【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于背景定向纹影测量领域，具体涉及一种多功能双目相机背景定向纹影仪及流场位移估计方法。背景领域背景定向纹影(background oriented schileren，简称bos)技术是一种新型的非接触式光学诊断技术，可用于变化密度流场的可视化和折射率场的定量测量。它被广泛用于可视化流体流动，包括液体和气体，用于研究涡流、湍流、边界层等流体动力学现象。流体图像序列中的位移估计一直是流体力学、医学和计算机视觉领域中必不可少的分析步骤。从流体可视化图像中准确提取密集的位移矢量场，对于理解流体可视化图像的基本物理现象和流动机理具有重要意义。bos大致可分为三个部分:硬件构建、背景图像位移估计和折射率重建，而bos图像位移估计的精度直接决定折射率场重建的精度。目前背景纹影技术存在光路构建方法、振动和光照不均匀、模糊和离焦效应以及体积折射的重聚焦效应，使得bos图像序列难以满足恒定亮度假设，从而导致低精度不精确的流场估计。目前背景定向纹影技术多是通过单目相机测量，其在结构上存在难以获得精确的三维深度信息问题，同时因为视场有限导致无法覆盖所需区域。对bos图像处理来说，由于传统的互相关算法需要一个大的查询窗口来保证足够的信噪比，这限制了算法的空间分辨率。此外，其多网格迭代算法(widim)耗时较长。
技术介绍
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服现有测量装置存在流场信息维度和观测区域的局限性，和测量方法存在效率低、精确低、易受光照变化影响，本专利技术提供一种多功能双目相机背景定向纹影仪及流
2、实现本专利技术目的的技术方案是：
3、一种多功能双目相机背景定向纹影仪，包括支撑模块及分别设在支撑模块两端的升降系统和背景板，支撑模块中部设有旋转拉伸模块，升降系统上设有图像采集模块，
4、所述升降系统包括规格相同的第一升降系统和第二升降系统，第一升降系统包括竖向的升降架，升降架包括竖板和与竖板两端均垂直的同向的第一延板和第二延板，第一延板与第二延板之间设有间隔的两根光杆和滚珠丝杆，滚珠丝杆位于两根光杆中部，第一延板朝外的面设有带联轴器的伺服电机，联轴器穿过第一延板，并与第一延板内壁设有的固定端轴承座连接，第二延板的内壁设有支撑端轴承座，滚珠丝杆的两端分别位于固定端轴承座和支撑端轴承座上，第二延板反向的竖板上设有用于支撑升降架的升降架肋板，升降架上还设有穿过两根光杆和滚珠丝杆活动的升降台，升降台上设有丝杆螺母座，滚珠丝杆穿过丝杆螺母座，
5、所述图像采集模块包括规格相同的分别设在第一升降系统上的第一图像采集模块和设在第二升降系统上的第二图像采集模块，第一图像采集模块包括设在升降台上的图像采集台，图像采集台上设有与第一延板朝向相同的直线导轨，直线导轨上设有可滑动的滑块，滑块上表面从下往上依次设有相机座和ccd工业相机，直线导轨朝外的端部设有导轨限位卡夹，
6、所述支撑模块包括规格相同活动的上下交叉叠接的第一支撑板和第二支撑板，其中第一支撑板在上面，第二支撑板在下面，第一支撑板中部设有第一长方形槽，第一长方形槽的其中一长边设有与长边长度相同的第一滑槽，另一长边设有与长边长度相同的第一齿条，第一支撑板两端端部底面设有脚轮轮组，第二支撑板两端端部底面设有牛眼轮轮组，
7、所述旋转拉伸模块包括设在第一滑槽上可滑动的一端带凹槽的上齿轮夹，上齿轮夹另一端设有与凹槽同向同长度的第一上齿轮延板，第一上齿轮延板上设有蜡烛孔，上齿轮夹的凹槽内部与第一齿条之间设有上齿轮，上齿轮夹凹槽处的背部设有第一矩形滑块，第一矩形滑块可在第一滑槽内滑动，旋转拉伸模块还包括设在第二支撑板第二滑槽上可滑动的带u形槽的下齿轮夹，下齿轮夹的u形槽内部与第二齿条之间设有下齿轮，下齿轮夹u形槽处的背部设有第二矩形滑块，第二矩形滑块可在第二滑槽内滑动，上齿轮与下齿轮之间设有带台阶的轴承锁止套，轴承锁止套靠近下齿轮的内部设有推力球轴承，推力球轴承外壁与轴承锁止套下端内壁过盈配合，推力球轴承内壁与下齿轮的轴过盈配合，推力球轴承可承载较大轴向力，且实现上下齿轮的相对转动，从而实现第一支撑板和第二支撑板的相对转动，轴承锁止套的台阶设孔与上齿轮的轴过盈配合，无相对滑移，轴承锁止套侧面还设有锁止销，
8、所述背景板包括分别设在第一支撑板和第二支撑板同端的规格相同的第一背景板和第二背景板，第一背景板包括竖向两端带延边的背景支撑座，背景支撑座两延边内侧设有横向的卡槽，卡槽内设有第一彩色条纹背景，背景支撑座下端延边的背部设有背景肋板，
9、第一升降系统和第二升降系统分别位于第一支撑板和第二支撑板另一端，第一升降系统正对第一背景板，第二升降系统正对第二背景板，且第一升降系统和第二升降系统上的第一图像采集模块和第二图像采集模块分别朝向第一彩色条纹背景和第二彩色条纹背景。
10、所述第一支撑板上的第一滑槽与第二支撑板上的第二滑槽同侧，第一齿条与第二齿条同侧。
11、所述固定端轴承座内部设有一组反向相装的角接触轴承，可以承受正反转的负载，起到固定作用。
12、所述滚珠丝杆与丝杆螺母座内部的滚珠接触，以便将滚珠丝杆的旋转运动转化为丝杆螺母座的直线运动。
13、所述两根光杆和滚珠丝杆的搭配可以提高升降系统的稳定性。
14、所述支撑端轴承座，与升降架第二延板内壁通过螺栓连接，支撑端轴承座是一个角接触轴承，用以提供垂直方向的支撑力。
