CN111807059B - 一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，包括射流式鱼泵、三维重构第一机位装置、三维重构第二机位装置及三维重构第三机位装置，且三维重构第一机位装置与三维重构第二机位装置以射流式鱼泵对称分布，三维重构第三机位装置固定于射流式鱼泵出口管道外，从而使三维重构第一机位装置、三维重构第二机位装置、三维重构第三机位装置呈正三角分布。本发明能够对射流泵的鱼游运动很好地进行还原，且各个工序衔接良好，结构紧凑，更好地对鱼类运动进行定量和机理方面的分析，能提高射流式鱼泵的鱼类输送能力，并且降低鱼类运输时的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及射流泵领域，具体涉及一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置。
背景技术
中国是水产品生产和消费大国，水产养殖产量常年占据世界产量的 60%以上。随着养殖规模的扩大，中国水产养殖行业正朝着以深远海抗风浪网箱为代表的现代渔业技术发展。因此，与其相配套的鱼泵已成为渔业机械的重要发展方向。鱼泵根据工作原理主要分为离心式鱼泵、空气扬升式鱼泵、真空式鱼泵和射流式鱼泵。其中，射流式鱼泵因其结构简单、流道宽阔和内部无运动部件等优点，非常适合输送鱼类，综合效益高。
射流泵在我国工业领域早已被广泛使用，但在渔业方面应用还较少，相关研究也较匮乏。在经由射流泵输送的过程中，鱼类除可能受到机械损伤外，还会因为水体各种因素及环境的变化而受损。射流式鱼泵对鱼产生的影响是水流剪切力、空化、水压的迅速变化、水体流速和动荡等因子共同作用的结果。这些因子往往会导致鱼的鳃、鳔、鳞片等的宏观损伤，甚至会影响鱼的生理机能。目前有关环形射流泵的内流机理研究与设计理论尚不完善，尽管对射流式鱼泵有一些研究和应用，但关于泵内压力、速度分布及空化等因素对鱼损影响的研究未见报道，更未开展兼顾泵性能与鱼损方面的研究，这些问题都制约了射流式鱼泵的发展。探究出鱼在射流泵中的运动状态对射流式鱼泵的发展具有深远的影响。
发明内容
本发明的目的在于探究出目前射流式鱼泵运输鱼过程中鱼游运动规律的问题，提出了一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，能够很好地还原出射流式鱼泵运输鱼类时，射流式鱼泵中鱼游运动的动态规律，且各个工序衔接良好，结构紧凑，提高生产效率和降低人工成本，对射流泵未来的发展研究具有重要意义。
本发明的技术方案如下：
一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，包括射流式鱼泵、三维重构第一机位装置、三维重构第二机位装置及三维重构第三机位装置，所述射流式鱼泵、三维重构第一机位装置、三维重构第二机位装置、三维重构第三机位装置均固定在水平地面上，且三维重构第一机位装置与三维重构第二机位装置以射流式鱼泵对称分布，三维重构第三机位装置固定于射流式鱼泵出口管道外，从而使三维重构第一机位装置、三维重构第二机位装置、三维重构第三机位装置呈正三角分布。
所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述射流式鱼泵包括工作流体输送管、被吸流体输送管、吸入室、喉管、扩散管及出口管道；所述被吸流体输送管为直管，所述被吸流体输送管、吸入室、喉管、扩散管及出口管道的中轴位于同一直线上，所述被吸流体输送管与蓄鱼池相连接，工作流体经外界水泵打入所述工作流体输送管，通过压力差将被吸流体与鱼从蓄鱼池吸起，通过被吸流体输送管一起进入吸入室，并通过喉管、扩散管后从出口管道排出。
所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述三维重构第一机位装置包括第一支撑架、第一升降气缸、第一水平气缸、第一气缸连接板、第一吸盘连接板、第一真空吸盘及三维重构第一高速摄影机，所述第一支撑架固定在水平地面上，第一升降气缸固定在所述第一支撑架上，所述第一气缸连接板固定在第一升降气缸的活动端；所述第一水平气缸水平安装在所述第一气缸连接板上，所述第一吸盘连接板固定在所述第一水平气缸的活动端，所述第一真空吸盘固定在第一吸盘连接板的下方，所述第一高速摄影机固定在第一真空吸盘上。
