一种面接触润滑实验机油膜厚度在线测量方法与流程

技术特征：

1.一种面接触润滑实验机油膜厚度在线测量方法，其特征在于采用红绿双色光做光源，在面接触润滑实验机上实现膜厚在线测量，微型滑块轴承润滑油膜测量仪上设置有3CCD彩色相机，能实时获取滑块和玻璃盘形成的面接触副干涉图像，干涉图像经图像卡显示在计算机屏幕上，具体过程为：

(1)获取红绿双色光干涉图像的一维调制光强曲线：在玻璃盘上加注待测的润滑油，并加载预定的载荷，在玻璃盘静止状态下调整滑块与玻璃盘，使干涉条纹呈竖直或水平方向，在垂直于干涉条纹的方向画一条线，提取该条线上的红光和绿光光强数据，分别记做I_r和I_g，用I_r减I_g得到红绿双色光的一维调制光强曲线，继续调整滑块倾角，直至一维调制光强曲线出现3个以上拍波，对I_g数据，采用面接触润滑油膜测量系统滑块倾角的快速计算方法，计算出滑块倾角，记做α₁，用公式h_in＝B×α₁，计算滑块入口处油膜厚度h_in，其中B表示滑块宽度；

(2)选择与膜厚具有对应关系的追踪目标区域：从步骤(1)所述一维调制光强曲线出口侧开始，依次选取要追踪的目标区域，记作C_i,i＝1,2,3…，将C_i区域的光强值记作T＝{t(1),t(2),…t(i),…t(M)}，式中t(i)为C_i区域第i个像素点的光强值，M为C_i区域的像素数；再根据C_i区域左边缘距离出口处的距离和步骤(1)所计算的滑块入口处膜厚h_in求出每个目标区域左边缘所对应的膜厚h_i,i＝1,2,3…，调整滑块倾角到设定值α，用式x₁＝h₁/α计算出C₁左边缘在设定倾角下的位置，用式N＝α/α₁×M计算设定倾角下对应的目标区域像素数N，将当前一维调制光强曲线上任意一点的光强值记作F(x)；

(3)使用光流算法和动态时间弯曲算法，寻找追踪目标在当前帧对应一维光强曲线上的位置，计算出口处膜厚。

2.根据权利1所述面接触润滑实验机油膜厚度在线测量方法，其特征在于所述步骤(3)的具体过程为：

(31)转动玻璃盘，获取当前帧干涉图像的一维调制光强曲线，将当前帧一维调制光强曲线上任意一点的光强值记作G(x)，用Lucas-Kanade一维光流算法，计算当前帧相对上一帧水平方向上偏移距离的近似值Δx，如下式所示：

$\mathrm{\Δ}x\≈\frac{\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{F}^{\′}\left(x_k\right)\[G\left(x_k\right)-F\left(x_k\right)\]}{\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{\[F^{\′}\left(x_k\right)\]}^2}$

式中：N为当前帧一维调制光强曲线的像素数量；G(x_k)，F(x_k)分为当前帧和前一帧一维调制光强曲线上第k个像素点的调制光强；x_k为一维调制光强曲线上的第k个像素点的横坐标；F′(x_k)为相邻像素点的调制光强值的导数；

(32)在x₁+Δx左和右10个像素范围内，逐点提取一维调制光强曲线上宽度为步骤(31)所算的N个像素点的光强数据，记作R＝{r(1),r(2),…r(i),…r(N)}，其中r(i)为第i个像素点的光强值，N为像素数，用动态时间弯曲算法先计算R与步骤(2)中T的欧式距离，生成矩阵D_M×N，矩阵元素记作：

d(i,j)＝|R(i)-T(j)| (i＝1…N,j＝1…M)

从D_M×N的(1，1)点开始用下式计算T和R的最佳匹配路径，取g(0,0)＝0，计算到g(m,n)的值就是T和R最小累积距离：

$\begin{array}{cc}g(i,j)=min\left\{\begin{array}{c}g(i-1,j)+d(i,j)\\ g(i-1,j-1)+2d(i,j)\\ g(i,j-1)+d(i,j)\end{array}\right.& (i=\mathrm{1...}N,j=\mathrm{1...}M)\end{array}$

上述x₁+Δx左和右10个像素范围内，所有像素点计算的g(m,n)的最小值所对应的位置，即为上一帧C₁在当前帧的位置x，x₁的值取为新计算的x值，用下式即可得到出当前帧所对应的滑块出口处膜厚h_out：

h_out＝h₁-α·x

将当前帧出口处膜厚h_out的值存储并显示，在玻璃盘旋转过程中，循环用上述步骤(31)和(32)，即可在线测量出当前帧对应的滑块出口处膜厚，特别地，当C₁右边缘移出一维调制光强曲线右端点时，选用C₂作追踪目标，依次类推。