The present invention relates to a speed measuring device and method for variable density fringes based on double sine wave, the device comprises an angle sensor, fringe fringe density image acquisition and transmission module, image processing module and computer software stripe double sine, the method comprises the following steps: on the measured shaft circumference is coated on the surface of double sine fringe density sensor; the fringe image acquisition module of double sine fringe real-time variable density recording; variable density double sine fringe image is transmitted to the computer image transmission module will be collected; image processing software module to calculate the fringe density information of each image in the double sine fringe density on the left and right fringe, and then through the density information of left and right the calculated rotation shaft stripes corresponding to the final by two adjacent frames difference angle and the sampling time interval calculation The instantaneous rotation angle, speed, and rotation speed of the shaft. The device and the method can not only be used for measuring the rotation angle of the rotating shaft, but also can realize non-contact measurement of the rotation angle of the rotating shaft and the instantaneous speed; the measuring device is simple, the measurement speed is fast, and the accuracy is high.
【技术实现步骤摘要】
一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置及方法
本专利技术涉及机器视觉测量转动
,特别是涉及一种基于双正弦变密度条纹的转轴转角传感和转速测量装置及方法。
技术介绍
对转轴瞬时转角和转速的快速、连续和准确地测量对于旋转机械的状态监测、故障诊断和速度控制具有非常重要的作用和意义。如发电机、泵和电机等转动设备的转轴的转速测量;这类转动设备的状态可以通过测量的转轴的转动参数获得并可用于机器的状态监测和故障诊断。目前转速测量技术大体可分为两类:模拟式转速计和数字式转速计。模拟式转速计主要是将转速信息转换成为模拟信号或者其他类型对应比例的信号,模拟式转速计常应用于反馈回路中以精确控制转速。而数字式转速计相对于模拟式转速计一般不需要数模转化器。该类转速测量计主要通过不同的物理原理的编码器实现转速的测量,如光学编码器、磁场编码器、电磁编码器和霍尔编码器等。编码器的选择主要通过具体使用场合和测量精度要求来进行选择。近年来,随着图像传感器制造技术的进步,基于机器视觉的振动和转速测量技术也快速发展。这种技术具有高效率、非接触,并且不引入附加质量的特点。许多研究学者采用一些高对比度的黑白图案或者编码图形来标记一些大的结构,然后采用图像传感器进行实时成像,以实现对一些大结构的转角测量。这些方法主要是通过不同图像帧模板图像的特征匹配和跟踪算法来获得结构的转角信息,测量速度和精度很大程度上取决于图像匹配算法的速度和准确度。而且在进行图像采集时需要将测量对象整个测量面内的图像信息进行采集,才能进行局部特征信号的跟踪匹配。大范围的图像采集不仅会使得采集系统负担加重,而且对图像信号的传输 ...
【技术保护点】
一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置,其特征在于:包括一双正弦变密度条纹传感器,包覆于待测转轴圆周表面,用以编码所述待测转轴的转角信息;一条纹图像采集和传输模块,用以对所述待测转轴表面的双正弦变密度条纹传感器进行连续采集记录,并将采集到的条纹图像信号进行传输;所述条纹图像采集和传输模块包括条纹成像传感器、光学镜头、成像控制系统和传输系统;一计算机,用以对所述条纹图像采集和传输模块进行控制,并对经传输系统传输到计算机的条纹图像信号进行存储和处理;一条纹图像处理软件模块,设置于所述计算机中,用以对所述的条纹图像信号进行处理,计算转轴的时域转角和转速曲线。
【技术特征摘要】
1.一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置,其特征在于:包括一双正弦变密度条纹传感器,包覆于待测转轴圆周表面,用以编码所述待测转轴的转角信息;一条纹图像采集和传输模块,用以对所述待测转轴表面的双正弦变密度条纹传感器进行连续采集记录,并将采集到的条纹图像信号进行传输;所述条纹图像采集和传输模块包括条纹成像传感器、光学镜头、成像控制系统和传输系统;一计算机,用以对所述条纹图像采集和传输模块进行控制,并对经传输系统传输到计算机的条纹图像信号进行存储和处理;一条纹图像处理软件模块,设置于所述计算机中,用以对所述的条纹图像信号进行处理,计算转轴的时域转角和转速曲线。2.根据权利要求1所述的一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置,其特征在于:所述双正弦变密度条纹传感器为轻质贴片,所述双正弦变密度条纹传感器轻质贴片的正面为条纹图像,背面为粘性层,环贴于所述待测转轴的圆周表面。3.根据权利要求1所述的一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置,其特征在于:所述双正弦变密度条纹传感器为轻质圆形套筒,所述双正弦变密度条纹传感器套筒的外圆周表面为条纹图像,套筒内径与所述待测转轴的直径相等,套筒套设于所述待测转轴上。4.根据权利要求2或3所述的一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置,其特征在于:所述双正弦变密度条纹传感器的形状为长方形,所述长方形的宽度方向为所述双正弦变密度条纹传感器表面条纹图像的条纹密度变化方向,所述宽度与所测转轴的周长相等。5.根据权利要求书4所述的一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置,其特征在于:所述双正弦变密度条纹传感器表面的条纹图像沿所述长方形的长度方向分为左右两侧条纹,左右两侧条纹的条纹密度沿所述长方形宽度方向都按正弦函数变化,右侧条纹的密度变化曲线相对于左侧条纹密度变化曲线相位滞后π/2。6.根据权利要求5所述的一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置,其特征在于:包覆于转轴表面的所述双正弦变密度条纹传感器的左右两侧的条纹密度组合与转轴0-360度转角的不同角度一一对应,通过计算左右两侧条纹密度获得转轴转角信息。7.根据权利要求5或6所述的一种基于双正弦变密度条纹的转速测量装置,其特征在于:条纹图像采集模块的采集帧率和成像传感器采集像素范围能够调节,条纹图像采集模块放置于包覆在待测转轴上的双正弦变密度条纹传感器的长度方向的中央且与转轴轴心垂直的正前方,以使所述双正弦变密度条纹传感器能够清晰成像于所述条纹图像采集模块的成像传感器中间位置。8.根据权利要求7所述的一种基于双正弦变密度条纹...
【专利技术属性】
技术研发人员:钟舜聪,钟剑锋,张秋坤,
申请(专利权)人:福州大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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