用高速摄像机来测振动

side

用高速摄像机记录物体的运动，然后采用二维或三维运动分析软件来分析物体的位移，速度，加速度和应变。首先获得位移，对时间求导得到速度，对空间求导得到应变，大家看看，这样是否可行。

我准备上这个实验，大家给出出主意，评论评论。欢迎拍砖。

dujunmin

理论上可行，但实际操作可能很难。因为一个微小单元体的自由度有6个，如何确定某点在各个自由度上位移分量，并且，高速摄像得到的位移精度能满足要求吗？

side

两百万像素，每秒1000帧，每个像素不足1微米，按点测三维位移，例如梁的振动，旋转不大，打算用Image Pro plus 6.0 或者tema 2D 或者3D 分析。首先上2D分析，比较成熟。

hcharlie

两百万像素大概就是1600X1200，哪有1微米的分辨率？

side

按1600*1200计算， 假设试件长度为1米，1/1600=0.000625m，看来试件得更小，像素必须更高。

side

按1600*1200计算，如果测梁的挠度，梁长一米，高10cm,那么0.1/1200=8.3e-5m,就是不到0.1毫米。所以若要测应变，最好千万像素以上，可以采用低速工业CCD相机。若要测速度最好帧数要多。既要测应变、又要测速度，恐怕就很花钱了。应该有400万像素以上，帧数在1000帧/秒以上。

side

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两百万像素大概就是1600X1200，哪有1微米的分辨率？

仔细看相机说明书，经过计算，说明书上说的像素大小是用传感器的尺寸除以像素个数得来的。比如传感器尺寸是25.5*25.5mm,像素是2048*2048,那么一个像素的长度和宽度就是
25.5e-3/2048=12.5e-6=12.5微米。

[ 本帖最后由 side 于 2010-5-27 23:56 编辑 ]

szdlliuzm

高速据摄像机用来做运动分析是可以的，而做振动分析就合适了。
在物理学做测量物体的加速度有用到摄像机，其实摄像机最主要的作用是计时及测距了，而测距是通过图像的分析来进行，因此最重要的功能是计时了。
振动时到频率高了时位移是很小的，要测量就要进行转换或采用其他的手段，就很麻烦了。
在振动试验中试件在振动时的状态变化可以通过摄像机记录好，再来分析试件在振动过程的变化情况就很方便了，

side

是啊，关键就是分辨率和价格问题。正为此苦恼，怕像素不够影响精度，又怕超支，最后还想用两个摄像机测三维振动，可是预算就那么多。。。。

side

原帖由 side 于 2010-5-27 18:44 发表
按1600*1200计算， 假设试件长度为1米，1/1600=0.000625m，看来试件得更小，像素必须更高。

这是像素的精度，通过图像分析完全可以高出此精度的10倍(根据刚查到的文献），这样精度就有0.01毫米。

[ 本帖最后由 side 于 2010-5-28 01:41 编辑 ]

hcharlie

建议先搞研究性的试验，有一定结果再作较大的投入。

huzhaohui

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摄像机的帧率就是采样频率，满足采样定理就可以了，也不一定非要1000帧/秒

huzilong

天大有个老师是搞这个的，不过是用来做应变测试。人家搞了10来年了

Jonah_K500

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不知道楼主有没啥结果可以分享的？

5i33338

回复 10 # side 的帖子

我们是做视频测量仪器的，确实现在利用分析软件可以将分析精度大大提高。可以很容易实现1/100个像素的测量精度，最高可以达到1/200个像素的精度。

比如您测量1米的试件，采用1600*1200的摄像机，那么位移的精度可以达到6个微米。

利用高速摄像机配合分析软件测量震动，目前，我们也给客户配过这样的组合，但是，需要首先明确几个问题。
1，您测量的振动，频率一般是多大？需要摄像机的拍摄频率比振动频率高5倍以上才行，10倍更好。
2，明确您的测量精度要求，比如：需要多大的位移分辨率等等。
3，是否需要实时出测量数据？一般采用高速摄像机，是无法实时出测量结果的。只能等拍摄完成后，对录像进行分析，才能出结果。

有兴趣可以联系我，
北京天禾沐电子技术有限责任公司
非接触式应变位移视频测量仪
010-82034475
bai.hua@tangram.cn