CN114964578B - 基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应力监测技术领域，涉及一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法及装置，该方法包括：在待监测的水冷壁的侧部设置在线应力监测装置；根据所述水冷壁的面积确定若干监测点，根据确定的所述监测点设定所述在线应力监测装置进行散斑图像采集时的运动轨迹；采集每一所述监测点的初始散斑图像后，实时的采集每一所述监测点的实时散斑图像；将所述实时散斑图像与所述初始散斑图像进行比对，根据比对结果确定所述水冷壁的应力是否发生变化。本发明采用了非接触式的数字图像技术进行水冷壁在线应力监测，通过图像算法判断水冷壁面实时的散斑图像与初始的散斑图像的差异从而实现水冷壁的应力监测，提高了监测的可靠性和监测过程中的安全性。

Description

基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法及装置

技术领域

本发明涉及应力监测技术领域，具体而言，涉及一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法及装置。

背景技术

目前，数字图像相关技术是对未变形和变形状态下的试件图像进行计算机处理，获得全场位移的一种方法。利用双目立体视觉技术，通过追踪物体表面的散斑图像，实现变形过程中物体表面的三维坐标、位移及应变的测量，主要应用于全场应变、变形、位移、振幅、模态等信息的测量和获取。

随着国家工业和经济的快速发展，我国对能源的需求越来越大，能源利用效率的提升是有效解决能源短缺的一个解决思路。火力发电是我国主要的发电 方式，电站锅炉作为火力电站的三大主机设备之一，伴随着我国火电行业的发展而发展。水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。主要吸收炉膛中高温燃烧产物的辐射热量，工质在其中作上升运动，受热蒸发。水冷壁的作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量，在管内产生蒸汽或热水，并降低炉墙温度，保护炉墙。

而在锅炉的工作过程中，钢管容易受到温度的影响从而热胀冷缩，导致钢管产生形变，一旦发生钢管失效破坏，容易导致严重的财产损失和人员伤亡。因此研究合适的在线应力监测装置对水冷壁进行实时监测，可以减少事故损失，甚至预防事故的发生，对保证生命财产安全具有重要意义。

目前，因为现场环境因素的局限性，对水冷壁进行在线应力监测的方法有限，所以如何在进行水冷壁在线应力监测时，提高监测过程的安全性及监测装置的可靠性，成为急需解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法及装置，旨在解决在进行水冷壁在线应力监测时，如何提高可靠性和安全性的问题。

一个方面，本发明提出了一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法，包括：

在待监测的水冷壁的侧部设置在线应力监测装置；

根据所述水冷壁的面积确定若干监测点，根据确定的所述监测点设定所述在线应力监测装置进行散斑图像采集时的运动轨迹；

采集每一所述监测点的初始散斑图像后，实时的采集每一所述监测点的实时散斑图像；

将所述实时散斑图像与所述初始散斑图像进行比对，根据比对结果确定所述水冷壁的应力是否发生变化。

进一步地，在采集每一所述监测点的初始散斑图像时，包括：

调试所述在线应力监测装置的蓝光灯，直至所述蓝光灯在待监测的水冷壁的壁面上投射出清晰的散斑；

根据设定的拍摄参数，采集每一所述监测点的散斑图像。

进一步地，根据所述水冷壁的面积确定若干监测点，根据确定的所述监测点设定所述在线应力监测装置进行散斑图像采集时的运动轨迹时，包括：

确定所述水冷壁的壁面面积S0；

预先设定第一预设面积S1、第二预设面积S2、第三预设面积S3和第四预设面积S4，且S1＜S2＜S3＜S4；预先设定第一预设监测点数量Q1、第二预设监测点数量Q2、第三预设监测点数量Q3和第四预设监测点数量Q4，且Q1＜Q2＜Q3＜Q4；

