征點的位移與變形,進而推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)角度?;炯僭O(shè):物體表面的散斑圖案具有唯性,且旋轉(zhuǎn)過程中散斑隨物體整體剛性轉(zhuǎn)動(或伴隨局部變形)。數(shù)學(xué)基礎(chǔ):通過追蹤兩點之間的相對位移變化,利用幾何關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度。例如,對于平面內(nèi)繞某中心點旋轉(zhuǎn)的物體,兩點的切向位移與旋轉(zhuǎn)半徑、角度滿足:Δs=r*Δθ,得出Δθ=Δs/r;其中,Δs為切向位移,r為點到旋轉(zhuǎn)中心的距離,Δθ為旋轉(zhuǎn)角度。平面旋轉(zhuǎn)模型:若物體繞固定中心 (x_0, y_0)旋轉(zhuǎn)角度θ,任意點 (x, y)的位移滿足: u=?(y?y_0)θ+u_0,v=(x?x_0)θ+v_0,其中 u_0, v_0 為平移分量。通過最小二乘法擬合全場位 移數(shù)據(jù),可求解旋轉(zhuǎn)中心 (x_0, y_0)和角度θ。
槳距角視覺測量系統(tǒng)方案測量步驟
1. 散斑制備與圖像采集•散斑噴涂:在旋轉(zhuǎn)物體表面噴涂高對比度散斑(如啞光白底漆 + 黑色隨機斑點),確保散斑在旋轉(zhuǎn)過程中清晰可辨。•高速成像:使用高速攝像機(配合同步觸發(fā)裝置)采集物體旋轉(zhuǎn)前(初始狀態(tài))和旋轉(zhuǎn)后(目標狀態(tài))的圖像,幀率需匹配旋轉(zhuǎn)速度,避免運動模糊。2. 圖像預(yù)處理與特征點選取•預(yù)處理:對圖像進行灰度化、去噪、對比度增強等操作,提升散斑特征的清晰度。•特征點定位:•手動選?。涸谛D(zhuǎn)物體上選擇兩個或多個已知間距的標志點(或天然特征點,如邊緣角點),作為旋轉(zhuǎn)分析的參考點。•自動檢測:通過角點檢測算法(如 Harris、SIFT)自動識別散斑中的特征點。3. 位移計算與旋轉(zhuǎn)角度推導(dǎo)•特征點匹配:利用 DIC 算法(如基于灰度互相關(guān)或特征描述子)匹配初始圖像與目標圖像中的特征點,獲取其坐標變化。•平面旋轉(zhuǎn)角度計算:•若物體繞平面內(nèi)某點(非特征點)旋轉(zhuǎn),選取兩個特征點A(x_1, y_1)和B(x_2, y_2),旋轉(zhuǎn)后對應(yīng)點為A'(x_1’, y_1')和B'(x_2', y_2')。計算兩點的位移向量;•利用向量叉乘或旋轉(zhuǎn)矩陣求解旋轉(zhuǎn)角度;•若物體繞自身某點旋轉(zhuǎn)(如圓心),可通過極坐標變換分析特征點的徑向與切向位移,直接求解角度。
1、攝像機安裝:在渦輪試驗臺架側(cè)面或上方固定高速攝像機,鏡頭光軸垂直于渦輪旋轉(zhuǎn)平面,確保葉片旋轉(zhuǎn)區(qū)域覆蓋在視場內(nèi);若需多角度校準,可配置 2 臺攝像機交叉拍攝。2、光源布置:在攝像機同側(cè)或?qū)?cè)安裝高頻頻閃光源,采用漫射板均勻化照明,避免直射強光導(dǎo)致標記點過曝或背景噪聲。3、記點位置:在每片葉片端(或葉身中部)粘貼 1~2 個反光標記點,形成特征標識(如不同形狀 / 顏色區(qū)分葉片)。4、參考基準:在渦輪固定支架上設(shè)置靜態(tài)參考標記(如十字標),作為旋轉(zhuǎn)平面坐標系的基準原點。
間隙面差檢測-檢測原理基本原理是基于平面三角幾何,用一束激光以某一角度聚焦在被測物體表面,然后從另一角度對物體表面上的激光光斑進行成像,物體表面激光照射點的位置高度不同,所接受散射或反射光線的角度也不同,用CCD光電探測器測出光斑像的位置,就可以計算出主光線的角度,從而計算出物體表面激光照射點的位置高度。當物體沿激光線方向發(fā)生移動時,測量結(jié)果就將發(fā)生改變,從而實現(xiàn)用激光測量物體的位移。

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