Чтобы уменьшить ошибки измерения, вызванные регулировкой смещения высокоскоростной камеры PIV, процессом калибровочной пластины, размещением эксперимента и т. д., при измерении поля потока PIV необходимо применять Самокалибровка плоскости и Трехмерная самокалибровка методы повышения точности измерений.
1. Технология самокалибровки плоскости.
1.1 Применимые сценарии
Измерение PIV-2D3C
1.2 Причины ошибки
При установлении системы координат пространства измерения, определении начала координат O и указании направления осей x и y в плоскости калибровочная плоскость, в которой расположена калибровочная пластина, и плоскость измерения, в которой расположены лазерные лучи света, не учитываются. совпадают, и происходит трансляция или вращение, что приводит к ошибкам реконструкции.
1.3 Технический принцип
Основано на принципе функции отображения коррекции векторного поля параллакса.
1.4 Процесс калибровки
Шаг 1: Сопоставьте изображение частицы, полученное высокоскоростной камерой PIV, с калибровочной плоскостью и рассчитайте векторное поле параллакса.
Шаг 2. Определите точку пересечения световых лучей, проходящих через два конца вектора в пространстве измерения, используя метод триангуляции, и подгоните точку пересечения методом наименьших квадратов, чтобы получить выражение плоскости измерения в исходная калибровочная система координат.
Шаг 3: Преобразуйте исходную систему координат так, чтобы плоскость измерения стала плоскостью az = 0, рассчитайте плоскость калибровки и перемещение плоскости измерения, вращение.
Шаг 4: Определите физические координаты точки пересечения в новой системе координат и адаптируйте функцию отображения.
Шаг 5: Повторяйте до тех пор, пока поле вектора параллакса не сойдется до достаточно малого размера, чтобы получить точную функцию отображения.
1.5 Результаты калибровки
До и после самокалибровки лица отклонение расстояния между частицами уменьшается с 4,2159 пикселей до 1,1903 пикселей.
2. Технология трехмерной самокалибровки
2.1 Применимые сценарии
Измерение PIV-3D3C
2.2 Причины ошибки
Технология обработки калибровочной пластины или перемещение высокоскоростной камеры PIV не могут быть точно позиционированы, в результате чего несколько изображений линии обзора частиц не перекрываются.
2.3 Технический принцип
Основан на принципе алгоритма восстановления модели малого отверстия с использованием полиномов третьего порядка.
2.4 Процесс калибровки
Шаг 1: Измерьте пиксельные координаты всех белых пятен частиц на изображениях частиц, снятых четырьмя высокоскоростными камерами PIV S1, S2, S3, S4.
Шаг 2: Переберите пиксельные координаты каждой частицы в S1 и сопоставьте их с пространством тела, чтобы получить строку потенциальных пространственных координат.
Шаг 3: Спроецируйте полученные потенциальные пространственные координаты на высокоскоростную камеру PIV 2, получите строку координат пикселей (см. зеленую точку на рисунке ниже) и подобранные линейные уравнения, определите, удовлетворяют ли координаты пикселей условиям сопоставления ( на луче зрения расстояние от прямой < определенного порога и точка проекции попадает в пределах отрезка линии), удовлетворяют пространственным координатам частиц, а если нет, то возвращаемся ко второму шагу и анализируем следующую частицу. Спроецируйте успешно совпавшие пространственные координаты частицы на камеру 3 и камеру 4 для дальнейшей проверки. Если точка проекции локализована в соответствующих пиксельных координатах частицы в S3, S4, то сопоставление успешно, в противном случае вернитесь ко второму шагу. Повторяйте описанный выше процесс до тех пор, пока все успешно совпавшие частицы не будут локализованы.
Шаг 4: Создайте оптимизированную модель с помощью полиномиального алгоритма третьего порядка для определения оптимальных пространственных координат частиц (X, Y, Z), которые минимизируют среднюю ошибку перепроецирования.
Шаг 5: Инвертируйте решение и обновите параметры калибровочной модели в соответствии с новым пространственным положением.
Шаг 6: Повторяйте до тех пор, пока ошибка перепроецирования не достигнет стабильного состояния сходимости.
2.5 Результаты калибровки
Общая ошибка проекции тела распределяется в пределах 3–4 пикселей перед самокалибровкой, а после 3 раундов итеративной сходимости ошибка стабилизируется на уровне около 1 пикселя, из которых <1 пиксель составляет 65% ошибки.
3. Заключение
Программное обеспечение Revealer RFlow 2D3C, 3D3C для измерения скорости изображения частиц объединяет описанные выше методы самокалибровки, чтобы помочь исследователям гидродинамики получить точную характеристику трехмерного векторного поля скорости трассирующих частиц в плоском трехмерном пространстве и пространстве тела.
