一种运动物体速度及加速度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种运动物体速度及加速度测量装置，属于速度测量领域。所述装置包括：沿运动物体轨道间隔布置在运动物体轨道两侧的多台高速摄像机，沿运动物体轨道间隔布置在运动物体轨道旁的多个固定标识，设置在运动物体的表面的运动标识；同步控制模块，用于控制所述多台高速摄像机进行同步画面拍摄，获得多路视频图像，所述多台高速摄像机以相同的拍摄参数进行拍摄；数据采集模块，用于同步采集所述多台高速摄像机拍摄的多路视频图像；数据处理模块，用于根据所述多台高速摄像机拍摄的多路视频图像中运动标识在不同时刻和各个固定标识之间的距离，计算所述运动物体的速度及加速度，并生成所述运动物体的速度及加速度曲线。

A measuring device for velocity and acceleration of moving objects

The invention discloses a measuring device for velocity and acceleration of a moving object, which belongs to the field of speed measurement. The device comprises a moving object arranged along the track spacing on both sides of the track of multiple moving objects with high speed camera arranged along the moving object track interval in the moving object track adjacent multiple fixed identity, movement identification settings on the surface of the moving object; synchronization control module for controlling the high-speed synchronous camera screen shoot, get multiple video images, the high-speed camera shoot to shoot the same parameters; data acquisition module for synchronous acquisition of the multi-channel video images of a plurality of high-speed camera; data processing module, according to the distance movement of multiple video images of a plurality of high-speed camera identification between different each moment and fixed identification, velocity and acceleration of computation of the moving objects, and generate the moving objects Speed and acceleration curve.

【技术实现步骤摘要】
一种运动物体速度及加速度测量装置
本专利技术涉及速度测量领域，特别涉及一种运动物体速度及加速度测量装置。
技术介绍
现有技术中，高速运动物体的速度及加速度测量方法有静态磁栅检测、惯性测量、多普勒雷达检测和多普勒激光检测等。其中，静态磁栅检测通过安装静磁栅尺和静磁栅源的方式实现，静磁栅尺安装在高速运动物体上，多个静磁栅源沿运动物体轨道的轴线方向一字排列且固定安装，高速运动物体运动时，由静磁栅尺输出位移信号，通过该位移信号解算出高速运动物体的速度和加速度。惯性测量通过在高速运动物体上安装惯性测量装置，通过惯性测量装置完成高速运动物体的加速度信息采集和速度信息解算。多普勒雷达检测通过在高速运动物体上安装多普勒雷达，始终向轨面发射电磁波，由于高速运动物体和轨面之间有相对运动，在发射波和反射波之间产生频移，通过测量频移解算出高速运动物体的速度和加速度。多普勒激光检测通过激光束照射高速运动物体，检测并记录反射、透射、散射的光与参考光调频后的信号，从而获得高速运动物体的速度和加速度。在上述四种高速运动物体速度及加速度测量方法中，前三种高速运动物体速度及加速度测量方法均属于接触式测量，需要运动物体提供检测仪器的安装空间；最后一种多普勒激光检测方法虽然属于非接触式测量方法，但是要求被测运动物体本身具有形状规则的激光反射面，否则需要在被测运动物体上安装反光板，速度及加速度测量精度受被测运动物体形状和材质的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术中静态磁栅检测、惯性测量、多普勒雷达检测方法均属于接触式测量，需要运动物体提供检测仪器的安装空间；多普勒激光检测方法虽然属于非接触式测量方法，但是要求被测运动物体本身具有形状规则的激光反射面，否则需要在被测运动物体上安装反光板，速度及加速度测量精度受被测运动物体形状和材质的影响的问题，本专利技术实施例提供了一种运动物体速度及加速度测量装置。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种运动物体速度及加速度测量装置，所述装置包括：沿运动物体轨道长度方向间隔布置在运动物体轨道侧边的多台高速摄像机，沿所述运动物体轨道长度方向间隔布置在运动物体轨道上的多个固定标识，设置在运动物体的表面的运动标识，所述运动物体沿所述运动物体轨道长度方向在所述运动物体轨道上运动；所述多台高速摄像机，用于拍摄所述运动物体轨道以及在所述运动物体轨道上运动的所述运动物体，且所述多台高速摄像机拍摄的范围覆盖整个所述运动物体轨道；同步控制模块，用于控制所述多台高速摄像机进行同步画面拍摄，获得多路视频图像，所述多台高速摄像机以相同的拍摄参数进行拍摄；数据采集模块，用于同步采集所述多台高速摄像机拍摄的多路视频图像；数据处理模块，用于根据所述多台高速摄像机拍摄的多路视频图像中运动标识在不同时刻和各个固定标识之间的距离，计算所述运动物体的速度及加速度，并生成所述运动物体的速度及加速度曲线。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述数据处理模块，用于确定所述多台高速摄像机拍摄的视频图像中第N帧图像和第N+M帧图像中运动标识相对固定标识的位置变化量d，N和M均为正整数；根据所述高速摄像机的拍摄速度f及第N帧图像和第N+M帧图像之间的帧数差M，确定第N帧图像和第N+M帧图像之间的时间差t，t＝M/f；根据所述位置变化量d和所述时间差t确定所述运动物体的瞬时速度；按照上述方式逐帧计算所述运动物体的瞬时速度；将所述运动物体各瞬时速度拟合成所述运动物体的速度曲线；根据所述运动物体的速度曲线计算出所述运动物体的加速度，并拟合出成所述运动物体的加速度曲线。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述数据采集模块包括多个数据采集单元，所述多个数据采集单元与所述多台高速摄像机一一对应设置；所述同步控制模块，用于控制所述多个数据采集单元同时进行图像采集。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述数据处理模块，还用于在计算所述运动物体的速度及加速度之前，对所述多台高速摄像机拍摄的视频图像进行预处理。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述装置还包括显示模块，所述显示模块用于显示所述运动物体的速度及加速度曲线。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述装置还包括参数调节模块，用于获取用户输入的参数设置指令，根据所述用户输入的参数设置指令对所述多台高速摄像机进行参数设置。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述装置还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述多台高速摄像机拍摄的视频图像。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述装置还包括第一光电转换模块、第二光电转换模块和光纤，所述第一光电转换模块用于将所述多台高速摄像机拍摄的视频图像转换为光信号，并输入到光纤；所述第二光电转换模块接收所述光纤传输的光信号，并转换为电信号，然后输出给所述存储模块。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述多台高速摄像机分为多组，每组包括2台高速摄像机，每组中的2台高速摄像机对称布置在所述运动物体轨道的两侧。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为所述多台高速摄像机供电。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在运动物体轨道两侧的间隔布置多台高速摄像机，同时通过同步控制模块控制所述多台高速摄像机进行同步画面拍摄，获得多路视频图像，由于多台高速摄像机以相同的拍摄参数进行拍摄，从而能够保证多台高速摄像机拍摄的视频图像是同时拍摄的，从而能够结合这多台高速摄像机拍摄的视频图像分析运动物体的速度和加速度，而由于本装置还包括设置在轨道旁的多个固定标识，以及设置在运动物体上的运动标识，使得进行运动物体的速度和加速度分析时，可以结合这些标识，准确性更好；该测量方法只需要在运动物体上设置运动标识，不属于接触式测量，无需运动物体提供检测仪器的安装空间；同时，由于分析运动物体的速度和加速度时，采用的是运动物体上的运动标识，无需运动物体具有反光性，使得速度及加速度测量精度不受被测运动物体形状和材质的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种运动物体速度及加速度测量装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的高速摄像机布置示意图；图3是本专利技术实施例提供的该装置的工作流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本专利技术实施例提供的一种运动物体速度及加速度测量装置的结构示意图，参见图1，该装置包括：多台高速摄像机100、同步控制模块101、数据采集模块102和数据处理模块103。图2是本专利技术实施例提供的高速摄像机布置示意图，参见图2，多台高速摄像机100沿运动物体轨道200长度方向间隔布置在运动物体轨道200侧边，沿运动物体轨道200长度方向在运动物体轨道200上间隔布置有多个固定标识201，在运动物体300表面上设置有运动标识，运动物体300沿运动物体轨道200长度方向在运动物体轨道200上运动。其中，多台高速摄像机100，用于拍摄所述运动物体轨道200以及在所述运动物体轨道200上运动的所述运动物体300，且所述多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动物体速度及加速度测量装置，其特征在于，所述装置包括：沿运动物体轨道长度方向间隔布置在运动物体轨道侧边的多台高速摄像机，沿所述运动物体轨道长度方向间隔布置在运动物体轨道上的多个固定标识，设置在运动物体的表面的运动标识，所述运动物体沿所述运动物体轨道长度方向在所述运动物体轨道上运动；所述多台高速摄像机，用于拍摄所述运动物体轨道以及在所述运动物体轨道上运动的所述运动物体，且所述多台高速摄像机拍摄的范围覆盖整个所述运动物体轨道；同步控制模块，用于控制所述多台高速摄像机进行同步画面拍摄，获得多路视频图像；数据采集模块，用于同步采集所述多台高速摄像机拍摄的多路视频图像；数据处理模块，用于根据所述多台高速摄像机拍摄的多路视频图像中运动标识在不同时刻和各个固定标识之间的距离，计算所述运动物体的速度及加速度，并生成所述运动物体的速度及加速度曲线。

