低帧率相机大视场振动测量装置.pdf

本发明的低帧率相机大视场振动测量装置，包括：反光膜，被贴覆在待测物体的表面上，设有呈网格状分布且具有预定行数的复数个标志点；相机定位调节部，对两个低帧率相机进行定位，并调节低帧率相机至其图像采集区域都为同一行的标志点，每个低帧率相机通过拍摄得到相应的拍摄图像；方波生成部，用于生成方波；拍摄控制部，按照预定顺序控制两个低帧率相机基于预定长度的方波逐行对每行标志点进行拍摄，并控制两个低帧率相机同时在方波的每个上升沿或下降沿进行拍摄；图像存储部；以及振动信息计算部，基于同时拍摄的两个拍摄图像计算出该行标志点的空间位置坐标，进一步计算出每行标志点的部分振动信息，从而计算出待测物体的振动信息。

1.  一种低帧率相机大视场振动测量装置，利用两个低帧率相机对大视场振动的待测物体的振动信息进行测量，其特征在于，包括：
反光膜，与所述待测物体的尺寸相匹配，被贴覆在所述待测物体的表面上，设有呈网格状分布且具有预定行数的复数个标志点；
相机定位调节部，对两个所述低帧率相机进行定位，并调节所述低帧率相机使得两个所述低帧率相机的图像采集区域都为同一行的所述标志点，每个所述低帧率相机通过拍摄得到相应的拍摄图像；
方波生成部，用于生成方波；
拍摄控制部，与每个所述低帧率相机相连接，按照预定顺序控制两个所述低帧率相机基于预定长度的所述方波逐行对每行所述标志点进行拍摄，并控制所述两个低帧率相机同时在所述方波的每个上升沿或下降沿进行拍摄；
图像存储部，对每行所述标志点的拍摄图像进行对应存储；以及
振动信息计算部，基于两个所述低帧率相机同时拍摄得到的两个所述拍摄图像计算出相应的该行所述标志点的空间位置坐标，进一步计算出每行所述标志点的部分振动信息，从而计算出所述待测物体的所述振动信息。

2.  根据权利要求1所述的低帧率相机大视场振动测量装置，其特征在于：
其中，所述振动信息计算部包含：
相机位置关系获取单元，通过对每个所述低帧率相机进行标定从 而获得每个所述低帧率相机的内部参数矩阵、以及两个所述低帧率相机之间的位置关系矩阵；
平面位置坐标获取单元，用于获取每行所述标志点在同时拍摄得到的两个所述拍摄图像中的两个平面位置坐标；
空间位置坐标计算单元，根据两个所述平面位置坐标、两个所述低帧率相机的所述内部参数矩阵、以及所述位置关系矩阵计算出该行所述标志点当前的空间位置坐标；
部分振动信息计算单元，基于每行所述标志点的所有的所述空间位置坐标计算出该行所述标志点的所述部分振动信息；以及
振动信息计算单元，基于所述预定行数的所述部分振动信息计算出所述待测物体的所述振动信息。

3.  根据权利要求2所述的低帧率相机大视场振动测量装置，其特征在于，还包括：
光源供应部，用于对所述反光膜提供照明。

4.  根据权利要求3所述的低帧率相机大视场振动测量装置，其特征在于：
其中，所述方波生成部包含用于发出触发信号的激振器以及基于所述触发信号生成所述方波的方波生成器。

