KR100973830B1 - Particle Image Fluid Velocity Measuring Device for Multiple Plane - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대면적의 유동영역을 관찰하고 유동장(流動場)을 획득하는 다중 평면 입자영상유속 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-plane particle image flow rate measuring apparatus for observing a large area flow area and obtaining a flow field.
본 발명의 다중 평면 입자영상유속 측정 장치는, 관찰하고자 하는 대상 유동영역에서 다중 평면의 영상을 각각 획득하는 복수의 카메라, 상기 카메라를 장착하여 상기 카메라의 수평 방향 위치를 조절하는 수평 가이드, 및 상기 수평 가이드를 장착하여 상기 수평 가이드의 수직 방향 위치를 조절하는 수직 가이드를 포함한다.The multi-plane particle image flow rate measuring apparatus of the present invention includes a plurality of cameras each obtaining a multi-plane image in a target flow region to be observed, a horizontal guide for mounting the camera to adjust a horizontal position of the camera, and the It includes a vertical guide for mounting a horizontal guide to adjust the vertical position of the horizontal guide.
대면적, 입자영상유속, 다중, 평면, 광학적 왜곡 Large Area, Particle Image Velocity, Multiple, Planar, Optical Distortion
Description
본 발명은 다중 평면용 입자영상유속 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적의 유동 정보를 획득하기 위한 속도장(速度場)에서 유동 정보의 왜곡 현상을 줄이는 다중 평면 입자영상유속 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-plane particle image velocity measurement apparatus, and more particularly, to a multi-plane particle image velocity measurement apparatus for reducing distortion of flow information in a velocity field for acquiring large-area flow information. It is about.
일반적으로 카메라로 취득하는 영상은 크기와 관계없이 측정 영역의 바깥 부분에서 광학적 왜곡 현상을 발생시킨다. 광학적 왜곡 현상은 물리적 좌표를 왜곡시켜, 입자 위치의 좌표 정보로부터 순간 속도장을 관찰하는 입자영상유속 측정 장치에서 오차를 발생시킨다.In general, an image acquired by a camera generates optical distortion in the outer portion of the measurement area regardless of size. The optical distortion phenomenon distorts the physical coordinates and generates an error in the particle image velocity measuring device which observes the instantaneous velocity field from the coordinate information of the particle position.
입자영상유속 측정 장치는 광학적 왜곡 현상을 줄이기 위하여, 표준 렌즈를 사용할 수 있으며, 이 경우 광학적 왜곡 현상이 일부 발생하더라도 속도장의 결과에 대하여 높은 신뢰도를 가지나, 관찰하고자 하는 대상 유동영역의 크기를 표준 렌즈의 범위 내로 한정한다.The particle image velocity measurement apparatus may use a standard lens to reduce optical distortion, and in this case, even if some optical distortion occurs, it has high reliability with respect to the result of the velocity field. It is limited in the range of.
대면적의 유동영역에 대한 유동 정보를 획득하기 위한, 대면적 유동영역의 관찰 방법에는, 줌 렌즈 또는 광각 렌즈를 적용하여 관찰하고자 하는 유동영역을 1 장의 영상으로 관찰하는 방법과, 관찰하고자 하는 유동영역을 복수 개의 작은 측정 단면들로 분할하여 각 유동영역을 관찰하고, 수학적 후처리 과정을 거쳐 각 측정 단면들의 속도장의 영상정보들로부터 하나의 속도장을 얻는 방법이 있다.In order to obtain the flow information on the large-area flow area, a large-area flow area observation method includes a method of observing the flow area to be observed by applying a zoom lens or a wide-angle lens with one image, and the flow to be observed. There is a method of dividing an area into a plurality of small measurement sections and observing each flow area, and obtaining one velocity field from the image information of the velocity fields of each measurement section through a mathematical post-processing process.
광각 렌즈를 사용하여 유동영역을 관찰하는 방법은, 광각 렌즈와 함께 초점 거리를 조절함으로써, 대면적의 유동영역에서 내부의 유체 흐름을 하나의 영상정보, 즉 하나의 카메라로 획득할 수 있다.In the method of observing the flow region using the wide-angle lens, by controlling the focal length together with the wide-angle lens, the fluid flow inside the large-area flow region can be acquired by one image information, that is, one camera.