根据所述壁面面积S0与各预设面积之间的关系设定所述监测点的数量：

当S0＜S1时，选定所述第一预设监测点数量Q1作为所述监测点的数量；

当S1≤S0＜S2时，选定所述第二预设监测点数量Q2作为所述监测点的数量；

当S2≤S0＜S3时，选定所述第三预设监测点数量Q3作为所述监测点的数量；

当S3≤S0＜S4时，选定所述第四预设监测点数量Q4作为所述监测点的数量；

在选定所述第i预设监测点数量Qi作为所述监测点的数量后，i=1，2，3，4，按顺序依次将Qi个监测点串联在一起后作为所述在线应力监测装置的运动轨迹，以使得所述在线应力监测装置依次采集所述运动轨迹中各个监测点的散斑图像。

进一步地，在将所述实时散斑图像与所述初始散斑图像进行比对，根据比对结果确定所述水冷壁的应力是否发生变化时，包括：

分别获取Qi个监测点的初始散斑图像，并在每一监测点的初始散斑图像中标记若干个初始特征点；

分别获取Qi个监测点的实时散斑图像，并在每一监测点的实时散斑图像中标记若干个实时特征点；

将所述实时特征点与所述初始特征点进行比对，根据所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量确定所述水冷壁的应力是否发生变化。

进一步地，在将所述实时特征点与所述初始特征点进行比对，根据所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量确定所述水冷壁的应力是否发生变化后，包括：

预先设定第一预设位移量K1、第二预设位移量K2、第三预设位移量K3和第四预设位移量K4，且K1＜K2＜K3＜K4；预先设定第一预设间隔时长T1、第二预设间隔时长T2、第三预设间隔时长T3和第四预设间隔时长T4，且T1＞T2＞T3＞T4；

获取每一次采集的所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量，在所有所述监测点中确定位移量最大的监测点，并将该监测点的位移量记为最大位移量K0；

根据所述最大位移量K0与各预设位移量之间的关系确定每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长：

当K0＜K1时，选定所述第一预设间隔时长T1作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K1≤K0＜K2时，选定所述第二预设间隔时长T2作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K2≤K0＜K3时，选定所述第三预设间隔时长T3作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K3≤K0＜K4时，选定所述第四预设间隔时长T4作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

在选定第i预设间隔时长Ti作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长后，i=1，2，3，4，则在每间隔第i预设间隔时长Ti后采集一次监测点的实时散斑图像。

进一步地，在选定第i预设间隔时长Ti作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长后，包括：

获取所述初始散斑图像的初始平均灰度值L0，还获取每一次采集的位移量最大的监测点的实时散斑图像的实时平均灰度值△L；

预先设定第一预设灰度差值L1、第二预设灰度差值L2、第三预设灰度差值L3和第四预设灰度差值L4，且L1＜L2＜L3＜L4；预先设定第一预设时长修正系数a1、第二预设时长修正系数a2、第三预设时长修正系数a3和第四预设时长修正系数a4，且1＞a1＞a2＞a3＞a4＞0.8；

根据每一次获取的实时平均灰度值△L与所述初始平均灰度值L0之间的差值与各预设灰度差值之间的关系、对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正：

当|△L-L0|＜L1时，选定所述第一预设时长修正系数a1对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a1；

当L1≤|△L-L0|＜L2时，选定所述第二预设时长修正系数a2对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a2；

当L2≤|△L-L0|＜L3时，选定所述第三预设时长修正系数a3对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a3；

当L3≤|△L-L0|＜L4时，选定所述第四预设时长修正系数a4对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a4。

另一方面，本发明还提出了一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测装置，该装置用于实施上述基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法，包括：

