本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于變密度正弦條紋的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的測(cè)量在一些工程領(lǐng)域具有非常重要的作用和意義，如泵和電機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測(cè)量；這些轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)信息可以通過(guò)測(cè)量的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)獲得并可用于機(jī)器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。例如，軸承是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械中非常重要的一種零件，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)下可能造成軸承局部的缺陷，如軸承內(nèi)圈、外圈或者滾子的磨損，這些缺陷將會(huì)造成內(nèi)部沖擊或者脈沖振動(dòng)，而這些缺陷信息可以通過(guò)對(duì)軸承瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的特征信號(hào)分析獲得。

目前，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測(cè)量技術(shù)主要分為以下三種：機(jī)械式測(cè)量、電氣式測(cè)量和光學(xué)測(cè)量。機(jī)械式測(cè)量方法中的機(jī)械式轉(zhuǎn)速計(jì)將多齒輪盤(pán)安裝在轉(zhuǎn)軸上來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，這種機(jī)械式測(cè)量方法一般要求將一些附加的結(jié)構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上，這樣會(huì)造成測(cè)量不便并且增加設(shè)備的投入。電氣式測(cè)量中可采用如基于磁阻效應(yīng)的磁感應(yīng)傳感器或者靜電傳感器對(duì)轉(zhuǎn)軸位置和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，但是電氣式測(cè)量方法可能會(huì)引入電磁干擾等。近年來(lái)，隨著圖像傳感器制造工藝的進(jìn)步，基于機(jī)器視覺(jué)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)速測(cè)量技術(shù)也快速發(fā)展。這種技術(shù)具有高效率、非接觸，并且不引入附加質(zhì)量的特點(diǎn)。許多研究者提出的基于機(jī)器視覺(jué)的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法，這些方法主要是通過(guò)不同圖像幀模板圖像的特征匹配和跟蹤算法來(lái)獲得轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速信息，測(cè)量速度和精度很大程度上取決于圖像匹配算法的速度和準(zhǔn)確度。而且在進(jìn)行圖像采集時(shí)需要將測(cè)量對(duì)象整個(gè)測(cè)量面內(nèi)的圖像信息進(jìn)行采集，才能進(jìn)行局部特征信號(hào)的跟蹤匹配。大范圍的圖像采集不僅會(huì)使得采集系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重，而且對(duì)圖像信號(hào)的傳輸速率也提出了比較高的要求。

因此，在對(duì)現(xiàn)有轉(zhuǎn)速測(cè)量方法進(jìn)行了解和研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種精確、簡(jiǎn)單和高效的非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置和方法意義重大，該種方法可以在不增加基于機(jī)器視覺(jué)的測(cè)量系統(tǒng)硬件成本的情況下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于變密度正弦條紋的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置及方法，該裝置和方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的非接觸測(cè)量，測(cè)量裝置簡(jiǎn)單，速度快，精度高。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種基于變密度正弦條紋的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，包括：

一變密度正弦條紋傳感器，設(shè)置于待測(cè)轉(zhuǎn)軸圓周表面，用以編碼所述待測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角位置；

一高速圖像采集及傳輸模塊，用以對(duì)所述待測(cè)轉(zhuǎn)軸上的變密度正弦條紋傳感器進(jìn)行連續(xù)成像與記錄，并將采集到的條紋圖像信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)；

一計(jì)算機(jī)，用以對(duì)所述高速圖像采集及傳輸模塊進(jìn)行控制，并對(duì)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的條紋圖像信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理；

一圖像處理軟件模塊，安裝于所述計(jì)算機(jī)中，用以對(duì)所述的條紋圖像信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，并對(duì)采集的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。

進(jìn)一步地，所述變密度正弦條紋傳感器為專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)并打印的輕質(zhì)貼片，所述變密度正弦條紋傳感器輕質(zhì)貼片的正面為條紋圖像，背面為粘性層，并黏貼于所述待測(cè)轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)圓周表面。