광각 렌즈를 사용하여 유동영역을 관찰하는 방법은, 유체를 따라 움직이는 수 ㎛ 입자들을 영상으로부터 구분하는 것을 어렵게 하고, 초점 거리가 멀어져 영상의 크기가 증가할수록 영상의 중심 영역을 정확하게 표현하지만 영상의 가장자리 영역에서는 왜곡 현상을 일으킨다.The method of observing the flow region using the wide-angle lens makes it difficult to distinguish several micrometer particles moving along the fluid from the image, and as the focal length increases, the image area is accurately represented as the image size increases, but the edge of the image is accurately represented. In the region, distortion occurs.
왜곡 현상이 심한 경우, 보정과정을 통하여 좌표를 수정하며, 이와 같은 보정과정을 거치더라도 영상의 가장자리 영역은 낮은 신뢰도를 가지게 된다.If the distortion is severe, the coordinates are corrected through the correction process, and even after the correction process, the edge region of the image has low reliability.
복수 개의 측정 단면들로 분할하여 유동영역을 관찰하는 방법은 입자영상유속 측정 장치를 사용할 수 있다.A method of observing a flow region by dividing into a plurality of measurement cross sections may use a particle image velocity measuring device.
예를 들어 설명하면, 입자영상유속 측정 장치는, 자동차의 HVAC(Heating Ventilating Air Conditioning System) 모듈을 대상으로 대략 32×32㎝인 영역에서 내부의 유동특성을 광학적인 왜곡 현상 없이 상세히 관찰하기 위하여, 유동영역을 5로 분할할 수 있다.For example, the particle image velocity measurement device is designed to observe the flow characteristics of the interior of the car's heating ventilation air conditioning system (HVAC) module in an area of approximately 32 × 32 cm without optical distortion in detail. The flow zone can be divided into five.
영상의 가장자리 영역에서 광학적 왜곡 현상을 제거하기 위하여, 입자영상유속 측정 장치는, 전체 유동영역을 보다 작은 크기의 15×15㎝의 측정 단면으로 나 누고, 각 측정 단면에서 입자영상을 획득하여 후처리 과정을 거쳐 속도장을 구하고, 이들을 하나로 합쳐서 전체 유동영역의 유동 정보로 표현할 수 있다.In order to remove the optical distortion phenomenon in the edge region of the image, the particle image velocity measuring apparatus divides the entire flow region into smaller measurement cross sections of 15 × 15 cm, acquires a particle image from each measurement cross section and post-processes it. Through the process, velocity fields can be obtained, and these can be merged into one to represent the flow information of the entire flow domain.
이때, 입자영상유속 측정 장치는, 각 측정 단면이 이웃한 측정 단면과 5-10mm 정도 중복되어 유동 정보를 획득하여야 하고, 전체 유동영역의 유동 정보를 얻기 위하여, 각 입자영상의 좌표에 대한 정확한 정보가 있어야 한다.In this case, the particle image velocity measurement apparatus, each measurement cross-section overlaps the adjacent measurement cross-section about 5-10mm to obtain the flow information, in order to obtain the flow information of the entire flow area, accurate information about the coordinates of each particle image Should be.
이와 같이, 입자영상유속 측정 장치는, 복수의 측정 단면에서 획득한 입자영상으로부터 하나의 큰 유동영역의 속도장 정보로 표현하는 과정에서 발생할 수 있는 미세한 오차가 여러 단계에서 누적되어 최종적으로 큰 오류를 유발할 수 있다.As described above, the particle image velocity measuring device may accumulate in several stages a minute error that may occur in the process of expressing the velocity field information of one large flow region from the particle images acquired in the plurality of measurement cross-sections. May cause
입자영상유속 측정 장치는, 복수의 측정 단면을 순간적으로 측정하고 동 시간대에서 유동장을 관찰하는 것이 아니기 때문에, 동(同) 시간대의 입자영상 및 유동정보를 획득하지 못한다.Since the particle image velocity measurement apparatus measures the plurality of measurement cross sections instantaneously and does not observe the flow field at the same time zone, the particle image flow rate measurement device cannot acquire the particle image and flow information at the same time zone.
