CN102192717B - 风力涡轮机和用于测量风力涡轮机转子叶片俯仰角的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力涡轮机和用于测量风力涡轮机转子叶片俯仰角的方法。具体地，提供了一种用于测量风力涡轮机转子叶片（5）的俯仰角的方法，其中所述转子叶片（5）的至少一部分的至少一个图像通过照相机（37）从规定位置获取，并且利用来自所述至少一个图像的数据计算所述俯仰角。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量风力涡轮机转子叶片俯仰角（或称桨距角，pitch angle）的方法。其进一步涉及一种风力涡轮机。
背景技术
包括叶片、转毂和俯仰系统的风力涡轮机转子的制造和安装包括若干存在超过公差的可能的操作。在叶片俯仰角不平衡（也称为气动不平衡）的情况下运转的风力涡轮机可能在某些部件例如偏航系统、主轴、主轴轴承、叶片根部和俯仰系统上出现过载。另外，发电量也可能不是最佳的。
俯仰调节取决于安装在来自工厂的叶片中的零度指示器的位置。然而，如果零杆（zero-bar）没有被正确安装，或者如果其已被损坏，则其无法对俯仰角的调节提供检查。
如果转子的气动不平衡很小，则涡轮机已能承受额外的负载且可能减小的发电量也可能不会被发现。较大的不平衡可能通过机舱中的加速度计或通过偏航系统和主轴承上的过量负载被检测为发电机每分钟转数（RPM）中的振动。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种有利的用于测量风力涡轮机转子叶片俯仰角的方法。本发明的第二目的在于提供一种有利的风力涡轮机。
第一目的通过权利要求1所述的用于测量风力涡轮机转子叶片俯仰角的方法实现。第二目的通过权利要求12所述的风力涡轮机实现。从属权利要求限定了本发明另外的改进方案。在本说明书中提及的所有特征单独地以及彼此间任意组合地都是有利的。
本发明的用于测量风力涡轮机转子叶片俯仰角的方法包括以下步骤：通过照相机从规定位置获取所述转子叶片的至少一部分的至少一个图像，优选是获取至少3个图像，以及利用来自所述至少一个图像的数据计算所述俯仰角。所述俯仰角限定了所述转子叶片绕所述转子叶片的中心线的旋转。
例如，可用交互程序对所述图像进行分析，该交互程序计算所述俯仰角。该方法基于对观察涡轮机转子叶片的角度的估计进行的。因此，照相机位置是关键。一般而言，该测量可通过维护人员执行。俯仰角测量，尤其是本发明的方法所提供的绝对俯仰角测量，是基于交互式视觉进行的。
本发明的优点在于：仅需要少量工具来测量俯仰角，例如仅需要照相机和分析单元，该分析单元可为计算机。而且，通过本发明，可以检测俯仰角的调节是否正确。这帮助确保风力涡轮机产生特定的额定功率，且减少了风力涡轮机部件的振动和负载。而且，本发明可在不拆卸风力涡轮机任何部件的情况下使用。
优选地，可以在当所述转子叶片安装到所述风力涡轮机时获取所述图像。当所述转子叶片旋转时或当所述转子叶片停止时也能够获取所述图像。这意味着能够对操作中的涡轮机或停止的涡轮机获取所述图像。为了调节俯仰角并重新测量从而验证该俯仰角是否正确，对停止的涡轮机获取所述图像可能是有利的。
所述风力涡轮机可包括机塔，所述图像可通过定位成距该机塔1m至3m之间优选2m水平距离的照相机获取。将照相机靠近机塔定位，例如使其距机塔的水平距离仅几米，使得可以在海上使用本发明的方法，尤其是用来测量海上风力涡轮机的转子叶片的俯仰角。