所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述三维重构第二机位装置包括第二支撑架、第二升降气缸、第二水平气缸、第二气缸连接板、第二吸盘连接板、第二真空吸盘及三维重构第二高速摄影机，所述第二支撑架固定在水平地面上，所述第二升降气缸固定在所述第二支撑架上，所述第二气缸连接板固定在第二升降气缸的活动端；所述第二水平气缸水平安装在所述第二气缸连接板上，所述第二吸盘连接板固定在所述第二水平气缸的活动端，所述第二真空吸盘固定在第二吸盘连接板的下方，所述第二高速摄影机固定在第二真空吸盘上。
所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述三维重构第三机位装置包括第三支撑架、第三升降气缸、第三水平气缸、第三气缸连接板、第三吸盘连接板、第三真空吸盘及三维重构第三高速摄影机，所述第三支撑架固定在水平地面上，第三升降气缸固定在所述第二支撑架上，所述第三气缸连接板固定在第三升降气缸的活动端；所述第三水平气缸水平安装在所述第三气缸连接板上，所述第三吸盘连接板固定在所述第三水平气缸的活动端，所述第三真空吸盘固定在第三吸盘连接板的下方，所述三维重构第三高速摄影机固定在第三真空吸盘上。
所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述第一吸盘连接板为L型板，所述第一吸盘连接板的竖直边与第一水平气缸的活动端端部连接，所述第一真空吸盘固定在第一吸盘连接板的水平边的底部。
所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述第二吸盘连接板为L型板，所述第二吸盘连接板的竖直边与第二水平气缸的活动端端部连接，所述第二真空吸盘固定在第二吸盘连接板的水平边的底部。
所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述第三吸盘连接板为L型板，所述第三吸盘连接板的竖直边与第三水平气缸的活动端端部连接，所述第三真空吸盘固定在第三吸盘连接板的水平边的底部。
所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述射流式鱼泵采用透明有机玻璃材料。
本发明的有益效果是：通过在射流式鱼泵周围设置三维重构第一机位装置、三维重构第二机位装置、三维重构第三机位装置来获取鱼游运动的图像，利用Harris角点检测法和高斯滤波函数得到图像角点，完成摄像机的标定和空间重构，得到射流式鱼泵中鱼游运动的三维动态路径图；能够对射流泵的鱼游运动很好地进行还原，且各个工序衔接良好，结构紧凑，更好地对鱼类运动进行定量和机理方面的分析，能提高射流式鱼泵的鱼类输送能力，并且降低鱼类运输时的损伤。
附图说明
图1是本发明的整体装置示意图；
图2是本发明三维重构第一机位装置、三维重构第二机位装置、三维重构第三机位装置的相对位置示意图；
图3是本发明三维重构第一机位装置的结构示意图；
图4是本发明三维重构第二机位装置的结构示意图；
图5是本发明三维重构第三机位装置的结构示意图；
图中，1-工作流体输送管、2-被吸流体输送管、3-吸入室、4-喉管、5-扩散管、6-出口管道、7-三维重构第一机位装置、8-三维重构第二机位装置、9-三维重构第三机位装置、71-第一升降气缸、72-第一气缸连接板、73-第一水平气缸、74-第一支撑架、75-第一吸盘连接板、76-第一真空吸盘、77-三维重构第一高速摄影机、81-第二升降气缸、82-第二气缸连接板、83-第二水平气缸、84-第二支撑架、85-第二吸盘连接板、86-第二真空吸盘、87-三维重构第二高速摄影机、91-第三升降气缸、92-第三气缸连接板、93-第三水平气缸、94-第三支撑架、95-第三吸盘连接板、96-第三真空吸盘、97-三维重构第三高速摄影机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-5所示，一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，包括工作流体输送管1、被吸流体输送管2、吸入室3、喉管4、扩散管5、出口管道6、三维重构第一机位装置7、三维重构第二机位装置8、三维重构第三机位装置9。所述工作流体输送管1和被吸流体输送管2一起对输入流体进行整流，所述被吸流体输送管2、吸入室3、喉管4、扩散管5、出口管道6的中心轴线在同一直线上，且通过螺栓，密封圈等进行密封连接。所述三维重构第一机位装置7、三维重构第二机位装置8、三维重构第三机位装置9呈正三角放置，三维重构第一机位装置7、三维重构第二机位装置8以射流泵为轴，面对面分布，三维重构第三机位装置9放置于出口管道6之后。
