基于相干光的振动源定位装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种基于相干光的振动源定位装置及方法，包括：获取振动物体表面的n个不同位置，n个不同位置按照第一间隔分布；对振动物体表面的n个不同位置中的每个位置采集多张散斑图像，散斑图像由相干光反射到振动物体表面并经过散射后形成；根据多张散斑图像获取振动物体表面的n个不同位置的振动波形图，并根据振动波形图确定振动物体的振源位置。采用本申请实施例能够能够减少振动源定位的环境限制，提升振动源定位的效率和精确度。

Vibration source location device and method based on coherent light

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于相干光的振动源定位装置及方法
本申请涉及电子
，尤其涉及一种基于相干光的振动源定位装置及方法。
技术介绍
在运行中的机械系统的振动信号中蕴含了丰富的机械系统运行状态信息，振动特征与故障有很强的对应关系。机械系统结构复杂，部件繁多，采集到的动态信号是各个部件的综合反映，且传播途径的影响增加了信号的复杂程度。另外很多机械系统早期故障表现微弱，振动源及干扰信号相互混叠，导致早期故障等微弱振动信号难以有效识别与分离，因此微弱振动信号源的定位识别具有重要的理论意义和工程价值，这些信息对设备运行状态监测和故障诊断是十分有用的。微弱的故障信号幅度或者能量小往往被淹没在干扰特征中难以很好的识别，需要一种快速高灵敏微弱振动信号探测处理方法，有效的提取出微弱振动信号，并对微弱故障信号进行合理的特征识别与分析。压电加速度传感器可用于对设备部位实现微细位移振动的测量，但其需要接触式的测量，在高温，高速运动，或被测物体尺寸极小时都无法使用，还有一个比较难解决的是当传感器随被测物体高速运动时，电源供电和数据传输存在问题。另外一种测量方法是利用激光三角测量的方法，但这种传感器采用成像测量技术，通过复杂设计的成像镜头得到一个极小的高亮光斑图像，故对于一些高反光材料表面，或者黑色材料，都会造成光斑图像缺失而无法计算物体位移量。另外，由于每个机器有很多组件，每个组件都可能振动，这些振动互相影响、叠加、杂交，最终整个设备经历的就是一场“复合”振动。基于上述原因，亟待提出一种新的振动源定位方法，能够克服上述缺陷，同时快速有效地定位振动源，进而根据振动源发现机械系统中的故障。
技术实现思路
本申请实施例提供一种基于相干光的振动源定位装置及方法，采用本申请实施例能够通过采集振动物体的散斑图像，然后根据散斑图像获得振动波形图，进而根据振动波形图确定振动强度，拟合出振动强度极值点，定位振动源，能够减少振动源定位的环境限制，提升振动源定位的效率和精确度。第一方面，本申请实施例提供一种基于相干光的振动源定位装置，包括：相干光发生器，透镜，反射镜，MEMS二维扫描镜，高速相机，与所述高速相机相连接的处理装置；所述相干光发生器，用于产生相干光；所述透镜，用于对所述相干光发生器产生的相干光进行聚焦，并将聚焦后的相干光照射到所述反射镜；所述反射镜，用于将所述聚焦后的相干光反射到所述MEMS二维扫描镜上；所述MEMS二维扫描镜，用于将所述反射镜反射的相干光根据所述处理装置的指令照射到振动物体表面的n个不同位置，所述n个不同位置按照第一间隔分布，其中n为大于1的整数；所述高速相机，用于对所述振动物体表面的n个不同位置中的每个位置采集多张散斑图像，并将所述多张散斑图像发送到所述处理装置，其中，所述散斑图像由所述反射相干光照射到所述振动物体表面，并经过振动物体表面反射后形成；所述处理装置，用于根据接收到的所述多张散斑图像，获取所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图；并根据所述振动波形图确定所述振动物体的振源位置。