基于雙目立體視覺的轉(zhuǎn)子臺(tái)振動(dòng)測(cè)試研究.pdf

1、振動(dòng)廣泛存在于機(jī)械制造、土木工程、航空航天等領(lǐng)域，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全問題構(gòu)成一個(gè)潛在的威脅，而振動(dòng)測(cè)試是評(píng)價(jià)其動(dòng)態(tài)性能的有效途徑。振動(dòng)測(cè)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(jī)械的振動(dòng)會(huì)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(jì)越來越小，但是傳感器的附加質(zhì)量會(huì)改變整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的特性，同時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)的模態(tài)識(shí)別來說傳感器的放置也是一個(gè)關(guān)鍵的問題。這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。激光技術(shù)作為最

2、流行的非接觸測(cè)量方法被廣泛應(yīng)用于振動(dòng)測(cè)試。盡管該方法具有非接觸的特征，但其每次測(cè)量范圍局限于其照射的范圍中，這意味著該方法很難實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)檢測(cè)。雙目立體視覺方法是基于三角測(cè)量原理的，該方法已被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域且有望彌補(bǔ)傳統(tǒng)傳感器的不足。鑒于其非接觸、全場(chǎng)、高精度的優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)步，但三維重建和立體匹配一直是兩個(gè)研究難題。然而，對(duì)于一個(gè)測(cè)量儀器而言，精度和誤差可能是最重要的兩個(gè)問題

3、。一般的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景重建能獲得目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但是振動(dòng)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(dòng)態(tài)重建分析還相對(duì)較少。同時(shí)，對(duì)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(dòng)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(yùn)行過程中必定有一定的軸向竄動(dòng)，這意味著振動(dòng)過程中的三維變形。
　　在本文中，選用高速工業(yè)相機(jī)、采集卡、信號(hào)發(fā)生器、電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、計(jì)算機(jī)等搭建雙目立體視覺系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)選用單點(diǎn)跟蹤法，即在振動(dòng)

4、臺(tái)上貼上圓形特征點(diǎn)，這些特征點(diǎn)可反映振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)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(duì)比了在不同振動(dòng)幅值和頻率的情況下，有亞像素插值和沒有亞像素插值時(shí)的三維重建結(jié)果。系統(tǒng)的世界坐標(biāo)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(dòng)情況。且利用該方法觀察在不同偏心質(zhì)量的情況下運(yùn)動(dòng)軌跡的變化。對(duì)比其在二維空間與三維空間中的不