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 niken anwenden, um die Mess genauigkeit zu verbessern.
1. Selbst kalibrierung stech no logie
1.1 Anwendbare Szenarien
PIV-2D3C messung
1.2 Fehler ursachen
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 Messe bene überein, in der sich das Laser blatt licht befindet, was zu Translation oder Rotation führt, Was zu Rekonstruktion fehlern führt.
1.3 Technisches Prinzip
Prinzip der Korrektur der Mapping-Funktion basierend auf dem Disparität vektor feld
1.4 Kalibrierung prozess
Der erste Schritt besteht darin, das Partikel bild der Kalibrierung ebene abzubilden und das Disparität vektor feld zu berechnen.
Im zweiten Schritt wird das Triangulations verfahren verwendet, um den Schnittpunkt der Lichtstrahlen zu bestimmen, die durch beide 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 zur Ebene von z = 0 wird, und die Translation und Rotation der Kalibrierung ebene und der Meß ebene zu berechnen.
Der vierte Schritt besteht darin, die physikalischen Koordinaten des Schnittpunkts im neuen Koordinaten system zu bestimmen und die Mapping-Funktion anzupassen.
Der fünfte Schritt besteht darin, zu iterieren, bis das Disparität vektor feld zu einer ausreichend kleinen Größe konvergiert, und eine genaue Zuordnung funktion zu erhalten.
1.5 Kalibrierung sergeb nisse
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)
2. Körper Selbst kalibrierung stech no logie
2.1 Anwendbare Szenarien
PIV-3D3C messung
2.2 Fehler ursachen
Die Kali brier platten verarbeitung stech no logie oder die Verschiebung der PIV-Kamera kann nicht genau positioniert werden, was zu nicht überlappenden Sichtlinien von Partikeln unter mehreren Ansichten führt.
2.3 Technisches Prinzip
Basierend auf dem Prinzip des Kleinloch modell-Rekonstruktion algorithmus unter Verwendung von Polynomen dritter Ordnung.
2.4 Kalibrierung prozess
Der erste Schritt besteht darin, die Pixel koordinaten sätze S1, S2, S3 und 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 in den Volumen raum abzubilden und eine Reihe potenzieller Raum koordinaten zu erhalten.
Im dritten Schritt werden die erhaltenen Latentraum koordinaten auf die Kamera 2 projiziert, um eine Reihe von Pixel koordinaten zu erhalten. Es wird bestimmt, ob die Pixel koordinaten die Übereinstimmung bedingungen erfüllen (innerhalb der Sichtlinie ist die Entfernungs linie kleiner als ein bestimmter Schwellen wert und der Projektions punkt fällt in das Linien segment). Wenn sie die Bedingungen erfüllen, können die Teilchen raum koordinaten bestimmt werden. Wenn nicht, kehren Sie zum zweiten Schritt zurück, um das nächste Teilchen zu analysieren. Die Raum koordinaten der erfolgreich abgestimmten Partikel werden zur weiteren Verifizierung auf Kamera 3 und Kamera 4 projiziert. Wenn sich die Projektions punkte an den entsprechenden Teilchen pixel koordinaten in S3 und S4 befinden, ist die Übereinstimmung erfolgreich. Andernfalls kehren Sie zum zweiten Schritt zurück. Wiederholen Sie den obigen Vorgang, bis sich alle erfolgreich abgestimmten Partikel befinden.
Abbildung 3 Schematisches Diagramm der Pixel koordinaten anpassung
Der vierte Schritt besteht darin, ein Optimierung modell des Polynom algorithmus dritter Ordnung zu erstellen, um die optimalen Teilchen raum koordinaten (X, Y, Z) mit dem minimalen durchschnitt lichen Reprojektion fehler zu lösen.
Der fünfte Schritt besteht darin, die Kalibrierung modell parameter entsprechend der neuen räumlichen Position umgekehrt zu lösen und zu aktualisieren.
Der sechste Schritt iteriert, bis der Reprojektion fehler einen stabilen Konvergenz zustand erreicht.
2.5 Kalibrierung sergeb nisse
Vor der Selbst kalibrierung des Volumens wird der Gesamt projektions fehler um 3 bis 4 Pixel verteilt. Nach drei Runden iterativer Konvergenz wird der Fehler auf etwa 1 Pixel stabilisiert, wovon der Fehler <1 Pixel 65% ausmacht.
3. Schluss folgerung
Die Partikel-Bildgeschwindigkeits-Software RFlow 2 D3C und 3 D3C integriert die oben genannte Selbst kalibrierung stech no logie, um Forschern der Strömungs mechanik zu helfen, eine genaue Darstellung des drei dimensionalen Geschwindigkeit vektor feldes von Tracer partikeln in planaren drei dimensionalen zu erhalten raum und Volumen Raum.
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