예를 들면, 첫 번째 측정 단면의 속도장을 측정하는데 소요되는 시간은, 순간 속도장 200개를 획득할 경우, 최소 10여분이 소요되고, 두 번째 측정 단면으로 입자영상측정 장치를 이동시키는데, 수분에서 수십 분이 소요된다.For example, the time required to measure the velocity field of the first measurement cross section is at least 10 minutes when acquiring 200 instantaneous velocity fields and moves the particle imaging device to the second measurement cross section. Takes tens of minutes.
이동에 소요되는 시간 외에, 초점거리 조절 및 적절한 입자영상 획득을 위한 기초 테스트 등에 추가적인 시간이 소요될 수 있다. 이러한 과정을 통하여, 첫 번째 측정 단면 실험에서 마지막 측정 단면의 실험까지는 수시간에서 몇 일(예를 들면, 2-3일) 정도의 시간이 소요될 수 있다.In addition to the time required for the movement, additional time may be required for the focal length adjustment and the basic test for proper particle image acquisition. Through this process, the experiment from the first measurement cross section to the last measurement cross section may take several hours to several days (for example, 2-3 days).
입자영상 유속 장치는, 실험 도중에 온도, 습도, 공기 밀도, 주위 압력 및 실험 환경이 변화될 수 있으므로 정확히 동일 시간대의 유동정보를 얻을 수 없다.Particle image flow rate device, the temperature, humidity, air density, ambient pressure and experimental environment can be changed during the experiment, it is not possible to obtain the flow information of the exact same time zone.
또한 입자영상 유속 장치는 각 측정 단면들을 수학적으로 결합하는 과정에서 연결되는 영역의 좌표가 정확하게 일치하지 않을 경우, 좌표가 일치되지 않는 부분에서 입자영상 및 유동정보의 오류를 크게 발생시킬 수 있다.In addition, the particle image velocity device may greatly generate an error of the particle image and the flow information in a portion where the coordinates do not coincide when the coordinates of the connected areas are not exactly matched in the process of mathematically combining the respective measurement cross-sections.
본 발명의 일 실시예는 대면적의 유동영역을 관찰하고 유동장을 획득하는 다중 평면 입자영상유속 측정 장치에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a multi-plane particle image flow rate measuring apparatus for observing a large area flow area and obtaining a flow field.
본 발명의 일 실시예는 대면적의 유동 정보를 정확히 획득하기 위하여, 속도장에서 유동 정보의 왜곡 현상을 줄이는 다중 평면 입자영상유속 측정 장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a multi-plane particle image velocity measurement apparatus for reducing distortion of flow information in a velocity field in order to accurately obtain large area flow information.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 평면 입자영상유속 측정 장치는, 관찰하고자 하는 대상 유동영역에서 다중 평면의 영상을 각각 획득하는 복수의 카메라, 상기 카메라를 장착하여 상기 카메라의 수평 방향 위치를 조절하는 수평 가이드, 및 상기 수평 가이드를 장착하여 상기 수평 가이드의 수직 방향 위치를 조절하는 수직 가이드를 포함할 수 있다.Multi-plane particle image flow rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, a plurality of cameras each obtained a multi-plane image in the target flow region to be observed, by mounting the camera to adjust the horizontal position of the camera It may include a horizontal guide, and a vertical guide for mounting the horizontal guide to adjust the vertical position of the horizontal guide.
상기 수평 가이드는 적어도 2대의 카메라를 장착할 수 있다. 상기 수직 가이드는 적어도 2개의 상기 수평 가이드를 장착할 수 있다.The horizontal guide may mount at least two cameras. The vertical guide may mount at least two horizontal guides.
상기 수직 가이드는, 베이스에 수직 방향으로 배치되는 수직부재, 상기 수직부재의 홈에 결합되어 수직 방향으로 승강하도록 상기 수평 가이드에 형성되는 돌 기, 및 상기 수직부재와 나란하게 배치되어 상기 수평 가이드에 나사 결합되는 수직 리드 스크류를 포함할 수 있다.The vertical guide may include a vertical member disposed in a vertical direction on the base, a protrusion formed in the horizontal guide to be coupled to the groove of the vertical member to move up and down in the vertical direction, and disposed in parallel with the vertical member. It may include a vertical lead screw screwed.