应力监测单元，设置在水冷壁的侧部，用于采集所述水冷壁壁面的散斑图像；

图像处理单元，与所述应力监测单元电连接，用于对所述散斑图像进行处理；

数据终端，与所述应力监测单元和图像处理单元电连接，用于进行数据处理并控制所述应力监测单元的运动轨迹。

进一步地，所述应力监测单元包括：

固定架；

承重架，设置在所述固定架内部，与所述固定架可滑动连接，并沿所述固定架的设置方向滑动；

可移动散斑收发平台，固定在所述承重架内部，所述可移动散斑收发平台用于采集水冷壁的散斑图像；

曳引电机，设置在所述固定架的上部，并与所述承重架连接，所述曳引电机用于驱动所述承重架在所述固定架的内部移动。

进一步地，所述应力监测单元还包括：

对重装置，可滑动设置在所述固定架的侧部；

导向轮，设置在所述固定架的上部，与所述曳引电机并排设置；

钢丝绳，设置在所述导向轮上，并与所述曳引电机连接，且所述钢丝绳的两端部分别与所述对重装置和承重架连接。

进一步地，所述可移动散斑收发平台包括：滚珠丝杆、导轨、数字摄像机、蓝光灯、载重滑块和电机；其中，

所述载重滑块、电机和滚珠丝杆安装在导轨上，所述电机与所述滚珠丝杆连接，以驱动所述丝杆做旋转运动，从而带动所述固定在载重滑块做直线往返运动，所述数字摄像机和蓝光灯设置在所述载重滑块上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过设置的在线应力监测装置进行应力监测，克服了数字图像相关技术设备局限在某个固定位置的问题，提高了数字图像相关技术的运用灵活度，拓展了数字图像相关技术的运用场景。

本发明采用了非接触式的数字图像技术进行水冷壁在线应力监测，通过判断水冷壁面实时的散斑图像与初始的散斑图像的差异，从而实现水冷壁的应力监测，提高了监测的可靠性和监测过程中的安全性。

本发明的在线应力监测装置采用数字图像技术进行应力监测，本发明的在线应力监测装置易于携带，操作方便，监测精度高，能够有效地提高水冷壁在线应力监测的效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的水冷壁分区示意图；

图3为本发明实施例提供的基于数字散斑的水冷壁在线应力监测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的应力监测单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的应力监测单元的局部结构示意图；

图6为本发明实施例提供的可移动散斑收发平台的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的基于数字散斑的水冷壁在线应力监测装置的工作流程图。

图中：1-固定架；2-承重架；3-可移动散斑收发平台；4-曳引电机；5-钢丝绳；6-导向轮；7-对重装置；8-支撑板；9-滑块；10-滚珠丝杆；11-导轨；12-数字摄像机；13-蓝光灯；14-载重滑块；15-电机；16-计算机终端；17-图像处理模块；18-水冷壁；19-应力监测单元。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，本实施例提供了一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法，包括：

步骤S101：在待监测的水冷壁的侧部设置在线应力监测装置；

步骤S102：根据所述水冷壁的面积确定若干监测点，根据确定的所述监测点设定所述在线应力监测装置进行散斑图像采集时的运动轨迹；

步骤S103：采集每一所述监测点的初始散斑图像后，实时的采集每一所述监测点的实时散斑图像；

步骤S104：将所述实时散斑图像与所述初始散斑图像进行比对，根据比对结果确定所述水冷壁的应力是否发生变化。

具体而言，在采集每一所述监测点的初始散斑图像时，包括以下步骤：

调试所述在线应力监测装置的蓝光灯，直至所述蓝光灯在待监测的水冷壁的壁面上投射出清晰的散斑；

根据设定的拍摄参数，采集每一所述监测点的散斑图像。

具体而言，上述实施例在具体实施时，首先选择需要进行在线应力监测的水冷壁；将在线应力监测装置固定在距水冷壁10-20m处的平面楼板上，保证其与地面互相垂直；确定散斑在水冷壁的初始生成位置开始监测，之后监测区域随在线应力监测装置的移动而改变从而实现水冷壁壁面的应力监测。将采集到的监测图像传送到图像处理模块进行处理，处理后将监测结果发送至计算机终端。

可以看出，本实施通过设置的在线应力监测装置进行应力监测，克服了数字图像相关技术设备局限在某个固定位置的问题，提高了数字图像相关技术的运用灵活度，拓展了数字图像相关技术的运用场景。

具体而言，确定散斑在水冷壁的初始生成位置后，调试蓝光灯直到在被测水冷壁壁面上投射出清晰的散斑。根据设定好的拍摄参数，在初始监测位置拍摄对应的散斑图像。根据被测水冷壁面的面积，设定监测装置的运动轨迹。当监测设备第一次沿运动轨迹运动时，在相应位置拍摄该位置的初始散斑图像。完成所有位置的初始散斑图像拍摄后，继续按照设置的运动轨迹进行运动，每当运动至相应监测点时，拍摄该监测点处实时得的散斑图像。

