PIV标定装置及方法与流程

本发明涉及流体力学实验，具体涉及一种piv标定装置及方法。

背景技术：

1、粒子图像测速(particle image velocimetry,piv)技术是一种非接触无干扰的空间流场定量测量手段。

2、传统的piv技术为：在流体中散布微小粒径的示踪粒子，通过激光器的连续“打光”和照相机“拍照”的方式记录示踪粒子随流体的运动，然后基于图像处理算法从连续的图像中计算获取粒子的运动信息，近似得到流体空间运动速度的近似。

3、为获得准确的粒子运动速度，在piv测量前需要先对相机进行标定，对于空间狭小、高温高压的危险区域，无法放置标定板等常规标定用参照物，或标定需要用到形状较为特殊的标定图像，标定过程较为复杂，且精度无法保障。

4、基于此，本申请发明人提出一种piv标定装置及方法，以期解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法放置标定板的区域标定过程复杂且精度差的缺陷，提供一种piv标定装置及方法。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

3、第一方面，本发明提供了一种piv标定装置，其特点在于，包括：

4、位移机构，具有彼此垂直设置的第一位移台、第二位移台以及第三位移台，所述第一位移台和所述第二位移台沿所述第三位移台的长度延伸方向滑动，所述第一位移台和所述第二位移台上均设有一个激光器，所述激光器沿所述第一位移台或所述第二位移台的长度延伸方向滑动；

5、相机，设于所述位移机构的一侧，所述相机平面与所述第一位移台和所述第二位移台上的所述激光器打光的光路平面平行。

6、根据本发明的一个实施例，所述第一位移台和所述第二位移台一端连接且与所述第三位移台滑动配合。

7、根据本发明的一个实施例，所述第一位移台和所述第二位移台连接端设有第一滑动块，所述第三位移台沿其长度延伸方向上设有第一滑动件，所述滑动块与所述第一滑动件滑动配合。

8、根据本发明的一个实施例，所述第一滑动件为丝杆，所述第一滑动块套设于所述丝杆上并沿所述丝杆轴向与所述丝杆滑动配合。

9、根据本发明的一个实施例，所述激光器与所述第一位移台或所述第二位移台之间设有第二滑动块，所述第一位移台和所述第二位移台上设有第二滑动件，所述第二滑动块与所述第二滑动件滑动配合。

10、根据本发明的一个实施例，所述第二滑动件为丝杆，所述第二滑动块套设于所述丝杆上并沿所述丝杆轴向与所述丝杆滑动配合。

11、根据本发明的一个实施例，所述第一位移台和所述第二位移台上还设有导向槽，所述第二滑动块一端具有配合凸起，所述配合凸起嵌设于所述导向槽内并与所述第一位移台或所述第二位移台滑动配合。

12、根据本发明的一个实施例，还包括移动终端，所述第一位移台、所述第二位移台以及所述第三位移台上均设有驱动件，所述移动终端与所述驱动件相连接。

13、第二方面，本发明还提供了一种piv标定方法，其特点在于，采用如上所述的piv标定装置实现，所述标定方法包括：

14、步骤1、根据实验测量时的位置固定相机，并使得所述相机平面与第三位移台的长度延伸方向平行；

15、步骤2、打开激光器，根据标定需要的标定点控制激光器沿第一位移台和第二位移台进行移动，并获得所述激光器的实际世界坐标，同时相机拍摄得到不同位置的光路图；

16、步骤3、重复步骤2获得一个标定平面所需的光路图像；

17、步骤4、根据所述光路图像进行标定。

18、根据本发明的一个实施例，所述步骤4包括：

19、步骤41、根据三维标定所需的不同深度的图像数量，控制所述第一位移台和所述第二位移台相对所述第三位移台进行移动，以获得多组图像；

20、步骤42、对多组所述图像进行分组，得到多组不同深度平面的激光光路图，根据所述激光光路图的光路交点的像素坐标与对应世界坐标系下的光路交点坐标结合，获得所述相机的标定矩阵。

21、本发明的积极进步效果在于：

22、本发明piv标定装置，采用第一位移台、所述第二位移台以及所述第三位移台可以精确按照自定义的标定图像产生光路，利用激光器进行标定，范围可控、非接触，对实验流场无干扰的同步测量，进而获得与试验环境更贴合的准确标定信息，对于激光器的标定，可以仅对位移机构进行程序控制进行微调即可适应于不同测量对象，极大地降低了成本。

技术特征：

1.一种piv标定装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的piv标定装置，其特征在于，所述第一位移台和所述第二位移台一端连接且与所述第三位移台滑动配合。

3.根据权利要求2所述的piv标定装置，其特征在于，所述第一位移台和所述第二位移台连接端设有第一滑动块，所述第三位移台沿其长度延伸方向上设有第一滑动件，所述滑动块与所述第一滑动件滑动配合。

4.根据权利要求3所述的piv标定装置，其特征在于，所述第一滑动件为丝杆，所述第一滑动块套设于所述丝杆上并沿所述丝杆轴向与所述丝杆滑动配合。

5.根据权利要求1所述的piv标定装置，其特征在于，所述激光器与所述第一位移台或所述第二位移台之间设有第二滑动块，所述第一位移台和所述第二位移台上设有第二滑动件，所述第二滑动块与所述第二滑动件滑动配合。

6.根据权利要求5所述的piv标定装置，其特征在于，所述第二滑动件为丝杆，所述第二滑动块套设于所述丝杆上并沿所述丝杆轴向与所述丝杆滑动配合。

7.根据权利要求6所述的piv标定装置，其特征在于，所述第一位移台和所述第二位移台上还设有导向槽，所述第二滑动块一端具有配合凸起，所述配合凸起嵌设于所述导向槽内并与所述第一位移台或所述第二位移台滑动配合。

8.根据权利要求1所述的piv标定装置，其特征在于，还包括移动终端，所述第一位移台、所述第二位移台以及所述第三位移台上均设有驱动件，所述移动终端与所述驱动件相连接。

9.一种piv标定装置方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的piv标定装置实现，所述标定方法包括：

10.根据权利要求9所述的piv标定方法，其特征在于，所述步骤4包括：

技术总结
本发明提供一种PIV标定装置及标定方法，标定装置包括位移机构和相机，位移机构具有彼此垂直设置的第一位移台、第二位移台以及第三位移台，第一位移台和第二位移台沿第三位移台的长度延伸方向滑动，第一位移台和第二位移台上均设有一个激光器，激光器沿第一位移台或第二位移台的长度延伸方向滑动；相机设于位移机构的一侧，相机平面与第一位移台和第二位移台上的激光器打光的光路平面平行。上述PIV标定装置可以精确按照自定义的标定图像产生光路，利用激光器进行标定，对实验流场无干扰的同步测量，进而获得与试验环境更贴合的准确标定信息，对于激光器的标定，可以仅对位移机构进行程序控制进行微调即可适应于不同测量对象，极大地降低了成本。

技术研发人员：钟云,颜岩,瞿昊,陆于衡,曾鑫,廖娟,刘应征,张兴,宋春景,陈俨,陈银辉
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7