상기 수직 리드 스크류는 상기 수평 가이드에 장착되는 클램프와 나사 결합될 수 있다.The vertical lead screw may be screwed with the clamp mounted to the horizontal guide.
상기 수직부재는 쌍으로 배치되는 제1 수직부재와 제2 수직부재를 포함하며, 상기 제1 수직부재와 상기 제2 수직부재는 연결부재에 의하여 서로 연결되며, 상기 수직 리드 스크류는 상기 연결부재에 회전 가능하게 장착될 수 있다.The vertical member includes a first vertical member and a second vertical member disposed in pairs, the first vertical member and the second vertical member are connected to each other by a connecting member, and the vertical lead screw is connected to the connecting member. It can be rotatably mounted.
상기 수평 가이드는, 베이스에 대하여 수평 방향으로 배치되는 수평부재, 상기 수평부재의 홈에 결합되어 수평 방향으로 이동하도록 상기 카메라에 형성되는 돌기, 및 상기 수평부재와 나란하게 배치되어 상기 카메라에 나사 결합되고, 상기 수평부재에 회전 가능하게 장착되는 수평 리드 스크류를 포함할 수 있다.The horizontal guide may include a horizontal member disposed in a horizontal direction with respect to a base, a protrusion formed in the camera to be coupled to a groove of the horizontal member to move in a horizontal direction, and disposed parallel to the horizontal member and screwed to the camera. And, it may include a horizontal lead screw rotatably mounted to the horizontal member.
상기 수평 리드 스크류는 상기 카메라에 형성된 홀에 나사 결합될 수 있다.The horizontal lead screw may be screwed into a hole formed in the camera.
상기 수평 리드 스크류는 일측에 형성되는 왼 나사부와 다른 일측에 형성되는 오른 나사부를 포함할 수 있다.The horizontal lead screw may include a left screw portion formed on one side and a right screw portion formed on the other side.
상기 수평부재는, 쌍으로 배치되는 제1 수평부재와 제2 수평부재를 포함하며, 상기 수직 가이드는, 수직 방향으로 배치되는 수직부재와 상기 수직부재와 나란하게 배치되는 수직 리드 스크류를 포함하며, 상기 제1 수평부재와 상기 제2 수평부재는 상기 수직 리드 스크류에 의하여 서로 연결될 수 있다.The horizontal member may include a first horizontal member and a second horizontal member disposed in pairs, and the vertical guide may include a vertical member disposed in a vertical direction and a vertical lead screw disposed in parallel with the vertical member. The first horizontal member and the second horizontal member may be connected to each other by the vertical lead screw.
상기 수직 리드 스크류는 일측에 형성되는 왼 나사부와 다른 일측에 형성되는 오른 나사부를 포함할 수 있다.The vertical lead screw may include a left screw portion formed on one side and a right screw portion formed on the other side.
상기 복수의 카메라는 다중 분할 영상 취득시, 이웃한 측정영역을 부분적으로 중첩할 수 있다.The plurality of cameras may partially overlap neighboring measurement areas when acquiring multiple segmented images.
상기 복수의 카메라는 2×2, 3×3 및 4×4 중 하나의 배열을 이룰 수 있다.The plurality of cameras may form one of 2 × 2, 3 × 3, and 4 × 4.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수직 가이드로 수평 가이드의 수직 방향 위치를 조절하고, 수평 가이드로 복수 카메라의 수평 방향 위치를 조절하므로 수평 가이드에 장착되는 복수의 카메라로 대면적의 유동영역을 다중 분할 평면으로 관찰하고 유동장을 획득하는 효과가 있다.As described above, according to an exemplary embodiment of the present invention, since the vertical guide adjusts the vertical position of the horizontal guide and the horizontal guide adjusts the horizontal position of the plurality of cameras, the flow area of the large area with the plurality of cameras mounted on the horizontal guide. It is effective in observing the multi split plane and obtaining the flow field.
다중 분할 평면들로 각 측정 단면에서 동 시간대의 입자영상을 획득하므로 대면적에서 유동 정보를 정확히 획득하는 효과가 있다.Particle images of the same time zone are acquired at each measurement section with multiple division planes, so that flow information can be accurately obtained at a large area.
