KR19990068430A - 3-dimensional particle imaging velocimeter; 3D-PIV, so-called Thinker's EYE - Google Patents

3-dimensional particle imaging velocimeter; 3D-PIV, so-called Thinker's EYE Download PDF

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Abstract

본 발명은 유동입자의 3차원 속도계측장치에 관한 것으로, 빠르게 움직이는 유동입자의 3차원 속도를 추적하여 유동입자의 거동을 해석함으로써 유체유동장 및 동적 구조물의 3차원 운동해석을 수행할 수 있고, 제조가격이 저렴하며 계측의 동적 특성(dynamic range)이 좋도록 한 것이다. 이를 위해, 3차원 속도계측장치는, 유동장 내부에 투입되어 상기 유동장의 유동을 따라서 움직이는 추적입자; 각기 다른 지점에 설치되어 서로 다른 각도 및 위치에서 상기 추적입자를 촬영하는 적어도 2대 이상의 카메라; 상기 유동장 측으로 입사광을 방사하는 광방출장치; 상기 유동장 및 상기 광방출장치 사이에 설치되어 상기 광방출장치로부터의 입사광을 차단 및 조절함으로써 상기 카메라의 이미지 한 장(One-Frame)의 이미지로 고속으로 유동하는 추적입자의 시점 및 종점을 coding할 수 있도록 하는 음향광학기기; 상기 각 카메라로부터의 상기 추적입자의 추적영상을 수령하여 그 이미지를 기록하는 이미지기록장치; 상기 이미지기록장치로부터 기록된 이미지를 전송받아 이미지 내의 추적입자의 각 위치를 분석함으로써 상기 유동장의 유동을 가시화 및 디지털화상처리 제어부(소프트웨어부:Thinker's EYE); 및 상기 제어부로부터 추적입자의 가시화(可視化)정보를 받아서 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.The present invention relates to a three-dimensional velocity measurement device for a fluid particle, it is possible to perform the three-dimensional motion analysis of the fluid flow field and dynamic structure by analyzing the behavior of the fluid particles by tracking the three-dimensional velocity of the fast-moving flow particles The price is low and the dynamic range of the measurement is good. To this end, the three-dimensional velocity measurement device, the tracking particle is introduced into the flow field moving along the flow of the flow field; At least two cameras installed at different points to photograph the tracking particles at different angles and positions; A light emitting device for emitting incident light toward the flow field; It is installed between the flow field and the light emitting device to block and adjust the incident light from the light emitting device to code the start point and the end point of the tracking particle flowing at high speed in the image of the one-frame image of the camera. Acoustic optical equipment to enable; An image recording device for receiving a tracking image of the tracking particles from each camera and recording the image; Receiving the recorded image from the image recording apparatus and visualizing the flow of the flow field by analyzing each position of the tracer particles in the image and controlling the digital image processing (Thinker's EYE); And a display unit which receives and displays the visualization information of the tracking particles from the control unit.

Description

디지털화상처리를 이용한 3차원 입자영상유속계{3-dimensional particle imaging velocimeter; 3D-PIV, so-called Thinker's EYE}3-dimensional particle imaging velocimeter using digital imaging; 3D-PIV, so-called Thinker's EYE}

본 발명은 3차원 고속유동 계측장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빠르게 움직이는 다수개의 유동입자의 3차원 속도를 추적하여 유동입자들의 거동을 해석함으로써 유체유동장 및 동적 구조물의 3차원 운동해석을 수행할 수 있으며, 제조가격이 저렴하면서 계측의 동적 특성이 우수한 유동장의 3차원 속도계측장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional high-speed flow measurement device, and more particularly, it is possible to perform the three-dimensional motion analysis of the fluid flow field and the dynamic structure by tracking the three-dimensional velocity of a plurality of fast moving particles to analyze the behavior of the flow particles The present invention relates to a three-dimensional velocity measurement device for a flow field, which can be manufactured at low cost and has excellent dynamic characteristics of measurement.

일반적으로, 파랑중에 떠있는 부유식 구조물의 운동응답을 정확하게 추정하는 것은 구조물의 가동능력 및 안전성 면에서 중요한 문제이다. 따라서, 부유식 구조물의 응답추정을 위하여 많은 연구자들에 의해 이론적 실험적 연구가 계속되고 있다. 요즈음 해양개발의 목적을 위하여 여러 가지 형상의 부유식 구조물이 등장하고 있고, 이의 운동응답 추정에는 여러 이론해석법이 사용되고 있으나 이들 해석법에 의한 추정치의 타당성을 검증하기 위해서는 일반적으로 수조시험을 수행하여 그 결과를 비교검토하고 있다. 따라서, 수조시험에 의한 부유식 구조물의 운동응답 측정기법의 정확성은 구조물의 성능평가에 상당한 영향을 미치게 된다.In general, accurately estimating the kinetic response of a floating structure floating in waves is an important issue in terms of the structure's operability and safety. Therefore, theoretical and experimental studies have been continued by many researchers for estimating the response of floating structures. These days, floating structures of various shapes have emerged for the purpose of marine development, and various theoretical analysis methods are used for the estimation of their motion responses, but in order to verify the validity of the estimates by these analysis methods, water tank tests are generally performed. Is being reviewed. Therefore, the accuracy of the motion response measurement technique of the floating structure by the water tank test has a significant influence on the performance evaluation of the structure.

또한, 공학적으로 중요도가 높은 유동현상인 벽면난류, 분류, 박리류 등의 난류운동장의 물리기구를 이해하기 위해서는, 유동장의 넓은 영역에 있어서 순시속도의 3성분을 동시에 정량적으로 측정할 필요가 있다. 특히, 스케일이 큰 조직구조의 발생으로부터 소멸에 이르기까지의 메카니즘을 해석하기 위해서는 유동장의 공간적 구조에 관한 정보가 필요하다.In addition, in order to understand the physical mechanisms of turbulent motion fields such as wall turbulence, fractionation, and separation flow, which are engineeringally important flow phenomena, it is necessary to simultaneously quantitatively measure three components of instantaneous velocity in a wide range of flow fields. In particular, information about the spatial structure of the flow field is needed to interpret the mechanism from the generation of large-scale tissue structures to their extinction.

