一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，包括：双帧相机A、双帧相机B；双帧相机A包括镜头、光学传感器、处理器、逻辑转换器、万兆网卡、网口、同步信号接口、PIV1信号接口和PIV2信号接口，使用一台双帧相机控制其他双帧相机和激光器，直接替代传统的同步控制器，系统搭建简单，方便设备兼容和控制，当主控相机和被控相机都参与拍摄，同步曝光，无需同步控制器，就可以构成3D

【技术实现步骤摘要】
一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统


[0001]本技术涉及粒子图像测速
，具体涉及一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统。

技术介绍

[0002]双帧相机又被称为PIV相机，在一个工作周期内进行两次曝光，两次曝光间隔小于1us，常应用于粒子图像测速系统中。实验者在流体中喷洒一定浓度的示踪粒子，激光器发出的激光照亮流体中的示踪粒子，用双帧相机来拍摄这些示踪粒子的移动轨迹图像，从而分析流体的运动速度。
[0003]在传统粒子图像测速场景中，双帧相机和激光器都是由专用的同步控制器设备来控制，同步控制器需要特殊的设置，且现场搭建系统复杂，成本高，比如申请号为201710104194.3的技术专利《一种基于三维PIV的独头巷道风流温湿度场试验系统》，从附图和说明书中可以了解到，两个相机以及激光均是由同步控制器来控制，且同步控制器还需和计算机工作通信，测量系统构成复杂成本高。
[0004]基于以上应用问题，本技术提出一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，可以使用一台双帧相机控制其他双帧相机和激光器，即可应用于普通二维PIV系统，还可以搭建3D
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PIV系统，系统搭建简单灵活，时序控制更加稳定，在构成3D
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PIV系统时，相机具备主控功能的优势，能够方便从相机曝光延迟时间的调节，让其从相机与主相机同步曝光，不存在曝光时间差，这个是相对于用同步控制器来控制两个相机的巨大优势。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本技术提供了一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，使用一台双帧相机控制其他双帧相机和激光器，直接替代传统的同步控制器，系统搭建简单，方便设备兼容和控制。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用的一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，包括：
[0007]双帧相机A、双帧相机B，双帧相机A、双帧相机B在空间中呈具有夹角的状态分布；
[0008]所述双帧相机A包括镜头、光学传感器、处理器、逻辑转换器、万兆网卡、网口、同步信号接口、PIV1信号接口和PIV2信号接口，所述光学传感器的输出端与处理器连接，处理器与万兆网卡之间双向电性连接，网口与万兆网卡之间双向电性连接。
[0009]作为上述方案的进一步优化，所述光学传感器输出的数据通过处理器计算后，再由万兆网卡和网口传输给后端服务器，所述处理器的输出端与逻辑转换器的输入端连接，逻辑转换器的输出端分别与PIV1信号接口和PIV2信号接口的输入端连接，所述同步信号接口与逻辑转换器之间双向电性连接。
[0010]作为上述方案的进一步优化，还包括后端服务器、激光器A、激光器B。
[0011]作为上述方案的进一步优化，双帧相机工作在主控模式下，所述双帧相机A作为主
控相机，所述双帧相机B作为被控相机，所述双帧相机A接收到从后端服务器发出的下发指令数据后输出同步信号、PIV1控制信号和所述PIV2控制信号，所述双帧相机B接收到同步信号后与激光器A和激光器B按一定时序配合曝光并输出图像帧数据传输到后端服务器。
[0012]作为上述方案的进一步优化，所述双帧相机A和双帧相机B在空间上呈一定角度，拍摄同一区域示踪粒子，且双帧相机A和双帧相机B保持同步曝光，构成3D
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PIV系统，通过分析双帧相机A和双帧相机B的图像帧数据得到示踪粒子不同方向的分速度。
[0013]作为上述方案的进一步优化，所述双帧相机B、激光器A及激光器B按照一定时序曝光，所述同步信号为双帧相机B曝光的起始信号，所述PIV1控制信号的持续时间Tp1需大于双帧相机B第一帧曝光时间Tex1，所述PIV2控制信号的持续时间Tp2需大于双帧相机B第二帧曝光时间Tex2，所述双帧相机B第一帧曝光时间Tex1、第二帧曝光时间Tex2以及跨帧间隔时间Tx均由双帧相机自主设定，所述第一次曝光图像帧数据D1需要在跨帧间隔时间Tx内传输完成，所述第二次曝光图像帧数据D2需要在下一个周期同步信号上升沿Tr到来之前传输完成。
[0014]作为上述方案的进一步优化，还包括用于固定双帧相机A、双帧相机B、激光器A、激光器B的固定组件，固定组件包括放置于地面的底座和安装在底座表面的控制机构，控制机构包括依次上下设置的固定盘、升降单元、第一固定座、转动单元、第二固定座、安装壳体，所述固定盘固定焊接在升降单元的底部，升降单元上端通过螺杆固定在第一固定座的底部，所述转动单元固定焊接在第一固定座的表面，转动单元上端转轴通过螺杆固定在第二固定座的底部，所述第二固定座的表面设置有驱动安装壳体沿着其自身轴线位置转动的转动机构，所述安装壳体呈圆柱形结构，安装壳体的轴线方向与第一固定座长度方向一致，安装壳体的一端侧面设置有前后贯穿的安装槽，所述双帧相机A、双帧相机B、激光器A、激光器B通过螺钉固定在安装槽中。