优选地，所述风力涡轮机可包括转毂，所述图像可通过定位在该转毂竖直下方和/或处于上风向的照相机获取。优选地，所述照相机可被定位为沿正上风向和所述转毂的正竖直下方。
所述转子叶片的图像可通过图像分析程序分析。例如，转子叶片的图像可被传递到分析单元，例如传递到计算机。然后可根据需要被调节所述转子的俯仰角。根据需要，可获取所述转子叶片的至少一个另外的图像，并且所述转子叶片的所述至少一个另外的图像可通过所述图像分析程序分析。这确保了转子叶片的俯仰角已被正确调节。
优选地，当所述转子叶片处于水平位置时，例如处于267°与273°之间例如270°的方位角时，获取所述转子叶片的所述图像。
转子叶片可包括叶片根部和具有肩部的后缘。优选地，图像从肩部到叶片根部获取。而且，转子叶片可包括具有肩部的后缘、压力侧和吸入侧。俯仰角可基于在肩部位置处确定的后缘相对于压力侧和吸入侧的位置来计算。而且，俯仰角可使用转子叶片的几何关系计算。
优选地，使用数字照相机。优选地，照相机提供至少9兆像素（Mpixel）优选10Mpixel的图像分辨率。
如果风力涡轮机处于操作中，且风力涡轮机的一个或更多叶片在绝对俯仰测量期间正在旋转的话，则高速照相机一般优选确保获得优选处于270°+/-3°的方位角处的至少一个可用图片。一般而言，这种高速照相机能够提供从例如25张图像/秒至超过10000张图像/秒。根据转子的旋转速度，照相机应该优选提供至少60张图像/秒。通过使用高速照相机，叶片仅转动一圈，即可获得超过一个叶片例如三个叶片的图像。照相机特别是高速照相机可优选为数字照相机。
照相机可以被可拆卸地附接到风力涡轮机的机塔或机塔的塔基，且其可被连接到包括万维网或类似网络连接的SCADA监视系统，和/或照相机可被连接到风力涡轮机中的本地计算机。SCADA监视系统和/或计算机可包括用于分析来自照相机的图像的图像分析工具或程序。通过使用可被连接到风力涡轮机的涡轮机控制器的SCADA监视系统，可远程完成图像分析，这对于海上风力涡轮机地点而言非常有用。
还有利的是，当多个风力涡轮机同时设立在不同地点（例如丹麦的新风力发电场和苏格兰的新风力发电场）时，通过使用远程SCADA监视系统，使得相同的技术人员能够监视用于每个新设立的风力涡轮机的图像分析程序的所有结果，而不必被迫去每个位置或地点。
例如，转子叶片可被定位为处于267°与273°之间优选270°的方位角。然后所述转子叶片可被俯仰为0°。所述转子叶片的至少一个图像可从所述转子叶片下方的规定位置通过照相机获取。然后可基于来自所述图像的分析数据计算所述俯仰角。
替代性地，所述转子叶片正在旋转。在该情况下，所述转子叶片可俯仰为0°。所述转子叶片的至少一个图像可从所述转子叶片下方的规定位置通过照相机获取。然后可基于来自所述图像的分析数据计算所述俯仰角。为了在风力涡轮机处于操作时且叶片旋转时测量转子叶片的俯仰角，优选可使用高速照相机。该高速照相机可提供至少60张图像/秒。
通常，可通过计算俯仰角的分析装置来分析图像。该分析装置可包括交互式图像处理和/或至少一个图像分析工具或程序。
本发明的风力涡轮机包括机塔、转毂和至少一个转子叶片。用于获取转子叶片图像的照相机被连接到转毂下方的机塔。优选地，风力涡轮机可包括2或3个转子叶片。本发明的风力涡轮机具有的优点在于：转子叶片的俯仰角可根据本发明的前述方法测量。
机塔可包括塔基，照相机可被连接到该塔基。通常，风力涡轮机可在海上安装。