同时，本实施例采用了非接触式的数字图像技术进行水冷壁在线应力监测，通过判断水冷壁面实时的散斑图像与初始的散斑图像的差异，从而实现水冷壁的应力监测，提高了监测的可靠性和监测过程中的安全性。

具体而言，根据所述水冷壁的面积确定若干监测点，根据确定的所述监测点设定所述在线应力监测装置进行散斑图像采集时的运动轨迹时，包括：

确定所述水冷壁的壁面面积S0；

预先设定第一预设面积S1、第二预设面积S2、第三预设面积S3和第四预设面积S4，且S1＜S2＜S3＜S4；预先设定第一预设监测点数量Q1、第二预设监测点数量Q2、第三预设监测点数量Q3和第四预设监测点数量Q4，且Q1＜Q2＜Q3＜Q4；

根据所述壁面面积S0与各预设面积之间的关系设定所述监测点的数量：

当S0＜S1时，选定所述第一预设监测点数量Q1作为所述监测点的数量；

当S1≤S0＜S2时，选定所述第二预设监测点数量Q2作为所述监测点的数量；

当S2≤S0＜S3时，选定所述第三预设监测点数量Q3作为所述监测点的数量；

当S3≤S0＜S4时，选定所述第四预设监测点数量Q4作为所述监测点的数量；

在选定所述第i预设监测点数量Qi作为所述监测点的数量后，i=1，2，3，4，按顺序依次将Qi个监测点串联在一起后作为所述在线应力监测装置的运动轨迹，以使得所述在线应力监测装置依次采集所述运动轨迹中各个监测点的散斑图像。

结合图2所示，具体而言，在根据水冷壁的面积确定若干监测点时，可根据水冷壁壁面的大小，将水冷壁壁面平均划分为9个区域，分别a、b、c、d、e、f、g、h和i九个区域，分别将a-i九个区域作为监测点，即是，分别采集a-i九个区域的散斑图像数据。

具体而言，根据确定的所述监测点设定所述在线应力监测装置进行散斑图像采集时的运动轨迹时，可根据各个监测点的位置进行运动轨迹的确定。例如，再确定a-i九个区域作为监测点后，可从a-i九个区域中选择一个区域作为起始点，并依次采集其他区域进行顺次串联后作为运动轨迹。例如，将a区域作为起始点，设定的运动轨迹为a-b-c-d-e-f-g-h-i。

具体而言，在将所述实时散斑图像与所述初始散斑图像进行比对，根据比对结果确定所述水冷壁的应力是否发生变化时，包括：

分别获取Qi个监测点的初始散斑图像，并在每一监测点的初始散斑图像中标记若干个初始特征点；

分别获取Qi个监测点的实时散斑图像，并在每一监测点的实时散斑图像中标记若干个实时特征点；

将所述实时特征点与所述初始特征点进行比对，根据所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量确定所述水冷壁的应力是否发生变化。

继续参阅图2所示，具体而言，在确定初始特征点时，以a区为例，在获取到初始散斑图像后，从而a区的散斑图像中提取若干个特征点，此处以一个点为例，提取特征点a0，将a0点作为初始特征点。同样的，在实时散斑图像中确定实时特征点a1。

在确定实时特征点与初始特征点之间的位移量时，只需计算a0点与a1点之间的距离值，即可获取到a0点相对于a1点的位移量，即是，获取到a0点位移一定距离后到达a1点位置，也即是，位移量即为a0点到达a1点的距离。

具体而言，在将所述实时特征点与所述初始特征点进行比对，根据所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量确定所述水冷壁的应力是否发生变化后，包括：

预先设定第一预设位移量K1、第二预设位移量K2、第三预设位移量K3和第四预设位移量K4，且K1＜K2＜K3＜K4；预先设定第一预设间隔时长T1、第二预设间隔时长T2、第三预设间隔时长T3和第四预设间隔时长T4，且T1＞T2＞T3＞T4；

获取每一次采集的所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量，在所有所述监测点中确定位移量最大的监测点，并将该监测点的位移量记为最大位移量K0。具体的，再将实时特征点与初始特征点之间的位移量比对后，从而每一个监测点中，选取位移量最大的实时特征点的位移量作为最大位移量K0。