[0015]本实施例中，双帧相机A、双帧相机B、激光器A、激光器B通过固定组件固定，在空间范围内，彼此之间的角度、高度易于调节和固定，且调节精度高，尤其是角度调节精准，利于双帧相机A、双帧相机B、激光器A、激光器B之间布置呈合适的角度进行使用，实用性强；
[0016]具体的，升降单元可使用电动推杆、气缸等装置，升降单元启动时可控制第一固定座及其上端结构垂直升降，便于高度的调节，转动单元可使用电机等装置，转动单元启动时可控制第二固定座及以上结构相对底座表面平行转动，方便倾斜度调节。
[0017]作为上述方案的进一步优化，所述固定盘呈矩形盒体结构，固定盘的内部设置有控制腔，控制腔的上方内壁固定设置有与底座之间吸附固定的强磁块，控制腔的底部设置有多组贯穿固定盘底部的伸出槽，伸出槽中固定设置有向下凹陷的第一橡胶套，第一橡胶套的凹字形内部下端设置有施力板，施力板的上端通过连接杆固定连接有伸入控制腔中的受力板，受力板的外圈与控制腔的下端内壁之间通过第二橡胶套连接，第二橡胶套将伸出槽的上端密封，所述固定盘的上端表面固定设置有向控制腔中加压的加压单元，所述底座的表面设置有与施力板对应的定位槽，所述定位槽在底座的表面等距离分布有多组，所述定位槽的上方开口处设置有一对挡板，一对挡板相对远离的一面均通过铰接轴活动铰接在定位槽的内壁上，铰接轴的外圈处固定设置有扭簧，扭簧的另一端固定在挡板上，所述固定盘的底部活动镶嵌有活动贴合在底座表面的滚珠。
[0018]为了便于固定组件的定位和移动，此处，在升降单元的底部设置有固定盘，固定盘
内部的强磁块可实时吸附固定在底座的表面，方便定位，在使用时，强磁块与底座之间高强度相吸固定，结构稳定，不易晃动等对装置产生影响；
[0019]具体的，在移动时，固定盘通过其底部的滚珠接触底座表面，易于滚动，当装置需定位时，通过加压单元向控制腔中加压，此处的加压可使用水压或气压，加压单元可使用水泵或气泵，而向控制腔中加压时，受力板受力向下移动而带动施力板向下卡合在底座表面对应的定位槽中，完成整体装置的固定，便于装置的定位；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，其特征在于，包括：双帧相机A、双帧相机B，双帧相机A、双帧相机B在空间中呈具有夹角的状态分布；所述双帧相机A包括镜头、光学传感器、处理器、逻辑转换器、万兆网卡、网口、同步信号接口、PIV1信号接口和PIV2信号接口，所述光学传感器的输出端与处理器连接，处理器与万兆网卡之间双向电性连接，网口与万兆网卡之间双向电性连接。2.根据权利要求1所述的一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，其特征在于：所述光学传感器输出的数据通过处理器计算后，再由万兆网卡和网口传输给后端服务器，所述处理器的输出端与逻辑转换器的输入端连接，逻辑转换器的输出端分别与PIV1信号接口和PIV2信号接口的输入端连接，所述同步信号接口与逻辑转换器之间双向电性连接。3.根据权利要求2所述的一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，其特征在于：还包括后端服务器、激光器A、激光器B。4.根据权利要求3所述的一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，其特征在于：双帧相机工作在主控模式下，所述双帧相机A作为主控相机，所述双帧相机B作为被控相机，所述双帧相机A接收到从后端服务器发出的下发指令数据后输出同步信号、PIV1控制信号和PIV2控制信号，所述双帧相机B接收到同步信号后与激光器A和激光器B按一定时序配合曝光并输出图像帧数据传输到后端服务器。5.根据权利要求4所述的一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，其特征在于：所述双帧相机A和双帧相机B在空间上呈一定角度，拍摄同一区域示踪粒子，且双帧相机A和双帧相机B保持同步曝光，构成3D
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PIV系统，通过分析双帧相机A和双帧相机B的图像帧数据得到示踪粒子不同方向的分速度。6.根据权利要求5所述的一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，其特征在于：所述双帧相机B、激光器A及激光器B按照一定时序曝光，所述同步信号为双帧相机B曝光的起始信号，所述PIV1控制信号的持续时间Tp1需大于双帧相机B第一帧曝光时间Tex1，所述PIV2控制信号的持续时间Tp2需大于双帧相机B第二帧曝光时间Tex2，所述双帧相机B第一帧曝光时间Tex1、第二帧曝光时间Tex2以及跨帧间隔时间Tx均由双帧相机自主设定，第一次曝光图像帧数据D1需要在跨帧间隔时间Tx内传输完成，第二次曝光图像帧数据D2需要在下一个周期同步信号上升沿Tr到来之前传输完成。7.根据权利要求6所述的一种带有主控功能的双帧相机及其PIV系统，其特征在于：还包括用于固定双帧相机A、双帧相机B、激光器A、激光器B的固定组件，固定组件包括放置于地面的底座和安装在底座表面的控制机构，控制机构包括依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：金超，陈浩，卢小银，陈东旭，宋红强，
申请(专利权)人：合肥中科君达视界技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：