進(jìn)一步地，所述變密度正弦條紋傳感器的形狀為長(zhǎng)方形，所述變密度正弦條紋傳感器的正面為沿傳感器長(zhǎng)度方向正弦條紋密度線(xiàn)性變化的條紋圖像，所述變密度正弦條紋傳感器的長(zhǎng)度與所測(cè)轉(zhuǎn)軸的周長(zhǎng)相等；測(cè)量前，將所述長(zhǎng)方形變密度正弦條紋傳感器沿長(zhǎng)度方向環(huán)貼于轉(zhuǎn)軸圓周表面，以編碼所測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

進(jìn)一步地，粘貼于轉(zhuǎn)軸表面的所述變密度正弦條紋傳感器的不同條紋密度與轉(zhuǎn)軸0-2π轉(zhuǎn)角內(nèi)的不同角度一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)計(jì)算條紋密度即可獲得轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角信息。

進(jìn)一步地，所述高速圖像采集及傳輸模塊包括高速圖像采集模塊與高速圖像傳輸模塊，所述高速圖像采集模塊包括成像傳感器與光學(xué)成像鏡頭，所述高速圖像傳輸模塊包括數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊為數(shù)據(jù)線(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述高速圖像采集模塊的采集幀率和成像傳感器采集像素范圍可調(diào)，所述高速圖像采集模塊放置于所述貼覆有變密度正弦條紋傳感器的待測(cè)轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)表面與轉(zhuǎn)軸軸心垂直的正前方，以使所述變密度正弦條紋傳感器能夠清晰成像于所述高速圖像采集模塊的成像傳感器中間位置。

進(jìn)一步地，所述成像傳感器還包括線(xiàn)陣成像傳感器與面陣成像傳感器；當(dāng)所述成像傳感器為線(xiàn)陣成像傳感器時(shí)，能夠節(jié)約裝置的成本。

進(jìn)一步地，所述成像傳感器為面陣成像傳感器時(shí)，所述面陣成像傳感器為成像范圍可調(diào)的面陣成像傳感器，所述面陣成像傳感器將成像寬度設(shè)置成適合于所述變密度正弦條紋傳感器的寬度大小，并在成像長(zhǎng)度方向設(shè)置成一行或者幾行像素，以減小成像條紋圖像的大小，提高傳輸幀率和降低存儲(chǔ)的空間。

本發(fā)明還采用以下方法實(shí)現(xiàn)：一種基于變密度正弦條紋的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟S1：在待測(cè)轉(zhuǎn)軸上布置好變密度正弦條紋傳感器，并調(diào)整好高速圖像采集模塊的成像位置，使條紋成像于高速圖像采集模塊中成像傳感器的中間位置；

步驟S2：隨著待測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，貼覆其表面的變密度正弦條紋傳感器也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，采用高速圖像采集模塊對(duì)條紋傳感器進(jìn)行連續(xù)成像和記錄；所述高速圖像采集模塊的位置是固定的，在成像傳感器中成像條紋的密度也隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的變化而變化；

步驟S3：高速圖像傳輸模塊將采集到的條紋圖像序列傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，再采用圖像處理軟件模塊進(jìn)行條紋信號(hào)的處理；

步驟S4：圖像處理軟件模塊對(duì)每幀圖像中同一位置的條紋信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換并采用峰值頻率校正方法對(duì)峰值頻率進(jìn)行精確校正以獲得每幀條紋圖精確的條紋密度信息；

步驟S5：圖像處理軟件模塊通過(guò)轉(zhuǎn)角與條紋密度的數(shù)學(xué)關(guān)系獲得貼覆有條紋處轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的時(shí)域曲線(xiàn)，再通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與相機(jī)的采樣頻率計(jì)算出轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速信號(hào)；

步驟S6：通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏顯示轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速時(shí)域曲線(xiàn)，通過(guò)信號(hào)分析程序?qū)Φ玫降臅r(shí)域曲線(xiàn)作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步地，所述變密度正弦條紋傳感器條紋密度由d_s線(xiàn)性變化到d_e，第i幀條紋密度d_i與轉(zhuǎn)角θ_i之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