具体而言，根据所述最大位移量K0与各预设位移量之间的关系确定每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长：

当K0＜K1时，选定所述第一预设间隔时长T1作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K1≤K0＜K2时，选定所述第二预设间隔时长T2作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K2≤K0＜K3时，选定所述第三预设间隔时长T3作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K3≤K0＜K4时，选定所述第四预设间隔时长T4作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

在选定第i预设间隔时长Ti作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长后，i=1，2，3，4，则在每间隔第i预设间隔时长Ti后采集一次监测点的实时散斑图像。

可以看出，通过根据根据所述最大位移量K0与各预设位移量之间的关系确定每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长，能够实时有效地根据水冷壁的应力变化调整实时散斑图像采集的时间间隔，在提高监测效率的同时，还能够根据水冷壁的应力变化及时的进行监测时的时间间隔的调整。

具体而言，在选定第i预设间隔时长Ti作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长后，包括：

获取所述初始散斑图像的初始平均灰度值L0，还获取每一次采集的位移量最大的监测点的实时散斑图像的实时平均灰度值△L；

预先设定第一预设灰度差值L1、第二预设灰度差值L2、第三预设灰度差值L3和第四预设灰度差值L4，且L1＜L2＜L3＜L4；预先设定第一预设时长修正系数a1、第二预设时长修正系数a2、第三预设时长修正系数a3和第四预设时长修正系数a4，且1＞a1＞a2＞a3＞a4＞0.8；

根据每一次获取的实时平均灰度值△L与所述初始平均灰度值L0之间的差值与各预设灰度差值之间的关系、对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正：

当|△L-L0|＜L1时，选定所述第一预设时长修正系数a1对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a1；

当L1≤|△L-L0|＜L2时，选定所述第二预设时长修正系数a2对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a2；

当L2≤|△L-L0|＜L3时，选定所述第三预设时长修正系数a3对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a3；

当L3≤|△L-L0|＜L4时，选定所述第四预设时长修正系数a4对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a4。

上述实施例通过水冷壁在线应力监测装置，克服了数字图像相关技术设备局限在某个固定位置的问题，提高了数字图像相关技术的运用灵活度，拓展了数字图像相关技术的运用场景。

上述实施例通过采用了非接触式的数字图像技术进行水冷壁在线应力监测，通过图像算法判断水冷壁面实时的散斑图像与初始的散斑图像的差异从而实现水冷壁的应力监测，提高了监测的可靠性和监测过程中的安全性。

参阅图3-6所示，基于上述实施例的另一种优选的实施方式中，本实施方式提供了一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测装置，该装置用于实施上述实施例中的基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法，包括：

应力监测单元19，设置在水冷壁18的侧部，用于采集所述水冷壁18壁面的散斑图像；

图像处理单元17，与所述应力监测单元19电连接，用于对所述散斑图像进行处理；

数据终端16，与所述应力监测单元19和图像处理单元17电连接，用于进行数据处理并控制所述应力监测单元19的运动轨迹。

具体而言，所述应力监测单元19包括固定架1、承重架2、可移动散斑收发平台3和曳引电机4。承重架2设置在所述固定架1内部，与所述固定架1可滑动连接，并沿所述固定架1的设置方向滑动；可移动散斑收发平台3固定在所述承重架2内部，所述可移动散斑收发平台3用于采集水冷壁18的散斑图像；曳引电机4，设置在所述固定架1的上部，并与所述承重架2连接，所述曳引电机4用于驱动所述承重架2在所述固定架1的内部移动。

具体而言，所述应力监测单元19还包括对重装置7、导向轮6和钢丝绳，对重装置7可滑动设置在所述固定架1的侧部；导向轮6设置在所述固定架1的上部，与所述曳引电机4并排设置；钢丝绳，设置在所述导向轮6上并与所述曳引电机4连接，且所述钢丝绳的两端部分别与所述对重装置7和承重架2连接。

