基于雙目立體視覺的轉(zhuǎn)子臺振動測試研究.pdf

1、振動廣泛存在于機械制造、土木工程、航空航天等領(lǐng)域，對結(jié)構(gòu)的安全問題構(gòu)成一個潛在的威脅，而振動測試是評價其動態(tài)性能的有效途徑。振動測試在科學(xué)研究領(lǐng)域和工程領(lǐng)域都是非常重要的。旋轉(zhuǎn)機械的振動會引起磨損，性能下降以及旋轉(zhuǎn)部件的失效。隨著工藝技術(shù)和集成電路的發(fā)展，傳統(tǒng)的接觸式傳感器如加速度計越來越小，但是傳感器的附加質(zhì)量會改變整個動態(tài)系統(tǒng)的特性，同時，對于系統(tǒng)的模態(tài)識別來說傳感器的放置也是一個關(guān)鍵的問題。這會導(dǎo)致測量結(jié)果的不準確。激光技術(shù)作為最

2、流行的非接觸測量方法被廣泛應(yīng)用于振動測試。盡管該方法具有非接觸的特征，但其每次測量范圍局限于其照射的范圍中，這意味著該方法很難實現(xiàn)全場檢測。雙目立體視覺方法是基于三角測量原理的，該方法已被應(yīng)用到各個領(lǐng)域且有望彌補傳統(tǒng)傳感器的不足。鑒于其非接觸、全場、高精度的優(yōu)點，該方法已吸引廣大研究學(xué)者的關(guān)注。盡管在過去四十年里立體視覺取得了巨大的進步，但三維重建和立體匹配一直是兩個研究難題。然而，對于一個測量儀器而言，精度和誤差可能是最重要的兩個問題

3、。一般的動態(tài)場景重建能獲得目標的運動趨勢，但是振動分析需要更高精度的重建。但是目前關(guān)于雙目立體視覺的動態(tài)重建分析還相對較少。同時，對于傳統(tǒng)的技術(shù)而言，電渦流傳感器只能得到轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的橫向振動信息。然而，其理論分析模型是基于三維空間的。轉(zhuǎn)子軸在運行過程中必定有一定的軸向竄動，這意味著振動過程中的三維變形。
　　在本文中，選用高速工業(yè)相機、采集卡、信號發(fā)生器、電動振動試驗臺、計算機等搭建雙目立體視覺系統(tǒng)。實驗選用單點跟蹤法，即在振動

4、臺上貼上圓形特征點，這些特征點可反映振動臺的運動狀況。分析了由亞像素精度引起的系統(tǒng)的分辨率及誤差問題。建立不同的插值模型，且分析了視差精度與系統(tǒng)分辨率的關(guān)系。對比了在不同振動幅值和頻率的情況下，有亞像素插值和沒有亞像素插值時的三維重建結(jié)果。系統(tǒng)的世界坐標系精度與視差精度的關(guān)系被量化。此外，基于雙目立體視覺的方法分析了轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的振動情況。且利用該方法觀察在不同偏心質(zhì)量的情況下運動軌跡的變化。對比其在二維空間與三維空間中的不