阅读说明：本技术 基于激光图像识别的空气预热器的转速测量装置及方法 (Device and method for measuring rotating speed of air preheater based on laser image recognition ) 是由 虞东 余亮 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于激光图像识别的空气预热器的转速测量装置及方法,转速测量装置包括有：激光图像识别单元、中央处理单元、显示单元和驱动单元。转速测量方法,步骤包括：(I)转子主轴参数设定；(II)原始图像采集：(III)计算位移累积量；(IV)设定间隔时间；(V)工作时图像采集；(VI)计算工作时的位移累积量；(VII)计算实际转速。本发明是利用激光图像识别处理技术直接采集被测物图像,并通过对图像中像素的位置和数量信息处理得到位移的变化和累积量,在不需增设任何附加测量辅助件的条件下,实现非接触转速测量,能对转速进行瞬时测量,使转速检测的准确度大幅提高。(The invention discloses a device and a method for measuring the rotating speed of an air preheater based on laser image recognition, wherein the rotating speed measuring device comprises: the device comprises a laser image recognition unit, a central processing unit, a display unit and a driving unit. The rotating speed measuring method comprises the following steps: (I) setting parameters of a rotor spindle; (II) raw image acquisition: (III) calculating displacement cumulant; (IV) setting interval time; (V) collecting images during work; (VI) calculating displacement cumulant during work; (VII) calculating the actual rotating speed. The invention directly collects the measured object image by using the laser image recognition processing technology, obtains the change and cumulant of the displacement by processing the position and the quantity information of the pixel in the image, realizes the non-contact rotating speed measurement under the condition of not adding any additional measuring auxiliary part, can carry out instantaneous measurement on the rotating speed, and greatly improves the accuracy of the rotating speed detection.)

基于激光图像识别的空气预热器的转速测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种超低转速测量的方法和测量装置，是锅炉空预器转子主轴转速测量装置。

背景技术

回转式空气预热器(简称：空预器)是电站锅炉中极为重要的辅助设备，在锅炉运行时，空预器转子以每分钟约1转的转速缓慢地旋转，锅炉尾部排出的烟气和进入空预器中的空气进行逆向热交换，转子中的蓄热元件在烟气侧吸热，在空气侧放热，为锅炉提供预加热空气，降低锅炉排烟温度，提高锅炉的燃烧和运行效率。因此，空预器在锅炉的整个启停运行过程中，总是比锅炉设备先运行，后停止，是锅炉设备安全稳定运行的重要保证。所以，当空预器因各种原因发生停转，其转子会因局部受热变形过大造成卡死，如不能在短时间内处置和解决将会发生严重设备事故。

为了检测转子是否在持续转动工作，传统的检测方式是在转子上安装测速标记或者增加齿轮等辅助测量件，但是由于转子是处于超低转速转动，传统的检测方式不易发觉其是处于转动还是停转状态，因此能够准确地测量出处于超低转速转动的转子转速的测量装置对降低空预器的事故发生率具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种能够准确地测量出转子处于超低转速状态的转速测量装置，同时也提供了一种转速测量方法。

为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：

本发明提供一种基于激光图像识别的空气预热器的转速测量装置，包括有：激光图像识别单元、中央处理单元、显示单元和驱动单元；

激光图像识别单元，用于采集并识别处理空气预热器的转子主轴表面图像，激光图像识别单元进一步包括有用于将一束激光投射到被测转子主轴表面的激光束投射器、用于接收激光束通过被测表面透镜反射成像的感光元件，与感光元件电性连接的图像识别芯片；

中央处理单元，用于接收激光图像识别单元采集的图像信息并进行分析处理，中央处理单元进一步包括有：中央处理芯片、存储模块、比对模块、时间设定模块、计算模块和选择设定模块；