종래의 대표적인 난류계측법인 열선유속계 혹은 레이져도플러 유속계는 원칙적으로는 유동장의 한 점에서의 속도를 측정하는 방법이며 원리적으로는 공간구조에 관한 정보를 직접 제공하지는 못한다.The conventional turbulent flow measurement method, the hot wire flowmeter or the laser Doppler flowmeter, is, in principle, a method of measuring the velocity at a point of a flow field, and in principle, does not directly provide information on the spatial structure.

한편, Particle Imaging Velocimetry 혹은 Particle Tracking Velocimetry(이하 PIV/PTV라 한다)는 미세한 추적입자를 유동장에 투입하여 그 입자들의 이동경로를 카메라 및 조명광원으로 가시화 한 후 그 가시화 된 이미지에 대하여 각자의 올바른 입자의 경로를 결정함으로써 속도를 계측하는 방법으로 유동장을 거의 교란하지 않으면서 비접촉식으로 유동장의 전역에 걸쳐서 속도를 동시에 측정할 수가 있다. 또한, PIV/PTV는 시간적으로 연속해서 계측을 하면 유동장 전체의 시간변화를 알 수가 있으므로 유동장의 조직적 구조를 이해하는데 커다란 도움이 된다. 그러나, 지금까지 대부분의 PIV/PTV계측에 의한 유동장의 속도계측법은 2차원에 의한 것들뿐이며, 계측대상의 유동장이 비교적 강한 3차원 흐름의 속도계측에 기존의 2차원 계측법을 적용할 경우에는 3차원의 정보를 손실하고 만다. 이를 극복하기 위하여 개발된 계측법이 스테레오사진법에 의거한 3차원 계측법이다.On the other hand, Particle Imaging Velocimetry or Particle Tracking Velocimetry (hereinafter referred to as PIV / PTV) inserts fine tracking particles into the flow field and visualizes the paths of the particles with cameras and illumination sources and then corrects the correct particles for the visible images. Determining the path by means of measuring the velocity allows the velocity to be measured simultaneously throughout the flow field in a non-contact manner with little disturbance to the flow field. In addition, PIV / PTV is a great help in understanding the organizational structure of the flow field because the continuous measurement in time allows the change in the flow field. However, until now, most of the velocity measurement methods of the flow field by PIV / PTV measurement are only two-dimensional, and when the conventional two-dimensional measurement method is applied to the velocity measurement of the three-dimensional flow where the flow field is relatively strong To lose information. The measurement method developed to overcome this is the three-dimensional measurement method based on stereo photography.

그러나, 대부분의 PIV/PTV계측시스템은 국제규격인 NTSC(national television system committee)방식의 CCD(charge coupled device)카메라를 사용하여 속도를 계측하고 있다. CCD카메라는 촬영속도가 1/60초로 한정되어 있기 때문에, 유동장의 계측영역의 국소속도가 빠른 계측에는 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 물론 고속카메라를 사용하면 이러한 문제점이 해결되지만, 고속카메라는 가격이 비싸서 비경제적임과 동시에 계측의 동적 특성이 좋지 못하다는 문제점 있다.However, most PIV / PTV measurement systems measure speed using a CCD (charge coupled device) camera of the international standard NTSC (national television system committee). Since the CCD camera has a limited shooting speed of 1/60 second, there is a problem in that it is difficult to apply the CCD camera to the fast measurement of the local velocity of the measurement area of the flow field. Of course, using a high-speed camera solves this problem, but the high-speed camera is expensive and expensive, and at the same time there is a problem that the dynamic characteristics of the measurement is not good.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고속으로 유동하는 유체유동장내의 유동입자의 3차원 속도를 추적함으로써 고속 유동장의 유동해석 및 동적 구조물의 3차원 운동해석을 수행할 수 있고, 경제적이고 동적 특성이 향상된 유동장의 3차원 속도계측장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, to perform the flow analysis of the high speed flow field and the three-dimensional motion analysis of the dynamic structure by tracking the three-dimensional velocity of the flow particles in the high-speed fluid flow field It is possible to provide a three-dimensional velocity measurement device for a flow field that is economical and has improved dynamic characteristics.

도 1a - 본 발명에 따른 3차원 고속유동 계측장치의 제 1개략도.1a-a first schematic diagram of a three-dimensional high speed flow measurement apparatus according to the present invention;

도 1b - 본 발명에 따른 3차원 고속유동 계측장치의 제 2개략도.1b-a second schematic diagram of a three-dimensional high speed flow measurement apparatus according to the present invention;

도 2 - 3차원 고속유동 측정절차를 개략적으로 도시한 순서도.Figure 2-Flowchart schematically showing a three-dimensional high speed flow measurement procedure.

도 3 - 일반적인 사진측량법의 원리를 위한 좌표도.3 is a coordinate diagram for the principle of general photogrammetry.

도 4a - 유동장 내의 추적입자를 관측하기 위한 시험장치의 사시도.4A-a perspective view of a test apparatus for observing tracer particles in a flow field.

도 4b - 도 4a의 개략도.4b-4a.

도 5 - 입자의 3차원 위치파악 원리를 위한 좌표도.5-Coordinate diagrams for the three-dimensional positioning principle of particles.

도 6 - 카메라 신호와 음향광학기기 사이의 관계를 도시한 상태도.Fig. 6 is a state diagram showing a relationship between a camera signal and an acoustic optical device.

도 7 - 300rpms으로 회전하는 유동장의 유동상태를 도시한 상태도.7-a state diagram showing the flow state of the flow field rotating at 300 rpm.

도 8 - 400rpms으로 회전하는 유동장의 유동상태를 도시한 상태도.8-a state diagram showing the flow state of the flow field rotating at 400 rpm.

도 9 - 3차원 입자영상유속계("Thinker's EYE")의 첫 화면.9-First screen of a three-dimensional particle image flowmeter ("Thinker's EYE ").

도 10 - "Thinker's EYE"로 계측한 자동차주위 유동장에 대한 속도벡터분포의 계측결과 예시도.10 is an exemplary view of measurement results of a velocity vector distribution for a flow field around an automobile measured by "Thinker's EYE".

도 11 - "Thinker's EYE"로 계측한 회전원판의 3차원 속도계측결과 예시도.Fig. 11-Exemplary three-dimensional velocity measurement results of a rotating disk measured by "Thinker's EYE".

도 12 - "Thinker's EYE"로 계측한 세탁수조내의 유동장에 대한 3차원 속도계측결과 예시도.Fig. 12-Exemplary three-dimensional velocity measurement results for the flow field in the wash bath measured by "Thinker's EYE".

