[发明专利]一种基于图像识别的球体质心偏离测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的球体质心偏离测量装置，其特征在于，包括气浮单元(1)、运动限制单元(2)、图像采集单元(3)和数据处理单元(4)，其中：

所述气浮单元(1)用于输出高压气体使待测球体悬浮于所述气浮单元(1)的正上方；

所述运动限制单元(2)设置在所述气浮单元(1)的一侧，用于对待测球体的侧面贴合接触，且所述运动限制单元(2)与待测球体的接触点与待测球体的形心处于同一水平高度；

所述图像采集单元(3)设置在所述气浮单元(1)的上方，用于对待测球体的摆动情况进行拍摄记录；

所述数据处理单元(4)的输入端与所述图像采集单元(3)的输出端连接，用于对采集的待测球体摆动的图像数据进行图像识别分析，得到待测球体摆动的周期，再根据球体偏心距与球体摆动的周期关系得到待测球体的偏心距大小。

2.根据权利要求1所述的球体质心偏离测量装置，其特征在于，所述运动限制单元(2)包括固定支架(201)和量具(202)，所述量具(202)设置在所述固定支架(201)顶部，且所述量具(202)的测量端与待测球体的侧面贴合接触，用于测量由与待测球体接触产生的作用力。

3.根据权利要求2所述的球体质心偏离测量装置，其特征在于，所述量具(202)包括千分表。

4.根据权利要求3所述的球体质心偏离测量装置，其特征在于，对待测球体进行质心偏离精确测量前，调节所述量具(202)使其测量到最小变化的读数位置。

5.根据权利要求1所述的球体质心偏离测量装置，其特征在于，所述气浮单元(1)包括空压机(101)、减压阀(102)、气管(103)和气浮台(104)，所述气管(103)的出气端设置在所述气浮台(104)的上表面，所述气管(103)的进气端与所述减压阀(102)的输出端连接，所述减压阀(102)的输入端与所述空压机(101)的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的球体质心偏离测量装置，其特征在于，所述气浮台(104)的上表面开设有半球形槽位，所述气管(103)的出气端设置在所述半球形槽位的槽底。

7.根据权利要求1所述的球体质心偏离测量装置，其特征在于，所述图像采集单元(3)包括CCD相机。

8.一种基于图像识别的球体质心偏离测量方法，应用于权利要求1～7任一项所述的基于图像识别的球体质心偏离测量装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在待测球体上设置标记点；

S2：采用气浮单元(1)输出高压气体使待测球体悬浮于气浮单元(1)上方，采用运动限制单元(2)与待测球体的贴合接触，且所述运动限制单元(2)与待测球体的接触点与待测球体的形心处于同一水平高度；

S3：采用图像采集单元(3)采集待测球体的摆动图像，并传输至所述数据处理单元(4)中进行数据处理；

S4：所述数据处理单元(4)根据采集的待测球体的摆动图像提取待测球体摆动的周期，再根据球体偏心距与球体摆动周期的关系计算得到待测球体的偏心距大小。

9.根据权利要求8所述的球体质心偏离测量方法，其特征在于，所述S4步骤中，计算待测球体的偏心距的表达公式如下：

式中，e为球体偏心距，I为球体转动惯量，m为球体质量，g为重力加速度；θ₀为球体摆动的摆角幅度，K(θ₀)表示摆角修正系数；T为球体摆动的周期。

10.根据权利要求9所述的球体质心偏离测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述气浮单元(1)的外周作均匀的读数标记，得到球体摆动的摆角幅度θ₀。