中央处理芯片：用于转速测量装置的各单元部分的电性连接和控制；

存储模块：用于储存图像识别芯片传输过来的成像像素图信息；

比对模块：用于比对图像识别芯片传输过来的前后接收到的两幅成像像素图信息，得出移动变化的像素数量，进而得出两幅成像像素图之间的位移累积量；

时间设定模块：用于设定激光束投射器的投射间隔时间作为采样周期；

计算模块：根据移动的像素数量得出相应的转子主轴表面的位移累积量，并根据位移累积量与间隔时间得出转子主轴的转速；

选择设定模块：用于选择并设定被测的转子主轴的半径或周长；

显示单元：提供有显示屏，并用数字直观地显示出转子主轴的转速信息及各单元部分的状态信息；

驱动单元：用于驱动激光束投射器的投射工作。

作为一种优选方案，还包括有用于支撑转速测量装置的支撑支架。

作为一种优选方案，还包括有信号输入输出单元，用于连接外部通讯网络。可实现输出4～20mA标准信号或采用通讯协议的方式进行信号传输。

本发明还提供了一种如上面所述的基于激光图像识别的空气预热器的转速测量方法，步骤包括：

(I)转子主轴参数设定，通过选择设定模块设定被测的转子主轴的半径或周长；

(II)原始图像采集，通过激光图像识别单元对被测的转子主轴转动一周的表面进行原始的成像像素图采集，并将采集得到的成像像素图储存至中央处理单元的存储模块中：

(III)计算位移累积量，通过计算模块计算出每幅成像像素图之间的位移累积量并储存至中央处理单元的存储模块中；

(IV)设定采样周期，设定激光束投射器的投射间隔时间作为采样周期；

(V)工作时图像采集，通过激光图像识别单元对处于实际工作状态的被测的转子主轴表面在采样周期内采集前后两幅成像像素图，并将两幅成像像素图传输至中央处理单元；

(VI)计算工作时的位移累积量，中央处于单元的比对模块比对前后两幅成像像素图信息，得出移动变化的像素数量，进而得出两幅成像像素图之间的位移累积量；

(VII)计算实际转速，中央处于单元的计算模块根据步骤VI得到的位移累积量与采样周期的间隔时间计算得到转子主轴的实际转速。

作为一种优选方案，步骤VII得到的实际转速在显示单元显示出来。

作为一种优选方案，步骤VII得到的实际转速通过信号输入输出模块传输至外部设备。

本发明是利用激光图像识别处理技术直接采集被测物图像，并通过对图像中像素的位置和数量信息处理得到位移的变化和累积量，在不需增设任何附加测量辅助件的条件下，实现非接触转速测量，能对转速进行瞬时测量，使转速检测的准确度大幅提高。

附图说明

图1是本发明的转速测量装置的结构示意图。

图2是本发明的转速测量装置的结构框图。

图3是本发明改进后的转速测量装置的结构框图。

图4为本发明中央处理单元的结构框图。

图中，1.转子主轴、2.转速测量装置、21.激光束投射器、3.支撑支架、4.激光束。

具体实施方式

为了更清楚地理解本发明的详细内容，可参考附图以及下面对本发明的描述和具体实施例，附图中相同部件用同一符号和数字代表。以下结合附图说明和实施例，对本发明进行较为详细的说明。相关领域的专业技术人员应当完全理解，以下所述和提供的实施例并非用来制约本发明所涉及的范围。另外，附图未按比例进行绘制，仅用于满足清楚地阐述和进行示意性说明。

请一并参阅图1至图4，如图所示，一种基于激光图像识别的空气预热器的转速测量装置2，包括有：激光图像识别单元、中央处理单元、显示单元和驱动单元；

激光图像识别单元，用于采集并识别处理空气预热器的转子主轴1表面图像，激光图像识别单元进一步包括有用于将一束激光投射到被测转子主轴表面的激光束投射器21、用于接收激光束4通过被测表面透镜反射成像的感光元件，与感光元件电性连接的图像识别芯片；

中央处理单元，用于接收激光图像识别单元采集的图像信息并进行分析处理，中央处理单元进一步包括有：中央处理芯片、存储模块、比对模块、时间设定模块、计算模块和选择设定模块；

