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用高速摄像机来测振动

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发表于 2010-5-27 12:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

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用高速摄像机记录物体的运动,然后采用二维或三维运动分析软件来分析物体的位移,速度,加速度和应变。首先获得位移,对时间求导得到速度,对空间求导得到应变,大家看看,这样是否可行。

我准备上这个实验,大家给出出主意,评论评论。欢迎拍砖。
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发表于 2010-5-27 13:11 | 显示全部楼层
理论上可行,但实际操作可能很难。因为一个微小单元体的自由度有6个,如何确定某点在各个自由度上位移分量,并且,高速摄像得到的位移精度能满足要求吗?
 楼主| 发表于 2010-5-27 13:17 | 显示全部楼层
两百万像素,每秒1000帧,每个像素不足1微米,按点测三维位移,例如梁的振动,旋转不大,打算用Image Pro plus 6.0 或者tema 2D 或者3D 分析。首先上2D分析,比较成熟。
发表于 2010-5-27 17:48 | 显示全部楼层

回复 板凳 side 的帖子

两百万像素大概就是1600X1200,哪有1微米的分辨率?
 楼主| 发表于 2010-5-27 18:44 | 显示全部楼层
按1600*1200计算, 假设试件长度为1米,1/1600=0.000625m,看来试件得更小,像素必须更高。
 楼主| 发表于 2010-5-27 21:53 | 显示全部楼层
按1600*1200计算,如果测梁的挠度,梁长一米,高10cm,那么0.1/1200=8.3e-5m,就是不到0.1毫米。所以若要测应变,最好千万像素以上,可以采用低速工业CCD相机。若要测速度最好帧数要多。既要测应变、又要测速度,恐怕就很花钱了。应该有400万像素以上,帧数在1000帧/秒以上。
 楼主| 发表于 2010-5-27 22:26 | 显示全部楼层
回复 板凳 side 的帖子
两百万像素大概就是1600X1200,哪有1微米的分辨率?

仔细看相机说明书,经过计算,说明书上说的像素大小是用传感器的尺寸除以像素个数得来的。比如传感器尺寸是25.5*25.5mm,像素是2048*2048,那么一个像素的长度和宽度就是
25.5e-3/2048=12.5e-6=12.5微米。

[ 本帖最后由 side 于 2010-5-27 23:56 编辑 ]
发表于 2010-5-27 23:05 | 显示全部楼层
高速据摄像机用来做运动分析是可以的,而做振动分析就合适了。
在物理学做测量物体的加速度有用到摄像机,其实摄像机最主要的作用是计时及测距了,而测距是通过图像的分析来进行,因此最重要的功能是计时了。
振动时到频率高了时位移是很小的,要测量就要进行转换或采用其他的手段,就很麻烦了。
在振动试验中试件在振动时的状态变化可以通过摄像机记录好,再来分析试件在振动过程的变化情况就很方便了,
 楼主| 发表于 2010-5-27 23:52 | 显示全部楼层

回复 8楼 szdlliuzm 的帖子

是啊,关键就是分辨率和价格问题。正为此苦恼,怕像素不够影响精度,又怕超支,最后还想用两个摄像机测三维振动,可是预算就那么多。。。。
 楼主| 发表于 2010-5-28 00:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 wdhd 于 2016-8-8 11:02 编辑
原帖由 side 于 2010-5-27 18:44 发表
按1600*1200计算, 假设试件长度为1米,1/1600=0.000625m,看来试件得更小,像素必须更高。

这是像素的精度,通过图像分析完全可以高出此精度的10倍(根据刚查到的文献),这样精度就有0.01毫米。

[ 本帖最后由 side 于 2010-5-28 01:41 编辑 ]
发表于 2010-5-28 08:47 | 显示全部楼层
建议先搞研究性的试验,有一定结果再作较大的投入。
发表于 2011-3-21 17:18 | 显示全部楼层
回复 6 # side 的帖子

摄像机的帧率就是采样频率,满足采样定理就可以了,也不一定非要1000帧/秒
发表于 2011-3-31 22:32 | 显示全部楼层
天大有个老师是搞这个的,不过是用来做应变测试。人家搞了10来年了
发表于 2011-4-1 16:33 | 显示全部楼层
回复 1 # side 的帖子

不知道楼主有没啥结果可以分享的?
发表于 2011-4-8 13:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 5i33338 于 2011-4-8 13:03 编辑

回复 10 # side 的帖子

我们是做视频测量仪器的,确实现在利用分析软件可以将分析精度大大提高。可以很容易实现1/100个像素的测量精度,最高可以达到1/200个像素的精度。

比如您测量1米的试件,采用1600*1200的摄像机,那么位移的精度可以达到6个微米。

利用高速摄像机配合分析软件测量震动,目前,我们也给客户配过这样的组合,但是,需要首先明确几个问题。
1,您测量的振动,频率一般是多大?需要摄像机的拍摄频率比振动频率高5倍以上才行,10倍更好。
2,明确您的测量精度要求,比如:需要多大的位移分辨率等等。
3,是否需要实时出测量数据?一般采用高速摄像机,是无法实时出测量结果的。只能等拍摄完成后,对录像进行分析,才能出结果。

有兴趣可以联系我,
北京天禾沐电子技术有限责任公司
非接触式应变位移视频测量仪
010-82034475
bai.hua@tangram.cn
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