도 13 - 도 11과 도 12의 계측결과를 얻기 위한 "Thinker's EYE"의 설정화면 1.13-Setting screen of "Thinker's EYE" for obtaining the measurement result of FIGS. 11 and 12.

도 14 - 도 11과 도 12의 계측결과를 얻기 위한 "Thinker's EYE"의 설정화면 2.14-Setting screen of "Thinker's EYE" for obtaining the measurement result of FIGS. 11 and 12.

도 15 - 도 9의 유동장에 대한 난류강도(Turbulent Intensity)를 "Thinker's EYE"로 3차원 표시한 예시도.15-9 is a three-dimensional representation of Turbulent Intensity for the flow field of FIG. 9 as "Thinker's EYE."

도 16 - 도 9의 유동장에 대한 압력분포를 "Thinker's EYE"로 3차원 표시한 예시도.16-9 is an exemplary view showing the pressure distribution for the flow field of FIG. 9 as "Thinker's EYE".

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 3차원 속도계측장치는, 유동장 내부에 투입되어 상기 유동장의 유동을 따라서 흐르는 추적입자; 각기 다른 지점에 설치되어 서로 상이한 각도에서 상기 추적입자를 추적하여 촬영하는 적어도 2대 이상의 카메라; 상기 유동장 측으로 입사광을 방사하는 광방출장치; 상기 유동장 및 상기 광방출장치 사이에 설치되어 상기 광방출장치로부터의 입사광을 차단 및 조절함으로써 상기 카메라의 한 장(One-Frame)의 이미지만으로 측정영역 내에서 고속으로 유동하는 추적입자의 시점 및 종점을 coding할 수 있는 음향광학기기; 상기 각 카메라로부터의 상기 추적입자의 추적영상을 수령하여 그 이미지를 기록하는 이미지기록장치; 상기 이미지기록장치로부터 기록된 이미지를 전송받아 이미지 내의 추적입자들의 각 위치를 분석함으로써 상기 유동장의 유동현상을 가시화 및 디지털화상처리 제어부(소프트웨어부); 및 상기 제어부로부터 추적입자의 가시화정보를 받아서 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the three-dimensional velocity measurement apparatus according to the present invention includes a tracking particle which is introduced into a flow field and flows along the flow of the flow field; At least two cameras installed at different points to track and photograph the tracking particles at different angles; A light emitting device for emitting incident light toward the flow field; It is installed between the flow field and the light emitting device to block and adjust the incident light from the light emitting device start and end point of the tracking particles flowing at high speed in the measurement area with only one (One-Frame) image of the camera Acoustic optical device that can code; An image recording device for receiving a tracking image of the tracking particles from each camera and recording the image; Receiving a recorded image from the image recording apparatus and analyzing each position of the tracking particles in the image to visualize and develop the flow phenomenon of the flow field; And a display unit which receives and displays the visualization information of the tracking particles from the control unit.

이에 따라, 빠르게 움직이는 유동입자의 3차원 속도를 추적하여 유동입자의 3차원적 거동을 해석함으로써 유체유동장 및 구조물의 3차원 운동해석을 수행할 수 있고, 제조가격이 저렴하면서 측정의 동적 특성(dynamic range)이 좋은 유동입자의 3차원 속도계측장치를 마련할 수 있게 된다.Accordingly, by analyzing the three-dimensional behavior of the moving particles by tracking the three-dimensional velocity of the fast-moving flow particles, it is possible to perform the three-dimensional motion analysis of the fluid flow field and structure, and the manufacturing cost is low and the dynamic characteristics of the measurement (dynamic It is possible to provide a three-dimensional velocity measurement device for a good range of flow particles.

이하 첨부도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 3차원 입자영상유속계 장치를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a 3D particle image flowmeter device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명에 따른 3차원 고속유동 계측장치의 제 1개략도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 3차원 고속유동 계측장치의 제 2개략도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 3차원 고속유동 계측장치는, 유동장 내부를 촬영할 수 있는 3대의 CCD카메라, 유동장 측으로 입사광을 방사하는 광방출장치, 상기 유동장 및 상기 광방출장치 사이에 설치되어 상기 광방출장치로부터의 입사광을 차단 및 조절함으로써 카메라의 한 장(One-Frame)의 이미지만으로 고속 유동의 추적입자의 시점 및 종점을 coding할 수 있도록 하는 음향광학기기, 및 상기 각 카메라로부터의 상기 추적입자의 추적영상을 수령하여 그 이미지를 기록하는 이미지기록장치; 상기 이미지기록장치로부터 기록된 이미지를 전송받아 이미지 내의 추적입자의 각 위치를 분석함으로써 상기 유동장의 유동현상을 가시화 및 디지털화상처리 제어부(소프트웨어부:일명 Thinker's EYE) 등으로 구성되어 있다.1A is a first schematic diagram of a three-dimensional high speed flow measurement apparatus according to the present invention, and FIG. 1B is a second schematic diagram of a three-dimensional high speed flow measurement apparatus according to the present invention. As shown in these drawings, the three-dimensional high-speed flow measurement apparatus includes three CCD cameras capable of capturing the inside of the flow field, a light emitting device for emitting incident light toward the flow field side, and installed between the flow field and the light emitting device. Acousto-optic device which blocks and adjusts the incident light from the emitting device so that the start and end points of the fast-flowing tracer particles can be coded with only one-frame image of the camera, and the tracer particles from each camera. An image recording apparatus for receiving a tracking image of the image and recording the image; By receiving the recorded image from the image recording apparatus and analyzing each position of the tracer particles in the image, the flow phenomenon of the flow field is visualized and composed of a digital image processing control unit (software unit: also known as Thinker's EYE).

유동장 내부에는 유체가 고속으로 유동하고 있고, 유동장 내부에는 유동유체의 유동을 따라서 흐르는 추적입자가 함유되어 있다. 3대의 CCD카메라는 각기 다른 지점에 각각 설치되어, 유동장 내부를 유동하는 특정 추적입자를 각기 다른 각도로 촬영할 수 있도록 되어 있다.The fluid flows at a high speed in the flow field, and the tracer particles flow along the flow of the flow fluid. Three CCD cameras are installed at different points to capture specific tracking particles flowing in the flow field at different angles.