5.  根据权利要求1-4中任意一项所述的低帧率相机大视场振动测量 装置，其特征在于：
其中，所述振动信息包含振动频率和振动幅度。

6.  根据权利要求1-4中任意一项所述的低帧率相机大视场振动测量装置，其特征在于：
其中，所述位置关系矩阵包含旋转矩阵和平移矩阵。

低帧率相机大视场振动测量装置
技术领域
本发明涉及一种能够测量出高频率振动的大型物体的振动信息的低帧率相机大视场振动测量装置。
背景技术
振动存在于生产，生活的各个领域，对于振动的测量有着极大的需求。振动的测量包括接触式和非接触式两种，非接触式的测量，不会影响振动的原有状态，是振动测量的发展方向。
现有的非接触式测量方法，如激光多普勒测振仪器，多为单点测量或小视场的测量，适用于被测物较小的场合；这些方法测量大尺寸的被测物的振动时，需要借助复杂的扫描机构，成本非常昂贵。
利用双相机构成的双目机器视觉测振仪器可以提供大视场范围内的多点振动同时测量，对于大型的被测物的振动的测量具有明显优势；然而，相机的帧率决定了所测量振动的带宽，测量振动的频率越高，对相机的帧率要求就越高，因此，对于大型的高频率振动的待测物体的振动的测量，成本会急剧上升。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种成本低且能够测量出高频率振动的大型物体的振动信息的低帧率相机大视 场振动测量装置。
本发明提供了一种低帧率相机大视场振动测量装置，利用两个低帧率相机对大视场振动的待测物体的振动信息进行测量，具有这样的特征，包括：反光膜，与待测物体的尺寸相匹配，被贴覆在待测物体的表面上，设有呈网格状分布且具有预定行数的复数个标志点；相机定位调节部，对两个低帧率相机进行定位，并调节低帧率相机使得两个低帧率相机的图像采集区域都为同一行的标志点，每个低帧率相机通过拍摄得到相应的拍摄图像；方波生成部，用于生成方波；拍摄控制部，与每个低帧率相机相连接，按照预定顺序控制两个低帧率相机基于预定长度的方波逐行对每行标志点进行拍摄，并控制两个低帧率相机同时在方波的每个上升沿或下降沿进行拍摄；图像存储部，对每行标志点的拍摄图像进行对应存储；以及振动信息计算部，基于两个低帧率相机同时拍摄得到的两个拍摄图像计算出相应的该行标志点的空间位置坐标，进一步计算出每行标志点的部分振动信息，从而计算出待测物体的振动信息。
在本发明提供的低帧率相机大视场振动测量装置中，还可以具有这样的特征：其中，振动信息计算部包含：相机位置关系获取单元，通过对每个低帧率相机进行标定从而获得每个低帧率相机的内部参数矩阵、以及两个低帧率相机之间的位置关系矩阵；平面位置坐标获取单元，用于获取每行标志点在同时拍摄得到的两个拍摄图像中的两个平面位置坐标；空间位置坐标计算单元，根据两个平面位置坐标、两个低帧率相机的内部参数矩阵、以及位置关系矩阵计算出该行标志 点当前的空间位置坐标；部分振动信息计算单元，基于每行标志点的所有的空间位置坐标计算出该行标志点的部分振动信息；以及振动信息计算单元，基于预定行数的部分振动信息计算出待测物体的振动信息。
在本发明提供的低帧率相机大视场振动测量装置中，还可以具有这样的特征：还包括：光源供应部，用于对反光膜提供照明。
在本发明提供的低帧率相机大视场振动测量装置中，还可以具有这样的特征：其中，其中，方波生成部包含用于发出触发信号的激振器以及基于触发信号生成方波的方波生成器。
在本发明提供的低帧率相机大视场振动测量装置中，还可以具有这样的特征：其中，振动信息包含振动频率和振动幅度。
在本发明提供的低帧率相机大视场振动测量装置中，还可以具有这样的特征：其中，位置关系矩阵包含旋转矩阵和平移矩阵。
发明的作用和效果
根据本发明所涉及的低帧率相机大视场振动测量装置，因为在具有呈网格状分布的复数个标志点的反光膜被贴覆在待测物体的表面上后，对两个低帧率相机进行定位并调节至两个低帧率相机的图像采集区域都为第一行标志点，基于预定长度的方波生成部所生成的方波控制两个低帧率相机同时在方波的上升沿或下降沿进行拍摄，基于与第一行标志点相同的方式对其他行的标志点进行拍摄，振动信息计算部根据两个低帧率相机同时拍摄得到的拍摄图像计算出该行标志点 的空间位置坐标，进一步计算出每行标志点的部分振动信息，基于所有的部分振动信息计算出待测物体的振动信息，所以，本发明的低帧率相机大视场振动测量装置利用两个低帧率相机实现了对高频率振动的大型物体的振动信息的测量，而且大大降低了成本。