【技术特征摘要】
1.一种运动物体速度及加速度测量装置，其特征在于，所述装置包括：沿运动物体轨道长度方向间隔布置在运动物体轨道侧边的多台高速摄像机，沿所述运动物体轨道长度方向间隔布置在运动物体轨道上的多个固定标识，设置在运动物体的表面的运动标识，所述运动物体沿所述运动物体轨道长度方向在所述运动物体轨道上运动；所述多台高速摄像机，用于拍摄所述运动物体轨道以及在所述运动物体轨道上运动的所述运动物体，且所述多台高速摄像机拍摄的范围覆盖整个所述运动物体轨道；同步控制模块，用于控制所述多台高速摄像机进行同步画面拍摄，获得多路视频图像；数据采集模块，用于同步采集所述多台高速摄像机拍摄的多路视频图像；数据处理模块，用于根据所述多台高速摄像机拍摄的多路视频图像中运动标识在不同时刻和各个固定标识之间的距离，计算所述运动物体的速度及加速度，并生成所述运动物体的速度及加速度曲线。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块，用于确定所述多台高速摄像机拍摄的视频图像中第N帧图像和第N+M帧图像中运动标识相对固定标识的位置变化量d，N和M均为正整数；根据所述高速摄像机的拍摄速度f及第N帧图像和第N+M帧图像之间的帧数差M，确定第N帧图像和第N+M帧图像之间的时间差t，t＝M/f；根据所述位置变化量d和所述时间差t确定所述运动物体的瞬时速度；按照上述方式逐帧计算所述运动物体的瞬时速度；将所述运动物体各瞬时速度拟合成所述运动物体的速度曲线；根据所述运动物体的速度曲线计算出所述运动物体的加速度，并拟合出成所述运动物体的加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，方纬华，程旎，白福余，李海，
申请(专利权)人：武汉船用机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42