基于数字工业摄像的非接触扭矩传感测量研究.pdf

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1、2015年第34卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)19DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)04-0019--03基于数字工业摄像的非接触扭矩传感测量研究资新运，耿帅，赵妹帆，张鹏，庞海龙(军事交通学院军用车辆系工程实验中心，天津300161)摘要：提出一种基于工业数字摄像的扭矩测量方法，通过CCD工业相机采集轴表面应变前后的图像信号，并对两图像信号进行二维的相关计算和基于梯度法的亚像素位移计算，得到轴表面的应变位移量，进而计算出扭矩。设计了与电阻应

2、变法测扭矩的对比实验，并进行了误差分析。实验结果表明：数字工业摄像的扭矩测量系统精度高，并且系统结构简单，能够适用于轴面微小形变位移的测量。关键词：扭矩测量；数字工业摄像；非接触；数字散斑相关；梯度法中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)04-0019--03Researchofnon—contacttorquesensingmeasurementbasedondigitalindustrialphotogrammetryZIXin—yun，GENGShuai，ZHAOShu—f_an，ZHANG

3、Peng，PANGHal—long(EnglneeringExperimentCenter，DepartmentofAutomobileEngineering，MifitaryTransportationUniversity，Tianjin300161，China)Abstract：Atorquemeasurementmethodbasedondigitalindustrialphotogrammetryisproposed．Imagesignalsofshaftsurfacebeforeandafterstrainarecollec

4、tedbyCCDindustrialcamera；andtwo—dimensionalcorrelationcalculationandsub—pixeldisplacementcalculationbasedongradientmethodarecarriedoutontwoimagessignalsandstraindisplacementonSurfaceofshaftisobtained，thenthetorquecanbecalculated．Experimentcomparedwithresistancestraingau

5、gemethodisdesigned，anderroranalysisarecarriedout．Experimentalresultsshowthattorquemeasuringsystembasedonthedigitalindustrialphotogrammetryhashighprecision，andtheSystemstructureissimple，itcanbeappliedtosmalldeformationdisplacementmeasurementofshaftsurface．．Keywords：torqu

6、emeasurement；digitalindustrialphotogrammetry；non—contact；digitalspecklecorrelation；gradientmethod0引言值，计算出扭矩，这类传感器有光电式、磁电式、容栅式和激轴扭矩是反映机械设备动态性能最典型的机械量之光多普勒式等，该类方法存在各自的问题，如实时性一，对高精度扭矩传感器的研究一直是国内外的热点和难差、易受电磁干扰、信号微弱、装置复杂以及受传感元件本点。在实际工程应用中，由于轴质地坚硬，轴上的形变量非身影响明显等。常微小，测量中很小的干扰都可

7、能带来极大的误差，同时转针对上述问题，提出了基于数字工业摄像的扭矩测量轴由于本身固有的振动和偏心运动、轴系测量空间狭小以方法，通过CCD工业相机，采集轴在应变前后的轴面图像，及测量的物理量易受温度烟尘、电磁等因素影响，使得高将轴上因扭矩产生的应变量转换为轴面散斑图像的位移精度的轴动态扭矩测量非常困难。现有的扭矩传感器大体量，然后借助数字散斑相关运算、亚像素处理等手段，计算可以分为两类，一种是借助扭矩敏感材料，设计相应检测装得到应变位移，最终得到扭矩值。该方法系统简单，抗干扰置，如金属应变式扭矩传感器、磁弹性扭矩传感器J，这类能力强，并

8、且具有非常高的精度。传感器往往需要将敏感材料贴附于轴表面，材料受外界环1系统设计境影响明显，测量装置较复杂；另一种是测量轴的两截面相在数字散斑理论中，物体表面同一点在位移前后的两对扭转角，通过将角位移量转换为两路可测信号