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顆粒運(yùn)動(dòng)的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層三維測(cè)量裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氣固兩相流動(dòng)過(guò)程中顆粒運(yùn)動(dòng)的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層三維測(cè)量裝置與方法，所述裝置包括高速CCD相機(jī)、移軸斷層裝置、高亮激光器、視頻信號(hào)采集器、頻率發(fā)生器、激光驅(qū)動(dòng)器和測(cè)控計(jì)算機(jī)，所述移軸斷層裝置和高亮激光器置于目標(biāo)測(cè)量區(qū)域的兩側(cè)。本發(fā)明借鑒眼科醫(yī)學(xué)中常用的移軸斷層診斷方法，針對(duì)氣固兩相流動(dòng)過(guò)程中顆粒運(yùn)動(dòng)速度高脈動(dòng)強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了多個(gè)移軸鏡頭同步調(diào)整，液晶高速快門(mén)與高速CCD相機(jī)配合分時(shí)復(fù)用成像，多方向圖像斷層重構(gòu)等技術(shù)方法，在不干擾流場(chǎng)的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣固兩相流動(dòng)過(guò)程中顆粒運(yùn)動(dòng)的三維、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和安全測(cè)量。
【專利說(shuō)明】顆粒運(yùn)動(dòng)的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層三維測(cè)量裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣固兩相流動(dòng)過(guò)程中顆粒運(yùn)動(dòng)的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層三維測(cè)量裝置與方法，屬于多相流測(cè)量技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣固兩相流動(dòng)是指氣體中夾帶有固體顆粒狀態(tài)下的流動(dòng)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象廣泛存在于自然界與工業(yè)界。大氣流動(dòng)夾帶沙塵引起沙塵暴，固體顆粒污染物在空氣中的傳播，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中固體顆粒干燥、氣力輸送、流化床鍋爐燃燒等都屬于氣固兩相流動(dòng)過(guò)程，而這些現(xiàn)象都與我們的生活和生產(chǎn)息息相關(guān)。因此，對(duì)氣固兩相流動(dòng)開(kāi)展研究，掌握氣固兩相流動(dòng)的規(guī)律，認(rèn)識(shí)氣固傳熱傳質(zhì)機(jī)理，不僅具有重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值，更是提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率和改善自然環(huán)境的關(guān)鍵。
[0003]氣固兩相流動(dòng)測(cè)量的主要對(duì)象是顆粒的運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如速度、分布、聚團(tuán)以及空隙率)。目前，氣固兩相流動(dòng)測(cè)量技術(shù)主要面臨著以下矛盾:侵入式測(cè)量方法(即將測(cè)量裝置的感受器伸入氣固兩相流動(dòng)流場(chǎng)中的測(cè)量方法)雖然已能夠提供較為全面的顆粒運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，但是其本身在流場(chǎng)中造成的干擾使得侵入式測(cè)量的誤差來(lái)源難以評(píng)估。非侵入式測(cè)量方法(即測(cè)量裝置的感受器處于氣固兩相流動(dòng)流場(chǎng)之外的測(cè)量方法)雖然不會(huì)對(duì)氣固兩相流場(chǎng)造成干擾，但是其能提供的測(cè)量參數(shù)十分有限。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，非侵入式測(cè)量方法得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，同時(shí)越來(lái)越多其他領(lǐng)域的測(cè)量方法也被借鑒進(jìn)入到氣固兩相流動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域。目前，比較有代表性的非侵入式方法大體可以分為示蹤方法，成像方法以及結(jié)合兩種手段的方法。示蹤法主要是在氣固兩相流動(dòng)流場(chǎng)內(nèi)摻入一定數(shù)量具有特殊標(biāo)記的示蹤顆粒，這些示蹤顆粒的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)與普通顆粒相同，但是具有區(qū)分性。然后通過(guò)儀器跟蹤或捕獲示蹤顆粒的運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)量顆粒運(yùn)動(dòng)參數(shù)。比較有代表性的有熱顆粒示蹤、磷光顆粒示蹤、染色顆粒示蹤、磁性顆粒示蹤和放射性顆粒示蹤等測(cè)量顆粒運(yùn)動(dòng)的示蹤方法。但這些示蹤方法都存在或多或少的缺點(diǎn):熱顆粒示蹤溫度衰減快，精度不理想，無(wú)法進(jìn)行三維測(cè)量；磷光顆粒示蹤和染色顆粒示蹤采用可見(jiàn)光捕獲顆粒運(yùn)動(dòng)，三維測(cè)量困難；磁性顆粒示蹤對(duì)流場(chǎng)有干擾；放射性顆粒示蹤法采用放射性同位素標(biāo)記示蹤顆粒，穩(wěn)定性和精確度較好，但是其安全問(wèn)題還有待商榷。成像方法主要是通過(guò)對(duì)氣固兩相流場(chǎng)各種物理量進(jìn)行測(cè)量(密度、電容、電阻、可見(jiàn)光衰減系數(shù)、X光衰減系數(shù)等)形成流場(chǎng)的圖像，再通過(guò)分析圖像的來(lái)獲得顆粒運(yùn)動(dòng)。如PIV/PTV方法，X光/伽馬射線透視方法，X光層析成像等。但這些方法及其采用設(shè)備都極為昂貴，獲得數(shù)據(jù)的時(shí)間與空間精度也較為有限，同時(shí)后兩者也存在著放射性安全問(wèn)題。兩種手段結(jié)合的方法比較有代表性的是PEPT和NMR方法，兩者分別借鑒了醫(yī)學(xué)中單光子發(fā)射型斷層掃描儀和核磁共振掃描儀的方法，是兩種較為精確的方法，但也面臨著高昂成本的問(wèn)題。