在第i幀條紋圖像時(shí)刻轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)角速度ω_i的數(shù)學(xué)計(jì)算公式為：

在第i幀圖像時(shí)刻轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速n_i的數(shù)學(xué)計(jì)算公式為：

其中，Δt為高速圖像采集模塊的相鄰兩幀圖像之間的時(shí)間間隔，f_s為高速圖像采集模塊對(duì)應(yīng)的采樣頻率。

進(jìn)一步地，所述條紋信號(hào)的條紋密度通過(guò)得到的準(zhǔn)確條紋頻率和條紋實(shí)際寬度W相除得到，所述峰值頻率校正方法為能量重心校正方法，計(jì)算時(shí)先對(duì)條紋信號(hào)加歸一化Hanning窗函數(shù)，再通過(guò)求取加窗后的條紋信號(hào)的歸一化功率譜的能量重心位置得到條紋的歸一化頻率信息，最終歸一化的條紋頻率計(jì)算公式為：

其中，f_i¹為第i幀條紋圖像的歸一化頻率，G_k為離散頻譜的最大值，k表示對(duì)應(yīng)第k條離散功率譜線(xiàn)，G_k+j為第(k+j)條譜線(xiàn)的值，z為用于能量重心計(jì)算所采用的譜線(xiàn)條數(shù)。第i幀條紋密度d_i與歸一化條紋頻率f_i¹之間的計(jì)算公式為：

d_i＝f_i¹N/W

其中，N為條紋圖像在寬度方向上的像素點(diǎn)數(shù)，W為條紋的實(shí)際寬度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行快速測(cè)量，不需要進(jìn)行如機(jī)械式測(cè)量系統(tǒng)那種復(fù)雜的傳感器布置和系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)，也不會(huì)產(chǎn)生電氣式測(cè)量方法所帶來(lái)的電磁干擾。(2)可實(shí)現(xiàn)非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量，與現(xiàn)有的基于圖像跟蹤匹配算法的轉(zhuǎn)軸測(cè)量方法相比，不需要進(jìn)行大量的圖像跟蹤匹配運(yùn)算，提高了系統(tǒng)測(cè)量的運(yùn)算速度。(3)可實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的大幅減小，傳輸幀率的提高?，F(xiàn)有的基于圖像跟蹤匹配算法的轉(zhuǎn)軸測(cè)量方法，需要對(duì)整個(gè)測(cè)量軸的圖像信息進(jìn)行采集，才能進(jìn)行局部特征信號(hào)的跟蹤匹配。大范圍的圖像采集不僅會(huì)使得采集系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重，而且對(duì)圖像信號(hào)的傳輸也提出了比較高的要求。而本發(fā)明利用條紋密度信息進(jìn)行轉(zhuǎn)軸角度的編碼，最少只需采集一行像素的條紋信息即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的參數(shù)測(cè)量，可以提高圖像傳輸速率和系統(tǒng)采樣頻率，減小圖像的存儲(chǔ)空間。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中變密度正弦條紋示意圖和條紋密度與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中高速圖像采集模塊的成像幾何關(guān)系圖及圖像處理流程示意圖。