射流泵包括工作流体输送管1、被吸流体输送管2、吸入室3、喉管4、扩散管5、出口管道6。工作时，高压工作流体通过外界泵打入工作流体输送管1带走吸入室3内的空气，此时在吸入室3中形成一定程度的真空，蓄鱼池中的鱼水混合物在大气压力的作用下，通过被吸流体输送管2进入吸入室3中高压与工作流体混合，在喉管4中进行能量传递和交换，使得流速、压力逐渐一致，最后一起经扩散管5从出口管道6排出。
三维重构第一机位装置71包括第一支撑架74、第一升降气缸71、第一水平气缸73、第一气缸连接板72、第一吸盘连接板75、第一真空吸盘76和三维重构第一高速摄影机77，所述第一支撑架74固定在水平地面上，第一升降气缸71固定在所述第一支撑架74上，第一气缸连接板72固定在第一升降气缸71的活动端；所述第一水平气缸73水平安装在所述第一气缸连接板72上，第一吸盘连接板75固定在所述第一水平气缸73的活动端，第一真空吸盘76固定在第一吸盘连接板75的下方；所述第一水平气缸73初始状态时所述第一真空吸盘76位于三维重构第一高速摄影机77的正方上；第一升降气缸71运动时带动气缸连接板、第一水平气缸73、第一吸盘连接板75和第一真空吸盘76组成的整体上下运动，第一水平气缸73运动时带动第一吸盘连接板75和第一真空吸盘76组成的整体水平运动。三维重构第一机位装置7通过第一真空吸盘76将三维重构第一高速摄影机77吸住，在第一升降气缸71的作用下提升，再通过第一水平气缸73将三维重构第一高速摄影机77对准于喉管4的中心轴线。
三维重构第二机位装置81包括第二支撑架84、第二升降气缸81、第二水平气缸83、第二气缸连接板82、第二吸盘连接板85、第二真空吸盘86和三维重构第二高速摄影机88，所述第二支撑架84固定在水平地面上，第二升降气缸81固定在所述第二支撑架84上，第二气缸连接板82固定在第二升降气缸81的活动端；所述第二水平气缸83水平安装在所述第二气缸连接板82上，第二吸盘连接板85固定在所述第二水平气缸83的活动端，第二真空吸盘86固定在第二吸盘连接板85的下方；所述第二水平气缸83初始状态时所述第二真空吸盘86位于三维重构第二高速摄影机87的正方上；第二升降气缸81运动时带动气缸连接板、第二水平气缸83、第二吸盘连接板85和第二真空吸盘86组成的整体上下运动，第二水平气缸83运动时带动第二吸盘连接板85和第二真空吸盘86组成的整体水平运动。三维重构第二机位装置8通过第二真空吸盘86将三维重构第二高速摄影机87吸住，在第二升降气缸81的作用下提升，再通过第二水平气缸83将三维重构第二高速摄影机87对准于喉管4的中心轴线，并且与三维重构第一高速摄影机77在同一直线上。
三维重构第三机位装置91包括第三支撑架94、第三升降气缸91、第三水平气缸93、第三气缸连接板92、第三吸盘连接板95、第三真空吸盘96和三维重构第三高速摄影机98，所述第三支撑架94固定在水平地面上，第三升降气缸91固定在所述第三支撑架94上，第三气缸连接板92固定在第三升降气缸91的活动端；所述第三水平气缸93水平安装在所述第三气缸连接板92上，第三吸盘连接板95固定在所述第三水平气缸93的活动端，第三真空吸盘96固定在第三吸盘连接板95的下方；所述第三水平气缸93初始状态时所述第三真空吸盘96位于三维重构第三高速摄影机97的正方上；第三升降气缸91运动时带动气缸连接板、第三水平气缸93、第三吸盘连接板95和第三真空吸盘96组成的整体上下运动，第三水平气缸93运动时带动第三吸盘连接板95和第三真空吸盘96组成的整体水平运动。三维重构第三机位装置9通过第三真空吸盘96将三维重构第三高速摄影机97吸住，在第三升降气缸91的作用下提升，再通过第三水平气缸93将三维重构第三高速摄影机97对准于喉管4的中心轴线，并且与三维重构第一高速摄影机77和三维重构第二高速摄影机87在同一直线上。
当射流泵工作时，三维三维重构第一高速摄影机77、三维重构第二高速摄影机87与三维重构第三高速摄影机97共同开启，进行高速拍摄射流泵中鱼水混合物的实时图像，灰度化处理所得鱼游运动的图像，利用Harris角点检测法和高斯滤波函数得到图像角点，完成摄像机的标定和空间重构，得到射流式鱼泵中鱼游运动的三维动态路径图，通过此方法可以建立动态网格利用ANSYS进行射流泵的模拟，更好地还原了真实工况下的压力，速度云图等。
由此可见，本产品能够对射流泵的鱼游运动很好地进行还原，且各个工序衔接良好，结构紧凑，更好地对鱼类运动进行定量和机理方面的分析，能提高射流式鱼泵的鱼类输送能力，并且降低鱼类运输时的损伤。上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，包括射流式鱼泵、三维重构第一机位装置（7）、三维重构第二机位装置（8）及三维重构第三机位装置（9），所述射流式鱼泵、三维重构第一机位装置（7）、三维重构第二机位装置（8）、三维重构第三机位装置（9）均固定在水平地面上，且三维重构第一机位装置（7）与三维重构第二机位装置（8）以射流式鱼泵对称分布，三维重构第三机位装置（9）固定于射流式鱼泵出口管道外，从而使三维重构第一机位装置（7）、三维重构第二机位装置（8）、三维重构第三机位装置（9）呈正三角分布；
