基于机器视觉的电站承压部件膨胀监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于机器视觉的电站承压部件膨胀监测装置，包括：承压部件、角钢、连接器、摄像装置；其中角钢的固定端固定于承压部件上，角钢的固定端与承压部件之间刚性连接，承压部件的三维膨胀将反应为角钢自由端的三维位移。本实用新型专利技术的有益效果是：本实用新型专利技术视觉光源可控装置内部为分布优化排列的LED，亮度高，外形轻薄；视觉光源可控装置选用航天级铝合金材质，具有很强的耐腐蚀性与抗拉强度，因此能够适应复杂的工作环境；还设有面光源和标志板；面光源和标志板均安装在摄像装置的视野范围内，面光源和标志板固定在同一平面内，作为参考物，面光源作为标志板的背光，提高了视觉测量系统对环境的适应性。高了视觉测量系统对环境的适应性。高了视觉测量系统对环境的适应性。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的电站承压部件膨胀监测装置


[0001]本技术属于火力发电
，涉及承压部件膨胀的三维监测，特别涉及一种视觉测量装置。

技术介绍

[0002]电站锅炉是火力发电厂的核心装备，锅炉一般采用全悬吊结构，承压部件各个部件在受热时有充分的膨胀空间。锅炉各个点的膨胀量和膨胀方向受很多因素影响，例如，机组负荷、燃烧器组织、配风、负荷变化率等。大型锅炉包含各种复杂的管系和钢结构，由于各部件材质不同，锅炉受热后产生的膨胀值和方向也不一样。受热面的非正常变形也可以通过膨胀量反应出来。电站锅炉负荷的大范围变化会导致锅炉膨胀特性复杂化，一旦膨胀超过允许范围，将影响到锅炉的正常运行，甚至将导致锅炉受热面发生破损、断裂等重大事故。可见，实时监测锅炉关键点的膨胀量并进行故障报警具有非常重要的作用。
[0003]近年来，随着新能源接入规模的扩大，火电机组参与深度调峰，负荷变化率进一步加大；另一方面，国家电网对火力发电机组AGC考核指标越来越严格。这两方面原因导致机组负荷变化率逐渐加大，使得锅炉膨胀更加显著，膨胀安全区域进一步缩小。为了确保锅炉运行的可靠性，必须更加准确、实时地获得锅炉关键点在的膨胀特征。目前，大型电站锅炉一般在关键点配备几十台膨胀指示仪用于膨胀监测，但目前所使用的多为机械式膨胀指示仪，此类装置测量精度低、数据偏差大，对承压部件膨胀测量不准确，导致锅炉运行安全存在隐患。指示仪就地安装，散布在锅炉的多个水平层，机械式膨胀指示仪只能就地读数；每台锅炉配备的几十台指膨胀示仪散布在锅炉的各个地方；没有数据远传功能，巡检人员必须攀爬到锅炉的各个地方才能完成读数和数据记录，费时费力，且存在安全风险；且就地读数使得运行人员无法第一时间获得锅炉的膨胀变化量，造成参数信息的遗漏，完全不满足智慧电厂的发展趋势。巡检人员一般仅在机组启停期间对膨胀量关注较为密切，在机组正常运行阶段，限于膨胀指示仪的使用难度，一般无法持续进行膨胀量巡视。可见，这种机械式指示仪检测精度低、费时费力且不及时，无法为机组运行提供足够的数据支持。
[0004]专利CN106441105A和专利CN204902781U提出了基于激光测距的锅炉膨胀监测方法，该方法设计了三个参考板并采用三组激光分别测量一个点的三维膨胀量。专利CN1290833A采用多圈电位器设计了三维位移指示器将采集的信号形象地反应到中控室的CRT。论文《基于微位移定位技术的锅炉膨胀检测仪设计》中设计了一种基于绝对值编码器及微控制器的三维定位机构用于锅炉膨胀监测。以上方案关注锅炉三维膨胀的远程监测，但均存在系统复杂，成本高昂，在锅炉环境中应用性不强等问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于机器视觉的电站承压部件膨胀监测装置。
[0006]这种基于机器视觉的电站承压部件膨胀监测装置，包括：承压部件、角钢、连接器、
摄像装置；其中角钢的固定端固定于承压部件上，角钢的固定端与承压部件之间刚性连接，承压部件的三维膨胀将反应为角钢自由端的三维位移，即相机光心O
c
与标志板之间的三维相对位移，角钢的自由端通过连接器安装有摄像装置，摄像装置与被测点刚体连接。
[0007]作为优选，还包括面光源和标志板；面光源和标志板均安装在摄像装置的视野范围内，面光源和标志板固定在同一平面内，作为参考物，面光源作为标志板的背光，提高了视觉测量系统对环境的适应性。