圖中，1-計(jì)算機(jī)，2-數(shù)據(jù)傳輸模塊，3-高速圖像采集模塊，4-光學(xué)成像鏡頭，5-變密度正弦條紋傳感器，6-待測(cè)轉(zhuǎn)軸，7-圖像采集位置及條紋，8-面陣圖像傳感器，9-成像正弦條紋信號(hào)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種基于變密度正弦條紋的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，包括變密度正弦條紋傳感器5、高速圖像采集模塊3、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、計(jì)算機(jī)1、圖像處理軟件模塊和所測(cè)轉(zhuǎn)軸6。變密度正弦條紋傳感器5，設(shè)置于待測(cè)轉(zhuǎn)軸6的圓周表面，用于編碼待測(cè)轉(zhuǎn)軸6的轉(zhuǎn)角信息。高速圖像采集模塊3，用于對(duì)待測(cè)轉(zhuǎn)軸6上的變密度正弦條紋傳感器5進(jìn)行連續(xù)成像和記錄，并將采集到的條紋圖像通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊2傳輸?shù)接?jì)算機(jī)1。安裝于計(jì)算機(jī)1的圖像處理軟件模塊對(duì)每幀圖像中同一行像素的條紋信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換并采用峰值頻率校正方法對(duì)峰值頻率進(jìn)行精確校正以獲得每幀條紋圖精確的條紋密度信息。圖像處理軟件模塊再通過(guò)轉(zhuǎn)角與條紋密度的線(xiàn)性關(guān)系獲得轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的時(shí)域曲線(xiàn)，再通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與相機(jī)的采樣頻率計(jì)算出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速信號(hào)；最后通過(guò)計(jì)算器1的顯示屏顯示轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速時(shí)域曲線(xiàn)，通過(guò)信號(hào)分析程序?qū)Φ玫降臅r(shí)域曲線(xiàn)作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中變密度正弦條紋傳感器5的示意圖和條紋密度與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系示意圖。本實(shí)施例中，變密度正弦條紋傳感器5的形狀為長(zhǎng)方形，變密度正弦條紋傳感器5的正面為沿傳感器長(zhǎng)度方向正弦條紋密度線(xiàn)性變化的條紋圖像，變密度正弦條紋傳感器5的長(zhǎng)度與所測(cè)轉(zhuǎn)軸6的周長(zhǎng)相等。測(cè)量前，將所述長(zhǎng)方形變密度正弦條紋傳感器5沿長(zhǎng)度方向環(huán)貼于所測(cè)轉(zhuǎn)軸6的圓周表面，剛好使變密度正弦條紋傳感器5完整地環(huán)貼于所測(cè)轉(zhuǎn)軸6的表面。變密度正弦條紋傳感器5的正弦條紋密度從d_s線(xiàn)性變化到d_e，所以，粘貼于所測(cè)轉(zhuǎn)軸6表面的變密度正弦條紋傳感器不同條紋密度與轉(zhuǎn)軸0-2π轉(zhuǎn)角內(nèi)的不同角度一一對(duì)應(yīng)。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一種用于測(cè)量轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的變密度正弦條紋傳感器的示意圖。在實(shí)際的工程測(cè)量中，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的條紋形式的傳感器，或者采用在轉(zhuǎn)軸上噴涂條紋等，本專(zhuān)利未列出所有各種不同的條紋形式或者粘貼形式，但是基于本發(fā)明的方法進(jìn)行的測(cè)量均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中高速圖像采集模塊3的成像幾何關(guān)系圖及圖像處理流程示意圖。本實(shí)施例中，高速圖像采集模塊3其主要由光學(xué)成像鏡頭4和面陣圖像傳感器8組成。在待測(cè)轉(zhuǎn)軸6上布置好變密度正弦條紋傳感器5，并調(diào)整好高速圖像采集模塊3的成像位置和光學(xué)成像鏡頭4的焦距，使變密度正弦條紋傳感器5左側(cè)線(xiàn)標(biāo)記位置的正弦條紋條紋信號(hào)7清晰成像于圖像傳感器8的中間位置。將圖像傳感器8的成像寬度設(shè)置成適合于變密度正弦條紋傳感器5的寬度，并在成像長(zhǎng)度方向設(shè)置成一行或者幾行像素，以減小成像條紋圖像的大小，提高傳輸幀率，減小數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的空間。隨著待測(cè)轉(zhuǎn)軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)，貼覆其表面的變密度正弦條紋傳感器5也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，高速圖像采集模塊3對(duì)變密度正弦條紋傳感器5左側(cè)紅色線(xiàn)條標(biāo)記處成像位置進(jìn)行連續(xù)成像和記錄。成像正弦條紋信號(hào)9的密度也隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，通過(guò)計(jì)算成像正弦條紋信號(hào)9的條紋密度即可獲得轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角信息；再通過(guò)獲得的時(shí)域轉(zhuǎn)角信號(hào)與相機(jī)的采樣頻率計(jì)算出所測(cè)轉(zhuǎn)軸6的轉(zhuǎn)速信號(hào)。