具体而言，在具体实施时，固定架1垂直安装在平面楼板内侧，曳引电机4安装在楼板外侧。可移动式散斑收发平台固定在承重架2上，钢丝绳一端固定承重架2，一端固定位于固定架1一侧的对重装置7，绕过曳引电机4和导向轮6。通过钢丝绳和曳引电机4之间的摩擦产生曳引力驱动承重架2作上下运动从而使可移动散斑收发平台3在竖直方向运动。可移动散斑收发平台3安装有丝杆传动机构，可以在水平方向运动。

具体而言，可移动散斑收发平台3在竖直方向的移动速度在0.1m/s。

具体而言，所述的对重装置7的重量与移动散斑收发平台的重量需满足曳引驱动条件。

具体而言，所述的曳引电机4选用小型交流有齿曳引机，保证可移动散斑收发平台3可以以2-5m/s的速度在竖直方向运动。曳引电机4底座与安装平面等结合处在拧紧螺栓前必须用塞尺检查是否存在间隙，如有间隙用垫片垫实，以防任何形式的间隙都将影响曳引电机4的运行功能。

具体而言，所述的固定架1的长度根据所测水冷壁长度而定，宽度根据可移动散斑收发平台3的丝杆传动距离而定。若水冷壁的宽度大于丝杆传动距离，则选用多个水冷壁在线应力监测装置并列安装，相邻的固定架1之间距离应大于2cm。

具体而言，所述可移动散斑收发平台3包括：滚珠丝杆10、导轨11、数字摄像机12、蓝光灯13、载重滑块14和电机15；其中，

所述载重滑块14、电机15和滚珠丝杆10安装在导轨11上，所述电机15与所述滚珠丝杆10连接，以驱动所述丝杆做旋转运动，从而带动所述固定在载重滑块14做直线往返运动，所述数字摄像机12和蓝光灯13设置在所述载重滑块14上。

具体而言，可移动散斑收发平台3由滚珠丝杆10、导轨11、数字摄像机12、蓝光灯13，载重滑块14、电机15构成。载重滑块14、电机15和滚珠丝杆10安装在导轨11上，通过电机15的驱动，丝杆做旋转运动，带动固定在载重滑块14中的螺母做直线往返运动。载重滑块14上安装有蓝光灯13和两台数字摄像机12，数字摄像机12在蓝光灯13两侧对称安装。

具体而言，因避免水平位移时的干涉，所述的载重滑块14与步进电机的高度差s应大于10mm。

具体而言，所述的可移动散斑收发平台3中所使用的电机15选用步进电机，以满足平台在水平方向移动的精度需要。滚珠丝杆10传动距离应小于3米，滚珠丝杆10的直径与长度之比需小于60。

具体而言，可移动散斑收发平台3的两端通过支撑板8与滑块9固定，滑块9安装在固定架1内侧的圆柱导轨11上，使可移动散斑收发平台3在竖直方向可以稳定运动。

具体而言，两台数字摄像机12的分辨率精度选定为30um/pixel-80um/pixel且两台数字摄像机12安装夹角为30°-45°。

具体而言，选用刚度较高的金属作为支撑板8和载重滑块14的材料，一般选用45号钢。

具体而言，数据终端16优选为计算机终端，图像处理单元17为图像处理模块，数据终端16和图像处理单元17之间通过无线通讯的方式分别控制应力监测单元19的运动轨迹和处理应力监测单元19的可移动散斑收发平台3传输的散斑图像。确定应力监测单元19发出的散斑在水冷壁18的初始生成位置后开始监测,开始监测后，沿计算机终端设定的运动轨迹进行运动。

结合图7所示，上述实施例在具体实施时，在开始应力监测前，测试水冷壁在线应力监测装置，在通过测试后使水冷壁在线应力监测装置开始运行。开始运行后，使可移动散斑收发平台移动至初始位置，即是，使可移动散斑收发平台移动至初始监测点，并调试蓝关灯，直至被测水冷壁壁面上投射出清晰的散斑，可移动散斑收发平台沿设定的运动轨迹移动，并在各个监测点处拍摄各监测点处的初始散斑图像，当完成所有监测点的初始散斑图像的拍摄后，使可移动散斑收发平台继续沿运动轨迹进行散斑图像的拍摄，以获取各个监测点的实时散斑图像，将采集的实时散斑图像与初始散斑图像进行图像处理后进行比对，判断各个监测点的实时散斑图像与初始散斑图像中的特征点是否发生位移，当发生位移时则对该监测点进行标记，并继续进行后续监测，当未发生位移时，则使可移动散斑收发平台沿设定的运动轨迹继续移动。

