[发明专利]对象振动特性的测量

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量移动对象的振动特性的方法和设备。

背景技术

将振动运动的特征化对于研究许多物理和动态系统来说是基本的。振动频率测量对于评估复杂结构或机械部件的寿命和健康以及对于性能分析来说是至关重要的。传统地，采用了基于应变计量器、相机和激光多普勒的方法来测量振动。然而，这些方法显示了潜在的缺陷。

利用通往振动对象外部的电线将应变计量器应用在振动对象上。应变计量器测量电阻的变化作为在放置计量器的每个点的应变，并且由此仅能够测量较小的位移。该系统是原始的，并且随着测量点数量的增加而需要广泛布线，而且也不可能用于旋转对象。此外，该系统需要被粘至对象上，这会由于质量负载而引入误差，而且还会由于电线的存在使其变得笨重。该系统还受限于将要被测量的最小和最大位移。此外，它们不可重复使用。

基于相机的系统捕获表面上各个点随着时间的位移，并研究振动。然而，这些系统受限于帧速率。相机的成本随着帧速率的增加而增加，从而引起帧速率的限制。因此，由于它们具有速度的最大和最小限制，所以对于振动对象无法捕获更高的速度来测量振动频率。

传统地，激光振动计能够仅在一点处测量振动。该系统使用了过于昂贵的技术和设备来在不同方向上测量振动。此外，它们不能够测量振动的空间模式，这是损伤与碰撞分析所需要的。

发明内容

本发明的目的是去除上述问题或至少将上述问题最小化。

以上目的是通过测量与对象相关的振动特性的方法来实现的，其中，该方法包括：使用至少两个光源对对象进行照明，至少两个光源发射不同颜色的光，其中，至少两个光源中的每一个以各自的延迟被选通；捕获来自对象的反射光以生成对象的一幅图像，该图像包括能够区分不同颜色光的至少两个可区分的颜色通道；以及对图像进行处理，以根据对象上的点在图像的至少两个可区分的颜色通道中的位置来计算与对象的运动相关的振动特性。

由此，能够利用低成本相机对实现与对象的振动运动相关的特性的测量。

根据实施例，至少两个光源中的每一个以各自的延迟在预定的接通时间被选通，其中，各自的延迟是预定的。

这能够在一幅图像中捕获振动对象在不同时刻的多个点。

根据另一个实施例，至少两个光源从包括红光源、绿光源和蓝光源的组中选择。

这能够捕获来自对象的反射光以生成图像，因为对象可能包括原色中的至少一种。

根据另一个实施例，其中，与对象的运动相关的特性是包括频率和位移的组中的一个。

根据另一个实施例，其中，位移是按照对象上的点在图像的至少两个可区分的颜色通道中的两个颜色通道中的位置之间的距离来计算的。

根据另一个实施例，其中，对象上的点的位移是利用特征点和反射标记中的至少一个来进行定位的。

根据另一个实施例，其中，位移是利用模式匹配算法来计算的。

由此，在测量了与对象上的多个点的振动相关的位移的情况下提供了更高的精确性。

根据另一个实施例，利用模式匹配算法对位移进行的计算包括：获得对象上的点在图像的至少两个颜色通道中的两个颜色通道中的位置信息；在图像的至少两个颜色通道中的两个颜色通道中将对象简化为点以获得点集；对对象在所述图像的至少两个颜色通道中的两个颜色通道中的点集中的对应点进行映射；以及按照对象在图像的至少两个颜色通道中的两个颜色通道中的点集中的对应点之间的距离来计算对象的位移。

根据另一个实施例，对象的振动的频率是利用时间包裹算法来计算的。

根据另一个实施例，利用包裹算法对频率进行的计算包括：对用于获得振动对象上的点在图像的至少两个可区分的颜色通道中的位置信息的时间段进行初始化；将对象上的点在图像的至少两个颜色通道中的两个颜色通道中的位置信息包裹至所述时间段中；在所述时间段对对象在图像的至少两个颜色通道中的两个颜色通道中的点集中的对应点进行映射；以及通过使点的包裹时间段等于初始化的时间段来计算主导周期的时间段。

由此，当点的包裹时间与所述时间段的时间相同时，获得了表示主导周期的对象的聚集图像。

根据另一个实施例，其中，如果点的包裹时间段与所述时间段不同，则计算与对象在图像的至少两个颜色通道中的点集中的点的误差度量的最小值对应的时间段。

根据另一个实施例，误差度量表示对象的点集中的不同的连续的点之间的距离的均方根值。

由此，获得了对象上的点的振动的主导周期以确定对象的振动频率。