附图说明
图1是本发明的实施例中低帧率相机大视场振动测量装置的结构框图；
图2是本发明的实施例中低帧率相机大视场振动测量装置的部分结构示意图；以及
图3是本发明的实施例中低帧率相机大视场振动测量装置的动作流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的低帧率相机大视场振动测量装置作具体阐述。
图1是本发明的实施例中低帧率相机大视场振动测量装置的结构框图。
如图1所示，在本实施例中，低帧率相机大视场振动测量装置100通过利用如图2所示的两个低帧率相机200对高频率振动的大型的待测物体300的振动信息进行测量。每个低帧率相机200通过进行 拍摄从而得到相应的拍摄图像。在本实施例中，振动信息包含振动频率和振动幅度。
低帧率相机大视场振动测量装置100包括：反光膜10、光源供应部20、相机定位调节部30、方波生成部40、振动信息计算部60以及控制上述各部运行的控制部70。
图2是本发明的实施例中低帧率相机大视场振动测量装置的部分结构示意图。
如图2所示，反光膜10的尺寸与待测物体300的尺寸相匹配，使得反光膜10能够恰好贴覆在待测物体300的表面上。另外，反光膜10具有反光特性，其外表面上设有呈网格状分布的十个标志点N，该十个标志点呈三行分布。
如图2所示，光源供应部20为两个分别设置在每个低帧率相机200朝外的一侧的两个LED灯20，LED灯20被点亮，从而对反光膜10提供照明，使得反光膜10能够进行反光。
相机定位调节部30用于对两个低帧率相机200进行定位，并对每个低帧率相机200进行调节，使得两个低帧率相机200的图像采集区域都为同一行的标志点。
方波生成部40包含：用于发出触发信号的激振器以及基于触发信号生成方波的方波生成器。
控制部70包含用于控制光源供应部20、相机定位调节部30、方波生成部40以及振动信息计算部60运行的计算机程序。另外，控制部70包含拍摄控制部71。拍摄控制部71与每个低帧率相机200相 连接，用于按照预定顺序控制两个低帧率相机200基于预定长度的方波逐行对每行标志点进行拍摄，并控制两个低帧率相机200同时在方波的每个上升沿进行拍摄。在本实施例中，预定顺序为对待测物体300按由上至下的顺序。
图像存储部60根据当前行数以及拍摄时间对拍摄图像进行对应存储。
振动信息计算部60包含：相机位置关系获取单元61、平面位置坐标获取单元62、空间位置坐标计算单元63、部分振动信息计算单元64以及振动信息计算单元65。
相机位置关系获取单元61通过对每个低帧率相机200进行标定从而获得每个低帧率相机200的内部参数矩阵，并进一步获取两个低帧率相机200之间的位置关系矩阵。在本实施例中，位置关系矩阵包含旋转矩阵和平移矩阵。
平面位置坐标获取单元62用于获取每行标志点在同时拍摄得到的两个拍摄图像中的两个平面位置坐标，即平面位置坐标获取单元62用于获取两个低帧率相机200同时进行拍摄得到的两个拍摄图像中的同一行标志点的平面位置坐标。
空间位置坐标计算单元63根据平面位置坐标获取单元62获取到的两个平面位置坐标、两个低帧率相机200的内部参数矩阵以及位置关系矩阵计算出该行标志点当前的空间位置坐标。计算公式如下：
设左侧相机位于世界坐标系原点处，左侧相机坐标系O_l-xyz与世界坐标系重合，左侧拍摄图像坐标系为o_l-X_lY_l,有效焦距为f_l；右侧相机坐标系O_r-x_ry_rz_r，右侧拍摄图像坐标系为o_r-X_rY_r,有效焦距为f_r。 空间标识点中心P(x_w，y_w，z_w)在两个低帧率相机像面的像点分别为P_l(u_l，v_l)、P_r(u_r，v_r)，它们之间满足：
z1u1v11=sx10u010sy1v01001fx10000fy1000010xwywzw1=M1xwywzw1]]>