照相机，优选为数字照相机，可以被可拆卸地连接到机塔或塔基。而且，照相机可被连接到分析单元，该分析单元可被配置成用于分析来自照相机的图像。例如，该分析单元可被配置为基于来自照相机的图像的数据确定转子叶片的绝对俯仰角。优选地，照相机能够提供至少9Mpixel优选至少10Mpixel的分辨率。而且，照相机可为高速照相机。该高速照相机能够提供至少25张图像/秒，优选至少60张图像/秒。
本发明的风力涡轮机具有与本发明的方法相同的优点，这是因为本发明的用于测量风力涡轮机转子叶片俯仰角的方法可利用本发明的风力涡轮机执行。
一般性地，本发明避免了额外的负载和可能减小的发电量。而且，减小了因不正确的俯仰角引起的发电机每分钟转数（RPM）中的振动、机舱的加速或偏航系统和主轴承上的过度负载。
本发明的另外的特征、性质和优点根据以下结合附图对实施例的描述将变得更加清楚。在实施例中提及的所有特征单独地以及彼此间任意组合地都是有利的。可以将不同实施例的特征彼此间任意组合。不同实施例中对应的元件由相同的附图标记表示并将仅描述一次以免重复。
附图说明
图1示意性地示出风力涡轮机。
图2示意性地示出转子叶片在由叶片的跨度和叶片的弦长限定的平面上的平面图。
图3示意性地示出转子叶片机翼部分弦长方向的横截面。
图4示意性地示出了利用照相机获取的风力涡轮机转子叶片和转毂的一部分的图像。
图5示意性地示出了图4图像的一部分。
图6示意性地示出了风力涡轮机的三个不同转子叶片的俯仰角的置信区间。
图7示意性地示出了第一观察方向中俯仰角测量的几何关系。
图8示意性地示出了在垂直于第一观察方向的第二观察方向中俯仰角测量的几何关系。
图9示意性地示出了旋转到俯仰角为0°的肩部位置处转子叶片的横截面。
图10示意性地示出了图9的肩部横截面41和与位于0.0°的肩部横截面41相比旋转-4.752°角的肩部横截面42。
具体实施方式
现在将参照图1至图3描述本发明的第一实施例。
图1示意性地示出了风力涡轮机1。风力涡轮机1包括机塔2、机舱3和转毂4。机舱3位于机塔2的顶上。转毂4包括三个风力涡轮机叶片5。然而，本发明不应被限于仅用于三叶片转子的叶片。实际上，它也可以实施成其他转子，例如单叶片转子、双叶片转子或超过三个叶片的智能转子（wit rotors）。转毂4被安装到机舱3。而且，转毂4被枢转地安装，从而使其能够绕旋转轴线9旋转。方位角表示转子叶片5绕旋转轴线9的旋转。发电机6位于机舱3内。
图2示出了转子叶片在由叶片的跨度18a和叶片的弦长18b（见图3）限定的平面上的平面图。图2示出了风力涡轮机叶片5，其通常被使用在三叶片转子中。图2所示的转子叶片5包括具有圆柱形轮廓的根部13和梢部12。梢部12形成叶片5的最外部。根部13的圆柱形轮廓用于将叶片固定到转子转毂4的轴承上。转子叶片5进一步包括所谓的肩部14，其被限定为其最大轮廓深度的部位，即叶片的最大弦长长度的部位。机翼部分15延伸在肩部14与梢部12之间，机翼部分15具有气动形状轮廓。过渡部分17延伸在肩部14和圆柱形根部13之间，在过渡部分17中，对从机翼部分15的气动轮廓到根部13的圆柱形轮廓进行过渡。俯仰角限定了转子叶片5绕跨度18a的旋转。
转子叶片的机翼部分15的弦长方向的横截面示于图3中。图3所示的气动轮廓包括凸出的吸入侧23和较不凸出的压力侧25。从叶片的前缘19延伸到其后缘11的点划线18b表示该轮廓的弦长。尽管在图3中压力侧25包括突出部27和凹入部29，但也可以实施为完全没有凹入部，只要吸入侧23比压力侧25更为凸出即可。