[0004]科學(xué)有效的氣固兩相流動(dòng)測(cè)量方法應(yīng)該具備對(duì)流場(chǎng)無(wú)干擾，并且具備三維、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和安全的特點(diǎn)。對(duì)氣固兩相流動(dòng)的測(cè)量一直以來(lái)都是國(guó)際性難題，但是由于其巨大的科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，國(guó)內(nèi)外眾多高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)都投入大量人力物力，致力于開(kāi)發(fā)新型的顆粒運(yùn)動(dòng)測(cè)量方法及裝置，以搶奪知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種氣固兩相流動(dòng)過(guò)程中顆粒運(yùn)動(dòng)的非接觸式三維測(cè)量裝置與測(cè)量方法，借鑒眼科醫(yī)學(xué)中常用的移軸斷層診斷方法(測(cè)量眼球表面形狀，中國(guó)專利201010171281.9)，針對(duì)氣固兩相流動(dòng)過(guò)程中顆粒運(yùn)動(dòng)速度高脈動(dòng)強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了多個(gè)移軸鏡頭同步調(diào)整、液晶高速快門(mén)與高速CCD相機(jī)配合分時(shí)復(fù)用成像、多方向圖像斷層重構(gòu)等技術(shù)方法，在不干擾流場(chǎng)的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣固兩相流動(dòng)過(guò)程中顆粒運(yùn)動(dòng)的三維、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和安全測(cè)量；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，在保證了測(cè)量精度的同時(shí)大大降低裝置的成本。
[0006]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量裝置，包括高速CCD相機(jī)、移軸斷層裝置、高亮激光器、視頻信號(hào)采集器、頻率發(fā)生器、激光驅(qū)動(dòng)器和測(cè)控計(jì)算機(jī)，所述移軸斷層裝置和高亮激光器置于目標(biāo)測(cè)量區(qū)域的兩側(cè)；
[0008]所述移軸斷層裝置包括外殼、背板和四個(gè)液晶高速快門(mén)，所述背板蓋在外殼的背面形成安裝腔，所述四個(gè)液晶高速快門(mén)安裝在安裝腔內(nèi)、環(huán)繞移軸斷層裝置的中心均勻布置；所述四個(gè)液晶高速快門(mén)均與頻率發(fā)生器相連，所述頻率發(fā)生器接收來(lái)自測(cè)控計(jì)算機(jī)提供的控制指令，通過(guò)測(cè)控計(jì)算機(jī)和頻率發(fā)生器控制四個(gè)液晶高速快門(mén)的曝光次序；
[0009]所述高速CCD相機(jī)安裝在背板的背面上，高速CCD相機(jī)的輸出信號(hào)接入視頻信號(hào)采集器，所述視頻信號(hào)采集器的輸出信號(hào)接入測(cè)控計(jì)算機(jī)；
[0010]所述高亮激光器的激光出口正對(duì)外殼正面的中心，高亮激光器通過(guò)激光驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，所述激光驅(qū)動(dòng)器接收來(lái)及測(cè)控計(jì)算機(jī)的控制指令，通過(guò)測(cè)控計(jì)算機(jī)和激光驅(qū)動(dòng)器控制聞売激光器的啟閉。
[0011]所述移軸斷層裝置還包括光軸同步調(diào)節(jié)裝置，并且對(duì)應(yīng)每個(gè)液晶高速快門(mén)設(shè)計(jì)有位置對(duì)應(yīng)的全反射棱鏡、移軸裝置和鏡頭，其中液晶高速快門(mén)和全反射棱鏡均安裝在安裝腔內(nèi)；
[0012]所述移軸裝置包括底板、擺動(dòng)架和調(diào)節(jié)絲杠，所述底板固定在外殼的正面，所述擺動(dòng)架安裝在底板上，擺動(dòng)架的中心擺動(dòng)板與底板的中心對(duì)應(yīng)，在中心擺動(dòng)板的中心設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口，所述鏡頭安裝在標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口內(nèi)，所述調(diào)節(jié)絲杠通過(guò)調(diào)節(jié)擺動(dòng)架的擺動(dòng)角度調(diào)節(jié)鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0013]在外殼上，對(duì)應(yīng)每個(gè)鏡頭設(shè)置有通光孔，通光孔的中心、液晶高速快門(mén)的中心和全反射棱鏡入射光軸精準(zhǔn)對(duì)齊；在背板的中心設(shè)置有透光孔，全反射棱鏡反射光軸穿過(guò)透光孔照射在高速CCD相機(jī)上；
[0014]所述光軸同步調(diào)節(jié)裝置通過(guò)調(diào)節(jié)四個(gè)調(diào)節(jié)絲杠同步移動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]所述移軸裝置包括上下兩部分，其中:
[0016]下部分包括底板、兩塊環(huán)形板、推桿、軸承、絲杠推力軸承和調(diào)節(jié)絲杠；所述環(huán)形板上設(shè)置有月牙形槽，兩塊環(huán)形板對(duì)稱布置在通光孔的左右兩側(cè)；所述推桿包括兩塊側(cè)推板和一塊中心推板，側(cè)推板上設(shè)置有直形槽，兩塊側(cè)推板位置平行、對(duì)稱固定在中心推板的左右兩側(cè)，絲杠推力軸承置于中心推板的中心；所述軸承固定在底板上，軸承和絲杠推力軸承的軸線一致、且垂直于通光孔的軸線；所述調(diào)節(jié)絲杠首先穿過(guò)軸承，再與絲杠推力軸承相配合；
[0017]上部分包括支撐架、擺動(dòng)架、鉸鏈和柔性波紋避光管；所述支撐架固定在底板上；所述擺動(dòng)架包括兩塊側(cè)擺板和一塊中心擺動(dòng)板，兩塊側(cè)擺板位置平行、對(duì)稱固定在中心擺板的左右兩側(cè)，中心擺板通過(guò)鉸鏈鉸接在支撐架上；側(cè)擺板上設(shè)置有連桿，所述連桿垂直于側(cè)擺板、垂直于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口的軸線；所述柔性波紋避光管對(duì)擺動(dòng)架周側(cè)進(jìn)行包裹，為裝置提供必要的機(jī)械保護(hù)和遮光保護(hù)，并為調(diào)整過(guò)程提供必要的彈性扭轉(zhuǎn)余量；
[0018]同一側(cè)的側(cè)擺板、側(cè)推板和環(huán)形板，連桿首先穿過(guò)側(cè)推板上的直形槽，再插入環(huán)形板上的月牙形槽；調(diào)節(jié)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)推桿的移動(dòng)，卡在直形槽內(nèi)的連桿隨之沿月牙形槽移動(dòng)，使擺動(dòng)架沿鉸鏈擺動(dòng)。
[0019]所述光軸同步調(diào)節(jié)裝置包括圓角矩形殼體、頂蓋、第一錐形齒輪組、第二錐形齒輪組，所述圓角矩形殼體固定在外殼的正面，所述頂蓋蓋在圓角矩形殼體上形成同步腔，所述第一錐形齒輪組、第二錐形齒輪組安裝在同步腔內(nèi)；
[0020]所述第一錐形齒輪組包括三個(gè)軸線在同一平面上的、形成U型結(jié)構(gòu)的錐形齒輪，位于中間位置上的錐形齒輪與位于側(cè)邊位置上的兩個(gè)錐形齒輪均構(gòu)成傳動(dòng)比為1:10的直角傳動(dòng)；一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第一輸出軸，位于中間位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、連接微調(diào)桿；
[0021]所述第二錐形齒輪組包括三個(gè)軸線在同一平面上的、形成U型結(jié)構(gòu)的錐形齒輪，位于中間位置上的錐形齒輪與位于側(cè)邊位置上的兩個(gè)錐形齒輪均構(gòu)成傳動(dòng)比為1:1的直角傳動(dòng)；一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第二輸出軸，另一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第三輸出軸，位于中間位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第四輸出軸；
[0022]所述第一錐形齒輪組的另一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪和第二錐形齒輪組的位于中心位置上的錐形齒輪背向設(shè)置，并通過(guò)同步連桿固定連接，所述同步連桿和這兩個(gè)錐形齒輪的中心軸的軸線在同一條直線上；
[0023]所述第一輸出軸、第二輸出軸、第三輸出軸和第四輸出軸分別通過(guò)一個(gè)聯(lián)軸器與調(diào)節(jié)絲杠連接；所述調(diào)節(jié)絲杠以第二錐形齒輪組的中心為中心均勻布置。
[0024]一種多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量方法，在測(cè)量前，首先調(diào)整移軸斷層裝置的光軸同步調(diào)節(jié)裝置，使四個(gè)鏡頭的成像軸同時(shí)指向目標(biāo)測(cè)量區(qū)域，使拍攝過(guò)程產(chǎn)生移軸效果；然后開(kāi)啟測(cè)控計(jì)算機(jī)，使用測(cè)控計(jì)算機(jī)控制激光驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始運(yùn)行，使高亮激光器按照設(shè)定頻率工作并照亮目標(biāo)測(cè)量區(qū)域；接著測(cè)控計(jì)算機(jī)同時(shí)向視頻信號(hào)采集器和頻率發(fā)生器發(fā)出同步指令，視頻信號(hào)采集器驅(qū)動(dòng)高速CCD相機(jī)開(kāi)始工作并采集其回傳的視頻信號(hào)，經(jīng)處理后上傳給測(cè)控計(jì)算機(jī)；同時(shí)頻率發(fā)生器控制四個(gè)液晶高速快門(mén)依次進(jìn)行快速曝光拍攝目標(biāo)測(cè)量區(qū)域四個(gè)方向上的移軸照片并記錄；按順時(shí)針?lè)较?，記四個(gè)液晶高速快門(mén)分別為第一液晶高速快門(mén)、第二液晶高速快門(mén)、第三液晶高速快門(mén)和第四液晶高速快門(mén)，測(cè)控計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)控制高速CCD相機(jī)、四個(gè)液晶高速快門(mén)和高亮激光器以以下的工作時(shí)序循環(huán)運(yùn)行:
[0025](l)t時(shí)刻:高亮激光器發(fā)出激光，第一液晶高速快門(mén)開(kāi)啟，高速CCD相機(jī)開(kāi)始曝光第η幀；
[0026](2)t+l時(shí)刻:高亮激光器停止發(fā)出激光，第一液晶高速快門(mén)關(guān)閉，高速CXD相機(jī)開(kāi)始記錄第η巾貞;
[0027](3) t+1.25時(shí)刻:高亮激光器發(fā)出激光，第二液晶高速快門(mén)開(kāi)啟，高速CXD相機(jī)開(kāi)始曝光第η+1巾貞；
