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更新時間：2025-09-12
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槳距角視覺測量系統方案
核心原理：基于高速視覺追蹤與圖像處理技術，通過在渦輪葉片表面設置高反光標記點（如反光貼或 LED），利用高速攝像機實時捕捉葉片旋轉過程中標記點的位置變化，結合圖像識別算法解算葉片弦線與旋轉平面的夾角（即槳距角）。
工作原理：
數字圖像相關法（DIC）可用于測量物體的旋轉角度，尤其在分析旋轉部件（如機械葉片、旋轉軸等）的運動特性時具有獨特優勢。以下是 DIC 測量旋轉角度的核心原理、步驟及關鍵要點：1、預校準與坐標系建立使用圓點校準板（精度 ±0.01mm）標定相機內參（焦距、畸變系數）和外參（相機與葉片的相對位置）。2、核心原理DIC 通過對比物體表面散斑圖案在不同狀態下的圖像，計算特征點的位移與變形，進而推導旋轉角度。基本假設：物體表面的散斑圖案具有唯性，且旋轉過程中散斑隨物體整體剛性轉動（或伴隨局部變形）。數學基礎：通過追蹤兩點之間的相對位移變化，利用幾何關系計算旋轉角度。例如，對于平面內繞某中心點旋轉的物體，兩點的切向位移與旋轉半徑、角度滿足：Δs=r*Δθ，得出Δθ=Δs/r；其中，Δs為切向位移，r為點到旋轉中心的距離，Δθ為旋轉角度。平面旋轉模型：若物體繞固定中心 （x_0, y_0）旋轉角度θ，任意點 (x, y)的位移滿足： u=?(y?y_0)θ+u_0,v=(x?x_0)θ+v_0,其中 u_0, v_0 為平移分量。通過最小二乘法擬合全場位 移數據，可求解旋轉中心 (x_0, y_0)和角度θ。
槳距角視覺測量系統方案測量步驟
1. 散斑制備與圖像采集•散斑噴涂：在旋轉物體表面噴涂高對比度散斑（如啞光白底漆 + 黑色隨機斑點），確保散斑在旋轉過程中清晰可辨。•高速成像：使用高速攝像機（配合同步觸發裝置）采集物體旋轉前（初始狀態）和旋轉后（目標狀態）的圖像，幀率需匹配旋轉速度，避免運動模糊。2. 圖像預處理與特征點選取•預處理：對圖像進行灰度化、去噪、對比度增強等操作，提升散斑特征的清晰度。•特征點定位：•手動選取：在旋轉物體上選擇兩個或多個已知間距的標志點（或天然特征點，如邊緣角點），作為旋轉分析的參考點。•自動檢測：通過角點檢測算法（如 Harris、SIFT）自動識別散斑中的特征點。3. 位移計算與旋轉角度推導•特征點匹配：利用 DIC 算法（如基于灰度互相關或特征描述子）匹配初始圖像與目標圖像中的特征點，獲取其坐標變化。•平面旋轉角度計算：•若物體繞平面內某點（非特征點）旋轉，選取兩個特征點A(x_1, y_1)和B(x_2, y_2)，旋轉后對應點為A'(x_1’, y_1')和B'(x_2', y_2')。計算兩點的位移向量；•利用向量叉乘或旋轉矩陣求解旋轉角度；•若物體繞自身某點旋轉（如圓心），可通過極坐標變換分析特征點的徑向與切向位移，直接求解角度。
1、攝像機安裝：在渦輪試驗臺架側面或上方固定高速攝像機，鏡頭光軸垂直于渦輪旋轉平面，確保葉片旋轉區域覆蓋在視場內；若需多角度校準，可配置 2 臺攝像機交叉拍攝。2、光源布置：在攝像機同側或對側安裝高頻頻閃光源，采用漫射板均勻化照明，避免直射強光導致標記點過曝或背景噪聲。3、記點位置：在每片葉片端（或葉身中部）粘貼 1～2 個反光標記點，形成特征標識（如不同形狀 / 顏色區分葉片）。4、參考基準：在渦輪固定支架上設置靜態參考標記（如十字標），作為旋轉平面坐標系的基準原點。
間隙面差檢測-檢測原理基本原理是基于平面三角幾何，用一束激光以某一角度聚焦在被測物體表面，然后從另一角度對物體表面上的激光光斑進行成像，物體表面激光照射點的位置高度不同，所接受散射或反射光線的角度也不同，用CCD光電探測器測出光斑像的位置，就可以計算出主光線的角度，從而計算出物體表面激光照射點的位置高度。當物體沿激光線方向發生移動時，測量結果就將發生改變，從而實現用激光測量物體的位移。
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