[发明专利]一种基于光全内反射的压力分布测量装置及其测量方法

摘要

本发明涉及一种基于光全内反射的压力分布测量装置及其测量方法，包括弹性暗色薄膜、红色LED光源、玻璃光波导板、高分辨率彩色图片拍摄装置、密闭外壳，玻璃光波导板设置于密闭外壳的上端敞口处，弹性暗色薄膜位于玻璃光波导板上端面，高分辨率彩色图片拍摄装置位于密闭外壳内，高分辨率彩色图片拍摄装置设有与玻璃光波导板相对的拍摄镜头，在玻璃光波导板周向设有管子，红色LED光源设置于管子内。本发明基于光全内反射的原理，当光由光密介质射到光疏介质的界面时，光全部被反射到原介质。本发明成本低、分辨率高，易携带，可测量静态、动态压力分布，可生成二维、三维压力分布图、动态重心移动轨迹图，使用简单，操作方便。

主权项

1.一种基于光全内反射的压力分布测量装置对应的测量方法，其特征在于：基于光全内反射的压力分布测量装置包括弹性暗色薄膜、红色LED光源、玻璃光波导板、高分辨率彩色图片拍摄装置、上端敞口的密闭外壳，玻璃光波导板设置于密闭外壳的上端敞口处，弹性暗色薄膜位于玻璃光波导板上端面，高分辨率彩色图片拍摄装置位于密闭外壳内，高分辨率彩色图片拍摄装置设有与玻璃光波导板相对的拍摄镜头，在玻璃光波导板的周向设有管子，红色LED光源设置于管子内，高分辨率彩色图片拍摄装置为CMOS或CCD相机，还包括上位机，CMOS或CCD相机与上位机之间通过WIFI无线数据传输，弹性暗色薄膜的面积大于玻璃光波导板的面积，基于光全内反射的压力分布测量装置对应的测量方法包括如下步骤：(1).首先，在基于光全内反射的压力分布测量装置测量压力分布之前，需要标定，标定方法步骤如下：a.将CMOS或CCD相机设定好，当玻璃光波导板上空载时，CMOS或CCD相机拍摄彩色图片并传给上位机，上位机对图片的图像进行处理，提取图像中的红色分量Ai×j，Ai×j为一个i×j型矩阵，其中i×j表示图片的大小；b.在玻璃光波导板上放置一件标准重量的砝码，CMOS或CCD相机拍摄彩色图片并传给上位机，上位机对图片的图像进行处理，提取图像中的红色分量Bi×j,Bi×j为一个i×j型矩阵，其中i×j表示图片的大小；c.计算像素每个红色分量值对应的压力值Pix：首先计算Bi×j与Ai×j的差值：Ci×j＝Bi×j‑Ai×j，然后计算所有像素红色分量总和：其中，c(x,y)为C_i×j中第x行第y列元素，sum为所有像素红色分量总和，最后计算像素每个红色分量值对应的压力值Pix：其中G为标准重量砝码的重量，Pix为每个红色分量值对应的压力值；(2).标定完成后，把需要测量的物体放置在玻璃光波导板上，CMOS或CCD相机拍摄彩色图片并传给上位机，上位机对图片的图像进行处理，提取图像中的红色分量，生成矩阵Ti×j，Ti×j减掉空载时的红色分量Ai×j：ΔTi×j＝Ti×j‑Ai×j，然后ΔTi×j与每个红色分量值对应的压力值Pix相乘：Di×j＝ΔTi×j×Pix，从而得到各个像素的压力分布Di×j，根据Di×j绘制出相应的二维压力分布图和三维压力分布图；(3).通过连续拍摄图片，通过下面两个公式计算压力重心：其中(cpx(t)，cpy(t))为t时刻压力重心，x(t)、y(t)分别为t时刻拍摄图片的像素横坐标和像素纵坐标，D(x(t)，y(t))为t时刻拍摄图片的(x(t)，y(t))坐标处的压力值，根据计算的不同时刻的压力重心绘制出动态压力重心轨迹图。