[发明专利]一种非接触式的基于高速摄影的微小物体振动测量方法

说明书

本发明涉及一种非接触式的基于高速摄影的微小物体振动测量方法，通过内窥镜与CMOS高速相机结合，将内窥镜伸进待测微小物体机械结构内部，拍摄采集其内部振动的视频，并把拍摄到的视频上传至电脑，采用TEMA软件进行分析，从而测量到待测微小物体振动的各项数据。本发明无需将目标物体完全拆卸，而是拆开部分简易零件，即可将内窥镜伸入待测微小物体内部进行测量，简化了测量操作，提高了测量精度；而且，环境适应性强，可在有毒有害、高温、放射性及危险环境下对待测微小物体进行非接触式的振动测量；还具有测量对硬件条件要求低、操作简单等优点。

技术领域

本发明涉及振动测量与分析的技术领域，尤其涉及到一种非接触式的基于高速摄影的微小物体振动测量方法。

背景技术

从广义上说振动是指描述系统状态的参量(如位移、电压)在其基准值上下交替变化的过程。狭义的指机械振动，即力学系统中的振动，指物体或质点在其平衡位置附近所作有规律的往复运动。

振动的强弱用振动量来衡量，振动量可以是振动体的位移、速度或加速度。现有的振动测量技术中，主要利用各种应变片和加速度传感器的接触式测量方法以及利用激光干涉技术和多普勒雷达的非接触式测量方法。其中又以加速的传感器等接触式测量方法为主，现实应用中存在效率低下，布线麻烦，负载效应影响测量结果准确性等一系列无法满足多种试验条件的问题。

随着高速摄影技术和数据传输存储技术逐步发展，数字相机的拍摄速度越来越快，得到的图像越来越精细相机成本也逐步下降，同时计算机的图像处理分析技术也发展迅速，非接触式基于高速摄影的振动测量方法得到越来越广泛的应用，能够适应多种试验环境，例如高温、高压、捕捉微小振动量等。

现有技术中已有非接触式基于影像的振动测量方法，如专利申请号：CN201611119112.4，申请日：2016年12月8日，专利名称：一种非接触式高铁路基振动测量系统，该申请案公开一种非接触式高铁路基振动测量系统，该装置包括条码尺、光学成像系统、嵌入式位移传感器，计算机终端显示模块以及通讯模块。条码尺上设置交替相间的黑白条码，黑条码宽度各不相同，且相邻两黑条码的中间距相等；光学成像系统按照预先设定的周期获取条码尺实时图像；嵌入式成像系统按照预先设定的周期获取条码尺实时图像；嵌入式位移传感器包括条码图像采集与传输模块、信息接收与处理模块,条码图像采集与传输模块与光学成像系统连接对黑条码信息进行采集,信息接收与处理模块对采集的信息进行A/D转换并处理获取黑条码所对应的实际位置，以此可以获得高铁路基的振动数据。该申请在一定程度上具有非接触、测量范围宽，不改变被测物体振动特性等优点，但是该申请中测量元件繁多，安装复杂，适合测量较大的物体，难以满足狭小空间微小元件的振动测量要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可环境适应性强、无需将目标物体完全拆卸、对硬件条件要求低、操作简单、非接触式的基于高速摄影的微小物体振动测量方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

内窥镜与CMOS高速相机结合，将内窥镜伸进待测微小物体机械结构内部，拍摄采集其内部振动的视频，并把拍摄到的视频上传至电脑，采用TEMA软件进行分析，从而测量到待测微小物体振动的各项数据。

其具体步骤如下：

S1、拍摄前在用镊子为待测微小物体粘贴不发光、不发热以及无辐射的标记点；

S2、固定待测的微小物体，连接电脑与CMOS高速相机，打开电脑上高速相机专用成像软件，调整相机方向，使待测微小物体在电脑上清晰成像；

S3、将内窥镜伸入待测微小物体机械结构内部，采用CMOS高速相机对待测微小物体机械结构内部的振动情况进行拍摄，得到振动视频；

S4、截取视频的第一帧图像，选取平面标记点所在的图像区域，依据标记点识别算法，识别出平面标记的范围区域；