즉 동 기간대의 입자영상을 획득하므로 후처리 과정에서 발생할 수 있는 측정 오차를 방지하고, 얻어지는 순간 속도장의 수학적 처리 과정에서 신뢰도를 향상시키며, 정확한 유동정보를 획득하는 시간을 단축시키는 효과가 있다.In other words, by acquiring particle images in the same period, it is possible to prevent measurement errors that may occur in the post-processing process, to improve reliability in the mathematical processing process of the obtained instantaneous velocity field, and to shorten the time for obtaining accurate flow information.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 평면 입자영상유속 측정 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a multi-plane particle image velocity measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 다중 평면 입자영상유속 측정 장치는 대면적의 유동영역에 대하여 취득한 입자영상에 왜곡 현상이 발생하지 않도록 복수의 CCD(Charged Coupled Device) 카메라 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 카메라를 배치하고, 동기화된 입력신호를 이용하여 동시에 유동장(流動場) 전체를 관찰하도록 구성된다.Referring to FIG. 1, a multi-plane particle image velocity measuring apparatus according to an exemplary embodiment includes a plurality of Charged Coupled Device (CCD) cameras or a Complementary Metal (CMOS) camera to prevent distortion in a particle image acquired for a large area flow area. Oxide Semiconductor) cameras are arranged and configured to observe the entire flow field simultaneously using the synchronized input signals.
다중 평면 입자영상유속 측정 장치에서, 대상 유동영역에 레이저를 조사하는 장치, 대상 유동영역의 유동을 제어하는 장치, 복수의 카메라들에 동기신호를 부여하는 동기 장치 및 이들을 제어하는 제어장치는 공지의 기술을 적용할 수 있으므로 이들에 대한 구체적인 설명을 생략한다.In the multi-plane particle image velocity measurement apparatus, a device for irradiating a laser to a target flow region, a device for controlling the flow of the target flow region, a synchronous device for providing a synchronization signal to a plurality of cameras, and a controller for controlling them are well known. Since the techniques can be applied, a detailed description thereof will be omitted.
본 실시예와 관련되는 다중 평면 입자영상유속 측정 장치는, 대상 유동영역의 다중 분할 평면들로 관찰할 수 있도록 배치되는 복수의 카메라들(10)과, 이 카메라들(10)의 위치를 수평 방향 또는 수직 방향으로 조절하도록 형성되는 수평 가이드(20) 및 수직 가이드(30)를 포함한다.The multi-plane particle image flow rate measuring device according to the present embodiment includes a plurality of
복수의 카메라들(10)은 관찰하고자 하는 대상 유동영역에서 다중 평면의 영상을 각각 획득한다. 예를 들면, 카메라들(10)은 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라로 형성될 수 있다.The plurality of
수평 가이드(20)는 카메라들(10)을 장착하여 카메라들(10)의 수평 방향 위치를 조절할 수 있도록 형성된다. 예를 들면, 수평 가이드(20)는 2대의 카메라(10)를 장착하여, 각 카메라(10)의 수평 방향 위치를 조절한다.The
수직 가이드(30)는 수평 가이드(20)를 장착하여 수평 가이드(20)의 수직 방향 위치를 조절할 수 있도록 형성된다. 예를 들면, 수직 가이드(30)는 2개의 수평 가이드(20)를 장착하여, 각 수평 가이드(20)의 수직 방향 위치를 조절한다.The
즉 다중 평면 입자영상유속 측정 장치는 수직 가이드(30)의 작동으로 수평 가이드(20)의 수직 방향 위치를 조절하므로 카메라(10)의 수직 방향 위치를 조절하며, 수평 가이드(20)의 작동으로 카메라(10)의 수평 방향 위치를 조절하므로, 복수의 카메라(10)를 이용하여, 대상 유동영역을 다중 평면들로 관찰할 수 있게 한다.That is, the multi-plane particle image flow rate measuring device adjusts the vertical position of the
도2는 도1의 수직 가이드 및 수평 가이드의 분해 사시도이고, 도3은 도1의 수직 가이드의 분해 사시도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view of the vertical guide and the horizontal guide of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the vertical guide of FIG.
