Описана методика, предназначенная для визуализации и сбора экспериментальных данных с использованием средств видеотехники. Представляемая методика использовалась при исследовании нестационарных отрывных течений в аэродинамической трубе дозвуковых скоростей.
В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) широко проводятся экспериментальные исследования нестационарных отрывных течений в аэродинамической трубе дозвуковых скоростей Т-503 [1]. Данные исследования имеют важное фундаментальное и прикладное значение, так как позволяют выявить причины возникновения нестационарных колебаний элементов различных механических конструкций, которые нередко могут приводить к разрушению промышленных сооружений (мостов, зданий и т.п.) [2].
Используемая при проведении экспериментальных исследований аэродинамическая труба оснащена координатной системой для подведения установленных в ней датчиков в заранее заданную область рабочей части аэродинамической трубы. Имеется система управления двигателем вентилятора, которая обеспечивает автоматическое поддержание постоянной скорости потока в рабочей части аэродинамической трубы. Для измерения нагрузок на моделях, установленных в рабочей части аэродинамической трубы, используются тензометрические аэродинамические весы. Установка также оснащена набором датчиков для измерения давления в разных точках аэродинамической трубы [3].
Для обеспечения эффективной работы аэродинамической трубы силами сотрудников кафедры аэрогидродинамики (АГД) НГТУ и специалистов Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ) СО РАН в настоящее время за счет средств РФФИ создается система управления и сбора экспериментальных данных представляемой аэродинамической установки [4].
Основой системы является автоматизированное рабочее место экспериментатора (АРМЭ) [4, 5], которое представляет собой комплекс программ и вспомогательного оборудования (оборудование комплекса представлено в [6]). Данная работа посвящена описанию программно-аппаратных средств создаваемой системы автоматизации, которая предназначена для сбора и накопления экспериментальных данных при проведении экспериментальных исследований в аэродинамической трубе.
При проведении экспериментов существенное внимание уделяется сбору видеоинформации описываемых явлений, как наиболее наглядного и эффективного способа регистрации данных при проведении экспериментальных исследований.
Ввод видеоизображений в ЭВМ
Для ввода видеоинформации в ЭВМ используется видеокамера Logitex HD Webcam C310. Для работы с видеокамерой в системе [2, 4] была разработана компьютерная программа сбора видеоинформации, работа с которой производится в специальном окне на экране видеомонитора. В нем размещены два графических подокна, с помощью которых обеспечивается управление работой программы. В левом окне выводятся результаты перехвата изображения, поступающего из камеры в реальном масштабе времени с частотой, заданной длительностью паузы в основном окне. Вывод происходит при нажатой кнопке «Video». При этом на экране монитора для удобства экспериментатора появляется дополнительная панелька управления видеокамерой, с помощью которой можно настроить резкость и обзор кадра.
Когда требуется записать данные на диск, в окне «Nmax» задается количество снимков (кадров), которые необходимо записать. После этого следует нажать кнопку «Write». Запись производится на диск компьютера в папку «…//Capture» в виде файлов N.jpg, где N – «номер кадра». По достижении заданного количества кадров запись автоматически прекращается. Помимо записи в системе также предусмотрена возможность просмотра записанных кадров.
Просмотреть записанные файлы можно в правом окне, задав предварительно в режиме диалога имя файла. Для этого нужно нажать кнопку «Read». И выбрать необходимый файл. Следует отметить, что читать и просматривать можно любые графические файлы (а не только записанные данной программой). Очистить данное окно можно нажатием кнопки «Clear».
Заключение
Таким образом, в данной работе представлено описание программно-технических средств, созданных для ввода, хранения в компьютере и визуализации видеоизображений исследуемых нестационарных отрывных течений. Использование описываемых программно-технических средств позволяет в любой момент времени просматривать и анализировать записанные в течение эксперимента видеокадры. И тем самым повысить эффективность проведения исследований изучаемых нестационарных течений.
В дальнейшем предполагается разработка программных средств и соответствующих технологий, с помощью которых будет производиться математическая обработка введенных видеоизображений. Все это будет способствовать выяснению механизмов возникновения и развития нестационарных колебаний потока в исследуемом течении. И, таким образом, предложить пути предотвращения разрушения реальных строительных конструкций, которые моделируются в эксперименте.
Представляемая работа выполнялась при финансовой поддержке грантов РФФИ № 14-07-00421 и 12-07-00548.