광방출장치는 레이저(laser emitting device)방사장치가 채용되어 유동장 내부로 레이저빔(laser beam)을 방출할 수 있도록 되어 있다. 광방출장치와 유동장 사이에 설치되는 음향광학기기(AOM:acousto-optical modulator)가 채용되어 광방출장치로부터의 입사광을 차단 및 조절함으로써 3대의 CCD카메라의 이미지 한 장(One-Frame)으로 추적입자의 시점 및 종점을 coding할 수 있도록 되어 있다. AOM은 AOM컨트롤러에 의해 제어됨으로써 광방출장치로부터의 입사광을 적절하게 차단 및 조절할 수 있도록 되어 있으므로 추적입자의 시점 및 종점의 시간을 자유롭게 조정하도록 되어 있다, 즉 동적 특성(dynamic range)을 향상시키도록 되어 있다.The light emitting device employs a laser emitting device emitting device to emit a laser beam into the flow field. Acousto-optical modulator (AOM) is installed between the light emitting device and the flow field to block and control the incident light from the light emitting device to track particles with one image of three CCD cameras. It is possible to code the start point and the end point of. The AOM is controlled by the AOM controller to appropriately block and adjust the incident light from the light emitting device so that the timing of the start and end points of the tracking particles can be freely adjusted, i.e., to improve the dynamic range. It is.

이미지기록장치 및 제어부(소프트웨어부: Thinker's EYE)는 일반 PC(personal computer)내에 내장되어 있으며 2차원 및 3차원 PIV/PTV 계측알고리듬을 포함하고 있다. 2차원 PIV/PTV 계측알고리듬은 필요에 따라 3차원 PIV/PTV 계측결과와의 비교검정을 하기 위하여 삽입되어 있는데 이는 유체유동장의 단면형상의 계측영역에 대한 2차원 속도분포를 계측하기 위한 것이다.The image recording device and the control unit (the software unit: Thinker's EYE) are embedded in a general personal computer (PC) and include two-dimensional and three-dimensional PIV / PTV measurement algorithms. A two-dimensional PIV / PTV measurement algorithm is inserted to compare the three-dimensional PIV / PTV measurement results as necessary to measure the two-dimensional velocity distribution over the measurement area of the cross section of the fluid flow field.

3차원 고속유동 계측장치의 각 장치부는 PC에 연결되어 작동할 수 있도록 되어 있다. PC에는 제어부(소프트웨어부: Thinker's EYE)로부터 추적입자의 가시화정보를 받아서 디스플레이하는 디스플레이부가 연결되어 있다. 본 실시 예에서는, 일반적으로 많이 사용되는 디스플레이장치인 모니터(monitor)가 사용된다.Each unit of the 3D high speed flow measurement device is connected to a PC and can operate. The PC is connected to a display unit that receives and displays visualization information of the tracer particles from a controller (software unit: Thinker's EYE). In this embodiment, a monitor, which is a display device which is generally used, is used.

위를 요약정리하자면, 유동장 내부에서 유동하는 유동상태는 추적입자로 대변되고, 이들 추적입자의 유동상태는 CCD카메라에 의해 촬영되어 이미지기록장치로 보내져 제어부(소프트웨어부)에 의해 사람이 관찰할 수 있는 그래픽으로 디스플레이된다. 이에 따라, 유동장의 3차원 유동상태가 가시화(可視化) 될 수 있게 된다. 이러한 유동장의 유동상태의 이미지는 일반파일로 저장되어 필요에 따라 다양하게 응용될 수 있게 된다.In summary, the flow state flowing inside the flow field is represented by tracking particles, and the flow state of these tracking particles is captured by a CCD camera and sent to an image recording device for human observation by a control unit (software unit). Are displayed graphically. Accordingly, the three-dimensional flow state of the flow field can be visualized. The image of the flow state of the flow field is stored in a general file that can be variously applied as needed.

이하 본 발명에 따른 3차원 고속유동 계측장치의 작동과 효과를 설명하기로 한다.Hereinafter will be described the operation and effects of the three-dimensional high-speed flow measurement apparatus according to the present invention.

상기한 3대의 CCD카메라가 촬영한 추적입자의 영상은 분리된 형태로 나타나기 때문에, 이들 3대의 CCD카메라에 촬영한 3개의 영상을 합성함으로써, 3차원적 입체영상을 얻을 수 있게 된다. 이들 영상합성이 올바르게 이루어지기 위해서는 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 3대의 CCD카메라의 교정작업이 선행되어야 한다. 카메라의 교정작업은 각 카메라가 절대좌표계에 대하여 어떤 위치에 어떤 각도로 배치되어 있는가를 구하는 과정이다.Since the images of the tracking particles taken by the three CCD cameras appear in a separate form, a three-dimensional stereoscopic image can be obtained by synthesizing three images taken by the three CCD cameras. In order for these image synthesis to be made correctly, first, as shown in Fig. 2, the calibration operation of these three CCD cameras must be preceded. The calibration of cameras is the process of finding out where each camera is located at what angle and with respect to the world coordinate system.

카메라 교정작업의 원리는 사진측량법과 같다.The principle of camera calibration is the same as photogrammetry.

사진측량법의 원리를 도 3를 참조로 하여 설명하면, 절대좌표계(X, Y, Z)와 카메라좌표계(X,Y,Z) 및 사진좌표계(x, y)의 관계를 통해서 설명할 수 있다. 추적입자 P는 카메라 좌표계(사진좌표계)에서는 p점에 해당한다. 투영중심, 사진상 및 지상의 추적입자가 일직선상에 있다는 공선조건으로부터 수학식 1이 성립된다.The principle of the photogrammetry method will be described with reference to FIG. 3 through the relationship between the absolute coordinate system (X, Y, Z), the camera coordinate system ( X , Y , Z ), and the photo coordinate system (x, y). The tracking particle P corresponds to the point p in the camera coordinate system (photo coordinate system). Equation 1 is established from the collinear condition that the projection center, the photographic image, and the ground tracking particles are in a straight line.