[0028](4)t+2.25時(shí)刻:高亮激光器停止發(fā)出激光，第二液晶高速快門(mén)關(guān)閉，高速C⑶相機(jī)開(kāi)始記錄第n+1巾貞；
[0029](5H+2.5時(shí)刻:高亮激光器發(fā)出激光，第三液晶高速快門(mén)開(kāi)啟，高速C⑶相機(jī)開(kāi)始曝光第n+2巾貞；
[0030](6H+3.5時(shí)刻:高亮激光器停止發(fā)出激光，第三液晶高速快門(mén)關(guān)閉，高速C⑶相機(jī)開(kāi)始記錄第n+2巾貞；
[0031](7)t+3.75時(shí)刻:高亮激光器發(fā)出激光，第四液晶高速快門(mén)開(kāi)啟，高速CXD相機(jī)開(kāi)始曝光第n+3幀；
[0032](8)t+4.75時(shí)刻:高亮激光器停止發(fā)出激光，第四液晶高速快門(mén)關(guān)閉，高速C⑶相機(jī)開(kāi)始記錄第n+3巾貞；
[0033]處理過(guò)程中，將以上工作時(shí)序一個(gè)周期內(nèi)的四幅圖像作為在同一時(shí)刻t獲得；測(cè)控計(jì)算機(jī)在獲得一定時(shí)間段內(nèi)的圖像后，首先按照幀編號(hào)分別提取四個(gè)方向同一時(shí)刻內(nèi)的圖像，采用斷層重構(gòu)算法(如ART、MART等)，對(duì)目標(biāo)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的密度分布進(jìn)行三維重構(gòu)，獲得目標(biāo)測(cè)量區(qū)域內(nèi)不同時(shí)刻顆粒的分布情況；由前后兩個(gè)時(shí)刻顆粒分布情況估算出顆粒的位移，再除以兩個(gè)時(shí)刻件的時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)獲得顆粒的運(yùn)動(dòng)速度。
[0034]有益效果:本發(fā)明提供的顆粒運(yùn)動(dòng)的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層三維測(cè)量裝置與方法，具有如下有點(diǎn):1、光學(xué)成像非接觸式測(cè)量，測(cè)量過(guò)程不干擾氣固兩相流動(dòng)的流場(chǎng)，較之介入式測(cè)量更加準(zhǔn)確；2、多個(gè)移軸鏡頭聯(lián)用，克服傳統(tǒng)移軸斷層設(shè)備機(jī)械旋轉(zhuǎn)速度慢造成的時(shí)間精度損失；3、采用液晶高速快門(mén)和全反射棱鏡，使一個(gè)高速CCD相機(jī)分時(shí)對(duì)準(zhǔn)多個(gè)移軸鏡頭曝光，在保證時(shí)間精度前提下大幅度減少高速CCD相機(jī)數(shù)量，降低了設(shè)備的使用成本；4、采用高速CCD相機(jī)，與高亮激光器同步配合，實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)測(cè)量；5、三維圖像重構(gòu)采用了斷層掃描圖像重構(gòu)方法，精度高，信息全面。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為移軸斷層裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3為移軸裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3(a)為正視圖，圖3(b)為側(cè)視圖，圖3(c)為俯視圖，圖3(d)為立體圖；
[0038]圖4為移軸裝置下部分結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4(a)為正視圖，圖4(b)為側(cè)視圖，圖4(c)為俯視圖，圖4(d)為立體圖；
[0039]圖5為移軸裝置上部分結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖5(a)為正視圖，圖5(b)為側(cè)視圖，圖5(c)為俯視圖，圖5(d)為立體圖；
[0040]圖6為光軸同步調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)方向示意圖。
[0041]包括:移軸斷層裝置1，目標(biāo)測(cè)量區(qū)域2，高亮激光器3，視頻信號(hào)采集器4，頻率發(fā)生器5，激光驅(qū)動(dòng)器6，測(cè)控計(jì)算機(jī)7，第一鏡頭8，第二鏡頭9，第三鏡頭10，第四鏡頭11，第一移軸裝置12，第二移軸裝置13，第三移軸裝置14，第四移軸裝置15，光軸同步調(diào)節(jié)裝置16，外殼17，第三全反射棱鏡18，第三液晶高速快門(mén)19，第四液晶高速快門(mén)20，第四全反射棱鏡21，第一全反射棱鏡22，第一液晶高速快門(mén)23，第二液晶高速快門(mén)24，第二全反射棱鏡25，背板26，高速CXD相機(jī)27，頂蓋28，調(diào)節(jié)絲杠29，底板30，環(huán)形板31，推桿32，軸承33，絲杠推力軸承34，擺動(dòng)架35，鉸鏈36，支撐架37，柔性波紋避光管38，聯(lián)軸器39，微調(diào)桿40，第一輸出軸41,第三輸出軸42,第四輸出軸43,第二輸出軸44,第一錐形齒輪組45,第二錐形齒輪組46。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0043]如圖1所示為一種多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量裝置，其特征在于:包括高速C⑶相機(jī)27、移軸斷層裝置1、高亮激光器3、視頻信號(hào)采集器4、頻率發(fā)生器
5、激光驅(qū)動(dòng)器6和測(cè)控計(jì)算機(jī)7，所述移軸斷層裝置I和高亮激光器3置于目標(biāo)測(cè)量區(qū)域2的兩側(cè)；
[0044]所述移軸斷層裝置I包括外殼17、背板26和四個(gè)液晶高速快門(mén)，所述背板26蓋在外殼17的背面形成安裝腔，所述四個(gè)液晶高速快門(mén)安裝在安裝腔內(nèi)、環(huán)繞移軸斷層裝置I的中心均勻布置；所述四個(gè)液晶高速快門(mén)均與頻率發(fā)生器5相連，所述頻率發(fā)生器5接收來(lái)自測(cè)控計(jì)算機(jī)7提供的控制指令，通過(guò)測(cè)控計(jì)算機(jī)7和頻率發(fā)生器5控制四個(gè)液晶高速快I?的曝光次序；