本實(shí)施例還提供了采用上述裝置的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測(cè)量方法，如圖1、2和3所示，包括以下步驟：

步驟S1：在待測(cè)轉(zhuǎn)軸6上布置好變密度正弦條紋傳感器5，并調(diào)整好高速圖像采集模塊3的成像位置，使條紋成像于高速圖像采集模塊3圖像傳感器8的中間位置；

步驟S2：隨著待測(cè)轉(zhuǎn)軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)，貼覆其表面的變密度正弦條紋傳感器5也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，采用高速圖像采集模塊3對(duì)條紋傳感器進(jìn)行連續(xù)成像和記錄；因?yàn)閳D像采集模塊3的位置是固定的，所以在圖像傳感器8中成像條紋的密度9也隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)而變化；

步驟S3：圖像傳輸模塊3將采集到的條紋圖像序列傳輸?shù)接?jì)算機(jī)1，再采用圖像處理軟件模塊進(jìn)行成像條紋信號(hào)9的處理；

步驟S4：圖像處理軟件模塊對(duì)每幀圖像中同一行位置的條紋信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換并采用頻率校正方法對(duì)峰值頻率進(jìn)行精確校正以獲得每幀條紋圖精確的條紋密度信息；

步驟S4：圖像處理軟件模塊通過(guò)轉(zhuǎn)角與條紋密度的線(xiàn)性關(guān)系獲得貼覆有條紋處轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的時(shí)域曲線(xiàn)，再通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與相機(jī)的采樣頻率計(jì)算出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速信號(hào)；

步驟S5：通過(guò)計(jì)算機(jī)1的顯示屏顯示轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速時(shí)域曲線(xiàn)，通過(guò)信號(hào)分析程序?qū)Φ玫降霓D(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)時(shí)域曲線(xiàn)作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。

在本實(shí)施例中，如圖3所述變密度正弦條紋傳感器條紋密度由d_s線(xiàn)性變化到d_e，第i幀條紋密度d_i與轉(zhuǎn)角θ_i之間的關(guān)系為：

在本實(shí)施例中，在第i幀圖像時(shí)刻轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)角速度ω_i為：

在本實(shí)施例中，在第i幀圖像時(shí)刻轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速n_i為：

其中，Δt為高速圖像采集模塊的相鄰兩幀圖像之間的時(shí)間間隔，f_s為高速圖像采集模塊對(duì)應(yīng)的采樣頻率。

在本實(shí)施例中，所述條紋信號(hào)的條紋密度通過(guò)得到的峰值頻率和條紋實(shí)際寬度相除得到，所述峰值頻率頻譜校正方法為能量重心校正方法，計(jì)算時(shí)先對(duì)條紋信號(hào)加歸一化Hanning窗函數(shù)，再通過(guò)求取加窗后的條紋信號(hào)的歸一化功率譜的能量重心位置得到條紋的歸一化頻率信息，最終歸一化的條紋頻率計(jì)算公式為：

其中，f_i¹為第i幀條紋圖像的歸一化頻率，G_k為離散頻譜的最大值，k表示第k條離散功率譜線(xiàn)，G_k+j為第(k+j)條譜線(xiàn)的值，z為用于能量重心計(jì)算所采用的譜線(xiàn)條數(shù)。第i幀條紋密度d_i與歸一化條紋頻率f_i¹之間的計(jì)算公式為：

d_i＝f_i¹N/W

其中，N為條紋圖像在寬度方向上的像素點(diǎn)數(shù)，W為條紋的實(shí)際寬度。

以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。