机翼部分15中的吸入侧23和压力侧25也可被分别称为转子叶片5的吸入侧和压力侧，但严格地说，叶片的圆柱形部分13不具有压力或吸入侧。
为了执行本发明的方法，首先可测量机塔2的周长。然后，机塔到照相机的距离可在用于给定风力涡轮机1的表格中查取。接下来，照相机37可沿正上风向被放置在距机塔2的正确距离处。现在，涡轮机转子可被停止，并且转子叶片5处于270°+/-3°的方位角。然后，转子叶片5被俯仰为0°。优选地，对缩放（或称变焦距）进行调整，以对应于使叶片肩部14和转毂4刚好处于图像中。在该图像中，转毂4处于图像右侧，叶片肩部14处于左侧，而叶片5处于水平位置。优选地，使用合适的例如大约10Mpixel的图像分辨率。获取一个或更多图像，优选至少3个图像。这些图像被传送到计算机，在计算机中利用交互式程序计算俯仰角。
照相机37可以被可拆卸地附接到风力涡轮机1的机塔2或机塔2的塔基，且其可被连接到包括万维网或类似网络连接的SCADA（监视控制和数据获取）监视系统，和/或照相机可被连接到风力涡轮机1中的本地计算机。SCADA监视系统和/或计算机可包括用于分析来自照相机的图像的图像分析工具或程序。通过使用可被连接到风力涡轮机的涡轮机控制器的SCADA监视系统，可远程完成图像分析，这对于海上风力涡轮机地点非常有用。
可在涡轮机1正在操作的同时,执行本发明的方法。如果风力涡轮机1处于操作中且风力涡轮机1的一个或多个叶片5在绝对俯仰测量的过程中正在旋转，则高速照相机37一般优选成确保获得优选处于270°+/-3°方位角的叶片5的至少一个可用图片。一般这种高速照相机能够提供从例如25张图像/秒至多于10000张图像/秒。根据转子的旋转速度，照相机应该优选提供至少60张图像/秒。通过使用高速照相机，叶片仅转动一圈，即可获得超过一个叶片例如三个叶片的图像。照相机特别是高速照相机可优选为数字照相机。
图4示意性地示出了利用位于或靠近机塔的照相机获取的图像。该图像在透视图中包括两个风力涡轮机转子叶片5a、5b的一部分、机塔2的一部分、机舱3的一部分和转毂4。当转子叶片5a处于水平位置时拍摄该图像。这意味着，转子叶片5a位于约270°的方位角。在该情况下，转子叶片5a的中心线垂直于风力涡轮机机塔2的中心线。
图5示意性地示出了图4图像的一部分。在图5中，标记出了三个测量点30、31和32。第一测量点30位于吸入侧23靠近肩部14处。第二测量点位于后缘，优选是位于后缘11的吸入侧靠近肩部14处。第三测量点32位于压力侧25靠近肩部14处。后缘11处的第二测量点31与吸入侧25处的第三测量点32之间的距离由箭头22标示。压力侧25处的第三测量点32与吸入侧23处的第一测量点30之间的距离由箭头21标示。
叶片角度估算的原理确定了肩部位置处叶片的后缘相对于叶片的压力侧和吸入侧的位置，并使用叶片肩部的几何关系来确定后缘的相同相对位置的角度。这两个操作已被编码到程序中以使该过程更易于执行。
在关注叶片肩部的情况下，本实施例中用来测量俯仰角的方法是基于对叶片吸入侧的位置、后缘在叶片吸入侧的位置以及叶片压力侧的位置的估算实现的。这些位置用于计算从叶片压力侧到后缘的吸入侧的距离与从叶片压力侧到叶片吸入侧的距离之间的比率。
利用叶片的横截面数据，确定出应该从哪个角度观察叶片以得到该比率。
