隨著振動測量精度要求的不斷提高,對高精度振動校準(zhǔn)的需求日益凸顯。振動傳感器為在線監(jiān)測、優(yōu)化控制與決策等提供振動測量數(shù)據(jù)。然而,受機(jī)械加工與長期使用導(dǎo)致的傳感器材料老化等因素的影響,振動傳感器的真實靈敏度與其標(biāo)稱靈敏度不一致,降低了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。因此,研究高精度的振動校準(zhǔn)方法,保證測量數(shù)據(jù)的有效性,對于地震預(yù)警、橋梁與建筑結(jié)構(gòu)測試、風(fēng)力發(fā)電安全監(jiān)測、機(jī)械故障輔助診斷等領(lǐng)域具有重要的理論意義和工程價值。本文在詳細(xì)分析振動校準(zhǔn)原理和機(jī)器視覺振動測量方法的基礎(chǔ)上,針對現(xiàn)有校準(zhǔn)方法對于低頻振動激勵加速度測量精度有限、低頻振動傳感器靈敏度校準(zhǔn)精度較低、多軸向振動傳感器校準(zhǔn)效率不高及校準(zhǔn)系統(tǒng)復(fù)雜等問題,主要進(jìn)行了以下研究:1、提出基于機(jī)器視覺的單分量直線振動校準(zhǔn)方法。采用可靠的攝像機(jī)標(biāo)定方法、運(yùn)動序列圖像模糊邊緣增強(qiáng)及亞像素邊緣提取方法提高低頻振動傳感器的激勵加速度測量精度,實現(xiàn)高精度的靈敏度幅值校準(zhǔn);同時利用機(jī)器視覺方法對直線振動激勵發(fā)生裝置的導(dǎo)軌彎曲進(jìn)行校正,進(jìn)一步提高靈敏度幅值校準(zhǔn)精度;提出基于時空同步的靈敏度相位校準(zhǔn)方法,利用零編碼器實現(xiàn)振動傳感器輸出信號與機(jī)器視覺方法測量激勵加... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１基于ＭＶ的單分量直線振動校準(zhǔn)系統(tǒng)：（ａ）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；（ｂ）ＭＶ激勵位移測量方案圖??１３??

?北京化工大學(xué)博士學(xué)位論文???Ｆｉｇ．?２－１?ＭＶ－ｂａｓｅｄ?ｓｉｎｇｌｅ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ?ｌｉｎｅａｒ?ｖｉｂｒａｔｉｏｎ?ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ：?（ａ）?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｙｓｔｅｍ；?（ｂ）??ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＭＶ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??為測量ＳＵＴ的激勵位移，將高對比度標(biāo)志緊固于長沖程振動臺的工作臺面，使??其矩形左右兩條長邊邊緣／ｉ與（如圖２－２所示）的運(yùn)動方向與ＳＵＴ的靈敏軸方向（如圖??２－ｌ（ｂ）所示的紅色虛線）及工作臺面的運(yùn)動方向一致。長邊邊緣與工作臺面及ＳＵＴ具有??一致的運(yùn)動位移，通過ＭＶ方法測量標(biāo)志長邊邊緣的位移可準(zhǔn)確測量ＳＵＴ的激勵位??移。長邊邊緣位于標(biāo)志上編號為Ｉ？ＩＶ的四個圓的圓心構(gòu)成的感興趣區(qū)域（Ｒｅｇｉｏｎ?Ｏｆ??Ｉｎｔｅｒｅｓｔ，ＲＯＩ）內(nèi)。準(zhǔn)確提取標(biāo)志運(yùn)動序列圖像上ＲＯＩ內(nèi)的矩形長邊邊緣，艮Ｐ可實現(xiàn)??ＳＵＴ激勵位移的準(zhǔn)確測量。??圖２＿２高對比度標(biāo)志圖??Ｆｉｇ．?２－２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｈｉｇｈ－ｃｏｎｔｒａｓｔ?ｍａｒｋ??ＳＵＴ的激勵位移測量精度是保證其靈敏度校準(zhǔn)精度的關(guān)鍵。為提高ＭＶ方法的位??移測量精度，采用優(yōu)化徑向畸變系數(shù)的非線性攝像機(jī)成像模型實現(xiàn)高精度的攝像機(jī)標(biāo)??定，以準(zhǔn)確地確定世界坐標(biāo)與圖像像素坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系；由于運(yùn)動導(dǎo)致采集的序??列圖像中標(biāo)志矩形長邊邊緣模糊，提出一種基于梯度光流的序列圖像模糊邊緣增強(qiáng)方??法改善基于Ｚｅｍｉｋｅ矩亞像素邊緣檢測方法的運(yùn)動序列圖像邊緣提取精度，以提高激??勵位移的測量精度。最后利

?第二章基于機(jī)器視覺的單分量直線振動校準(zhǔn)方法???２．３．１高精度攝像機(jī)標(biāo)定??２．３．１．１攝像機(jī)模型及標(biāo)定方法??攝像機(jī)標(biāo)定是確保ＳＵＴ激勵位移準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵，圖２－３所示為攝像機(jī)的透視投??影原理示意圖。ｃｖ？不ｙｃｚｅ為攝像機(jī)坐標(biāo)系，為圖像像素坐標(biāo)系，？為圖像平??面，為世界坐標(biāo)系。世界坐標(biāo)點(diǎn)ｐｗ（ｊｃｗ，：＾，?〇在理想成像模型下的像素點(diǎn)??為八㈨，知）。然而，由于徑向、切向、離心等鏡頭畸變的影響，尸Ｗ（ＸＷ，Ｊ；Ｗ，?２ｗ）在實際??攝像機(jī)非線性成像模型下對應(yīng)的像素點(diǎn)為心?????７?Ｌ??ｗ?？尺“，：Ｗｗ）??圖２－３攝像機(jī)的投影幾何??Ｆｉｇ．?２－３?Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ?ｇｅｏｍｅｔｉｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃａｍｅｒａ??當(dāng)采用具有高對比度特征點(diǎn)的平面棋盤格標(biāo)定板標(biāo)定攝像機(jī)時。ＰＷ（ＸＷ，＞，可??簡化為基于理想成像模型的凡（；＾，＿）；？）與Ｐｗ（ｘｗ，＿ｙｗ）滿足線性關(guān)系：??Ｘｕ?Ｘｗ?＼＼?Ｘｗ??ｙｕ?＝Ｈ?＝?Ｋ?Ｋ?Ｋ?ｙ．?式（２－１）??－１?Ｊ?Ｌ１Ｊ?Ｕｉ?Ｋ?＾３Ｊｌ?１．??式中：丑為單應(yīng)性矩陣。??只考慮主要的徑向畸變的影響，采用二階徑向畸變多項式模型描述理想與畸變像??素點(diǎn)的關(guān)系，Ｐｕ（ｘｕ，?＞）與滿足：??ｘｕ＝ｘｄ?＼＋Ｋ｛＾＋ｙ２ｄｙＫ｛ｘ］＋ｙ２ｄ）??＇?ｒ?２１?式（２－２）??ｙｕ?＝ｙｄ［＾＋ｋｉ（＾＋ｙ２ｄ）＋Ｋ｛ｘ２ｄ＋ｙ２ｄ）??其中，幻與分別為一階與二階徑向畸變系數(shù)。利用式（２－１）與（２＿２）可建立Ｐ４；ｗ，??１５??


本文編號：2990118