zrurvr1=sxr0u0r0syrv0r001fxr0000fyr000010Rlrtlr0T1xwywzw1=M2Rlrtlr0T1xwywzw1]]>
其中，R_lr和t_lr为左侧相机和右侧相机坐标系的旋转矩阵和平移矩阵。
根据上面的几何关系即可确定空间点P的三维空间坐标。
部分振动信息计算单元64分别基于同一行标志点的所有的空间位置坐标计算出该行标志点的部分振动信息。
振动信息计算单元65基于三行的三个部分振动信息计算出待测物体300的振动信息。
图3是本发明的实施例中低帧率相机大视场振动测量装置的动作流程图。
如图3所示，在本实施例中，低帧率相机大视场振动测量装置100的动作流程包括以下步骤：
步骤S1，将反光膜10贴覆在待测物体300的表面上，然后进入步骤S2。
步骤S2，相机定位调节部30对两个低帧率相机200进行定位，并将两个低帧率相机200调节至其图像采集区域都为第一行标志点，然后进入步骤S3。
步骤S3，激振器发出触发信号，方波生成器根据触发信号生成方波，然后进入步骤S4。
步骤S4，拍摄控制部71根据预定长度的方波控制两个低帧率相机200同时在方波的上升沿对当前行的标志点进行拍摄，从而过得相应的拍摄图像，然后进入步骤S5。
步骤S5，图像存储部60根据当前行数以及拍摄时间对拍摄图像进行对应存储，然后进入步骤S6。
步骤S6，判断当前行是否为最后一行，当判断为是时，进入步骤S7，当判断为否时，进入步骤S8。
步骤S7，相机位置关系获取单元61通过对每个低帧率相机200进行标定从而获得每个低帧率相机200的内部参数矩阵，并进一步获取两个低帧率相机200之间的位置关系矩阵，然后进入步骤S9。
步骤S8，相机定位调节部30调节两个低帧率相机200至其图像采集区域都为下一行标志点，然后进入步骤S3。
步骤S9，平面位置坐标获取单元62用于获取两个低帧率相机200同时进行拍摄得到的两个拍摄图像中的同一行标志点的两个平面位置坐标，然后进入步骤S10。
步骤S10，空间位置坐标计算单元63根据平面位置坐标获取单元62获取到的两个平面位置坐标、两个低帧率相机200的内部参数矩阵以及位置关系矩阵计算出该行标志点当前的空间位置坐标，然后进入步骤S11。
步骤S11，部分振动信息计算单元64分别基于同一行标志点的 所有的空间位置坐标计算出该行标志点的部分振动信息，然后进入步骤S12。
步骤S12，振动信息计算单元65基于三行的三个部分振动信息计算出待测物体300的振动信息，然后进入结束状态。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的低帧率相机大视场振动测量装置，因为在具有呈网格状分布的复数个标志点的反光膜被贴覆在待测物体的表面上后，对两个低帧率相机进行定位并调节至两个低帧率相机的图像采集区域都为第一行标志点，基于预定长度的方波生成部所生成的方波控制两个低帧率相机同时在方波的上升沿或下降沿进行拍摄，基于与第一行标志点相同的方式对其他行的标志点进行拍摄，振动信息计算部根据两个低帧率相机同时拍摄得到的拍摄图像计算出该行标志点的空间位置坐标，进一步计算出每行标志点的部分振动信息，基于所有的部分振动信息计算出待测物体的振动信息，所以，本实施例的低帧率相机大视场振动测量装置利用两个低帧率相机实现了对高频率振动的大型物体的振动信息的测量，而且大大降低了成本。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
在本实施例中，标志点为十个、且呈三行，在本发明所提供的低帧率相机大视场振动测量装置中，标志点还可以为除十以外的复数个，行数也可以为除三以外的任意行。
在本实施例中，光源供应部为两个LED灯，在本发明所提供的低帧率相机大视场振动测量装置中，光源供应部还可以为其他能够提供光源的部件。
在本实施例中，拍摄控制部控制两个低帧率相机同时在方波的上升沿进行拍摄，在本发明所提供的低帧率相机大视场振动测量装置中，拍摄控制部还可以控制两个低帧率相机同时在方波的下降沿进行拍摄或在方波的上升沿和下降沿都进行拍摄。