針對(duì)目前滑動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)量方法的不足,采用雙彈簧振子系統(tǒng),并基于視頻圖像處理技術(shù),通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法測(cè)量了滑塊與接觸表面之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù).該方法采用數(shù)碼攝像機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,測(cè)量工作量少,簡(jiǎn)便易行且成本低;借助基本的圖像處理技術(shù)計(jì)算振動(dòng)參量,算法簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn). 

【文章來(lái)源】：物理實(shí)驗(yàn). 2020,40(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

水平雙彈簧振子示意圖

滑塊采用了圓柱形的不銹鋼鉤碼，經(jīng)精密磨制，質(zhì)量為50.0g，其底面半徑r=12.50mm，高度h=14.00mm，并用游標(biāo)卡尺進(jìn)行了驗(yàn)證，因此可將底面半徑值和高度值作為標(biāo)準(zhǔn)值用于像素大小的標(biāo)定．將滑塊置于松木板上，滑塊兩端連接相同的彈簧，彈簧質(zhì)量均為30.0g，勁度系數(shù)均為25.0N/m．為方便以后提取滑塊目標(biāo)圖像，預(yù)先將滑塊外表面涂黑，但滑塊與松木板的接觸底面不涂黑，滑塊往返振動(dòng)，就構(gòu)成了阻尼雙彈簧振子系統(tǒng)，該振動(dòng)系統(tǒng)的有效質(zhì)量由式（3）計(jì)算為70.0g．開(kāi)始時(shí)，滑塊靜止在平衡位置，采用數(shù)碼攝像機(jī)拍攝一段振子的視頻，通常6s左右即可，不必拍攝兩彈簧兩端的固定點(diǎn)位置．視頻的幀率為24幀/s，每幀圖像大小為640pixel×480pixel．在相同的拍攝條件下，將滑塊向右平移一段位移后，再次開(kāi)始拍攝，然后將滑塊放開(kāi)，滑塊往返振動(dòng)直至靜止，即可停止拍攝．將2段視頻編號(hào)，視頻1對(duì)應(yīng)滑塊靜止在平衡位置的情形，視頻2對(duì)應(yīng)滑塊作阻尼振動(dòng)情形，再將2段視頻分別讀入計(jì)算機(jī)，獲取視頻的每幀圖像，對(duì)每幀圖像進(jìn)行預(yù)處理．預(yù)處理主要包括：灰度化、二值化和去噪聲[14]等操作．圖2是視頻2中第31幀彈簧振子的圖像，由于所使用的數(shù)碼攝像機(jī)電子快門(mén)的時(shí)間在110 000～150s之間，拍攝時(shí)電子快門(mén)設(shè)置為自動(dòng)電子快門(mén)方式，因此滑塊突出清晰，不會(huì)產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象．圖3是對(duì)圖2灰度化、二值化和去噪聲后的結(jié)果，可見(jiàn)滑塊目標(biāo)已經(jīng)完全分割出來(lái)了．其中去噪聲主要采取了形態(tài)學(xué)的開(kāi)運(yùn)算，使得滑塊的外輪廓線變得光滑，這在進(jìn)一步計(jì)算滑塊的幾何特征參量時(shí)可以提高精度．圖3 預(yù)處理后的滑塊圖片

預(yù)處理后的滑塊圖片

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3478844