所述射流式鱼泵包括工作流体输送管（1）、被吸流体输送管（2）、吸入室（3）、喉管（4）、扩散管（5）及出口管道（6）；所述被吸流体输送管（2）为直管，所述被吸流体输送管（2）、吸入室（3）、喉管（4）、扩散管（5）及出口管道（6）的中轴位于同一直线上，所述被吸流体输送管（2）与蓄鱼池相连接，工作流体经外界水泵打入所述工作流体输送管（1），通过压力差将被吸流体与鱼从蓄鱼池吸起，通过被吸流体输送管（2）一起进入吸入室（3），并通过喉管（4）、扩散管后（5）从出口管道（6）排出；
所述三维重构第一机位装置（7）包括第一支撑架（74）、第一升降气缸（71）、第一水平气缸（73）、第一气缸连接板（72）、第一吸盘连接板（75）、第一真空吸盘（76）及三维重构第一高速摄影机（77），所述第一支撑架（74）固定在水平地面上，第一升降气缸（71）固定在所述第一支撑架（74）上，所述第一气缸连接板（72）固定在第一升降气缸（71）的活动端；所述第一水平气缸（73）水平安装在所述第一气缸连接板（72）上，所述第一吸盘连接板（75）固定在所述第一水平气缸（73）的活动端，所述第一真空吸盘（76）固定在第一吸盘连接板（75）的下方，所述第一高速摄影机（77）固定在第一真空吸盘（76）上；
所述三维重构第二机位装置（8）包括第二支撑架（84）、第二升降气缸（81）、第二水平气缸（83）、第二气缸连接板（82）、第二吸盘连接板（85）、第二真空吸盘（86）及三维重构第二高速摄影机（87），所述第二支撑架（84）固定在水平地面上，所述第二升降气缸（81）固定在所述第二支撑架（84）上，所述第二气缸连接板（82）固定在第二升降气缸（81）的活动端；所述第二水平气缸（83）水平安装在所述第二气缸连接板（82）上，所述第二吸盘连接板（85）固定在所述第二水平气缸（83）的活动端，所述第二真空吸盘（86）固定在第二吸盘连接板（85）的下方，所述第二高速摄影机（87）固定在第二真空吸盘（86）上；
所述三维重构第三机位装置（9）包括第三支撑架（94）、第三升降气缸（91）、第三水平气缸（93）、第三气缸连接板（92）、第三吸盘连接板（95）、第三真空吸盘（96）及三维重构第三高速摄影机（97），所述第三支撑架（94）固定在水平地面上，第三升降气缸（91）固定在所述第三支撑架（94）上，所述第三气缸连接板（92）固定在第三升降气缸（91）的活动端；所述第三水平气缸（93）水平安装在所述第三气缸连接板（92）上，所述第三吸盘连接板（95）固定在所述第三水平气缸（93）的活动端，所述第三真空吸盘（96）固定在第三吸盘连接板（95）的下方，所述三维重构第三高速摄影机（97）固定在第三真空吸盘（96）上。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述第一吸盘连接板（75）为L型板，所述第一吸盘连接板（75）的竖直边与第一水平气缸（73）的活动端端部连接，所述第一真空吸盘（76）固定在第一吸盘连接板（75）的水平边的底部。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述第二吸盘连接板（85）为L型板，所述第二吸盘连接板（85）的竖直边与第二水平气缸（83）的活动端端部连接，所述第二真空吸盘（86）固定在第二吸盘连接板（85）的水平边的底部。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述第三吸盘连接板（95）为L型板，所述第三吸盘连接板（95）的竖直边与第三水平气缸（93）的活动端端部连接，所述第三真空吸盘（96）固定在第三吸盘连接板（95）的水平边的底部。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维重构的射流泵鱼游运动还原装置，其特征在于，所述射流式鱼泵采用透明有机玻璃材料。
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2020
- 2020-07-09 CN CN202010656004.0A patent/CN111807059B/zh active Active
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