[0008]作为优选，角钢固定于承压部件上待进行膨胀监测的关键位置。
[0009]作为优选，摄像装置为摄影机。
[0010]本技术的有益效果是：本技术视觉光源可控装置内部为分布优化排列的LED，亮度高，外形轻薄；视觉光源可控装置选用航天级铝合金材质，具有很强的耐腐蚀性与抗拉强度，因此能够适应复杂的工作环境；还设有面光源和标志板；面光源和标志板均安装在摄像装置的视野范围内，面光源和标志板固定在同一平面内，作为参考物，面光源作为标志板的背光，提高了视觉测量系统对环境的适应性。
附图说明
[0011]图1为基于计算机视觉的锅炉三维膨胀测量装置示意图；
[0012]图2为相机坐标系与世界坐标系模型示意图；
[0013]图3为火力发电站膨胀监测系统通信模型示意图；
[0014]图4为视频信号走线示意图；
[0015]图5为无闪频调光控制器示意图；
[0016]图6为测量图像示意图。
[0017]附图标记说明：
[0018]承压部件1、角钢2、连接器3、摄像装置4、面光源5、标志板6、工控计算机7、视频采集卡8、无线图传系统9、膨胀处理仪10。
具体实施方式
[0019]下面结合实施例对本技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本技术。应当指出，对于本
的普通人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
[0020]本技术针对锅炉三维膨胀监测的需求，提供一种基于计算机视觉的电站承压部件膨胀监测的装置和方法。
[0021]实施例1：
[0022]基于视觉的锅炉三维膨胀测量装置如图1所示。角钢固定在承压部件上需要进行膨胀监测的关键位置。角钢与承压部件之间刚性连接，故承压部件的三维膨胀将反应为角钢自由端的三维位移。在角钢自由端通过连接器安装工业像机。为了提高视觉测量系统对环境的适应性，配置了面光源作为标志板的背光，面光源与标志板所处同一平面，均位于摄像机视野范围内。视频信号通过无线通信系统传输到处理主机，配合主机上的处理程序实现角钢自由端的三维位移测量，即获得了承压部件的三维膨胀。
[0023](1)视觉信号传输
[0024]电站锅炉膨胀监测点的水平标高较高，在锅炉钢架上布线不便，施工成本大，为了方便系统安装、布线，本实施例采用无线图传实现视频信号的无线传输。膨胀监测系统的通信构架如图3所示。工业摄像机输出的AV视频信号连接无线图传系统的发送端，接收端连接视频采集卡，视频采集卡通过USB连接膨胀处理仪。为了方面安装且确保运行的高可靠性，本技术采用嵌入式工控机作为膨胀处理的核心设备。
[0025]膨胀监测系统的视频传输采样5.8G图传系统，选用1W功率配合蘑菇天线，理想图传距离可达15km，在障碍物干扰下也可满足本技术的应用需求。视频信号的走线如图4所示。每台电站锅炉需要进行膨胀监测的位置多达几十个点，故配置多套膨胀处理仪协同完成一台锅炉的膨胀监测。总体上膨胀处理仪采用对角安装方式，如图4所示，锅炉前、右侧的视频信号进入2#角膨胀处理仪，而后、左侧的视频信号进入1#角膨胀处理仪。图4所示布置可以确保图传系统发送和接收端之间无大截面障碍物，障碍物只是钢架设备，对图传系统的影响小，因此，选用无线图传系统可满足图像实时传输要求。
[0026](2)由于本实施例的检测系统需要长期连续且实时工作，需要考虑相机在光线昏暗情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的电站承压部件膨胀监测装置，其特征在于，包括：承压部件(1)、角钢(2)、连接器(3)、摄像装置(4)；其中角钢(2)的固定端固定于承压部件(1)上，角钢(2)的固定端与承压部件(1)刚性连接，角钢(2)的自由端通过连接器(3)安装有摄像装置(4)。2.根据权利要求1所述基于机器视觉的电站承压部件膨胀监测装置，其特征在于：还包括面光源(5)和标...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑渭建，赵宁宁，楼玉民，赵炜炜，陈荣超，张世荣，李望，黄一君，杨海滨，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：