一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台制造技术

本发明专利技术涉及一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台，属于流体运动精细测量技术领域，包括框架结构、垂直张角调节部件、水平张角调节部件和相机安装调节部件；垂直张角调节部件安装在框架结构上，沿垂向移动实现垂直张角调节；水平张角调节部件安装在垂直张角调节部件上，跟随垂直张角调节部件同步运动，并沿水平方向运动实现水平张角调节；相机安装调节部件布置在水平张角调节部件和框架结构上，跟随垂直、水平张角调节部件运动实现4台相机的水平张角、垂直张角的调节，由相机安装调节部件自身运动对相机的物距进行调整。本平台用于实现TPIV系统4台相机的安装及同步调节，具有协同性强、操作方便、精确度高等优点。

An installation platform for coordinated adjustment of 4 cameras for TPIV measurement

The present invention relates to a mounting platform for TPIV measurement of 4 cameras coregulated, belongs to fluid motion precision measuring technology field, including frame structure, vertical angle adjusting component and a horizontal angle adjusting component and camera installation regulating component; vertical angle adjustment member mounted on the frame structure, along the vertical movement to achieve vertical angle adjustment horizontal angle regulating member; installation regulating component in the vertical angle, the vertical angle adjusting component of synchronous motion to follow, and moving along a horizontal direction to achieve horizontal angle adjustment; camera installation regulating component layout adjusting component and frame structure in horizontal angle, vertical and horizontal angle adjustment member with adjusting the level of movement angle, 4 cameras vertical the camera angle, by installing and adjusting the component itself movement on the camera object distance adjustment. This platform is used to realize the installation and synchronization adjustment of 4 cameras in TPIV system. It has the advantages of strong coordination, easy operation and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台
本专利技术属于流体运动精细测量的
，特别涉及一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台。
技术介绍
