[发明专利]一种基于图像采集的振动监测方法

权利要求书

1.一种基于图像采集的振动监测方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一，选取叶片(3)的尖端为振动的参考点，将图像采集装置(1)固定于风力发电机的轮毂(2)、并使所述图像采集装置(1)的镜头对准所述参考点，以获取所述参考点的振动图像；

步骤二，将所述振动图像分解成帧，并对每一帧进行预处理，以消除噪声；

步骤三，选取所述参考点在每一帧的像素坐标，并对所述像素坐标进行转化，记录所述参考点转换后的像素坐标，并绘制转化后的像素坐标值与时间t的关系图；

步骤四，对所述关系图进行曲线拟合，得到拟合曲线f(t)，并对所述拟合曲线f(t)做傅里叶变化得到F(ω)，并绘制进F(ω)的曲线图，进而获得该时间段内振动频率ω的成分和占比。

2.根据权利要求1所述的基于图像采集的振动监测方法，其特征在于，步骤三中对所述像素坐标进行转化的过程为：

设所述参考点的世界坐标系为(x_w，y_w，z_w)，图像采集装置坐标系为(x_c，y_c，z_c)，则从世界坐标系到图像采集装置坐标系数学转化关系为：

其中R为旋转矩阵，T为平移向量；

T＝[t_x t_y t_z]^T (3)

其中θ，ψ分别为世界坐标系x轴，y轴，z轴绕自身的旋转角度，t_x，t_y，t_z分别为世界坐标系x轴，y轴，z轴相对于原坐标系平移的距离；

图像采集装置坐标(X，Y)到图像坐标(x_c，y_c，z_c)的转化关系为：

其中f为图像采集装置的焦距；

图像坐标(x_c，y_c，z_c)到像素坐标(u，v)的转化关系为：

其中d_x，d_y分别为x轴，y轴方向上的像元尺寸，(u₀，v₀)为图像原点坐标。

3.根据权利要求1所述的基于图像采集的振动监测方法，其特征在于，所述步骤四中，采用正弦函数拟合，得到所述拟合曲线f(t)，

f(t)＝689.3*sin(0.5517*t-1.327)+825.7*sin(2.607*t+1.243)+1283*sin(0.791*t+0.518)+721.6*sin(2.639*t+4.229)+771.3*sin(0.8907*t+3.103)+16.91*sin(4.037*t+1.5)+11.33*sin(6.941*t+2.482)+12.92*sin(4.364*t+2.082) (6)

则，

其中ω为振动频率；t为时间；i为虚数单位；e为自然对数函数的底数，约为2.718。

4.根据权利要求1所述的基于图像采集的振动监测方法，其特征在于，所述参考点通过在所述叶片(3)的尖端涂抹反光材料实现标定。

5.根据权利要求1所述的基于图像采集的振动监测方法，其特征在于，所述步骤二中预处理的步骤包括：对所述振动图像进行灰度化，得到所述叶片(3)的灰度图像；并对所述灰度图像进行滤波处理，滤除因外界环境变化所产生的椒盐噪声和因设备本身问题所产生的高斯噪声。

6.根据权利要求1所述的基于图像采集的振动监测方法，其特征在于，所述图像采集装置(1)为80帧/s的双目工业相机。

7.根据权利要求1所述的基于图像采集的振动监测方法，其特征在于，采集所述振动图像的采集时间为10s。

8.根据权利要求1所述的基于图像采集的振动监测方法，其特征在于，所述步骤三中，所述像素坐标值为水平方向的像素坐标值，或者为垂直方向的像素坐标值。