[发明专利]一种用于高温水冷壁结焦检测的探针和方法

权利要求书

1.一种用于高温水冷壁结焦检测的探针，其特征在于，所述探针包括依次布置的激光光源、导光臂、光路系统和图像记录单元，所述激光光源产生的激光经由导光臂引入光路系统形成发散的入射光后通过观测窗口照射在被测水冷壁及水冷壁灰焦上，水冷壁及水冷壁灰焦反射的光经观测窗口经光路系统滤去杂光后由图像记录单元记录。

2.根据权利要求1所述的用于高温水冷壁结焦检测的探针，其特征在于，所述光路系统包括准直扩束器、布置在观测窗口下方的反射镜和平凹柱透镜；激光经由导光臂引入后依次经过准直扩束器、反射镜和平凹柱面镜后通过观测窗口照射在被测水冷壁及水冷壁灰焦上，水冷壁及水冷壁灰焦反射的光经观测窗口后由图像记录单元记录。

3.根据权利要求2所述的用于高温水冷壁结焦检测的探针，其特征在于，所述图像记录单元包括窄带滤光片和非晶硅红外微测辐射热计；所述水冷壁及水冷壁灰焦反射的光经观测窗口后经窄带滤光片后由非晶硅红外微测辐射热计记录。

4.根据权利要求3所述的用于高温水冷壁结焦检测的探针，其特征在于，所述的反射镜为反射角度可调的反射镜，由外部控制信号控制驱动装置调整反射镜的旋转角度，波长10.6μm的光线反射率大于95％。

5.根据权利要求3所述的用于高温水冷壁结焦检测的探针，其特征在于，所述非晶硅红外微测辐射热计的分辨率为640×480，采集帧率可达50Hz；所述窄带滤光片设于非晶硅红外微测辐射热计前，中心波长10.6μm，透过率大于70％，带宽小于300nm。

6.根据权利要求1所述的用于高温水冷壁结焦检测的探针，其特征在于，所述激光发生单元包括二氧化碳激光器和冷却器；所述二氧化碳激光器产生中红外波长激光束，光束质量M²≤1.2，功率可在2W～100W范围内调节。

7.根据权利要求1所述的用于高温水冷壁结焦检测的探针，其特征在于，所述探针包括具有开口端和封闭端的长管状的中空外壳，激光光源和导光臂设于开口端；在外壳上开设一个耐高温玻璃窗口作为观测窗口；所述中空外壳内壁铺设有冷却夹套，冷却剂进出口设于开口端附近。

8.根据权利要求7所述的用于高温水冷壁结焦检测的探针，其特征在于，所述冷却夹套为双层冷却结构，外层为冷却剂进口通道，内层为冷却剂出口通道。

9.一种用于高温水冷壁结焦检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将探针插入点火孔；

(2)激光光源产生的中红外波长激光束经准直扩束器后成为平行光，经由反射镜和平凹柱面镜后形成发散的入射光，透过观测窗口照射在被测水冷壁上；

(3)入射光将被测水冷壁区域照亮，被测水冷壁反射及散射回的物光由窄带滤光片滤去杂光后，被非晶硅红外微测辐射热计所记录；

(4)通过改变探针深入点火孔的程度，实现在不同的视点坐标获得同一被测水冷壁区域不同视点的多幅图像数据；通过控制旋转探针，控制观测窗口的朝向，实现不同水冷壁区域的测量；

(5)记录下的多幅图像数据传输至计算机，经多视图三维重建方法处理得到被测水冷壁表面三维形貌，进而判断炉膛高温水冷壁结焦情况。

10.根据权利要求9所述的用于高温水冷壁结焦检测的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述多视图三维重建方法包括特征提取与匹配、运动结构恢复、多视角立体匹配以及表面重建：取基于SIFT特征的图像匹配方法实现各视图的匹配；再利用运动结构恢复技术，实现传感器的位置和姿态估计，恢复稀疏的点云模型；结合所得传感器定向信息以及密集匹配方法，构建目标空间点云；最后利用点云进行网格构建以获得表面三维形貌。