具体而言，上述实施例的应力监测方式为通过水冷壁在线应力监测装置拍摄散斑图像后，通过将同一监测点内的初始散斑图像和实时散斑图像通过图像算法进行计算比对后，判断实时散斑图像中的特征点是否与初始散斑图像中该特征点的初始状态不同，从而计算出水冷壁是否发生应力变化。

本发明的有益效果为：

1）本发明通过设置水冷壁在线应力监测装置，克服了数字图像相关技术设备局限在某个固定位置的问题，提高了数字图像相关技术的运用灵活度，拓展了数字图像相关技术的运用场景。

2）本发明通过数字图像相关技术与现有的水冷壁监测技术相比，通过图像算法判断水冷壁面实时的散斑图像与初始的散斑图像的差异从而实现水冷壁的应力监测，本发明具有监测精度高和提高监测实时性等优点。

3）本发明通过数字图像相关技术在水冷壁应力监测领域中的运用，克服了现有技术中监测难度高，不灵活等缺点，不需要实际接触监测，提高了监测的可靠性和监测过程中的安全性和定位的高精度性。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法，其特征在于，包括：

在待监测的水冷壁的侧部设置在线应力监测装置；

根据所述水冷壁的面积确定若干监测点，根据确定的所述监测点设定所述在线应力监测装置进行散斑图像采集时的运动轨迹；

采集每一所述监测点的初始散斑图像后，实时的采集每一所述监测点的实时散斑图像；

将所述实时散斑图像与所述初始散斑图像进行比对，根据比对结果确定所述水冷壁的应力是否发生变化；其中，

在采集每一所述监测点的初始散斑图像时，包括：

调试所述在线应力监测装置的蓝光灯，直至所述蓝光灯在待监测的水冷壁的壁面上投射出清晰的散斑；

根据设定的拍摄参数，采集每一所述监测点的散斑图像；

根据所述水冷壁的面积确定若干监测点，根据确定的所述监测点设定所述在线应力监测装置进行散斑图像采集时的运动轨迹时，包括：

确定所述水冷壁的壁面面积S0；

预先设定第一预设面积S1、第二预设面积S2、第三预设面积S3和第四预设面积S4，且S1＜S2＜S3＜S4；预先设定第一预设监测点数量Q1、第二预设监测点数量Q2、第三预设监测点数量Q3和第四预设监测点数量Q4，且Q1＜Q2＜Q3＜Q4；

根据所述壁面面积S0与各预设面积之间的关系设定所述监测点的数量：

当S0＜S1时，选定所述第一预设监测点数量Q1作为所述监测点的数量；

当S1≤S0＜S2时，选定所述第二预设监测点数量Q2作为所述监测点的数量；

当S2≤S0＜S3时，选定所述第三预设监测点数量Q3作为所述监测点的数量；

当S3≤S0＜S4时，选定所述第四预设监测点数量Q4作为所述监测点的数量；

在选定所述第i预设监测点数量Qi作为所述监测点的数量后，i=1，2，3，4，按顺序依次将Qi个监测点串联在一起后作为所述在线应力监测装置的运动轨迹，以使得所述在线应力监测装置依次采集所述运动轨迹中各个监测点的散斑图像；

在将所述实时散斑图像与所述初始散斑图像进行比对，根据比对结果确定所述水冷壁的应力是否发生变化时，包括：

分别获取Qi个监测点的初始散斑图像，并在每一监测点的初始散斑图像中标记若干个初始特征点；

分别获取Qi个监测点的实时散斑图像，并在每一监测点的实时散斑图像中标记若干个实时特征点；

将所述实时特征点与所述初始特征点进行比对，根据所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量确定所述水冷壁的应力是否发生变化；

在将所述实时特征点与所述初始特征点进行比对，根据所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量确定所述水冷壁的应力是否发生变化后，包括：

