[发明专利]一种非接触测量GIS设备位移反演应力的方法

权利要求书

1.一种非接触测量GIS设备位移反演应力的方法，其特征在于，包括：

步骤一：在GIS设备需要测量位移处安装移动目标靶，距离移动目标靶合适位置处安装用于非接触位移测量的工业相机，位于工业相机视场范围内的基础或固定钢结构支撑上安装固定目标靶；

步骤二：初始化工业相机，将用户需要设定的参数发送给工业相机，实现工业相机的参数设置；

步骤三：将工业相机拍摄到目标靶的图像传输到图像处理系统中；在图像处理系统中，对图像进行预处理，降低图像噪声，减少工业相机标定的误差以及目标靶的误判率；

步骤四：对图像进行图像数据采集与图像降噪处理后，对目标靶图像识别和准确定位，计算出目标靶的圆心；

步骤五：通过对比移动目标靶圆心和固定目标靶的圆心相对位置以及在不同帧之间的变化，计算出移动目标靶的位移量，即GIS设备位移数据；

步骤六：在有限元分析软件中分别建立参数化的固定支撑杆+管母线分析模块、滑动支撑杆+管母线分析模块、普通膨胀节分析模块和自平衡式膨胀节分析模块；

步骤七：根据膨胀节、固定支撑杆、滑动支撑杆及管母线的材料属性，在有限元分析软件中设置材料的相关参数，包括弹性模量、泊松比、密度及热膨胀系数；

步骤八：根据分析对象的类型，法兰盘采用三维实体单元，波纹管和管母线筒体采用二维板壳单元，拉杆、滑动支撑杆和固定支撑杆采用一维梁单元，划分网格，对模型中应力集中部位进行网格细化；

步骤九：对普通膨胀节分析模块和自平衡膨胀节分析模块，膨胀节分析模块的两端创建刚性区域作为接口节点，拉杆和法兰盘的连接点区域根据实际情况进行节点自由度耦合处理，波纹管与法兰盘的连接区域根据实际情况采用多点约束方法进行节点自由度连接；

步骤十：对于固定支撑杆+管母线分析模块和滑动支撑杆+管母线分析模块，在模块的两端创建刚性区域作为接口节点，固定支撑杆与管母线的连接处采用节点合并的方式实现固定连接，滑动支撑杆与管母线的连接处根据实际情况耦合自由度，以实现管母线相对滑动支撑杆的滑动，固定支撑杆和滑动支撑杆的地面固定点均实现全约束；

步骤十一：在普通膨胀节和自平衡膨胀节有限元模型的基础上，对其进行刚度分析，先施加内压，再约束模型左端自由度，对其右端分别施加力及弯矩，计算得到膨胀节的径向刚度、轴向刚度及弯曲刚度；

步骤十二：按照GIS设备整体结构形式，根据实际参数依次生成若干段固定支撑有限元模型和若干段滑动支撑有限元模型，利用各部分模型两端的接口节点实现各段模型的连接，创建GIS设备有限元三维整体模型，其中普通膨胀节和自平衡膨胀节并不在整体模型中体现，而是采用若干弹簧单元模拟普通膨胀节和自平衡膨胀节的径向刚度、轴向刚度及弯曲刚度，从而降低GIS设备三维整体有限元模型的计算规模；

步骤十三：考虑自重及管母线内压，施加整体安装温度和现场环境温度的边界条件，对GIS设备整体进行有限元分析，确定整体结构受力分布情况，判断管母线整体及固定支撑杆、滑动支撑杆是否满足实际工程要求，并与现场实测值进行对比分析；

步骤十四：通过对比分析位移实测值，将膨胀节区域的位移实测值施加于普通波纹管膨胀节和自平衡式波纹管膨胀节的有限元模型中，获得两种膨胀节局部受力分布情况，判断其是否满足实际工程要求，并确定其薄弱环节。

2.根据权利要求1所述的一种非接触测量GIS设备位移反演应力的方法，其特征在于，步骤一中，调整工业相机使得GIS设备的位移处于工业相机的焦平面上，以测量此处的X、Y两向位移。

3.根据权利要求1或2所述的一种非接触测量GIS设备位移反演应力的方法，其特征在于，步骤一中，在GIS设备需要重点监测位移处安装两台工业相机，使它们的焦平面互相垂直来测量此处的X、Y、Z三向位移。

4.根据权利要求1或2所述的一种非接触测量GIS设备位移反演应力的方法，其特征在于，步骤二中，通过网络将用户需要设定的参数发送给工业相机。