15、所述升降架肋板承担纵向强度，并起支撑作用。
16、升降系统工作原理：伺服电机带动滚珠丝杆旋转运动，丝杆螺母座内部的滚珠与滚珠丝杆接触，滚珠沿丝杆螺母座内部旋转螺纹轨道运动，带动丝杆螺母座沿滚珠丝杆上下方向直线运动，同时使与滚珠螺母座和光杆配合的升降台上下滑动，完成升降运动。
17、所述直线导轨与图像采集台通过螺栓连接固定，导轨限位卡夹卡在直线导轨外侧端面，防止滑块脱轨。
18、图像采集模块工作原理：所述升降系统带动图像采集模块进行上下运动调整至合适高度；人工滑动滑块实现ccd工业相机在升降台上的前后滑动，减少调节ccd工业相机焦距的工作。
19、所述第二支撑板底面安装的牛眼轮轮组和第一支撑板底面安装的脚轮轮组，用以使支撑板模块支撑在地面上，并实现其360°全方位滑动。
20、支撑模块工作原理：此模块用以调节整个纹影仪的前后左右的水平运动，并直接与地面接触，起支撑作用，拉伸或旋转第一支撑板和第二支撑板以实现整个纹影仪的拉伸和旋转。
21、所述第一上齿轮延板的蜡烛孔上设有蜡烛，点燃蜡烛，以便在第一彩色条纹背景和第二彩色条纹背景对应的火焰上方区域观测纹影现象。
22、所述上齿轮和下齿轮分别与第一齿条和第二齿条啮合，实现第一支撑板和第二支撑板相对上下齿轮的水平拉伸。
23、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于，包括支撑模块及分别设在支撑模块两端的升降系统和背景板，支撑模块中部设有旋转拉伸模块，升降系统上设有图像采集模块，所述升降系统包括规格相同的第一升降系统和第二升降系统，第一升降系统包括竖向的升降架，升降架包括竖板和与竖板两端均垂直的同向的第一延板和第二延板，第一延板与第二延板之间设有间隔的两根光杆和滚珠丝杆，滚珠丝杆位于两根光杆中部，第一延板朝外的面设有带联轴器的伺服电机，联轴器穿过第一延板，并与第一延板内壁设有的固定端轴承座连接，第二延板的内壁设有支撑端轴承座，滚珠丝杆的两端分别位于固定端轴承座和支撑端轴承座上，第二延板反向的竖板上设有用于支撑升降架的升降架肋板，升降架上还设有穿过两根光杆和滚珠丝杆活动的升降台，升降台上设有丝杆螺母座，滚珠丝杆穿过丝杆螺母座，
2.根据权利要求1所述的多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于，所述固定端轴承座内部设有一组反向相装的角接触轴承。
3.根据权利要求1所述的多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于，所述滚珠丝杆与丝杆螺母座内部的滚珠接触。
4.根据权利
5.根据权利要求1所述的多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于，所述轴承锁止套两侧铣出平面，其中一侧平面钻通孔，另一侧平面攻螺纹孔，使通孔与螺纹孔相通，下齿轮的轴横向设有第三通孔，下齿轮的轴伸入推力球轴承内壁并过盈配合后，锁止销依次穿过轴承锁止套的通孔、下齿轮的轴的第三通孔和轴承锁止套的螺纹孔。
6.根据权利要求1所述的多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于，所述背景支撑座两延边卡槽的两侧，一侧为开口，另一侧为闭口。
7.一种流场位移估计方法，其特征在于，包括权利要求1-权利要求6任意一项的多功能双目相机背景定向纹影仪，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于，包括支撑模块及分别设在支撑模块两端的升降系统和背景板，支撑模块中部设有旋转拉伸模块，升降系统上设有图像采集模块，所述升降系统包括规格相同的第一升降系统和第二升降系统，第一升降系统包括竖向的升降架，升降架包括竖板和与竖板两端均垂直的同向的第一延板和第二延板，第一延板与第二延板之间设有间隔的两根光杆和滚珠丝杆，滚珠丝杆位于两根光杆中部，第一延板朝外的面设有带联轴器的伺服电机，联轴器穿过第一延板，并与第一延板内壁设有的固定端轴承座连接，第二延板的内壁设有支撑端轴承座，滚珠丝杆的两端分别位于固定端轴承座和支撑端轴承座上，第二延板反向的竖板上设有用于支撑升降架的升降架肋板，升降架上还设有穿过两根光杆和滚珠丝杆活动的升降台，升降台上设有丝杆螺母座，滚珠丝杆穿过丝杆螺母座，
2.根据权利要求1所述的多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于，所述固定端轴承座内部设有一组反向相装的角接触轴承。
3.根据权利要求1所述的多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于，所述滚珠丝杆与丝杆螺母座内部的滚珠接触。
4.根据权利要求1所述的多功能双目相机背景定向纹影仪，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱海东，马壮壮，高本瀚，李虎，李宁，曲晗昕，卢鹏飞，刘伍浪，刘怀杰，熊建灵，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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