基于智能手机与图像处理的转速测量系统技术方案

本发明专利技术公开了属于转速测量技术领域的一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统。所述系统由顺序相连的图像采集模块、图像处理模块和信号处理及分析模块组成，图像采集模块用于获取旋转部件表面图像序列；图像处理模块用于将图像序列转化为表征图像相似度的一维信号；信号处理及分析模块用于对重构的一维信号进行频谱分析，得到旋转频率。本发明专利技术采用图像传感器采集图像，通过图像处理和信号处理技术，分析被测部件旋转运动引起的图像灰度分布的周期性变化，根据旋转频率和转速的线性关系，最终获得转速。本发明专利技术将转速测量与智能手机相结合，可实现远距离非接触的转速测量，准确性高，解决了现有转速传感器布点布线困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于智能手机与图像处理的转速测量系统
本专利技术属于转速测量
，尤其涉及一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统。
技术介绍
转速是反映旋转机械运行状况的重要参数之一。实时、准确的转速测量，不仅有助于及时掌握旋转机械的运行状态，而且为设备检修、故障诊断提供关键信息。转速测量技术广泛应用于工业生产过程中，例如一些重要的机械设备，如发电机、电动机、磨煤机、风力涡轮机等。然而，常用的测量仪表在精度、量程、适用性等方面存在一定的局限性。传统的接触式测量方法，如光电码盘、离心转速计等，在测量过程中易干扰被测部件的动态特性，而且长期使用易产生机械磨损；非接触式测量方法，如激光多普勒仪、电子散斑干涉等，在一定程度上克服了接触式测量技术的缺陷，但是该类设备价格昂贵，系统复杂，往往需要配备复杂的光路及辅助装置。另外，现有的转速测量装置一般需要固定安装在被测旋转部件周边，尽管能够保证测量的准确性和可靠性，但会造成额外的装配成本，便携性差，无法进行远场测量。这些装置的现场布线也不利于工业场合的广泛应用。因此，有必要运用新的技术手段探究旋转机械的转速测量，解决现有传感器布点布线困难的问题。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统，其特征在于，包括：顺序连接的图像采集模块(3)、图像处理模块(4)以及信号处理与分析模块(5)，在被测旋转部件(1)的一侧放置智能手机(2)，通过控制智能手机(2)的摄像头对被测旋转部件(1)表面成像，所述图像采集模块(3)用于采集被测旋转部件(1)表面的图像序列，并将采集的图像序列传输到图像处理模块(4)进行处理；所述图像处理模块(4)用于将采集的图像序列转化为表征图像相似度的一维信号，并将信号送入信号处理与分析模块(5)；所述信号处理与分析模块(5)用于对转化的一维信号进行频谱分析和转速计算。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统，其特征在于，包括：顺序连接的图像采集模块(3)、图像处理模块(4)以及信号处理与分析模块(5)，在被测旋转部件(1)的一侧放置智能手机(2)，通过控制智能手机(2)的摄像头对被测旋转部件(1)表面成像，所述图像采集模块(3)用于采集被测旋转部件(1)表面的图像序列，并将采集的图像序列传输到图像处理模块(4)进行处理；所述图像处理模块(4)用于将采集的图像序列转化为表征图像相似度的一维信号，并将信号送入信号处理与分析模块(5)；所述信号处理与分析模块(5)用于对转化的一维信号进行频谱分析和转速计算。2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统，其特征在于，所述图像采集模块(3)通过控制智能手机(2)的摄像头以不小于30帧/秒的固定帧率，以及旋转部件所占图像区域大于5000像素进行拍照，获取图像序列。3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统，其特征在于，所述智能手机(2)的摄像头的曝光时间控制在5000us以下，以避免程度过大的运动模糊；拍摄光照强度在300lux以上，以保证图像良好的对比度。4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统，其特征在于，所述智能手机(2)的摄像头拍摄角度可选，拍摄角度范围为-30度到30度，以避免图像畸变。5.根据权利要求1所述的一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统，其特征在于，所述智能手机(2)的拍摄距离不小于20cm，以保证图像正常对焦。6.一种基于权利要求1所述的智能手机与图像处理的转速测量系统的转速测量方法，其特征在于，所述转速测量方法通过分析被测旋转部件旋转运动引起的图像灰度分布周...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天宇，闫勇，王丽娟，胡永辉，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11