도2 및 도3을 참조하면, 수직 가이드(30)는 베이스(40)에 설치되는 수직부재(31), 수직부재(31)의 홈(32), 수평 가이드(20)의 돌기(33) 및 수직 리드 스크류(34)를 포함한다.2 and 3, the
수직부재(31)는 베이스(40)에 수직하는 상태로 설치된다. 일례를 들면, 수직부재(31)는 쌍으로 설치되는 제1 수직부재(311)와 제2 수직부재(312) 및 연결부재(313)를 포함한다. 수직 부재(31)는 하나로 형성될 수도 있다(미도시).The
연결부재(313)는 제1 수직부재(311)와 제2 수직부재(312)를 서로 연결한다. 즉 제1 수직부재(311)와 제2 수직부재(312)는 하단에서 베이스(40)로 연결되고, 상단에서 연결부재(313)로 연결된다. 따라서 수직 부재(31) 및 본 실시예의 다중 평면 입자영상유속 측정 장치를 구조적으로 견고하게 한다.The
도2를 참조하면, 수직 가이드(30)에서, 홈(32)은 수직부재(31)의 일측에 수직 방향을 따라 길게 형성되어, 돌기(33)를 가진 수평 가이드(20)의 승강을 안내한다. 돌기(33)는 홈(32)에 결합될 수 있도록 수평 가이드(20)의 일측에 형성된다.Referring to FIG. 2, in the
도3을 참조하면, 수직 리드 스크류(34)는 수직부재(31), 또는 제1 수직부재(311) 및 제2 수직부재(312)와 나란하게 배치되어, 수평 가이드(20)에 나사 결합된다.Referring to FIG. 3, the
수직 리드 스크류(34)는 베이스(40)에 대하여 수직하게 설치되며, 회전 구동에 따라 수평 가이드(20)는 수직 방향으로 승강시킬 수 있다. 예를 들면, 수직 리드 스크류(34)는 수평 가이드(20)에 장착되는 클램프(21a)와 나사 결합되고, 연결부재(313)에 회전 가능하게 장착된다.The
예를 들면, 수직 리드 스크류(34)는 최상단에 홈(341)을 형성하고, 홈(341)에 대응하는 연결부재(313)에는 클램프(323a)가 장착된다. 클램프(323a)가 홈(341)을 회전 가능하게 지지하므로 수직 리스 스크류(34)는 연결부재(313) 상의 제자리에서 회전 운동할 수 있다. For example, the
수직 리드 스크류(34)에 구비된 핸들(342)를 회전시키면 수직 리드 스크류(34)는 연결부재(313) 및 클램프(323a)에서 회전 작동하면서 나사 결합된 수평 부재(21)를 수직 방향으로 승강시킨다.When the
한편, 수평 가이드(20)는 수평부재(21), 수평부재(21)의 홈(22), 카메라(10)의 돌기(23) 및 수평 리드 스크류(24)를 포함한다.Meanwhile, the
수평부재(21)는 베이스(40)에 대하여 수평 상태로 수직부재(31)에 설치된다. 일례를 들면, 수평부재(21)는 쌍으로 설치되는 제1 수평부재(211)와 제2 수평부재(212)를 포함한다. 수평부재(31)는 2개, 3개 또는 4개 이상으로 설치될 수 있다(미도시)The
도2를 참조하면, 수평 가이드(20)에서, 홈(22)은 수평부재(21)의 일측에 수평 방향을 따라 길게 형성되어, 돌기(23)를 가진 카메라(10)의 수평 이동을 안내한다. 돌기(23)는 홈(22)에 결합될 수 있도록 카메라(10)의 일측에 형성된다.Referring to FIG. 2, in the
도3을 참조하면, 수평 리드 스크류(24)는 수평부재(21), 또는 제1 수평부재(211) 및 제2 수평부재(212)와 나란하게 배치되어, 카메라(10)에 나사 결합되고, 수평부재(21)에 회전 가능하게 장착된다.Referring to FIG. 3, the
수평 리드 스크류(24)는 카메라(10)에 형성된 홀(10a)에 나사 결합되어, 회전 구동에 따라 카메라(10)를 수평 방향으로 이동시킨다.The
예를 들면, 수평 리드 스크류(24)는 양측단에 홈(241)을 형성하고, 홈(241)에 대응하는 수평부재(21)에는 클램프(223a)가 장착된다. 클램프(223a)가 홈(241)을 회전 가능하게 지지하므로 수평 리드 스크류(24)는 수평부재(21) 상의 제자리에서 회전 운동할 수 있다.For example, the
수평 리드 스크류(24)에 구비된 핸들(242)를 회전시키면 수평 리드 스크류(24)는 수평부재(21) 및 클램프(223a)에서 회전 작동하면서 나사 결합된 카메라(10)를 수평 방향으로 이동시킨다.When the
도4는 도1의 수직 가이드의 작동 상태도이고, 도5는 도1의 수평 가이드의 작동 상태도이다.FIG. 4 is an operational state diagram of the vertical guide of FIG. 1, and FIG. 5 is an operational state diagram of the horizontal guide of FIG.