中央处理芯片：用于转速测量装置的各单元部分的电性连接和控制；

存储模块：用于储存图像识别芯片传输过来的成像像素图信息；

比对模块：用于比对图像识别芯片传输过来的前后接收到的两幅成像像素图信息，得出移动变化的像素数量，进而得出两幅成像像素图之间的位移累积量；

时间设定模块：用于设定激光束投射器的投射间隔时间作为采样周期；

计算模块：根据移动的像素数量得出相应的转子主轴表面的位移累积量，并根据位移累积量与间隔时间得出转子主轴的转速；

选择设定模块：用于选择并设定被测的转子主轴的半径或周长；

显示单元：提供有显示屏，并用数字直观地显示出转子主轴的转速信息及各单元部分的状态信息；

驱动单元：用于驱动激光束投射器的投射工作。

作为一种优选方案，还包括有用于支撑转速测量装置2的支撑支架3。支撑支架可以灵活调节转速测量装置的方向和角度。

作为一种优选方案，还包括有信号输入输出单元，用于连接外部通讯网络。可实现输出4～20mA标准信号或采用通讯协议的方式进行信号传输。

一种如上面所述的基于激光图像识别的空气预热器的转速测量方法，步骤包括：

(I)转子主轴参数设定，通过选择设定模块设定被测的转子主轴的半径或周长；

(II)原始图像采集，通过激光图像识别单元对被测的转子主轴转动一周的表面进行原始的成像像素图采集，并将采集得到的成像像素图储存至中央处理单元的存储模块中：

(III)计算位移累积量，通过计算模块计算出每幅成像像素图之间的位移累积量并储存至中央处理单元的存储模块中；

(IV)设定采样周期，设定激光束投射器的投射间隔时间作为采样周期；

(V)工作时图像采集，通过激光图像识别单元对处于实际工作状态的被测的转子主轴表面在采样周期内采集前后两幅成像像素图，并将两幅成像像素图传输至中央处理单元；

(VI)计算工作时的位移累积量，中央处于单元的比对模块比对前后两幅成像像素图信息，得出移动变化的像素数量，进而得出两幅成像像素图之间的位移累积量；

(VII)计算实际转速，中央处于单元的计算模块根据步骤VI得到的位移累积量与采样周期的间隔时间计算得到转子主轴的实际转速。

作为一种优选方案，步骤VII得到的实际转速在显示单元显示出来。

作为一种优选方案，步骤VII得到的实际转速通过信号输入输出模块传输至外部设备。

举例解释工作原理：被测的转子主轴1转动时，转速测量装置2的激光束投射器21发射出激光束4照射到被测的转子主轴1表面，激光束照射转子主轴1表面所形成的图像反射进入转速测速装置2中的感光元件并传输至图像识别芯片，图像识别芯片将采集到像素图处理为X和Y两个方向的位置信息输出给中央处理单元，中央处理单元根据方向确定旋转方向的正反，同时中央处理单元可通过时间设定模块进行选择设定采样周期为1次/毫秒～10毫秒的速度进行测量，同时控制图像识别芯片读出每个位移量，中央处理单元根据每个单位测量采样周期的间隔时间Δt对应的位移量ΔL得到被测转轴1的即时线速度V，再由公式：计算出即时转速显示在显示单元上，转速测量装置2同时输出4～20mA信号或通讯信号给外部设备使用。当转速测量装置2检测到被测的转子主轴1转速异常时(低于0.8转/分)发出转速异常信号；当检测到停转时，延时1000毫秒发出停转报警。

进一步地叙述，以转速测量装置2测量的被测的转子主轴1直径D为400毫米，预设图像分辨率2000cpi为例，当被测的转子主轴1旋转移动1英寸(25.4mm)，图像识别芯片向中央处理单元发送2000个坐标位置，对应被测转子主轴旋转移动了2000像素点，一个像素点对应移动1/2000英寸(0.0127毫米)的长度。若中央处理单元在1秒时间采样到1000个像素点，则被测转轴1旋转移动了12.7毫米，被测转轴1的圆周线速度V为12.7毫米/秒，再由公示可得出转速n为0.01转/秒(0.6转/分钟)。

上述实施例所述并不是唯一方法，在不偏离本发明含义的情况下，还可以对具体实施例进行各种变换和优化，这些变换和优化都在本发明权利要求书所限定的范围中。