機器視覺振動目標(biāo)三維重建及模態(tài)識別方法研究.pdf

1、在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進步與創(chuàng)新的引領(lǐng)下，各種機械產(chǎn)品、設(shè)備及動態(tài)系統(tǒng)逐漸向精密化、自動化和智能化的方向發(fā)展。在這樣高標(biāo)準(zhǔn)和激烈競爭環(huán)境下，迫使航天航空、汽車、船舶及建筑等領(lǐng)域不得不優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動態(tài)特性，以達(dá)到控制振動和噪聲的目的。振動及其測試問題已普遍成為工程技術(shù)領(lǐng)域里需要認(rèn)真解決和研究的重要課題。而振動測試的方法可分為兩種，一種是接觸式測量法，另一種是非接觸式測量法。接觸式測量法主要是依靠傳感器和應(yīng)變片進行振動數(shù)據(jù)的收集，它們都必須設(shè)置

2、于結(jié)構(gòu)表面，有時為求數(shù)據(jù)完備需布滿整個結(jié)構(gòu)表面，這樣就耗費大量人力。對于柔性或輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，引入的數(shù)據(jù)傳輸線和負(fù)載質(zhì)量將嚴(yán)重影響測量結(jié)果。非接觸式測量法主要是以光電、電磁等技術(shù)為基礎(chǔ)，在測量時不需要接觸被測物體。典型的非接觸式測量方法有激光三角法、超聲測量法、電渦流法和機器視覺法，但大多數(shù)難以同時獲取結(jié)構(gòu)的三維振動信息。在高速工業(yè)相機和數(shù)字圖像處理技術(shù)成熟的時代，機器視覺技術(shù)已悄然地與振動測試結(jié)合到了一起。雙目系統(tǒng)的高速相機通過模擬人類視覺

3、系統(tǒng)來實時的捕獲處于振動中的結(jié)構(gòu)，根據(jù)雙目立體視覺理論將系統(tǒng)的振動三維數(shù)據(jù)重建出來。再將這些振動數(shù)據(jù)與相對應(yīng)的模態(tài)理論結(jié)合起來，就可以對系統(tǒng)進行模態(tài)分析。所以研究運用機器視覺技術(shù)來獲取系統(tǒng)振動數(shù)據(jù)并結(jié)合模態(tài)理論進行模態(tài)分析是非常有意義的。
　　本文將基于雙目立體視覺理論的機器視覺技術(shù)應(yīng)用于振動測試，建立雙目視覺系統(tǒng)收集振動系統(tǒng)的時域數(shù)據(jù)，并結(jié)合相關(guān)的模態(tài)理論來對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析。為了達(dá)到研究目的，首先需要使用張正友提出的棋盤格

4、標(biāo)定法對雙目高速相機進行標(biāo)定，并用十字標(biāo)志點結(jié)合Harris角點檢測算法,使其檢測精度達(dá)到亞像素級，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)進行實時的振動跟蹤匹配，重建出三維振動時域數(shù)據(jù)，最后根據(jù)振動情況進行模態(tài)分析。為了驗證該研究思想的可行性，選用合適的高速工業(yè)相機、光源、采集卡、信號發(fā)生器、計算機工作站和振動實驗系統(tǒng)等搭建雙目立體視覺振動測試系統(tǒng)進行實驗。在激勵未知的情況下，分別選用懸臂梁和軸流風(fēng)扇表面管路作為振動實驗對象，根據(jù)ITD法和基于貝葉斯理論的快速貝葉