여기서, 회전행렬 aij는 수학식 2와 같고, 카메라렌즈의 왜곡에 의한 수정량 △x, △y는 수학식 3과 같다. (X, Y, Z)는 대상물 P의 절대좌표, (X0, Y0, Z0)는 투영중심의 절대좌표, c는 화면거리, (x, y)는 대응하는 사진상의 사진좌표이며, (x0, y0)는 카메라 주점위치의 이동량을 나타낸다.Here, the rotation matrix a ij is represented by Equation 2, and correction amounts Δx and Δy due to distortion of the camera lens are represented by Equation 3. (X, Y, Z) is the absolute coordinate of the object P, (X 0 , Y 0 , Z 0 ) is the absolute coordinate of the projection center, c is the screen distance, (x, y) is the photo coordinate on the corresponding picture, (x 0 , y 0 ) represents the amount of movement of the camera tavern position.

상기한 사진측량법을 응용하여, 추적입자의 3차원위치 P(X, Y, Z)를 계산하기 위하여 카메라의 3차원위치 및 자세를 전술한 사진측량법에 의해 구하는 작업을 카메라 교정작업이라 한다. 이러한 카메라 교정작업을 도 4a, 도 4b를 참조로 하여 설명하기로 한다.Applying the photogrammetry described above, the operation of obtaining the three-dimensional position and posture of the camera by the above-described photogrammetry in order to calculate the three-dimensional position P (X, Y, Z) of the tracking particles is called a camera calibration operation. This camera calibration operation will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.

카메라 교정작업은 절대좌표계(지상좌표계)에서 측정영역 내에 3차원적으로 배치되어 있는 기준점을 추적입자로 가정하여 실시한다. 3차원의 절대좌표를 알고 있는 기준점과 이에 대한 사진좌표를 이용하여 수학식 1, 2, 3에 대한 최소자승법과 접목한 축차근사해법으로부터 카메라의 외부매개변수(X0, Y0, Z0, ω, φ, κ)와 내부매개변수 (c, x0, y0, k1, k2)를 구한다.Camera calibration is performed by assuming that the reference point is three-dimensionally arranged in the measurement area in the absolute coordinate system (ground coordinate system) as the tracking particle. The camera's external parameters (X 0 , Y 0 , Z 0 ,) from a sequential approximation method combined with the least-squares equations for Equations 1, 2, and 3 using a reference point that knows the three-dimensional absolute coordinates and the photo coordinates. ω, φ, κ) and internal parameters (c, x 0 , y 0 , k 1 , k 2 ) are obtained.

여기서는 3대의 카메라의 교정을 위하여 도 4에 도시된 바와 같이, 3차원좌표값이 이미 주지되어 다수의 기준점 예를 들어, 36개의 기준점을 이용한다. 이들 기준점들은 원판위에 고정된 각기 높이가 다른 수직봉의 첨두부에 표식되어 있으며, 원판은 이미 구축된 3차원 계측시스템의 검정을 위하여 구동모터(미도시)의 구동력에 의하여 일정한 속도로 회전을 하게 되나 카메라 교정은 이 원판을 정지된 상태에서 한다.Here, as shown in FIG. 4 for calibrating three cameras, three-dimensional coordinate values are already known and use a plurality of reference points, for example, 36 reference points. These reference points are marked on the apex of vertical rods of different heights fixed on the disk, and the disk rotates at a constant speed by the driving force of a driving motor (not shown) for the verification of an already constructed three-dimensional measurement system. Camera calibration is done with this disc stationary.

상기한 과정을 거쳐 카메라의 교정작업이 완료되면 절대좌표계에 대한 각 카메라들의 위치 및 기울기 등이 알게 되므로 삼각측량의 원리처럼 각 카메라의 위치로부터 한 점을 향하여 그은 직선들의 교점을 구함으로써 미지의 한 점에 대하여 3차원 위치가 구해지게 된다. 그 다음 서로 다른 두 시각에서의 3차원 위치를 구하여 두 시각간의 시간차를 나누게 되면 그 점의 3차원 속도가 구해지게 된다.When the calibration process of the camera is completed through the above process, the position and inclination of each camera with respect to the absolute coordinate system are known. Therefore, as in the principle of triangulation, the intersection of straight lines drawn toward one point from the position of each camera is determined. A three-dimensional position is obtained with respect to the point. Then, the three-dimensional position of two different views is obtained and the time difference between the two views is divided to obtain the three-dimensional velocity of the point.

이 과정을 다시 구체적으로 설명하고자 한다.This process will be explained in detail again.

3대의 CCD카메라에 대한 교정작업이 끝나면 3차원 공간상에서 추적입자의 시간 연속적인 추적을 위하여 64장의 프레임화상(frame image)이 각 카메라를 통해 PC에 내장된 이미지기록장치로 입력된다. 같은 시각에 입력된 시간연속의 3세트의 프레임화상을 다시 필드화상(field image)으로 보간분리한 후 화상에 나타난 입자들에 대한 중심을 구하여 각 카메라의 사진좌표로 이용한다. 보간분리하는 이유는 시간차를 가진 두 시각의 화상을 얻기 위해서이다. 다시 말하면 프레임화상을 보간분리하면 두 시각에서의 두 장의 피일드화상이 생기기 때문이다.After the calibration of three CCD cameras is completed, 64 frame images are inputted through each camera into the PC's built-in image recording device for continuous continuous tracking of tracer particles in three-dimensional space. After interpolating and separating three sets of temporal frame images input at the same time into field images, the centers of the particles appearing in the images are obtained and used as the photo coordinates of each camera. The reason for the interpolation separation is to obtain images of two time points with time difference. In other words, when the frame image is interpolated, two feed images at two points of view are generated.