한편, 복수의 카메라(10)는 2×2, 3×3 및 4×4 중 하나의 배열을 형성할 수 있다. 복수의 카메라(10)는 다중 분할 영상 취득시, 이웃한 측정영역을 부분적으로 중첩하여 배치된다.Meanwhile, the plurality of
편의상, 도4 및 도5는 2×2의 케메라(10) 배열을 예시한다. 이를 참조하면, 제1 수평부재(211)에 장착된 제1 카메라(11)와 제2 카메라(12)는 서로의 사이에서 수평 방향으로 중첩되고, 제2 수평부재(212)에 장착된 제3 카메라(13)와 제4 카메라(14)는 서로의 사이에서 수평 방향으로 중첩된다.For convenience, FIGS. 4 and 5 illustrate a 2 × 2 arrangement of
제1 수평부재(211)에 장착된 제1, 제2 카메라(11, 12)와 제2 수평부재(212)에 장착된 제3, 제4 카메라(13, 14)는 서로의 사이에서 수직 방향으로 각각 중첩된다.The first and
따라서 제1 내지 제4 카메라들(11, 12, 13, 14)는 전체의 측정 대상 유동영역에서, 수직 방향 및 수평 방향으로 서로 중첩 영역을 형성한다.Accordingly, the first to
수평 리드 스크류(24)는 제1 수평부재(211)에서 제1, 제2 카메라(11, 12)를, 제2 수평부재(212)에서 제3, 제4 카메라(13, 14)를 수평 방향으로 서로 멀어지게 또는 서로 가까워지게 이동시킨다.The
이를 위하여, 수평 리드 스크류(24)는 길이 방향(수평 방향) 중앙에서 양쪽으로 이등분되어 형성되는 왼 나사부(S241)와 오른 나사부(S242)를 포함한다(도5 참조).To this end, the
제1, 제2 수평부재(211, 212) 상에서 동일하게 구현되므로, 일례를 들면, 제1 수평부재(211) 상에서 핸들(242)을 시계 방향으로 회전시키면(실선 도시), 수평 리드 스크류(24)는 시계 방향(실선 도시)으로 회전하면서, 제1 카메라(11)와 제2 카메라(12)를 서로 멀어지게 이동시킨다. 이때, 제1 카메라(11)와 제2 카메라(12)는 수평 리드 스크류(24) 상에서 동일 거리만큼 서로 이동된다.Since the same is implemented on the first and second
핸들(242)을 반시계 방향으로 회전시키면(은선 도시), 수평 리드 스크류(24)는 반시계 방향(은선 도시)으로 회전하면서, 제1 카메라(11)와 제2 카메라(12)를 서로 가까워지게 이동시킨다. 이때, 제1 카메라(11)와 제2 카메라(12)는 수평 리드 스크류(24) 상에서 동일 거리만큼 서로 이동된다.When the
도4를 참조하면, 수직 리드 스크류(34)는 제1 수평부재(211)와 제2 수평부재(212)를 수직 방향으로 승강시켜, 제1 수평부재(211)와 제2 수평부재(212)를 수직 방향으로 서로 멀어지게 또는 가까워지게 이동시킨다.Referring to FIG. 4, the
이를 위하여, 수직 리드 스크류(34)는 길이 방향(수직 방향) 중앙에서 양쪽으로 이등분되어 형성되는 왼 나사부(S341) 및 오른 나사부(S342)를 포함한다(도4 참조).For this purpose, the
수직부재(31) 상에서 핸들(342)을 시계 방향으로 회전시키면(실선 도시), 수직 리드 스크류(34)는 시계 방향(실선 도시)으로 회전하면서, 제1 수평부제(211)과 제2 수평부재(212)를 서로 멀어지게 이동시킨다.When the
즉, 제1, 2 카메라(11, 12)와 제3, 제4 카메라(13, 14)는 서로 멀어진다. 이때, 제1 수평부재(211), 제1, 제2 카메라(11, 12) 및 제2 수평부재(212), 제3, 제4 카메라(13, 14)는 수직 리드 스크류(34) 상에서 동일 거리만큼 서로 이동된다.That is, the first and
수직부재(31) 상에서, 핸들(342)을 반시계 방향으로 회전시키면(은선 도시), 수직 리드 스크류(34)는 반시계 방향(은선 도시)으로 회전하면서, 제1 수평부제(211)과 제2 수평부재(212)를 서로 가까워지게 이동시킨다.On the
즉, 제1, 2 카메라(11, 12)와 제3, 제4 카메라(13, 14)는 서로 가까워진다. 이때, 제1 수평부재(211), 제1, 제2 카메라(11, 12) 및 제2 수평부재(212), 제3, 제4 카메라(13, 14)는 수직 리드 스크류(34) 상에서 동일 거리만큼 서로 이동된다.That is, the first and
제1, 제2 수평 리드 스크류(211, 212) 및 수직 리드 스크류(34)의 작동으로 제1 내지 제4 카메라(11, 12, 13, 14)는 동 시간대에 4개의 분할 영역(A1, A2, A3, A4)의 유동장을 관찰한다.By operation of the first and second horizontal lead screws 211 and 212 and the