层析粒子图像测速技术(简称TPIV)从21世纪初开始发展，并迅速成为流体测量技术的最新研究内容。TPIV系统的工作原理为，在三维立体测量空间内密布的示踪粒子由体形激光照亮，示踪粒子散射的光线被多台(一般为4台)相机从不同的视角曝光和记录；根据事先确定的相机标定关系以及层析重构算法，可以将平面灰度图像重构为立体灰度图像；基于三维互相关运算求出判读体对应的流体微团的三维位移，即可得到判读体中心点的三维速度矢量。TPIV系统4台相机最合理的布置为立体交叉(Cross-like)模式，如图1所示，4台相机01布置在矩形的四个顶点，各相机镜头02的光轴线与TPIV系统中心线OP呈一定的夹角安装，4台相机镜头02的光轴线相交于被测量体03的中心点P。目前，TPIV系统4台相机的安装平台还没有定型的产品，世界上最著名的三家TPIV供应商(TSI、Dantec和Lavision)和国际上一些科研单位所采用的平台都以万向节固定单台相机为基本结构，每台相机单独调节，不能进行4台相机的协调同步调整，调整过程复杂，耗时耗力，大大降低了TPIV系统的测量效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了填补TPIV相机安装平台研发的空白，基于立体交叉(Cross-like)模式，研发一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台，实现4台相机的协调同步调整，具有协同性强、操作方便、精确度高等优点，拥有较好的推广应用前景。本专利技术提出的一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台，该安装平台包括框架结构、垂直张角调节部件、水平张角调节部件和相机安装调节部件，将上下各两台相机镜头光轴线组成的平面与水平面的夹角均定义为垂直张角，将左右各两台相机镜头光轴线所在平面与中垂面的夹角均定义为水平张角；其中，所述垂直张角调节部件安装在框架结构上，沿垂向移动实现垂直张角调节；所述水平张角调节部件安装在垂直张角调节部件上，跟随垂直张角调节部件同步运动，并沿水平方向运动实现水平张角调节；所述相机安装调节部件布置在水平张角调节部件和框架结构上，跟随垂直张角调节部件、水平张角调节部件运动实现4台相机的水平张角、垂直张角的调节，由相机安装调节部件自身运动对相机的物距进行调整；该平台在任意垂直张角、水平张角及相机物距可调的条件下，4台相机镜头的光轴始终汇聚于测量体中心点。所述框架结构的外轮廓为长方体，包括位于长方体各棱上的外框、位于长方体顶面和底面且相互平行的各2根横梁、位于长方体前面和后面且相互平行的各1根竖梁。所述垂直张角调节部件，包括4根升降螺杆、4组支撑件、2个前排升降驱动链轮、2个后排升降驱动链轮、升降驱动链条；所述升降螺杆分前后排平行设置、每排各2根，每根升降螺杆两端均由轴承安装在框架结构中对应的上、下横梁上，升降螺杆上半段与下半段的螺纹方向相反，每根升降螺杆的上部及下部镜像对称布置有2个配套螺母；所述每组支撑件均由左右对称布置的两个支撑腿构成，各支撑腿分别通过旋转轴与升降螺杆的1个配套螺母连接，相同升降螺杆上的上、下两个支撑腿镜像对称布置；2根前排升降螺杆的一端别设有1个前排升降驱动链轮，与前排升降螺杆位于同一水平面的后排升降螺杆一端分别设有1个后排升降驱动链轮，升降驱动链轮之间通过升降驱动链条同步驱动；所述前后排升降螺杆至测量体的中心点的距离之比、前后排升降螺杆上配套螺母的距离之比、后排与前排升降驱动链轮齿数之比均相等。所述水平张角调节部件，包括相互平行的水平驱动螺杆和水平滑轨各4根、2个前排水平驱动链轮、2个后排水平驱动链轮、水平驱动链条；所述各水平驱动螺杆两端分别由轴承安装在1组支撑件中左右对称设置的支撑腿上，水平驱动螺杆左半段与右半段的螺纹方向相反，每根水平驱动螺杆上镜像对称布置有2个水平驱动螺母；所述水平滑轨采用线性滑轨，每根水平滑轨两端分别焊接在1组支撑件中左右对称设置的支撑腿上，每根水平滑轨上还对称布置有水平驱动滑块，水平驱动滑块通过固定连接块与相应水平驱动螺母连接；所述前排水平驱动链轮、后排水平驱动链轮分别安装在前排、后排水平驱动螺杆的一端，各水平驱动链轮由水平驱动链条同步驱动；所述前排与后排水平驱动螺母间距之比、后排与前排水平驱动链轮的齿数之比、后排与前排升降驱动链轮的齿数之比相同。所述相机安装调节部件，包括4根相机滑轨、4个相机安装滑块、4根相机驱动杆、相机驱动螺杆、同轴设置的驱动盘和驱动手轮；其中，所述相机滑轨采用线性滑轨，该相机滑轨通过前排连接杆与前排的水平驱动滑块垂直连接，相机滑轨与前排水平滑轨之间具有相对转动，同时前排连接杆始终与支撑腿保持平行；相机滑轨依次通过相机滑轨安装滑块、后排连接杆与后排的水平驱动滑块连接，相机滑轨与后排水平滑轨之间具有相对转动和相对滑动；4台相机相对于4根相机滑轨的几何中心镜像对称布置，各台相机分别通过相机安装滑块布置在1根相机滑轨上，相机在相机安装滑块上的安装高度满足上方两台相机镜头的光轴线能通过上方4个支撑腿旋转轴所在平面、下方两台相机镜头的光轴线能通过下方4个支撑腿旋转轴所在平面；所述相机驱动杆两端采用万向节分别与相机安装滑块、驱动盘连接；相机驱动螺杆由轴承安装在框架结构的前、后竖梁上，相机驱动螺杆上设有与驱动盘固定连接的配套螺母，由驱动手轮转动相机驱动螺杆，驱动盘沿相机驱动螺杆前进或后退，通过相机驱动杆将驱动力传递给相机安装滑块，进而驱动相机沿相机滑轨滑动实现物距的调整。