应用数字散斑相关的运动轴面位置匹配

由于进行转轴动态扭矩测量时的旋转运动会导致应变测量无法直接进行,故提出了应用数字散斑相关技术的动态转轴表面位置匹配方法。该方法可通过对旋转运动中轴面位置的识别实现后续转轴表面应变位移的计算。搭建了运动轴面数字散斑相关实验系统,进行了轴面灰度值稳定转角范围的标定实验、标准转角的转角位移测量实验和运动轴面位置识别实验。实验表明,本系统轴表面图像在-π/15~π/15转角内灰度值较稳定,该转角范围对应转动方向160个像素,相关系数曲面有明显峰值,转角为-π/15和π/15的相关度分别为0.389 2和0.322 1,超出该范围后图像灰度信息淹没在由轴面弧度变化引起的噪声中;标准转角轴面位移识别精度和运动轴面位置识别精度为1像素。本文方法解决了旋转运动轴面的位置匹配这类大位移测量问题,为动态转轴的位移、应变等测量问题提供了有效方法。     

3种亚像素位移测量算法的比较研究

梯度法、曲面拟合法和N-R法是数字散斑相关方法中提高位移测量精度的3种主要亚像素位移算法。研究了3种算法的原理并进行了数值模拟仿真。首先使用计算机模拟生成一系列位移为0.01 pixel的散斑图,并在生成的图像中添加方差不同的高斯噪声,对3种算法在噪声条件下的精度进行比较,结果显示在精度要求为0.01 pixel时,梯度法的噪声方差上限为0.006,N-R法的噪声方差上限为0.000 5,而曲面拟合法的计算精度具有较大不确定性,无法保证精度,梯度法更适用于工程应用。     

数字工业摄像技术用于转轴动态扭矩测量原理的研究

基于数字散斑相关计算和转动轴表面匹配方法,提出一种利用双相机直接测量转轴动态扭矩的新方法。分别在轴两端使用两个工业相机采集无扭矩时的轴面图像序列,作为参考图像。同步采集扭矩作用下转轴轴面应变图像,对应变图像进行匹配方法,搜索其对应的参考图像,分别对两路应变图像和参考图像进行整像素相关计算、梯度法的亚像素位移计算,得到轴两端扭转角位移,最终计算出轴扭矩。为验证所提方法测量精度,运用Ansys有限元分析软件对轴上扭转位移进行计算,并与所提方法比较,两者结果误差为1.39%,具有较高一致性;进行了不同转速、扭矩下的台架实验,并与标准传感器测量结果比较,两者误差在1.4%~5.3%之间。实验结果表明,数字工业摄像的扭矩测量系统有较高精度,系统结构简单,克服了传统方法安装复杂、信号易受干扰等缺点,适用于转轴动态扭矩测量。     

基于工业摄像技术的动态轴功率测量

基于工业摄像技术提出一种非接触测量传动轴动态轴功率的方法。首先设计了轴功率测量系统,提出了测量轴转速和轴转矩的方法。通过数字散斑的相关搜索和亚像素计算等手段,测得轴转速和转矩值,最终计算得出轴功率。为验证本文方法的测量精度,搭建了车载试验系统,并在底盘测功机上对其进行了实际测量试验。试验结果表明:提出的轴功率测量方法得到的结果与底盘测功机测量结果变化趋势一致,其相对误差平均值为9.37%。其中轴转速的测量范围可以覆盖整个过程,测量值波动较小,与底盘测功机测量结果基本一致,其相对误差平均值为0.73%,抗噪能力强;轴转矩的测量范围可覆盖部分高转矩,测量值波动较大,两者测量结果趋势一致,其相对误差平均值为15.15%,抗噪能力较弱。本文方法克服了一些传统测量方法的不足,为解决轴功率动态测量提供了一种新思路。     

基于数字工业摄像的非接触扭矩传感测量研究

提出一种基于工业数字摄像的扭矩测量方法,通过CCD工业相机采集轴表面应变前后的图像信号,并对两图像信号进行二维的相关计算和基于梯度法的亚像素位移计算,得到轴表面的应变位移量,进而计算出扭矩。设计了与电阻应变法测扭矩的对比实验,并进行了误差分析。实验结果表明：数字工业摄像的扭矩测量系统精度高,并且系统结构简单,能够适用于轴面微小形变位移的测量。     

应变式扭矩传感器的分析及ANSYS仿真

介绍几种常用扭矩传感器,详细介绍了应变片式扭矩传感器原理、工程应用,并分析了应变式扭矩传感器的理论依据和应变片的黏贴;运用ANSYS仿真分析了传动轴的应力应变,对理论和应变片的黏贴位置进行了验证。