도 5는 입자의 3차원 위치파악 원리를 위한 좌표도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 지상좌표계의 좌표가 (X, Y, Z)인 표적 P를 투영중심이 O1(X1, Y1, Z0), 카메라좌표계 축의 절대좌표계에 대한 3축의 기울기각도가 (ω1, φ1, κ1)인 카메라 1과, 투영중심이 O2(X2, Y2, Z2), 카메라좌표계 축의 절대좌표계에 대한 3축의 기울기각도가 (ω2, φ2, κ2)인 카메라 2와, 투영중심이 O3(X3, Y3, Z3), 카메라좌표계 축의 절대좌표계에 대한 3축의 기울기각도가 (ω3, φ3, κ3)인 카메라 3으로 촬영했을 때, 입력된 상은 투영중심으로부터 화면거리만큼 떨어진 평면상에 투영된 것과 같다. 전술한 바와 같이, 카메라의 매개변수가 구해지면, 투영중심, 사진좌표, 피사체간에 공선(common line)조건식이 결정되기 때문에, 이것을 이용하여 피사체의 3차원좌표는 다음과 같이 결정된다.5 is a coordinate diagram for the three-dimensional positioning principle of the particles. As shown in this figure, the target P whose ground coordinate system is (X, Y, Z) has a projection center of O 1 (X 1 , Y 1 , Z 0 ), and the three-axis tilt with respect to the absolute coordinate system of the camera coordinate system axis. The tilt angles of the three axes of the camera 1 with the angles (ω 1 , φ 1 , κ 1 ), the projection center of O 2 (X 2 , Y 2 , Z 2 ), and the absolute coordinate system of the camera coordinate system are (ω 2 , φ 2 , κ 2 ) and a camera with a projection center of O 3 (X 3 , Y 3 , Z 3 ) and a 3-axis tilt angle (ω 3 , φ 3 , κ 3 ) with respect to the absolute coordinate system of the camera coordinate system axis. When shot at 3, the input image is projected on a plane away from the projection center by the screen distance. As described above, when the parameters of the camera are obtained, since the common line conditional expression is determined between the projection center, the photo coordinates, and the subject, the three-dimensional coordinates of the subject are determined as follows using this.

수학식 1을 변형하면, 대응하는 한조의 사진좌표계(x,y)로부터 절대좌표계(X, Y, Z)로의 변환은 수학식 4와 같이 된다.When the equation (1) is modified, the conversion from the corresponding set of photo coordinate systems (x, y) to the absolute coordinate system (X, Y, Z) is as shown in equation (4).

카메라 1과 카메라 2 및 카메라 3의 입자화상에 대응하는 사진좌표 p1(x1, y1), p2(x2, y2), p3(x3, y3) 를 수학식 4에 의해 사진좌표계로부터 절대좌표계로 변환되며 이들 점과 카메라들이 형성하는 3차원 좌표에 대한 관측방정식은 수학식 5로 표시되며 이 식은 세 카메라가 형성하는 세 개의 직선들이 교차하는 3차원 교점을 나타낸다.Photo coordinates p 1 (x 1 , y 1 ), p 2 (x 2 , y 2 ), and p 3 (x 3 , y 3 ) corresponding to the particle images of camera 1, camera 2 and camera 3 are expressed in equation (4). The observation equation for the three-dimensional coordinates formed by these points and the cameras is represented by Equation 5, which represents a three-dimensional intersection where three straight lines formed by the three cameras intersect.

이때, (Xpi, Ypi, Zpi)(i=1,2)는 제 1카메라와 제 2카메라의 좌표변환후의 사진상이며, 미지매개변수(t1, t2,t3)는 좌변과 우변의 차가 최소가 되도록 하는 최소자승법에 의하여 구해진다.At this time, (X pi , Y pi , Z pi ) (i = 1,2) is the image after the coordinate transformation of the first camera and the second camera, and the unknown parameters (t 1 , t 2, t 3 ) are It is obtained by the least-squares method to minimize the difference between the right side.

도 6a는 추적입자의 3차원 속도를 구하는 개요를 나타낸다. 3차원 속도는 3차원 절대좌표의 시간적 이동량을 구함으로써 얻어질 수 있다. 이때, 동일의 입자추적은 서로 다른 시각에서의 입자들의 3차원 위치에 대한 일치확률방식을 적용하였다. 이것은 한 장의 디지털 프레임(Frame)화상을 두 장의 피일드(Field)화상으로 분리하고 이들 두 피일드화상에 나타나 있는 입자들에 대하여 전술한 바와 같은 방법으로 3차원 좌표를 모두 구하고 이들 두 시각에서의 입자들의 3차원 이동량을 구하여 두 시각차를 나누면 3차원 속도가 구해진다.6A shows an outline for obtaining the three-dimensional velocity of the tracer particles. The three-dimensional velocity can be obtained by obtaining the temporal movement amount of the three-dimensional absolute coordinates. At this time, the same particle tracking applied the probability matching method to the three-dimensional position of the particles at different times. It separates one digital frame image into two field images and obtains all three-dimensional coordinates in the same manner as described above for the particles appearing in these two fed images. The three-dimensional velocity is obtained by dividing the two visual differences by obtaining the three-dimensional movement of the particles.

그러나, 이들 두 시각에서의 피일드화상에는 수많은 추적입자들이 나타나 있으므로 첫 번째 시각에서의 어떤 한 점이 두 번째 시각에서의 어떤 점에 해당하는 지를 결정하기란 쉽지가 않다. 그렇기 때문에 두 시각에서의 피일드화상에 대한 추적점들의 동일한 점의 쌍들을 찾는 작업이 필요하다. 이를 대응(Pair Matching)이라 한다. 즉, 대응(Pair Matching)되는 쌍은 이들 두 시각에서의 3차원 위치점들 사이에서 입자의 가능한 모든 변위벡터를 고려한 후, 각 변위들에 대한 일치확률(match-probability Pij)을 정의하고, 불일치확률(no-match probabilityPi)과 함께 반복계산함으로써 일치확률밀도가 가장 높은 것을 판정함으로써 구해진다. 대응점이 결정되면 이들 두 점을 잇기만 하면 변위벡터가 구해진다.However, due to the large number of tracers present in the feed image at these two views, it is not easy to determine which one at the first time corresponds to which at the second time. Therefore, it is necessary to find pairs of identical points of tracking points for the feed image at two viewpoints. This is called pair matching. That is, the pair matched considers all possible displacement vectors of the particles between these three-dimensional position points at these two views, then defines a match-probability Pij for each displacement, and It is determined by iterating with the no-match probability Pi and determining the highest match probability density. Once the corresponding point is determined, the displacement vector is obtained by simply connecting these two points.

