面向非定常流場(chǎng)測(cè)量的實(shí)時(shí)超高速視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、非定常流場(chǎng)具有運(yùn)動(dòng)速度實(shí)時(shí)變化、測(cè)量精度較低等特點(diǎn)，對(duì)非定常流場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性研究在導(dǎo)彈發(fā)射領(lǐng)域、高速列車動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域、水利工程領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域都具有重要的意義。在流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)中，PIV流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)具有非接觸式測(cè)量、全場(chǎng)測(cè)量和高精度的特點(diǎn)，成為非定常流場(chǎng)測(cè)量的重要研究手段。本文主要面向非定常流場(chǎng)精確測(cè)量，提出了流場(chǎng)測(cè)量實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)理，并基于該測(cè)量機(jī)理研制了一套超高速實(shí)時(shí)視覺系統(tǒng)。具體研究工作如下：
　?。?）針對(duì)非定常流場(chǎng)速度

2、實(shí)時(shí)變化的特性，提出了一種實(shí)時(shí)調(diào)整幀間間隔的流場(chǎng)測(cè)量機(jī)理。實(shí)時(shí)調(diào)整是指根據(jù)當(dāng)前采集到的流場(chǎng)圖像，實(shí)時(shí)計(jì)算出此時(shí)流場(chǎng)速度，并根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻速度預(yù)測(cè)下一時(shí)刻速度，實(shí)時(shí)調(diào)整流場(chǎng)圖像的采集時(shí)間間隔；
　?。?）研制了一套基于分光跨幀技術(shù)的超高速圖像采集單元。該采集單元選用兩個(gè)科學(xué)CMOS傳感器作為感光器件，選用FPGA作為處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)傳感器的分時(shí)觸發(fā)采集。分光跨幀技術(shù)使采集單元擺脫了傳感器本身速度限制，從而實(shí)現(xiàn)更低的圖像采集幀間間隔

3、，且最高可在100萬(wàn)像素分辨率下達(dá)1000fps采集速度；
　　（3）研制了一套基于分布式處理器架構(gòu)的超高速圖像處理單元。該處理單元組建了基于交換芯片的SRIO數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò) SRIO數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)處理器可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法的任務(wù)分配和高速數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)了流場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和存儲(chǔ)，為實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)理的實(shí)現(xiàn)提供了處理性能支持；
　?。?）超高速圖像采集單元和超高速圖像處理單元組成了超高速實(shí)時(shí)視覺系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)2