Um die Messfehler zu reduzieren, die durch die Verschiebung anpassung der PIV-Hoch geschwindigkeit kamera, den Kali brier platten prozess und die experimentelle Platzierung verursacht werden, die PIV-Durchfluss feld messung muss die Oberflächen-Selbst kalibrierung und die Volumen-Selbst kalibrierung stech no logie anwenden, um die Mess genauigkeit zu verbessern.
PIV-2D3C messung
Beim Einrichten des Messraum koordinaten systems, Definieren des Koordinaten ursprungs O und Spezifizieren der x-und y-Achsen richtungen in der Ebene, die Kalibrierung ebene, in der sich die Kalibrierung platte befindet, stimmt nicht mit der Meß ebene überein, in der sich das Laserlicht befindet, und es erfolgt eine Translation oder Rotation, was zu Rekonstruktion fehlern führt.
Das Prinzip der Korrektur der Mapping-Funktion basierend auf dem Parallaxe-Vektor feld
Der erste Schritt besteht darin, das Partikel bild auf die Kalibrierung ebene abzubilden und das Parallaxe vektor feld zu berechnen.
Der zweite Schritt besteht darin, die Triangulation position ierungs methode zu verwenden, um den Schnittpunkt der Lichtstrahlen zu bestimmen, die durch die beiden Enden des Vektors im Messraum gehen. und die Methode der kleinsten Quadrate wird verwendet, um den Schnittpunkt anzupassen, um den Ausdruck der Messe bene im ursprünglichen Kalibrierung koordinaten system zu erhalten.
Der dritte Schritt besteht darin, das ursprüngliche Koordinaten system so zu transformieren, dass die Meß ebene zu einer Ebene mit z = 0 wird, und die Translation und Rotation der Kalibrierung ebene und der Meß ebene zu berechnen.
Schritt 4: Bestimmen Sie die physikalischen Koordinaten des Schnittpunkts im neuen Koordinaten system und passen Sie die Mapping-Funktion an.
Schritt 5: Iterieren Sie, bis das Disparität vektor feld zu einer Größe konvergiert, die klein genug ist, um eine genaue Zuordnung funktion zu erhalten.
Vor und nach der Selbst kalibrierung der Oberfläche wird die Partikel abstands abweichung von 4,2159 Pixel auf 1,1903 Pixel reduziert.
Abbildung 1 Vor der Oberflächen selbst kalibrierung (Fenster größe 64 × 64 × 64)
Abbildung 2 Nach Selbst kalibrierung (Fenster größe 64 × 64 × 64)
PIV-3D3C messung
Die Kali brier platten verarbeitung stech no logie oder die Verschiebung der PIV-Kamera kann die Partikel in mehreren Ansichten nicht genau lokalisieren, was zu einer nicht überlappenden Sichtlinie der Partikel führt.
Basierend auf dem Prinzip des Kleinloch modell-Rekonstruktion algorithmus unter Verwendung eines Polynoms dritter Ordnung.
Der erste Schritt besteht darin, den Pixel koordinaten satz S1, S2, S3, S4 aller weißen Partikel flecken in den Partikel bildern unter den vier Kameras zu messen.
Der zweite Schritt besteht darin, die Pixel koordinaten jedes Teilchens in S1 zu durchqueren, sie dem Volumen raum abzubilden und eine Reihe von Potential raum koordinaten zu erhalten.
Der dritte Schritt besteht darin, die erhaltenen potenziellen Raum koordinaten auf Kamera 2 zu projizieren, um eine Reihe von Pixel koordinaten zu erhalten, und zu bestimmen, ob die Pixel koordinaten die übereinstimmen den Bedingungen erfüllen (innerhalb der Sichtlinie). Die Entfernungs linie ist kleiner als ein bestimmter Schwellen wert, und der Projektions punkt fällt innerhalb des Linien segments). Wenn es die Bedingungen erfüllt, können die Teilchen raum koordinaten bestimmt werden. Wenn nicht, kehren Sie zum zweiten Schritt zurück und analysieren Sie das nächste Teilchen. Projizieren Sie die räumlichen Koordinaten der erfolgreich abgestimmten Partikel zur weiteren Überprüfung auf Kamera 3 und Kamera 4. Wenn sich die Projektions punkte an den entsprechenden Partikel pixel koordinaten in S3 und S4 befinden, ist die Übereinstimmung erfolgreich, andernfalls kehren Sie zu Schritt 2 zurück. Wiederholen Sie den obigen Vorgang, bis alle erfolgreich übereinstimmen den Partikel lokalisiert sind.
Abbildung 3 Schematisches Diagramm der Pixel koordinaten anpassung
Schritt 4 Erstellen Sie ein Optimierung modell des Polynom algorithmus dritter Ordnung, um die optimalen Teilchen raum koordinaten (X, Y, Z) mit dem kleinsten durchschnitt lichen Reprojektion fehler zu lösen.
Schritt 5 Inverse lösen und aktualisieren die Kali brier modell parameter basierend auf der neuen räumlichen Position.
Schritt 6 Iterieren, bis der Reprojektion fehler einen stabilen Konvergenz zustand erreicht.
Vor der Selbst kalibrierung wird der Gesamt projektion fehler auf 3 ~ 4 Pixel verteilt. Nach 3 Runden iterativer Konvergenz ist der Fehler bei etwa 1 Pixel stabil, wovon Fehler <1 Pixel 65% ausmachen.
EnthüllerRFlow 2 D3C, die 3D3C-Partikelbildgeschwindigkeitsgeschwindigkeit software integriert die obige Selbst kalibrierung stech no logie, um Forschern der Strömungs mechanik zu helfen, eine genaue Darstellung des drei dimensionalen Geschwindigkeit vektor feldes von Tracer partikeln im planaren drei dimensionalen Raum und Volumen raum zu erhalten.
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