그림에서, i는 첫 번째 화상의 입자중심의 번호를 나타내고, j는 두 번째 화상의 매칭(matching)가능한 입자중심들의 번호를 의미한다. Pij는 두 번째 화상의 입자(j)가 첫 번째 화상의 특정한 한 입자(i)와 일치할 확률을 의미하며Pi는 첫 번째 화상에 있는 목적입자(i)가 두 번째 화상내에서 어떠한 대응점(match point)이 없을 확률이다. 그러므로 목적입자(i)에 대한 Pij의 합들과Pi를 합하면 항상 1이 된다. 시간간격(Δt)동안 첫 번째 화상의 입자는 두 번째 시각까지 움직이는 동안 일정값(maximum movement) 이상을 넘지 않는다고 가정한다. 이때 움직이는 최대치는 일반적으로 유동내에서의 최대변위에 맞추어 진다. 또한 적분길이척도(integeral length scale)의 개념에 의해 일정영역 Tn(neighbourhood threshold)내에서 모든 입자들이 고체운동에 가깝게 움직인다고 가정할 수 있다. 즉, 입자(i)를 중심으로 하는 반경 Tn내의 입자들은 변위의 차이를 나타내는 Tq(quasi-rigidity threshold)가 크지 않다고 가정할 수 있다. 이러한 가정을 이용하여 연속적으로 일치확률 Pij와Pi를 계산한 후 가장 큰 확률을 가지는 변위벡터를 구한 뒤 이를 두 화상 사이의 시간간격(Δt)으로 나누어줌으로써 3차원 속도벡터를 구할 수 있게 된다.In the figure, i denotes the number of particle centers of the first picture, and j denotes the number of matchable particle centers of the second picture. Pij is the probability that particle j of the second image will match a particular particle (i) of the first image, and Pi is the match of the target particle (i) in the first image to any match in the second image. It is the probability that there is no point). Therefore, the sum of Pij and Pi for the target particle (i) is always one. It is assumed that during the time interval [Delta] t, the particles of the first image do not go beyond the maximum movement while moving to the second time. The maximum moving point is then generally matched to the maximum displacement in the flow. The concept of integral length scale also makes it possible to assume that all particles move close to solid motion within a region Tn (neighborhood threshold). That is, it can be assumed that the particles within the radius Tn centering on the particle i do not have a large quasi-rigidity threshold (Tq) indicating a difference in displacement. Using these assumptions, we can calculate the three-dimensional velocity vector by continuously calculating the coincident probability Pij and Pi , and then finding the displacement vector with the largest probability and dividing it by the time interval (Δt) between the two images.

한편, 측정영역에 대한 입자이동 속도가 빠른 고속유동의 계측인 경우에는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 표준규격(NTSC: National Television System Committee)의 CCD카메라의 촬영시간간격이 1/60초이기 때문에, 이 시간해상도로는 속도계측이 불가능하다. 따라서, 본 발명에서는 음향광학장치인 AOM(Acousto-Optic Modulator)를 채용하여, 유동장 및 광방출장치 사이에 설치함으로써 광방출장치로부터의 입사광을 차단 및 조절하여 CCD카메라가 고속으로 유동하는 유동장 내의 추적입자를 촬영할 수 있게 된다.On the other hand, in the case of the measurement of high-speed flow with a fast particle moving speed in the measurement region, as shown in FIG. 6B, the shooting time interval of the CCD camera of the National Television System Committee (NTSC) is 1/60 second. Therefore, speed measurement is impossible at this time resolution. Therefore, the present invention employs an acoustic optical device, AOM (Acousto-Optic Modulator), is installed between the flow field and the light emitting device to block and control the incident light from the light emitting device to track in the flow field in which the CCD camera flows at high speed. You can shoot particles.

즉, 표준규격의 CCD카메라의 고정된 촬영시간인 1/60초에 대하여 광방출장치인 레이저광원을 원하고자 하는 시각에 간헐적으로 단속이 가능함으로써, 계측영역을 통과하는 입자의 이동속도가 비교적 빠른 경우에는 속도벡터의 시점과 종점의 복호화(conding)이 가능하게 된다. 그래서, 도 6b와 같은 coding을 하게 되면, 두개의 피일드화상(odd and even fields)으로 분리시키기만 하면, 시점과 종점의 결정은 용이하게 된다. 결국, 시점과 종점들에 대하여 전술한 3차원 절대좌표만 결정되면 고속3차원 유동장의 속도계측이 가능해지게 된다. 이는 일반적인 화상 한 장(One-Frame 혹은 Two-Field)의 화상만으로 3차원 속도계측이 가능하게 된다(이하 3D-PIV: 3-Dimensional Particle Imaging Velocimeter라 명한다).In other words, intermittent intermittent operation is possible at a time when a laser light source, which is a light emitting device, is desired for a fixed shooting time of 1/60 second of a CCD camera of a standard standard, so that the moving speed of particles passing through the measurement area is relatively high. In this case, the starting and ending points of the velocity vector can be condensed. Therefore, when coding as shown in FIG. 6B, it is easy to determine the start point and the end point simply by separating two odd and even fields. As a result, if only the three-dimensional absolute coordinates described above for the starting point and the end point are determined, the velocity measurement of the high speed three-dimensional flow field becomes possible. This allows three-dimensional velocity measurement using only one image (one-frame or two-field) image (hereinafter referred to as 3D-PIV: 3-Dimensional Particle Imaging Velocimeter).

상기한 과정을 거쳐 계측된 유동장의 3차원 속도의 데이터는 PC로 보내지며, 처리 결과는 디스플레이장치인 모니터를 통해 화면출력된다.Data of the three-dimensional velocity of the flow field measured through the above process is sent to the PC, the processing result is output to the screen through a monitor, a display device.

도 7은 도 4가 300rpm으로 회전할 때 본 발명에서 구축한 3차원 입자영상유속계(3-D PIV)로 원판상의 입자들에 대하여 계측한 결과를, 도 8은 도 4가 400rpm으로 회전할 때의 계측결과를 도시한 상태도 이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 모니터를 통해 화면출력되는 이미지는 이들 도 7 및 도 8과 같은 형상을 갖게 된다. 그래서, 관측자는 이들 이미지를 통해 직관적으로 유동장의 내의 3차원 고속유동을 파악할 수 있게 된다.FIG. 7 shows the results of the measurement of the particles on the disc by using the three-dimensional particle image flowmeter (3-D PIV) constructed in the present invention when FIG. 4 rotates at 300 rpm, and FIG. 8 shows the result when FIG. 4 rotates at 400 rpm. Is a state diagram showing the measurement result. As shown in these figures, the image output through the monitor has a shape as shown in Figs. Thus, the observer can intuitively grasp the three-dimensional high-speed flow in the flow field through these images.

