高速摄像技术在两相流场籽粒运动测量中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第39卷第4期东北农业大学学报39f41：22~242008年4月JournalofNortheastAgriculturalUniversityApril2008文章编号1005—9369(2008)04—0022—03高速摄像技术在两相流场籽粒运动测量中的应用周福君，张巍(1．东北农业大学工程学院，哈尔滨150030；2．一拖技术中心研发五部，河南洛阳470139)摘要：利用高速摄像技术研究多相流场物料籽粒运动规律。文章以振动输送装置中物料籽粒运动测量中的应用为例，采用高速摄像系统连续采集流场的图像，然后进行图像的分析和处

2、理。对物料籽粒的运动轨迹、速度信息进行测量的结果表明，利用高速摄像可以很好的研究多相流场的物料籽粒运动规律。关键词：高速摄像系统；气一固两相流；振动输送装置；籽粒运动轨迹中图分类号：TM152；TB126文献标识码：A高速摄像技术采用跟踪每一个籽粒运动规律的VisionReSearch公司生产的V5．1高速摄像机)、笔方法，求得流场中运动籽粒的位置、位移、速度和记本电脑(HPCompaqM2275TU)、光源(新闻灯)、轨迹适合于测量较低籽粒密度的流场籽粒运动。2O连接摄像机的电源线及网络线以及用于观察拍摄的世纪9O年代初，高速摄像技术己用于多相流场颗气一固两相流场。粒运动

3、的测量_lJ。但当时的高速摄像记录系统帧记1．2试验条件录速度只有数百帧·s～，在很大程度上限制了高速气力式振动输送试验台振动频率为450r·min、摄像技术在流场测试方面的应用。一方面，由于帧振幅为15mm、振动底板的倾斜角度为l5。。为了记录速度低，测量仅限于低速流场，另一方面，由增加流场中物料籽粒与背景的对比度和吸收杂乱的于籽粒像点采用人工判读，图像处理效率很低。进反射光，拍摄背景采用白色的麻面白纸。摄像机拍入21世纪，随着高速摄像技术的飞速发展，高速摄频率500pps，曝光时间800txs，拍摄分辨率为摄像系统可以直接得到数字化图像，而且最大帧记l024x512。录

4、速率己经达到24000帧·S～。如果把高速摄像系流场是由水稻籽粒以及杂草等固体与高速气流统与处理精度较高的图像处理系统结合起来，就可构成的气一固两相流场。以迅速获得满足实际需要的测量结果。因此，把高2结果与分析速摄像技术用于测量多相高速流场粒子(包括固体颗粒、液滴、雾滴和气泡)运动，己成为可能【2J。2．1物料籽粒运动参数的分析步骤本文以振动输送装置中物料籽粒运动测量中本试验所用的图像处理软件是高速摄像机自带的应用为例，介绍高速摄像技术在气一固两相流籽的处理控制软件，首先在软件中Measurement菜单粒运动测量中的应用，旨在说明当前高速摄像技打开的一个单个图像文件进行测

5、量。在进行任何分术的特点及用于多相流场物料籽粒运动规律研究析测量以前必须首先执行下列步骤：首先对单位进方面的优势。行设置，然后选择Scaling指令，为一部完整的电影文件设置一个比例，然后点击SeeCreate／Openal高速摄像系统及试验装置ReportFile(建立／打开一份报告文件)，然后设置坐1．1高速摄像系统标原点。这些都设置完了以后就可以利用Meas—试验用高速摄像系统主要由高速摄像机(美国urement菜单的CollectPoints采集点菜单对单个籽粒进行跟踪分析，图l～4是选取不同位置的四幅图收稿日期：2007—03—09作者简介：周福君(1969一)，

6、男，黑龙江人，副教授，主要从像中的籽粒跟踪图像，其中白色的圆圈就是跟踪的事农业机械方面的教学与科研工作。E-mail：fjzhou@163．con籽粒。维普资讯http://www.cqvip.com第4期周福君等：高速摄像技术在两相流场籽粒运动测量中的应用·23·帧图像上的轴和y轴方向位移，可以以文本的形式打开。根据数据得到籽粒运动的轨迹见图5。‘；暑星图1第1幅籽粒跟踪图像客童Fig．1Thefirstimageoftrack害轴方向位移(mm)DisplacementofXaxis图5籽粒运动轨迹Fig．5Motiontrackofgrain由图5可见。籽粒运动轨迹图

7、跟籽粒跟踪图像非常相似，沉积在底板上的籽粒先是在振动底板上图2第2幅籽粒跟踪图像移动了一段距离，然后籽粒在振动装置的作用下被Fig．2Thesecondimageoftrack抛起，然后籽粒在气流的作用迅速升起，同时沿着气流的方向输送，试验结果证明，振动装置对籽粒的输送有十分明显的效果，实践高速摄像技术确实是研究多相流场的一种先进的技术手段。2．3物料籽粒运动的速度判读结果经过上一步的籽粒跟踪处理后，采集点功能可以输出运动分析数据，计算速度文件的扩展名为．psp，其中分别给出了籽粒在每帧图像上的轴和图3第3幅籽粒跟