预先设定第一预设位移量K1、第二预设位移量K2、第三预设位移量K3和第四预设位移量K4，且K1＜K2＜K3＜K4；预先设定第一预设间隔时长T1、第二预设间隔时长T2、第三预设间隔时长T3和第四预设间隔时长T4，且T1＞T2＞T3＞T4；

获取每一次采集的所述实时特征点与所述初始特征点之间的位移量，在所有所述监测点中确定位移量最大的监测点，并将该监测点的位移量记为最大位移量K0；

根据所述最大位移量K0与各预设位移量之间的关系确定每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长：

当K0＜K1时，选定所述第一预设间隔时长T1作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K1≤K0＜K2时，选定所述第二预设间隔时长T2作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K2≤K0＜K3时，选定所述第三预设间隔时长T3作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

当K3≤K0＜K4时，选定所述第四预设间隔时长T4作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长；

在选定第i预设间隔时长Ti作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长后，i=1，2，3，4，则在每间隔第i预设间隔时长Ti后采集一次监测点的实时散斑图像；

在选定第i预设间隔时长Ti作为每一监测点相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长后，包括：

获取所述初始散斑图像的初始平均灰度值L0，还获取每一次采集的位移量最大的监测点的实时散斑图像的实时平均灰度值△L；

预先设定第一预设灰度差值L1、第二预设灰度差值L2、第三预设灰度差值L3和第四预设灰度差值L4，且L1＜L2＜L3＜L4；预先设定第一预设时长修正系数a1、第二预设时长修正系数a2、第三预设时长修正系数a3和第四预设时长修正系数a4，且1＞a1＞a2＞a3＞a4＞0.8；

根据每一次获取的实时平均灰度值△L与所述初始平均灰度值L0之间的差值与各预设灰度差值之间的关系、对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正：

当|△L-L0|＜L1时，选定所述第一预设时长修正系数a1对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a1；

当L1≤|△L-L0|＜L2时，选定所述第二预设时长修正系数a2对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a2；

当L2≤|△L-L0|＜L3时，选定所述第三预设时长修正系数a3对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a3；

当L3≤|△L-L0|＜L4时，选定所述第四预设时长修正系数a4对相邻两次的实时散斑图像获取时的间隔时长进行修正，修正后的间隔时长为Ti*a4。

2.一种基于数字散斑的水冷壁在线应力监测装置，其特征在于，该装置用于实施如权利要求1所述的基于数字散斑的水冷壁在线应力监测方法，包括：

应力监测单元，设置在水冷壁的侧部，用于采集所述水冷壁的壁面的散斑图像；

图像处理单元，与所述应力监测单元电连接，用于对所述散斑图像进行处理；

数据终端，与所述应力监测单元和图像处理单元电连接，用于进行数据处理并控制所述应力监测单元的运动轨迹；

所述应力监测单元包括：

固定架；

承重架，设置在所述固定架内部，与所述固定架可滑动连接，并沿所述固定架的设置方向滑动；

可移动散斑收发平台，固定在所述承重架内部，所述可移动散斑收发平台用于采集水冷壁的散斑图像；

曳引电机，设置在所述固定架的上部，并与所述承重架连接，所述曳引电机用于驱动所述承重架在所述固定架的内部移动；

所述可移动散斑收发平台包括：滚珠丝杆、导轨、数字摄像机、蓝光灯、载重滑块和电机；其中，

所述载重滑块、电机和滚珠丝杆安装在导轨上，所述电机与所述滚珠丝杆连接，以驱动所述丝杆做旋转运动，从而带动所述固定在载重滑块做直线往返运动，所述数字摄像机和蓝光灯设置在所述载重滑块上。

3.根据权利要求2所述的基于数字散斑的水冷壁在线应力监测装置，其特征在于，所述应力监测单元还包括：

对重装置，可滑动设置在所述固定架的侧部；

导向轮，设置在所述固定架的上部，与所述曳引电机并排设置；

钢丝绳，设置在所述导向轮上，并与所述曳引电机连接，且所述钢丝绳的两端部分别与所述对重装置和承重架连接。

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