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更新時間：2026-06-11
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高溫高轉速試驗件三維動態位移與轉速
測量系統方案
編制單位：北京圣達駿業科技
適用工況：最高溫度 1300℃、最高轉速 15000r/min
一、項目背景與需求分析
1.1 試驗工況條件
試驗對象：高溫倉腔體內部旋轉試驗件
溫度指標：試驗件升溫至1300℃
轉速指標：最高運行轉速15000 r/min
運行環境：密閉腔體，集成加熱、旋轉驅動系統
實驗件尺寸：直徑120-250mm
測量需求：實現試驗件軸向與徑向的三維動態位移，實驗件轉速采集，兩類數據聯動分析。
1.2 測量技術難點
高溫干擾：1300℃高溫會產生強烈紅外輻射，易造成光學成像過曝、畫面模糊，影響圖像采集質量。
高速運動：15000r/min 高轉速下，試驗件運動速度快，需高幀率設備凍結運動，避免圖像拖影。
環境限制：設備外置安裝于高溫倉腔體外部，客戶需解決光學窗口密封、隔熱、抗反射問題。
數據采集：三維位移圖像數據與轉速數據，保證數據關聯性與分析有效性。
二、系統總體設計方案
2.1 系統整體架構
本項目采用雙目高速立體視覺 + 轉速儀采集組合方案，依托圣達科技三維動態位移分析系統搭建整套測量平臺。
整體鏈路：試驗件（高溫腔體）→ 光學觀察窗口 → 雙目高速相機組 + 高頻光源 → 同步控制器 → 轉速測量單元 → 數據采集分析主機及配套軟件。
2.2 核心設備選型依據
三維位移測量：采用圣達科技三維動態位移分析系統，基于數字圖像相關（DIC）雙目立體視覺技術，支持三維位移、速度、加速度、振動頻譜全維度分析。
高速相機：配置分辨率 1280×1024pix、幀率 5000fps 高速相機，全局快門設計，可有效捕捉高速旋轉目標，消除運動模糊。
轉速測量：搭配高精度轉速儀，獨立采集轉速信號，實現數據一一對應。
光學適配：搭配高通窄帶濾光片、偏振片，濾除高溫紅外輻射、反射光干擾，保障復雜工況下成像質量。
三、硬件系統詳細配置
3.1 三維動態位移測量單元（圣達科技整套系統）
設備名稱 | 技術參數 | 數量 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
高速相機 | 分辨率 1280×1024pix，幀率 5000fps，全局快門 | 2 臺 | 雙目立體成像，采集試驗件動態圖像 |
專用鏡頭 | 長焦距、抗形變，適配真空光學窗口 | 2 套 | 精準對焦，配合腔體外部安裝 |
濾光片 | 高通 | 2套 | 過濾雜光 |
三維架臺 | 定制 | 1臺 | 適配觀察窗高度與范圍 |
同步控制器 | 支持多設備觸發同步 | 1 套 | 實現雙目相機時間同步 |
工作站 | 高性能主機，大內存、高速存儲配置 | 1 臺 | 圖像、轉速數據存儲、實時運算 |
三維動態位移分析軟件 | 支持相機標定、特征點追蹤、三維解算、速度分析、加速度分析 | 1 套 | 數據處理、計算、結果輸出 |
附件 | 定制 | 1套 | 標定套件、三角架、云臺、高溫制斑工具、高溫陶瓷貼、現場工具等 |
3.2 轉速測量單元
設備名稱 | 技術參數 | 數量 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
高精度轉速儀 | 測量范圍 0~15000r/min，測量精度 ±0.02% | 1 臺 | 實時采集試驗件轉速數據 |
四、系統安裝與實施步驟