本专利技术的技术特点和有益效果在于：1、协同性强：可同时对TPIV系统4台相机的垂直张角、水平张角及相机物距进行独立协同调整，并始终保证4台相机的光轴线汇聚于空间内某一固定点(测量体中心)；2、精确度高：垂直张角和水平张角的定位精度误差小于0.5°，相机物距的定位精度误差小于0.1mm；3、本平台可有效提高TPIV系统相机安装及调整的工作效率，具有较好的推广应用前景。附图说明图1为TPIV系统4台相机立体交叉布置模式示意图。图2为本专利技术安装平台的框架结构、升降螺杆及相机驱动螺杆示意图。图3为本专利技术安装平台的垂直张角及水平张角调节部件组装示意图。图4为本专利技术安装平台的相机滑轨安装示意图。图5为本专利技术安装平台的相机安装调节部件布置示意图。具体实施方式以下结合附图2～附图5及实施例详细说明本专利技术平台所涉及的各个细节问题。应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。本专利技术提出的一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台，该平台用于实现TPIV系统4台相机的安装及同步调节，为便于表述，将上下各两台相机镜头光轴线组成的平面与水平面的夹角均称为垂直张角，左右各两台相机镜头光轴线所在平面与中垂面的夹角均称为水平张角。该安装平台由框架结构、垂直张角调节部件、水平张角调节部件和相机安装调节部件构成，其中垂直张角调节部件安装在框架结构上，可沿垂向移动实现垂直张角调节；水平张角调节部件安装在垂直张角调节部件上，跟随垂直张角调节部件同步运动，并可沿水平方向运动实现水平张角调节；相机安装调节部件布置在水平张角调节部件和框架结构上，跟随垂直张角调节部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台，其特征在于，该安装平台包括框架结构、垂直张角调节部件、水平张角调节部件和相机安装调节部件，将上下各两台相机镜头光轴线组成的平面与水平面的夹角均定义为垂直张角，将左右各两台相机镜头光轴线所在平面与中垂面的夹角均定义为水平张角；其中，所述垂直张角调节部件安装在框架结构上，沿垂向移动实现垂直张角调节；所述水平张角调节部件安装在垂直张角调节部件上，跟随垂直张角调节部件同步运动，并沿水平方向运动实现水平张角调节；所述相机安装调节部件布置在水平张角调节部件和框架结构上，跟随垂直张角调节部件、水平张角调节部件运动实现4台相机的水平张角、垂直张角的调节，由相机安装调节部件自身运动对相机的物距进行调整；该平台在任意垂直张角、水平张角及相机物距可调的条件下，4台相机镜头的光轴始终汇聚于测量体中心点。

【技术特征摘要】
1.一种用于TPIV测量的4台相机协同调节的安装平台，其特征在于，该安装平台包括框架结构、垂直张角调节部件、水平张角调节部件和相机安装调节部件，将上下各两台相机镜头光轴线组成的平面与水平面的夹角均定义为垂直张角，将左右各两台相机镜头光轴线所在平面与中垂面的夹角均定义为水平张角；其中，所述垂直张角调节部件安装在框架结构上，沿垂向移动实现垂直张角调节；所述水平张角调节部件安装在垂直张角调节部件上，跟随垂直张角调节部件同步运动，并沿水平方向运动实现水平张角调节；所述相机安装调节部件布置在水平张角调节部件和框架结构上，跟随垂直张角调节部件、水平张角调节部件运动实现4台相机的水平张角、垂直张角的调节，由相机安装调节部件自身运动对相机的物距进行调整；该平台在任意垂直张角、水平张角及相机物距可调的条件下，4台相机镜头的光轴始终汇聚于测量体中心点。2.如权利要求1所述的安装平台，其特征在于，所述框架结构的外轮廓为长方体，包括位于长方体各棱上的外框、位于长方体顶面和底面且相互平行的各2根横梁、位于长方体前面和后面且相互平行的各1根竖梁。3.如权利要求2所述的安装平台，其特征在于，所述垂直张角调节部件，包括4根升降螺杆、4组支撑件、2个前排升降驱动链轮、2个后排升降驱动链轮、升降驱动链条；所述升降螺杆分前后排平行设置、每排各2根，每根升降螺杆两端均由轴承安装在框架结构中对应的上、下横梁上，升降螺杆上半段与下半段的螺纹方向相反，每根升降螺杆的上部及下部镜像对称布置有2个配套螺母；所述每组支撑件均由左右对称布置的两个支撑腿构成，各支撑腿分别通过旋转轴与升降螺杆的1个配套螺母连接，相同升降螺杆上的上、下两个支撑腿镜像对称布置；2根前排升降螺杆的一端别设有1个前排升降驱动链轮，与前排升降螺杆位于同一水平面的后排升降螺杆一端分别设有1个后排升降驱动链轮，升降驱动链轮之间通过升降驱动链条同步驱动；所述前后排升降螺杆至测量体的中心点的距离之比、前后排升降螺杆上配套螺母的距离之比、后排与前排升降驱动链轮齿数之比均相等。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹勋，段炎冲，任海涛，钟强，王兴奎，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11