[0045]所述高速CXD相機(jī)27安裝在背板26的背面上，高速CXD相機(jī)27的輸出信號(hào)接入視頻信號(hào)采集器4，所述視頻信號(hào)采集器4的輸出信號(hào)接入測(cè)控計(jì)算機(jī)7 ；
`[0046]所述高亮激光器3的激光出口正對(duì)外殼17正面的中心，高亮激光器3通過(guò)激光驅(qū)動(dòng)器6驅(qū)動(dòng)，所述激光驅(qū)動(dòng)器6接收來(lái)及測(cè)控計(jì)算機(jī)7的控制指令，通過(guò)測(cè)控計(jì)算機(jī)7和激光驅(qū)動(dòng)器6控制高亮激光器3的啟閉。
[0047]所述移軸斷層裝置I還包括光軸同步調(diào)節(jié)裝置16，并且對(duì)應(yīng)每個(gè)液晶高速快門(mén)設(shè)計(jì)有位置對(duì)應(yīng)的全反射棱鏡、移軸裝置和鏡頭，其中液晶高速快門(mén)和全反射棱鏡均安裝在安裝腔內(nèi)；
[0048]所述移軸裝置包括底板30、擺動(dòng)架35和調(diào)節(jié)絲杠29，所述底板30固定在外殼17的正面，所述擺動(dòng)架35安裝在底板30上，擺動(dòng)架35的中心擺動(dòng)板與底板30的中心對(duì)應(yīng)，在中心擺動(dòng)板的中心設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口，所述鏡頭安裝在標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口內(nèi)，所述調(diào)節(jié)絲杠29通過(guò)調(diào)節(jié)擺動(dòng)架的擺動(dòng)角度調(diào)節(jié)鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0049]在外殼17上，對(duì)應(yīng)每個(gè)鏡頭設(shè)置有通光孔，通光孔的中心、液晶高速快門(mén)的中心和全反射棱鏡入射光軸精準(zhǔn)對(duì)齊；在背板26的中心設(shè)置有透光孔，全反射棱鏡反射光軸穿過(guò)透光孔照射在高速CXD相機(jī)27上；
[0050]所述光軸同步調(diào)節(jié)裝置16通過(guò)調(diào)節(jié)四個(gè)調(diào)節(jié)絲杠29同步移動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0051]所述移軸裝置包括上下兩部分，其中:
[0052]下部分包括底板30、兩塊環(huán)形板31、推桿32、軸承33、絲杠推力軸承34和調(diào)節(jié)絲杠29 ;所述環(huán)形板31上設(shè)置有月牙形槽，兩塊環(huán)形板31對(duì)稱布置在通光孔的左右兩側(cè)；所述推桿32包括兩塊側(cè)推板和一塊中心推板，側(cè)推板上設(shè)置有直形槽，兩塊側(cè)推板位置平行、對(duì)稱固定在中心推板的左右兩側(cè)，絲杠推力軸承34置于中心推板的中心；所述軸承33固定在底板30上，軸承33和絲杠推力軸承34的軸線一致、且垂直于通光孔的軸線；所述調(diào)節(jié)絲杠29首先穿過(guò)軸承33,再與絲杠推力軸承34相配合；
[0053]上部分包括支撐架37、擺動(dòng)架35、鉸鏈36和柔性波紋避光管38 ;所述支撐架37固定在底板30上；所述擺動(dòng)架35包括兩塊側(cè)擺板和一塊中心擺動(dòng)板，兩塊側(cè)擺板位置平行、對(duì)稱固定在中心擺板的左右兩側(cè)，中心擺板通過(guò)鉸鏈36鉸接在支撐架37上；側(cè)擺板上設(shè)置有連桿，所述連桿垂直于側(cè)擺板、垂直于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口的軸線；所述柔性波紋避光管38對(duì)擺動(dòng)架35周側(cè)進(jìn)行包裹，為裝置提供必要的機(jī)械保護(hù)和遮光保護(hù)，并為調(diào)整過(guò)程提供必要的彈性扭轉(zhuǎn)余量；
[0054]同一側(cè)的側(cè)擺板、側(cè)推板和環(huán)形板31，連桿首先穿過(guò)側(cè)推板上的直形槽，再插入環(huán)形板31上的月牙形槽；調(diào)節(jié)絲杠29的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)推桿32的移動(dòng)，卡在直形槽內(nèi)的連桿隨之沿月牙形槽移動(dòng)，使擺動(dòng)架35沿鉸鏈擺動(dòng)。
[0055]所述光軸同步調(diào)節(jié)裝置16包括圓角矩形殼體、頂蓋28、第一錐形齒輪組45、第二錐形齒輪組46，所述圓角矩形殼體固定在外殼17的正面，所述頂蓋28蓋在圓角矩形殼體上形成同步腔，所述第一錐形齒輪組45、第二錐形齒輪組46安裝在同步腔內(nèi)；
[0056]所述第一錐形齒輪組45包括三個(gè)軸線在同一平面上的、形成U型結(jié)構(gòu)的錐形齒輪，位于中間位置上的錐形齒輪與位于側(cè)邊位置上的兩個(gè)錐形齒輪均構(gòu)成傳動(dòng)比為1:10的直角傳動(dòng)；一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第一輸出軸41，位于中間位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、連接微調(diào)桿40 ；
[0057]所述第二錐形齒輪組46包括三個(gè)軸線在同一平面上的、形成U型結(jié)構(gòu)的錐形齒輪，位于中間位置上的錐形齒輪與位于側(cè)邊位置上的兩個(gè)錐形齒輪均構(gòu)成傳動(dòng)比為1:1的直角傳動(dòng)；一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第二輸出軸44，另一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第三輸出軸42，位于中間位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第四輸出軸43 ；