따라서 후처리 과정에서 발생될 수 있는 측정오차가 방지되고, 순간 속도장의 수학적 처리과정에서 신뢰도가 향상되며, 전체 유동장 정보를 획득하는 시간이 단출된다.Therefore, measurement errors that may occur in the post-processing process are prevented, reliability is improved during the mathematical processing of the instantaneous velocity field, and time for acquiring the total flow field information is shortened.
분할 영역(A1, A2, A3, A4)에서 서로 이웃하는 부분은 5-10mm 정도 중첩되어 입자영상을 촬영하여, 분할 영역(A1, A2, A3, A4)의 연결부분에서 발생할 수 있는 측정 오차를 줄인다.Neighboring parts of the divided areas A1, A2, A3, and A4 overlap each other by about 5 to 10 mm to take a particle image, and measure measurement errors that may occur at the connecting parts of the divided areas A1, A2, A3, and A4. Reduce
제1 내지 제4 카메라(11, 12, 13, 14)가 입자영상을 취득함에 있어서, 관찰 대상인 유동영역에서 레이저 평면광은 입자의 산란광을 동일한 강도로 가지므로 순간 속도장 계산시, 각 측정 단면에 조사되는 조명강도의 차이에 기인하는 오차를 줄일 수 있다. When the first to
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 평면 입자영상유속 측정 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a multi-plane particle image velocity measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
도2는 도1의 수직 가이드 및 수평 가이드의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of the vertical guide and the horizontal guide of FIG.
도3은 도1의 수직 가이드의 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of the vertical guide of FIG.
도4는 도1의 수직 가이드의 작동 상태도이다.4 is an operational state diagram of the vertical guide of FIG.
도5는 도1의 수평 가이드의 작동 상태도이다.5 is an operational state diagram of the horizontal guide of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 카메라 11, 12 : 제1, 제2 카메라10:
13, 14 : 제3, 제4 카메라 10a : 홀13, 14: 3rd,
20 : 수평 가이드 21 : 수평부재20: horizontal guide 21: horizontal member
211, 212 : 제1, 제2 수평부재 21a, 223a, 323a : 클램프211 and 212: first and second
22, 32, 241, 341 : 홈 23, 33 : 돌기22, 32, 241, 341:
24 : 수평 리드 스크류 242, 342 : 핸들 24: horizontal
S241, S341 : 왼 나사부 S242, S342 : 오른 나사부S241, S341: Left hand thread S242, S342: Right hand thread
30 : 수직 가이드 31 : 수직부재30: vertical guide 31: vertical member
311, 312 : 제1, 제2 수직부재 313 : 연결부재311, 312: first and second vertical members 313: connecting member
34 : 수직 리드 스크류 40 : 베이스34: vertical lead screw 40: base
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