[发明专利]一种基于单彩色相机和单投影仪的振动测量装置

说明书

本发明属于振动测试技术领域，具体涉及一种使用单个彩色相机和单个投影仪的视觉振动测量装置，具有这样的特征，包括：相机和投影仪模块，控制模块，图像存储和处理模块。相机和投影仪模块，包括单个彩色相机、单个投影仪及其机械结构，系统根据三角法的原理进行测量，投影仪用来投射R、G、B特征图案，相机拍摄图像记录投影仪投射的特征图案位置；控制模块，包括相机控制模块和投影仪控制模块，控制相机的拍摄周期、曝光时间和投影仪的投射周期、投射时间，相机的一个曝光周期内投影仪向目标投射三幅R、G、B特征图案；图像存储和处理模块，储存相机拍摄的图像，对图像处理得到目标的相对位置，进而计算出目标的振动信息。

技术领域

本发明涉及振动测试技术领域，尤其涉及一种基于单彩色相机和单投影仪的振动测量装置。

背景技术

基于三角法的视觉测量技术是计算机视觉测量的常用方案，被测量通常为相对的位移变化量，所以基于三角法的视觉测量方案可以用于振动信息的测量。目前使用的单目视觉测量振动方案需要在被测目标上粘贴或喷涂靶标，这难免会对被测目标造成外观或者性能上的影响。而且振动的测量范围主要取决于相机的帧率，根据奈奎斯特采样定律可知相机的帧率要大于等于被测目标振动频率的两倍，所以测量高频振动的目标需要更高帧率的相机，但是高速相机的成本很高，使得高速相机的使用范围受到很大的限制。

申请号为201510167792.6的专利，用了多个低帧率相机组成阵列来测量高频振动的方法，但是使用多个相机组成测量阵列存在系统体积大、成本高的问题。因此，无合作目标的振动测量方案，以及降低相机帧率限制的振动测量方案都有巨大的应用价值。本发明为解决无合作目标的振动测量和降低相机帧率限制的问题，提出一种基于单彩色相机和单投影仪的振动测量方法，实现了无合作目标的测量，且相机帧率限制变为原来的1/3。

发明内容

本发明为解决无合作目标的振动测量和降低相机帧率限制的问题，提出一种基于单彩色相机和单投影仪的振动测量装置。

本发明提供了如下技术方案：一种基于单彩色相机和单投影仪的振动测量装置，其特征在于，包括：相机和投影仪模块，由单个彩色相机、单个投影仪及其二者的位置固定调节机构组成。固定调节机构包括水平调节机构、升降机构和回转机构，用来调整该模块放置的水平度以及相机和投影仪的相对位姿关系。投影仪用来投射R、G、B特征图案，相机拍摄图像记录投影仪投射的特征图案信息；控制模块，由相机控制模块和投影仪控制模块组成，分别与所述的彩色相机和投影仪相连接。该模块控制相机和投影仪的同步触发，同时控制相机的拍摄周期、曝光时间和投影仪的投射周期、投射时间之间的关系；图像存储和处理模块，在本装置中指计算机，与所述的彩色相机相连接。该模块存储相机拍摄的图像，并对存储的图像进行处理得到目标的相对位置，根据标定的系统参数计算出目标的振动信息。

在本发明提供的基于单彩色相机和单投影仪的振动测量装置中，还具有这样的特征：其中，所述的相机和投影仪的相对位姿关系包括相机和投影仪的水平距离、高度差、光轴夹角。系统测量原理为三角法测量，在测量进行之前需要使用标准器件对系统进行标定得到系统参数值，相机和投影仪的相对位姿关系影响系统参数值的大小。

在本发明提供的基于单彩色相机和单投影仪的振动测量装置中，还具有这样的特征：其中，所述的系统参数指的是目标在图像像素上的偏移与目标的空间中的实际位置变化量之间的对应关系。h＝K×u，其中K为所述的系统参数，h为被测目标在空间中实际的位置变化量，u为目标上的特征图案在图像上的像素偏移量，当系统位置确定后系数K为定值。

在本发明提供的基于单彩色相机和单投影仪的振动测量装置中，还具有这样的特征：其中，所述的R、G、B特征图案为单通道的红、绿、蓝图案，将其作为特征经投影仪投射到目标的表面，被彩色相机拍摄储存。

在本发明提供的基于单彩色相机和单投影仪的振动测量装置中，还具有这样的特征：其中，所述的相机和投影仪的同步触发指控制相机和投影仪同时开始工作，相机开始曝光拍摄，投影仪开始投射第一幅特征图案。