在一种可能的实施例中，所述对所述振动物体表面的n个不同位置中的每个位置采集的多张散斑图像包括：所述处理装置对于n个不同位置中的第k个位置，控制所述高速相机以周期T对应采集Rk张散斑图像，其中k为大于0且小于或等于n的整数，Rk为正整数；所述根据接收到的所述多张散斑图像，获取所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图，包括：所述处理装置对于n个不同位置中的第k个位置，根据接收到的Rk张散斑图像，确定所述Rk张散斑图像的位置根据时间变化而产生的变化，获得所述第k个位置的振动波形图；根据n个不同的第k个位置的振动波形图，确定所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图。在一种可能的实施例中，所述根据所述振动波形图确定所述振动物体的振源位置，包括：所述处理装置根据所述n个不同位置中的第k个位置的振动波形图，确定所述第k个位置的振动信号；所述处理装置根据所述第k个位置的振动信号计算获得所述第k个位置在所述周期T内的振动信号均方值，确定所述第k个位置的振动强度；所述处理装置对n个不同位置的振动强度进行三维曲线拟合，确定振动强度极值点，定位所述振动物体的振源位置。在一种可能的实施例中，在确定振动强度极值点后，还包括：所述处理装置以所述振动强度极值点为中心，以第二间隔获取m个不同的第二位置，所述第二间隔小于所述第一间隔，所述m为大于1的整数；所述处理装置指示所述MEMS二维扫描镜将所述反射镜反射的相干光照射到所述m个不同的第二位置，并指示所述高速相机采集所述m个不同的第二位置的散斑图像；所述处理装置根据所述接收到的m个不同的第二位置的散斑图像，获取m个不同的第二位置的振动波形图；并根据所述振动波形图确定所述振动物体的第二振动强度极值点。在一种可能的实施例中，所述定位所述振动物体的振源位置包括：将所述振动强度极值点或所述第j振动强度极值点作为所述振动物体的振源位置；或根据获取到的所述振动强度极值点和所述第二振动强度极值点进行三维拟合，求取中心点，并将所述中心点作为振动物体的振源位置。第二方面，本申请实施例提供了一种基于相干光的振动源定位方法，包括：获取振动物体表面的n个不同位置，所述n个不同位置按照第一间隔分布其中n为大于1的整数；对所述振动物体表面的n个不同位置中的每个位置采集多张散斑图像，所述散斑图像由相干光照射到所述振动物体表面，并经过振动物体表面反射后形成；根据所述多张散斑图像获取所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图，并根据所述振动波形图确定所述振动物体的振源位置。在一种可能的实施例中，所述对所述振动物体表面的n个不同位置中的每个位置采集的多张散斑图像，包括：对于n个不同位置中的第k个位置，以周期T对应采集Rk张散斑图像，其中k为大于0且小于或等于n的整数，Rk为正整数；所述根据接收到的所述多张散斑图像，获取所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图，包括：对于n个不同位置中的第k个位置，根据接收到的Rk张散斑图像，确定所述Rk张散斑图像的位置根据时间变化而产生的变化，获得所述第k个位置的振动波形图；根据n个不同的第k个位置的振动波形图，确定所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图。在一种可能的实施例中，所述根据所述振动波形图确定所述振动物体的振源位置，包括：根据所述n个不同位置中的第k个位置的振动波形图，确定所述第k个位置的振动信号平均值，并获取所述振动信号平均值的平方值；对所述第k个位置的振动信号平均值的平方值在所述周期T内的积分，确定所述第k个位置的振动强度；对n个不同位置的振动强度进行三维曲线拟合，确定振动强度极值点，定位所述振动物体的振源位置。在一种可能的实施例中，在确定振动强度极值点后，所述方法还包括：以所述振动强度极值点为中心，以第二间隔获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相干光的振动源定位装置，其特征在于，包括：/n相干光发生器，透镜，反射镜，MEMS二维扫描镜，高速相机，与所述高速相机相连接的处理装置；/n所述相干光发生器，用于产生相干光；/n所述透镜，用于对所述相干光发生器产生的相干光进行聚焦，并将聚焦后的相干光照射到所述反射镜；/n所述反射镜，用于将所述聚焦后的相干光反射到所述MEMS二维扫描镜上；/n所述MEMS二