따라서, 상기한 바와 같이, 3차원 고속유동을 계측할 수 있게 됨으로써, 유체의 3차원 측정에 관련한 응용분야에 적용하여 정확한 유체유동해석을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 동적 구조물의 3차원 운동을 해석할 수 있게된다. 그리고, 본 발명에서는 비교적 가격이 비싸지 않은 CCD카메라와 AOM장치를 사용하여 고속유동입자의 3차원 계측을 수행하기 때문에, 장치의 경제성을 확보함과 동시에 계측의 동적 특성(dynamic range)이 향상된다.Therefore, as described above, it is possible to measure the three-dimensional high-speed flow, it is possible not only to perform accurate fluid flow analysis by applying to applications related to the three-dimensional measurement of the fluid, but also to analyze the three-dimensional motion of the dynamic structure Will be. Further, in the present invention, since the three-dimensional measurement of the high-speed flow particles is performed by using a relatively inexpensive CCD camera and AOM device, the economical efficiency of the device and the dynamic range of the measurement are improved.

이하의 그림은 상기의 모든 과정을 PC에서 자동으로 처리하는 제어부(소프트웨어부)의 화면을 나타낸다.The figure below shows a screen of a control unit (software unit) which automatically processes all the above processes on a PC.

도 9는 소프트웨어의 명칭인 "Thinker's EYE"의 첫 번째 화면을 나타낸다.9 shows the first screen of "Thinker's EYE", which is the name of the software.

도 10은 "Thinker's EYE"로 자동차 주위의 유동장을 계측한 결과로서 속도벡터분포의 예를 나타내고 있다.Fig. 10 shows an example of the velocity vector distribution as a result of measuring the flow field around the vehicle with "Thinker's EYE".

도 11은 "Thinker's EYE"로 계측한 회전원판의 속도벡터계측결과를 나타내고 있다.Fig. 11 shows the results of the velocity vector measurement of the rotating disc measured by "Thinker's EYE".

도 12는 "Thinker's EYE"로 계측한 세탁수조내의 유동장에 대한 3차원 속도벡터의 분포를 나타내고 있다.Fig. 12 shows the distribution of the three-dimensional velocity vector for the flow field in the wash bath measured by "Thinker's EYE".

도 13과 도 14는 "Thinker's EYE"로 도 11과 도 12의 계측결과를 얻기 위한 설정화면을 나타낸다.13 and 14 show setting screens for obtaining the measurement results of FIGS. 11 and 12 with "Thinker's EYE".

도 15는 "Thinker's EYE"로 도 9의 유동장에 대하여 얻어낸 난류강도(Turbulent Intensity)를 측정자가 보다 이해하기 쉽도록 3차원적으로 처리한 결과를 나타낸다.FIG. 15 shows the results of three-dimensional processing of Turbulent Intensity obtained with respect to the flow field of FIG. 9 by "Thinker's EYE" to make it easier for a measurer to understand.

도 16은 "Thinker's EYE"로 도 9의 유동장에 대하여 얻어낸 압력분포를 측정자가 보다 이해하기 쉽도록 3차원적으로 처리한 결과를 나타낸다.FIG. 16 shows the results of three-dimensional processing of the pressure distribution obtained with respect to the flow field of FIG. 9 by "Thinker's EYE" to make it easier for a measurer to understand.

이상에서 "Thinker's EYE"는 유동장의 속도분포, 압력분포, 유선, 와도(vorticity), 난류강도(Turbulent Intensity) 등 공학적으로 필요한 정량적 데이터들에 대하여 공간적인 속도를 계측할 수 있을 뿐만 아니라 그 계측결과도 사용자가 쉽게 이해할 수 있도록 3차원적으로 표시할 수 있다.Above, "Thinker's EYE" can not only measure spatial velocity for quantitatively necessary quantitative data such as velocity distribution, pressure distribution, streamline, vorticity, turbulent intensity, etc. Also it can be displayed in three dimensions so that the user can easily understand.

따라서, 본 발명에 의한 유동입자의 3차원 고속유동 계측장치에 의하면, 유체유동장내에 있는 다수개의 빠른 유동입자들의 3차원 속도를 계측함으로써 유동장의 해석을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 동적 구조물의 3차원 운동속도를 계측함으로써 3차원 운동해석을 수행할 수 있고, 계측시스템의 구성가격의 저렴화 및 계측의 동적 특성향상을 기할 수 있다.Therefore, according to the three-dimensional high-speed flow measurement apparatus of the flow particles according to the present invention, it is possible to perform the analysis of the flow field by measuring the three-dimensional velocity of the plurality of fast flow particles in the fluid flow field, as well as the three-dimensional motion of the dynamic structure By measuring the speed, three-dimensional motion analysis can be performed, reducing the construction cost of the measurement system and improving the dynamic characteristics of the measurement.

Claims (1)

유동장 내부에 투입되어 상기 유동장의 유동을 따라서 흐르는 추적입자;A tracer particle introduced into the flow field and flowing along the flow of the flow field; 각기 다른 지점에 설치되어 서로 상이한 각도에서 상기 추적입자를 추적하여 촬영하는 적어도 2대 이상의 카메라;At least two cameras installed at different points to track and photograph the tracking particles at different angles; 상기 유동장 측으로 입사광을 방사하는 광방출장치;A light emitting device for emitting incident light toward the flow field; 상기 유동장 및 상기 광방출장치 사이에 설치되어 상기 광방출장치로부터의 입사광을 차단 및 조절함으로써 상기 카메라가 고속으로 유동하는 추적입자의 시점 및 종점을 인식(coding)할 수 있도록 하는 음향광학기기;An acoustic optical device installed between the flow field and the light emitting device to block and adjust incident light from the light emitting device so that the camera can encode a start point and an end point of the tracking particle flowing at high speed; 상기 각 카메라로부터의 상기 추적입자의 추적영상을 수령하여 그 이미지를 기록하는 이미지기록장치;An image recording device for receiving a tracking image of the tracking particles from each camera and recording the image; 상기 이미지기록장치로부터 기록된 이미지를 전송받아 이미지 내의 추적입자의 각 위치를 분석함으로써 상기 유동장의 유동을 가시화 및 디지털화상처리 제어부(소프트웨어부:Thinker's EYE); 및Receiving the recorded image from the image recording apparatus and visualizing the flow of the flow field by analyzing each position of the tracer particles in the image and controlling the digital image processing (Thinker's EYE); And 상기 제어부로부터 추적입자의 가시화정보를 받아서 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 고속유동 입자영상계측장치.And a display unit for receiving and displaying the visualization information of the tracking particles from the control unit.
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