[0058]所述第一錐形齒輪組45的另一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪和第二錐形齒輪組46的位于中心位置上的錐形齒輪背向設(shè)置，并通過(guò)同步連桿固定連接，所述同步連桿和這兩個(gè)錐形齒輪的中心軸的軸線在同一條直線上；
[0059]所述第一輸出軸41、第二輸出軸44、第三輸出軸42和第四輸出軸43分別通過(guò)一個(gè)聯(lián)軸器39與調(diào)節(jié)絲杠29連接；所述調(diào)節(jié)絲杠29以第二錐形齒輪組46的中心為中心均勻布置。
[0060]本例中高速CXD相機(jī)27可采用Basler510系列高速CXD相機(jī)，視頻信號(hào)采集器4可采用Matrox系列采集裝置，四個(gè)鏡頭采用了四個(gè)尼康50mm全畫(huà)幅鏡頭,高亮激光器3采用高亮度固態(tài)激光器嗎，頻率發(fā)生器5使用可編程方波信號(hào)發(fā)生器制成，移軸斷層裝置I的外殼17和背板26，以及四個(gè)移軸裝置的部件采用鋁合金精密加工制成。
[0061 ] 上述裝置在使用時(shí)，首先需要進(jìn)行接線安裝，具體如下:首先將高速CCD相機(jī)27安裝在移軸斷層裝置I的背板26上，并與視頻信號(hào)采集器4相連，視頻信號(hào)采集器4的信號(hào)輸出和控制輸入連入測(cè)控計(jì)算機(jī)7。高亮激光器3驅(qū)動(dòng)線連入與其配套的激光驅(qū)動(dòng)器6中，激光驅(qū)動(dòng)器6的控制線與測(cè)控計(jì)算機(jī)7相連，接受來(lái)自測(cè)控計(jì)算機(jī)7的控制指令。將移軸斷層裝置I內(nèi)的四個(gè)液晶高速快門(mén)與頻率發(fā)生器5的輸出口相連，頻率發(fā)生器5的控制線連入測(cè)控計(jì)算機(jī)7，由測(cè)控計(jì)算機(jī)7控制信號(hào)發(fā)出的時(shí)序，進(jìn)一步控制四個(gè)液晶高速快門(mén)曝光的次序；將高亮激光器3和移軸斷層裝置I安裝在氣固兩相流動(dòng)通道的兩側(cè)，通道壁面是透明的，以使激光透過(guò)。
[0062]基于上述裝置和接線的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量方法，在測(cè)量前，首先調(diào)整移軸斷層裝置I的光軸同步調(diào)節(jié)裝置16，使四個(gè)鏡頭的成像軸同時(shí)指向目標(biāo)測(cè)量區(qū)域2，使拍攝過(guò)程產(chǎn)生移軸效果；然后開(kāi)啟測(cè)控計(jì)算機(jī)7，使用測(cè)控計(jì)算機(jī)7控制激光驅(qū)動(dòng)器6開(kāi)始運(yùn)行，使高亮激光器3按照設(shè)定頻率工作并照亮目標(biāo)測(cè)量區(qū)域2 ;接著測(cè)控計(jì)算機(jī)7同時(shí)向視頻信號(hào)采集器4和頻率發(fā)生器5發(fā)出同步指令，視頻信號(hào)采集器4驅(qū)動(dòng)高速CCD相機(jī)27開(kāi)始工作并采集其回傳的視頻信號(hào)，經(jīng)處理后上傳給測(cè)控計(jì)算機(jī)7 ;同時(shí)頻率發(fā)生器5控制四個(gè)液晶高速快門(mén)依次進(jìn)行快速曝光拍攝目標(biāo)測(cè)量區(qū)域2四個(gè)方向上的移軸照片并記錄；按順時(shí)針?lè)较?，記四個(gè)液晶高速快門(mén)分別為第一液晶高速快門(mén)23、第二液晶高速快門(mén)24、第三液晶高速快門(mén)19和第四液晶高速快門(mén)20，測(cè)控計(jì)算機(jī)7協(xié)調(diào)控制高速CCD相機(jī)27、四個(gè)液晶高速快門(mén)和高亮激光器3以以下的工作時(shí)序循環(huán)運(yùn)行:
[0063](l)t時(shí)刻:高亮激光器3發(fā)出激光，第一液晶高速快門(mén)23開(kāi)啟，高速C⑶相機(jī)27開(kāi)始曝光第η幀；
[0064](2) t+Ι時(shí)刻:高亮激光器3停止發(fā)出激光，第一液晶高速快門(mén)23關(guān)閉，高速CXD相機(jī)27開(kāi)始記錄第η幀；
[0065](3Η+1.25時(shí)刻:高亮激光器3發(fā)出激光，第二液晶高速快門(mén)24開(kāi)啟，高速C⑶相機(jī)27開(kāi)始曝光第n+1幀；
[0066](4) t+2.25時(shí)刻:高亮激光器3停止發(fā)出激光，第二液晶高速快門(mén)24關(guān)閉，高速CXD相機(jī)27開(kāi)始記錄第n+1幀；
[0067](5) t+2.5時(shí)刻:高亮激光器3發(fā)出激光，第三液晶高速快門(mén)19開(kāi)啟，高速C⑶相機(jī)(27)開(kāi)始曝光第n+2幀；
[0068](6)t+3.5時(shí)刻:高亮激光器3停止發(fā)出激光，第三液晶高速快門(mén)19關(guān)閉，高速CXD相機(jī)27開(kāi)始記錄第n+2幀；
[0069](7H+3.75時(shí)刻:高亮激光器3發(fā)出激光，第四液晶高速快門(mén)20開(kāi)啟，高速C⑶相機(jī)27開(kāi)始曝光第n+3幀；
[0070](8)t+4.75時(shí)刻:高亮激光器3停止發(fā)出激光，第四液晶高速快門(mén)20關(guān)閉，高速CXD相機(jī)27開(kāi)始記錄第n+3幀；
[0071]處理過(guò)程中，將以上工作時(shí)序一個(gè)周期內(nèi)的四幅圖像作為在同一時(shí)刻t獲得；測(cè)控計(jì)算機(jī)7在獲得一定時(shí)間段(比如IOs)內(nèi)的圖像后，首先按照幀編號(hào)分別提取四個(gè)方向同一時(shí)刻內(nèi)的圖像，采用斷層重構(gòu)算法(如ART、MART等)，對(duì)目標(biāo)測(cè)量區(qū)域2內(nèi)的密度分布進(jìn)行三維重構(gòu)，獲得目標(biāo)測(cè)量區(qū)域2內(nèi)不同時(shí)刻(每5s時(shí)刻)顆粒的分布情況；由前后兩個(gè)時(shí)刻顆粒分布情況估算出顆粒的位移，再除以兩個(gè)時(shí)刻件的時(shí)間長(zhǎng)度(5s)來(lái)獲得顆粒的運(yùn)動(dòng)速度。