基于双目图像采集的喷雾机喷杆动态特性测试系统及方法

专利主权项内容

1.一种基于双目图像采集的喷雾机喷杆动态特性测试系统的喷雾机喷杆动态特性测试方法，其特征在于：所述喷雾机喷杆动态特性测试系统包括：六自由度振动平台，其信号输入端与控制计算机连接，根据控制计算机输出的运动激励控制信号产生相应的振动；刚性连接结构，用于将待测喷杆固定在六自由度振动平台上，使二者无法产生相对运动，同时将六自由度振动平台产生的振动传递到待测喷杆上；双目图像采集装置，包括同步控制器和按共垂线方式布置的两台图像采集设备，两台图像采集设备设置在六自由度振动平台和待测喷杆的一侧，与所述同步控制器连接，所述同步控制器则与所述控制计算机连接，当控制计算机输出运动激励控制信号时，同步控制器即驱动两台图像采集设备同步采集喷杆的运动图像；节点标记，设置在喷杆待测节点上，采用与图像采集背景和喷杆灰度相差大的颜色，使其在图像上的位置可被准确识别；控制计算机，根据输入的农田路面振动谱向六自由度振动平台输出相应的运动激励控制信号；对两台图像采集设备采集的图像分别进行特征提取，提取所述节点标记在图像上的像素坐标，再结合图像采集设备的内、外参数，对各节点标记在不同时刻的空间坐标进行三维重构，对喷杆进行动态特性拟合；所述喷雾机喷杆动态特性测试方法包括以下步骤：1)安装待测喷杆，将待测喷杆中部通过可拆卸的刚性连接结构固定在六自由度振动平台上；2)设定喷杆的待测节点，在所述待测节点上布置与图像背景和喷杆灰度相差大的节点标记；3)布置图像采集设备，将两台图像采集设备安装在六自由度振动平台和待测喷杆的一侧，使其一图像采集设备位于另一图像采集设备的正上方，且两台图像采集设备的摄像范围均能覆盖待测喷杆上的全部节点标记，采用标定板对两台图像采集设备的内、外参数进行标定；4)输入运动激励，通过控制计算机根据农田路面振动谱向六自由度振动平台输出运动激励控制信号，使六自由度振动平台产生相应的振动，将振动传递到待测喷杆上；5)图像采集，运动激励输入六自由度振动平台时，所述控制计算机通过同步控制器控制两台图像采集设备同步采集喷杆的运动图像；6)三维重构，对两台图像采集设备采集的图像分别进行特征提取，提取所述节点标记在图像上的像素坐标，再结合步骤3)中标定的图像采集设备的内、外参数，对各节点标记在不同时刻的空间坐标进行三维重构，并获取节点标记的空间坐标矩阵；设喷杆浮动坐标系的原点通过位置向量与空间绝对坐标系相连，描述喷杆弹性形变的过程中对喷杆进行有限元分割，有限元素的坐标系通过位置向量/>与所述浮动坐标系相连，喷杆发生弹性变形时的有限元素坐标系通过位置向量/>与变形前的有限元素坐标系相连；在建立所述空间坐标矩阵时，各喷杆节点的空间位置通过对应喷杆节点的有限元素的位置向量/>描述，/>三个向量/>通过对相邻时刻采集图像中同一有限元素的空间位置信息进行向量运算获得；7)动态特性拟合，对不同时刻的空间坐标矩阵进行解析，计算出喷杆横摆、侧倾和/或俯仰的运动参数，完成对喷杆动态特性的测试。