[发明专利]一种基于摄影测量的转轴端面扭振提取方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于摄影测量的转轴端面扭振提取方法及装置，该方法包括：通过高速摄影机对准带有均匀分布的多个标靶的转轴轴端拍摄，获取每帧拍摄图像；拟合所述每帧拍摄图像中每个标靶对应的标靶轨迹圆，并基于所述标靶轨迹圆，确定转轴角位移量；根据所述转轴角位移量的绘制结果，确定扭振的扭振时域图。本发明解决现有技术中转轴扭振现场检测困难以及测量误差大的技术难题，降低了转轴径向振动对扭振测量结果的影响，实现了非接触式测量，检测过程中不影响设备正常使用，缩短了检测时间，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及扭转振动信号检测技术领域，尤其涉及一种基于摄影测量的转轴端面扭振提取方法及装置。

背景技术

旋转轴类设备振动既包括沿着转轴轴向的振动和垂直于转轴的径向振动，也包括沿着转轴轴线的扭转振动。扭转振动是旋转机械轴系一种特殊的振动形式，它本质上是由于轴系存在弹性，当曲轴在以平均速度进行的旋转过程中，各弹性部件间会因各种原因而产生不同大小、不同相位的瞬时速度的起伏，形成沿旋转方向的来回扭动。扭振具有极大的破坏性，轻者使作用在轴上的扭应力发生变化，增加轴的疲劳损伤，降低使用寿命，严重扭振会导致机组轴系损坏或断裂，影响设备安全可靠运行。在许多旋转设备振动测量过程中扭转振动具有最短的振动传递路径，能够获得更加准确的设备状态信息。因此，扭振的监测和控制成为了旋转设备故障诊断的重要组成部分。已经受到了越来越多的学者的关注，同时针对扭振信息的检测提出了多种不同的方法。

目前的转轴扭振测量方法按信号拾取方式可分为两大类，即接触测量法和非接触测量法。接触测量法是把在转轴上安装转动传感器，直接对转动情况进行测量。接触测量需要设备停机，并在设备上安装设备，布线等操作，操作不够简便。较长时间影响设备使用。非接触测量主要是在设备上安装码盘和测速齿轮等装置，通过非接触传感器获得转轴的扭转信息，与接触测量相比具有较好的便捷性，但在极端的场况下仍然无法使用。因此，如何在现场高效准确地检测扭转振动信号是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于摄影测量的转轴端面扭振提取方法及装置，用以解决现有技术中转轴扭振现场检测困难以及测量误差大的问题。

本发明提供一种基于摄影测量的转轴端面扭振提取方法，包括：

通过高速摄影机对准带有均匀分布的多个标靶的转轴轴端拍摄，获取转轴旋转至少一周的每帧拍摄图像；

拟合所述每帧拍摄图像中每个标靶对应的标靶轨迹圆，并基于所述标靶轨迹圆，确定转轴角位移量；

根据所述转轴角位移量的绘制结果，确定扭振的扭振时域图。

进一步地，所述多个标靶包括圆形标靶，多个所述圆形标靶均匀分布在所述转轴轴端的圆面上，每两个相邻所述圆形标靶之间的夹角为相同的预设夹角。

进一步地，所述拟合所述每帧拍摄图像中每个标靶对应的标靶轨迹圆包括：

截取所述每帧拍摄图像的关键区域，并进行二值化处理；

对二值化处理后的帧图像进行边缘检测，确定每个标靶对应的圆心坐标；

针对每个标靶对应的所述圆心坐标进行拟合，确定对应的所述标靶轨迹圆。

进一步地，所述针对每个标靶对应的所述圆心坐标进行拟合，确定对应的所述标靶轨迹圆包括：

针对每个标靶对应的所述圆心坐标，基于所述每帧拍摄图像形成的标靶的轨迹，生成对应的所述标靶轨迹圆。

进一步地，所述并基于所述标靶轨迹圆，确定转轴角位移量包括：

根据每个标靶对应的所述标靶轨迹圆的圆心坐标，计算所有所述圆心坐标对应的费马点，并根据所述费马点，确定基准圆；

根据所述基准圆在所述每帧拍摄图像中的轨迹，确定对应的所述转轴角位移量。