[0072]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量裝置，其特征在于:包括高速C⑶相機(jī)(27)、移軸斷層裝置(I)、高亮激光器(3)、視頻信號(hào)采集器(4)、頻率發(fā)生器(5)、激光驅(qū)動(dòng)器(6 )和測(cè)控計(jì)算機(jī)(7 )，所述移軸斷層裝置(I)和高亮激光器(3 )置于目標(biāo)測(cè)量區(qū)域(2)的兩側(cè)； 所述移軸斷層裝置(I)包括外殼(17)、背板(26)和四個(gè)液晶高速快門(mén)，所述背板(26)蓋在外殼(17)的背面形成安裝腔，所述四個(gè)液晶高速快門(mén)安裝在安裝腔內(nèi)、環(huán)繞移軸斷層裝置(I)的中心均勻布置；所述四個(gè)液晶高速快門(mén)均與頻率發(fā)生器(5)相連，所述頻率發(fā)生器(5 )接收來(lái)自測(cè)控計(jì)算機(jī)(7 )提供的控制指令，通過(guò)測(cè)控計(jì)算機(jī)(7 )和頻率發(fā)生器(5 )控制四個(gè)液晶高速快門(mén)的曝光次序； 所述高速CCD相機(jī)(27)安裝在背板(26)的背面上，高速CCD相機(jī)(27)的輸出信號(hào)接入視頻信號(hào)采集器(4)，所述視頻信號(hào)采集器(4)的輸出信號(hào)接入測(cè)控計(jì)算機(jī)(7)； 所述高亮激光器(3 )的激光出口正對(duì)外殼(17 )正面的中心，高亮激光器(3 )通過(guò)激光驅(qū)動(dòng)器(6)驅(qū)動(dòng)，所述激光驅(qū)動(dòng)器(6)接收來(lái)及測(cè)控計(jì)算機(jī)(7)的控制指令，通過(guò)測(cè)控計(jì)算機(jī)(7 )和激光驅(qū)動(dòng)器(6 )控制高亮激光器(3 )的啟閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量裝置，其特征在于:所述移軸斷層裝置(I)還包括光軸同步調(diào)節(jié)裝置(16)，并且對(duì)應(yīng)每個(gè)液晶高速快門(mén)設(shè)計(jì)有位置對(duì)應(yīng)的全反射棱鏡、移軸裝置和鏡頭，其中液晶高速快門(mén)和全反射棱鏡均安裝在安裝腔內(nèi)； 所述移軸裝置包括底板(30)、擺動(dòng)架(35)和調(diào)節(jié)絲杠(29)，所述底板(30)固定在外殼(17)的正面，所述擺動(dòng)架(35)安裝在底板(30)上，擺動(dòng)架(35)的中心擺動(dòng)板與底板(30)的中心對(duì)應(yīng)，在中心擺動(dòng)板的中心設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口，所述鏡頭安裝在標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口內(nèi)，所述調(diào)節(jié)絲杠(29)通過(guò)調(diào)節(jié)擺動(dòng)架的擺動(dòng)角度調(diào)節(jié)鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)； 在外殼(17)上，對(duì)應(yīng)每個(gè)鏡頭設(shè)置有通光孔，通光孔的中心、液晶高速快門(mén)的中心和全反射棱鏡入射光軸精準(zhǔn)對(duì)齊；在背板(26)的中心設(shè)置有透光孔，全反射棱鏡反射光軸穿過(guò)透光孔照射在高速CXD相機(jī)(27)上； 所述光軸同步調(diào)節(jié)裝置(16)通過(guò)調(diào)節(jié)四個(gè)調(diào)節(jié)絲杠(29)同步移動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量裝置，其特征在于:所述移軸裝置包括上下兩部分，其中: 下部分包括底板(30)、兩塊環(huán)形板(31)、推桿(32)、軸承(33)、絲杠推力軸承(34)和調(diào)節(jié)絲杠(29);所述環(huán)形板(31)上設(shè)置有月牙形槽，兩塊環(huán)形板(31)對(duì)稱布置在通光孔的左右兩側(cè)；所述推桿(32)包括兩塊側(cè)推板和一塊中心推板，側(cè)推板上設(shè)置有直形槽，兩塊側(cè)推板位置平行、對(duì)稱固定在中心推板的左右兩側(cè)，絲杠推力軸承(34)置于中心推板的中心；所述軸承(33)固定在底板(30)上，軸承(33)和絲杠推力軸承(34)的軸線一致、且垂直于通光孔的軸線；所述調(diào)節(jié)絲杠(29)首先穿過(guò)軸承(33)，再與絲杠推力軸承(34)相配合；上部分包括支撐架(37)、擺動(dòng)架(35)、鉸鏈(36)和柔性波紋避光管(38);所述支撐架(37)固定在底板(30)上；所述擺動(dòng)架(35)包括兩塊側(cè)擺板和一塊中心擺動(dòng)板，兩塊側(cè)擺板位置平行、對(duì)稱固定在中心擺板的左右兩側(cè)，中心擺板通過(guò)鉸鏈(36)鉸接在支撐架(37)上；側(cè)擺板上設(shè)置有連桿，所述連桿垂直于側(cè)擺板、垂直于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口的軸線；所述柔性波紋避光管(38)對(duì)擺動(dòng)架(35)周側(cè)進(jìn)行包裹； 同一側(cè)的側(cè)擺板、側(cè)推板和環(huán)形板(31)，連桿首先穿過(guò)側(cè)推板上的直形槽，再插入環(huán)形板(31)上的月牙形槽；調(diào)節(jié)絲杠(29)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)推桿(32)的移動(dòng)，卡在直形槽內(nèi)的連桿隨之沿月牙形槽移動(dòng)，使擺動(dòng)架(35 )沿鉸鏈擺動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量裝置，其特征在于:所述光軸同步調(diào)節(jié)裝置(16)包括圓角矩形殼體、頂蓋(28)、第一錐形齒輪組(45)、第二錐形齒輪組(46)，所述圓角矩形殼體固定在外殼(17)的正面，所述頂蓋(28)蓋在圓角矩形殼體上形成同步腔，所述第一錐形齒輪組(45)、第二錐形齒輪組(46)安裝在同步腔內(nèi)； 