维扫描镜，用于将所述反射镜反射的相干光根据所述处理装置的指令照射到振动物体表面的n个不同位置，所述n个不同位置按照第一间隔分布，其中n为大于1的整数；/n所述高速相机，用于对所述振动物体表面的n个不同位置中的每个位置采集多张散斑图像，并将所述多张散斑图像发送到所述处理装置，其中，所述散斑图像由所述相干光照射到所述振动物体表面，并经过振动物体表面反射后形成；/n所述处理装置，用于根据接收到的所述多张散斑图像，获取所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图；并根据所述振动波形图确定所述振动物体的振源位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于相干光的振动源定位装置，其特征在于，包括：
相干光发生器，透镜，反射镜，MEMS二维扫描镜，高速相机，与所述高速相机相连接的处理装置；
所述相干光发生器，用于产生相干光；
所述透镜，用于对所述相干光发生器产生的相干光进行聚焦，并将聚焦后的相干光照射到所述反射镜；
所述反射镜，用于将所述聚焦后的相干光反射到所述MEMS二维扫描镜上；
所述MEMS二维扫描镜，用于将所述反射镜反射的相干光根据所述处理装置的指令照射到振动物体表面的n个不同位置，所述n个不同位置按照第一间隔分布，其中n为大于1的整数；
所述高速相机，用于对所述振动物体表面的n个不同位置中的每个位置采集多张散斑图像，并将所述多张散斑图像发送到所述处理装置，其中，所述散斑图像由所述相干光照射到所述振动物体表面，并经过振动物体表面反射后形成；
所述处理装置，用于根据接收到的所述多张散斑图像，获取所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图；并根据所述振动波形图确定所述振动物体的振源位置。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对所述振动物体表面的n个不同位置中的每个位置采集的多张散斑图像包括：
所述处理装置对于n个不同位置中的第k个位置，控制所述高速相机以周期T对应采集Rk张散斑图像，其中k为大于0且小于或等于n的整数，Rk为正整数；
所述根据接收到的所述多张散斑图像，获取所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图，包括：
所述处理装置对于n个不同位置中的第k个位置，根据接收到的Rk张散斑图像，确定所述Rk张散斑图像的位置根据时间变化而产生的变化，获得所述第k个位置的振动波形图；
根据n个不同的第k个位置的振动波形图，确定所述振动物体表面的n个不同位置的振动波形图。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述根据所述振动波形图确定所述振动物体的振源位置，包括：
所述处理装置根据所述n个不同位置中的第k个位置的振动波形图，确定所述第k个位置的振动信号；
所述处理装置根据所述第k个位置的振动信号计算获得所述第k个位置在所述周期T内的振动信号均方值，确定所述第k个位置的振动强度；
所述处理装置对n个不同位置的振动强度进行三维曲线拟合，确定振动强度极值点，定位所述振动物体的振源位置。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在确定振动强度极值点后，还包括：
所述处理装置以所述振动强度极值点为中心，以第二间隔获取m个不同的第二位置，所述第二间隔小于所述第一间隔，所述m为大于1的整数；
所述处理装置指示所述MEMS二维扫描镜将所述反射镜反射的相干光照射到所述m个不同的第二位置，并指示所述高速相机采集所述m个不同的第二位置的散斑图像；
所述处理装置根据所述接收到的m个不同的第二位置的散斑图像，获取m个不同的第二位置的振动波形图；并根据所述振动波形图确定所述振动物体的第二振动强度极值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星泽，舒远，
申请(专利权)人：合刃科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44