4.1 前期開孔與腔體改造
客戶需根據相機視場范圍與架設條件，在高溫腔體規劃位置加工光學窗口開孔（≥350mm），避開加熱、傳動結構。
4.2 硬件安裝與線路連接
我司工程師安裝相機、光源專用支架，完成設備固定，調整拍攝角度、物距，使試驗件處于雙目視場中心。
在鏡頭前端依次安裝濾光片、偏振片，調試光源亮度與偏振角度，消除反射光、雜光。
安裝轉速儀，檢查信號傳輸狀態。
統一連接所有設備至同步控制器與工控主機，完成硬件鏈路搭建。
4.3 系統標定與試驗件預處理
雙目相機標定：使用高精度標定板完成相機內參、外參標定，修正光學窗口折射誤差，保障三維測量精度。
試驗件處理：在試驗件表面噴涂耐 1300℃高溫專用散斑，或選取固有特征點，作為視覺追蹤目標。
同步標定：調試同步控制器，完成相機幀信號與轉速信號時間對齊，校準同步精度。
4.4 標準化試驗流程
客戶啟動加載裝置，開啟加熱系統，按照試驗曲線將試驗件升溫至 1300℃并恒溫保持。
啟動旋轉驅動系統，轉速由低至高逐步提升至 15000r/min，現場可根據客戶意圖隨時啟動整套動態三維位移測量系統的同步采集數據。
試驗全程實時監控圖像質量、轉速等參數，保障采集過程穩定。
試驗結束后，依次停止旋轉、加熱系統，待腔體降溫泄壓，導出全部原始數據。
五、數據采集與分析方案
5.1 采集參數設置
相機參數：運行幀率 5000fps，采用短曝光模式，規避高速運動拖影。
轉速儀：啟動采集
采集時長：依單工況要求，滿足三維位移分析、數據統計要求。
5.2 核心數據分析內容
三維位移解算：軟件逐幀追蹤表面特征點，計算 X/Y/Z 三個方向三維位移、運動速度、加速度等。
聯動分析：結合轉速數據，分析不同轉速下試驗件振動變化規律，評估高速旋轉穩定性。
5.3 輸出成果形式
試驗件三維位移場動態數據；
特征點位移、速度隨時間變化曲線；
轉速報告。
六、關鍵技術保障與風險控制
6.1 高溫成像保障
采用窄帶濾光片 + 偏振片組合方案，過濾 1300℃高溫產生的紅外雜光與窗口反射光；光學元件均選用耐高溫材質，杜絕熱輻射造成設備損壞、光學形變。
6.2 高速運動測量保障
5000fps 高幀率搭配全局快門 + 短曝光，充分匹配 15000r/min 轉速工況，清晰凍結運動狀態；雙目視覺技術有效區分平面與空間運動，保證三維位移測量準確性。
七、系統整體優勢
非接觸測量：無需在試驗件表面粘貼電子傳感器，不改變試驗件動力學特性，適配高溫、高轉速極限工況。
多參數同步：三維位移、振動、轉速多參數采集，數據關聯性強，滿足綜合性能分析需求。
高指標硬件：1280×1024pix 分辨率 + 5000fps 幀率，可捕捉微米級細微形變與瞬時振動。
兼容性強：對接現有加熱、旋轉試驗臺，改造量小，落地實施便捷。
專業分析能力：配套專業分析軟件，覆蓋數據解算、圖表生成、頻譜分析。
八、 技術服務與售后支持
供貨周期：合同簽訂并收到預付款起 3個月內
現場服務：我司提供整套設備上門安裝、硬件調試、系統標定及使用指導服務。
技術支持：我司針對設備操作、軟件使用、試驗流程開展專項培訓，試驗全程提供遠程 + 現場技術指導，協助完成數據處理與分析，現場培訓不低于2個工作日。
質保周期：叁年（非人為損壞）設備提供長期質保，長期提供軟件免費升級、技術答疑服務。
九、 系統預算
高溫高轉速試驗件三維動態位移與轉速測量系統人民幣：113,0000.00元。
付款方式：合同簽訂支付50%，發貨前支付40%，驗收后一個月內支付10% 。
北京圣達駿業科技有限公司
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