所述第一錐形齒輪組(45)包括三個(gè)軸線在同一平面上的、形成U型結(jié)構(gòu)的錐形齒輪，位于中間位置上的錐形齒輪與位于側(cè)邊位置上的兩個(gè)錐形齒輪均構(gòu)成傳動(dòng)比為1:10的直角傳動(dòng)；一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第一輸出軸(41)，位于中間位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、連接微調(diào)桿(40)； 所述第二錐形齒輪組(46)包括三個(gè)軸線在同一平面上的、形成U型結(jié)構(gòu)的錐形齒輪，位于中間位置上的錐形齒輪與位于側(cè)邊位置上的兩個(gè)錐形齒輪均構(gòu)成傳動(dòng)比為1:1的直角傳動(dòng)；一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第二輸出軸(44)，另一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪中心軸向伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第三輸出軸(42)，位于中間位置上的錐形齒輪中心軸向外伸出并穿過(guò)圓角矩形殼體、作為第四輸出 軸(43)；所述第一錐形齒輪組(45)的另一個(gè)位于側(cè)邊位置上的錐形齒輪和第二錐形齒輪組(46)的位于中心位置上的錐形齒輪背向設(shè)置，并通過(guò)同步連桿固定連接，所述同步連桿和這兩個(gè)錐形齒輪的中心軸的軸線在同一條直線上； 所述第一輸出軸(41)、第二輸出軸(44)、第三輸出軸(42)和第四輸出軸(43)分別通過(guò)一個(gè)聯(lián)軸器(39 )與調(diào)節(jié)絲杠(29 )連接；所述調(diào)節(jié)絲杠(29 )以第二錐形齒輪組(46 )的中心為中心均勻布置。
5.一種多鏡頭分時(shí)復(fù)用移軸斷層氣固兩相流動(dòng)三維測(cè)量方法，其特征在于:在測(cè)量前，首先調(diào)整移軸斷層裝置(I)的光軸同步調(diào)節(jié)裝置(16)，使四個(gè)鏡頭的成像軸同時(shí)指向目標(biāo)測(cè)量區(qū)域(2)，使拍攝過(guò)程產(chǎn)生移軸效果；然后開(kāi)啟測(cè)控計(jì)算機(jī)(7)，使用測(cè)控計(jì)算機(jī)(7)控制激光驅(qū)動(dòng)器(6)開(kāi)始運(yùn)行，使高亮激光器(3)按照設(shè)定頻率工作并照亮目標(biāo)測(cè)量區(qū)域(2);接著測(cè)控計(jì)算機(jī)(7)同時(shí)向視頻信號(hào)采集器(4)和頻率發(fā)生器(5)發(fā)出同步指令，視頻信號(hào)采集器(4)驅(qū)動(dòng)高速CCD相機(jī)(27)開(kāi)始工作并采集其回傳的視頻信號(hào)，經(jīng)處理后上傳給測(cè)控計(jì)算機(jī)(7);同時(shí)頻率發(fā)生器(5)控制四個(gè)液晶高速快門(mén)依次進(jìn)行快速曝光拍攝目標(biāo)測(cè)量區(qū)域(2)四個(gè)方向上的移軸照片并記錄；按順時(shí)針?lè)较?，記四個(gè)液晶高速快門(mén)分別為第一液晶高速快門(mén)(23)、第二液晶高速快門(mén)(24)、第三液晶高速快門(mén)(19)和第四液晶高速快門(mén)(20 )，測(cè)控計(jì)算機(jī)(7 )協(xié)調(diào)控制高速CCD相機(jī)(27 )、四個(gè)液晶高速快門(mén)和高亮激光器(3)以以下的工作時(shí)序循環(huán)運(yùn)行: (I )t時(shí)刻:高亮激光器(3 )發(fā)出激光，第一液晶高速快門(mén)(23 )開(kāi)啟，高速CXD相機(jī)(27 )開(kāi)始曝光第η幀；(2)t+l時(shí)刻:高亮激光器(3)停止發(fā)出激光，第一液晶高速快門(mén)(23)關(guān)閉，高速CCD相機(jī)(27 )開(kāi)始記錄第η幀； (3)t+1.25時(shí)刻:高亮激光器(3)發(fā)出激光，第二液晶高速快門(mén)(24)開(kāi)啟，高速CXD相機(jī)(27)開(kāi)始曝光第n+1幀； (4)t+2.25時(shí)刻:高亮激光器(3)停止發(fā)出激光，第二液晶高速快門(mén)(24)關(guān)閉，高速CXD相機(jī)(27)開(kāi)始記錄第n+1幀； (5)t+2.5時(shí)刻:高亮激光器(3)發(fā)出激光，第三液晶高速快門(mén)(19)開(kāi)啟，高速C⑶相機(jī)(27)開(kāi)始曝光第n+2幀； (6 ) t+3.5時(shí)刻:高亮激光器(3 )停止發(fā)出激光，第三液晶高速快門(mén)(19 )關(guān)閉，高速CXD相機(jī)(27)開(kāi)始記錄第n+2幀； (7)t+3.75時(shí)刻:高亮激光器(3)發(fā)出激光，第四液晶高速快門(mén)(20)開(kāi)啟，高速CXD相機(jī)(27)開(kāi)始曝光第n+3幀； (8 )t+4.75時(shí)刻:高亮激光器(3 )停止發(fā)出激光，第四液晶高速快門(mén)(20 )關(guān)閉，高速CXD相機(jī)(27)開(kāi)始記錄第n+3幀； 處理過(guò)程中，將以上工作時(shí)序一個(gè)周期內(nèi)的四幅圖像作為在同一時(shí)刻t獲得；測(cè)控計(jì)算機(jī)(7)在獲得一定時(shí)間段內(nèi)的圖像后，首先按照幀編號(hào)分別提取四個(gè)方向同一時(shí)刻內(nèi)的圖像，采用斷層重構(gòu)算法，對(duì)目標(biāo)測(cè)量區(qū)域(2)內(nèi)的密度分布進(jìn)行三維重構(gòu)，獲得目標(biāo)測(cè)量區(qū)域(2)內(nèi)不同時(shí)刻顆粒的分布 情況；由前后兩個(gè)時(shí)刻顆粒分布情況估算出顆粒的位移，再除以兩個(gè)時(shí)刻件的時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)獲得顆粒的運(yùn)動(dòng)速度。
【文檔編號(hào)】G01N15/00GK103760071SQ201410023539
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】鐘文琪, 陳曦, 邵應(yīng)娟, 張勇, 金保昇 申請(qǐng)人:東南大學(xué)