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(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103344177A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103344177103344177A(43)申请公布日2013.10.09(21)申请号201310225883.1(22)申请日2013.08.01(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市学府路301号(72)发明人刘厚林杨洪镔王勇任芸王凯谈明高(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人汪旭东(51)Int.Cl.G01B11/00(2006.01)G01P5/20(2006.01)G01M10/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图4页附图4页(54)发明名称定位离心泵PIV叶轮旋转中心方法和装置(57)摘要本发明公开一种用于离心泵PIV叶轮旋转中心定位的方法和装置。主要用于离心泵PIV内流测试中叶轮或叶轮旋转中心的精确定位,涉及流体实验领域。本发明的装置包括蜗壳、叶轮、泵轴、跨帧CCD相机、激光器、外触发同步装置、计算机。泵轴端面有旋转定位图案。本发明用对跨帧CCD相机拍摄的旋转定位图案进行处理,可以精确确定叶轮旋转中心的位置;通过跨帧时间设置,可以实现对不同旋转角速度下叶轮旋转中心的定位;利用叶轮旋转中心的精确位置,还可以精确得到叶轮的旋转角速度,实现对PIV测试中叶轮内相对速度的精确重构。CN103344177ACN10347ACN103344177A权利要求书1/2页1.一种定位离心泵PIV叶轮旋转中心装置,包括蜗壳(1)、叶轮(2)、泵轴(3)、跨帧CCD相机(4)、激光器(5)、外触发同步装置(6)、计算机(7);其特征在于,泵轴(3)端面有旋转定位图案(8),用以精确确定叶轮(2)旋转中心位置;在蜗壳(1)内设有叶轮(2),叶轮(2)固定连接于泵轴(3)上;蜗壳(1)、叶轮(2)内充满工作介质,激光器(5)和跨帧CCD相机(4)通过外触发同步装置(6)和计算机(7)相连;计算机(7)通过软件控制激光器(5)和跨帧CCD相机(4)工作。2.根据权利要求1所述的定位离心泵PIV叶轮旋转中心装置,其特征在于,叶轮(2)固定连接于泵轴(3)上方式为螺纹连接。3.根据权利要求1所述的定位离心泵PIV叶轮旋转中心装置,其特征在于,叶轮(2)后盖板附近和泵轴(3)前端有一段约1cm到2cm的无螺纹部分,这部分叶轮(2)和泵轴(3)通过光滑圆柱面啮合。4.根据权利要求1所述的定位离心泵PIV叶轮旋转中心装置,其特征在于,所述的旋转定位图案(8)是包括以泵轴(3)几何中心为圆心的二到四个同心圆,以及相交于泵轴(3)几何的3到5条放射状直线。5.根据权利要求4所述的定位离心泵PIV叶轮旋转中心装置,其特征在于,所述的同心圆直径约为泵轴(3)直径d的1/3到3/4,各同心圆间直径差为常数。放射状直线间夹角相等,从泵轴(3)几何中心延伸到泵轴(3)外径处;同心圆和放射状直线的线宽约为0.1mm到0.2mm,采用激光加工。6.一种定位离心泵PIV叶轮旋转中心方法,其特征在于,具体步骤为:A)将叶轮(2)固定在泵轴(3)上,装上蜗壳(1),让蜗壳(1)和叶轮(2)内充满工作介质;调节激光器(5)发出的片光,使片光截面与泵轴(3)端面平行;反复调节激光器(5)和跨帧CCD相机(4),使泵轴(3)端面的旋转定位图案(8)成像清晰。B)直接利用泵轴(3)端面尺寸或者使用标尺的方法对图像进行标定,得到相机放大率Amm/pixel;调整相机跨帧时间,使得在跨帧时间内泵轴(3)旋转的角度在一定角度之间,并保证前后两帧图像中的放射状直线不重合;利用跨帧CCD相机(4)拍摄旋转定位图案(8)的两帧图像;通过标定两帧图像中的旋转定位图案(8),可以精确确定叶轮(2)旋转中心位置。C)叶轮(2)旋转中心定位过程通过CAD导入图像方法或采用特征识别程序完成;使用CAD定位叶轮(2)旋转中心时,在CAD绘图空间导入两帧图像,利用图像在CAD中的尺寸和图像尺寸像素,得到CAD图像放大率Bmm/pixel;将两帧图像重叠布置,并对两帧图像中前置的图像进行裁切处理,使得两帧图像中放射线与同心圆的交点都清晰可见。D)将重叠图像放大到像素级别,在两帧图像放射线与同心圆的交点中选取成像较清晰的4对点,在CAD空间中用线段连接两帧图像中对应的点,并作各连线的垂直平分线;反复定位对应点的位置,并使得各连线的垂直平分线交点的误差半径R满足以下条件:R/B*A<0.05mm其中误差半径R是包含各垂直平分线交点的最小圆的半径;当误差半径R满足上述条件时,完成叶轮(2)旋转中心定位过程,此时最小圆的圆心O是叶轮(2)旋转中心。E)将两帧图像中对应点分别与叶轮(2)旋转中心O连接,可以得到各对应点之间