该程序能够使以下特征可用：交互式的叶片肩部居中（通过鼠标点击控制的移位来改变图像的被观察部分）和/或交互式图像旋转和/或利用移动和旋转的最后设置示出新的图像，和/或在鼠标点击点附近的边缘自动检测和/或叶片轮廓和根据鼠标点击旋转的轮廓的绘制和/或输出估算角度列表；使用者可以选择输出自动检测到的位置或实际的鼠标位置。
叶片俯仰角的估算是通过确定肩部位置14处叶片5的后缘11相对于叶片的压力侧25（距离22）和吸入侧23的位置来实现的，并使用叶片肩部截面14的几何关系来确定后缘11相同的相对位置的俯仰角。这两个操作可被编码到分析程序中以使该过程更易于执行。
在分析程序中，可以实现以下特征：叶片肩部的交互式居中（通过鼠标点击控制的移位来改变图像的被观察部分）和/或交互式图像旋转和/或利用移动和旋转的最后设置来示出新的图像和/或相同水平（图像中）位置处鼠标点击点附近的边缘自动检测和/或叶片轮廓和根据鼠标点击旋转的轮廓的绘制和/或输出估算角度列表；使用者可以选择输出自动检测到的位置或实际的鼠标位置。另外，后缘压力侧可被选择用于俯仰角计算。而且，图像可小步地上下以及左右移动，和/或可以进行像素中的距离测量。
该交互式程序用于估算观察叶片肩部时的角度。对于转子倾斜角度和/或照相机位置和/或俯仰角设定点和/或步距和/或3D现象，该角度必须被补偿。3D角度补偿被视为很小，因此其可被忽略。
对于转子的倾斜角θ（见图7），估算的角度可被补偿。由于估算的角度随迎角的增大而增大，因此必须从估算角度中减去倾斜角。将始于转毂4下风向的照相机位置角α（见图8）限定为正的，将始于转毂4上风向的照相机位置角α限定为负的，并从估算角度中减去该角度。
在测量中，可通过照相机在距机塔1.6米的距离39处执行。利用4.5m的机塔直径，从机塔中心35到照相机37的距离为3.85m。
从机塔中心35到转毂中心的水平距离被确定为4.5m。因此，从转毂4到照相机37位置的距离为0.65m（从转毂的下风向）。该对应的角度为atan(0.65m/(转毂高度=80m)) = 0.47°。对倾斜和照相机位置的总补偿为-6.5°。
图6示意性地示出用于风力涡轮机的三个不同转子叶片的俯仰角置信区间。第一转子叶片的俯仰角置信区间由附图标记33表示，第二转子叶片的俯仰角置信区间由附图标记34表示，第三转子叶片的俯仰角置信区间由附图标记35表示。给出的俯仰角置信区间的单位为度。
关注区域为叶片肩部14。转毂4与叶片根部13之间的过渡被用来验证转子是否处于期望角度。基于图4和图5所示类型的图像，俯仰角通过使用交互式程序估算。该程序的功能为：显示图像，将关注区域移动到图像肩部，使图像可点击，以使使用者指出叶片肩部的3个点：a）吸入侧，b）后缘（吸入侧）和c）压力侧。基于这3个点，计算出肩部处的叶片厚度与从后缘（吸入侧）到压力侧的距离之间的比率。基于上述比率和肩部的叶片轮廓数据，计算出拍摄叶片时的角度。
在所述方法中，距离可基于一个尺寸数据（1维）或两个尺寸数据（2维）获得。1维数据与2维数据之间的区别在于，在1维数据的情况下，距离仅基于y坐标（如果叶片在图片中完全水平时为佳），在2维数据的情况下，距离基于矢量距离（如果叶片在图片中不是完全水平时为佳）。
图像中叶片被观察的角度的计算是基于肩部位置处对于叶片类型的轮廓数据进行的。通过使用交互式程序确定的角度必须补偿照相机的位置。如果照相机处于转子平面（仅对于零拍打方向锥角有效），则真正的俯仰角已被确定。然而，所述方法是被开发用于海上应用，因此所述位置被选择为在机塔前面1.25m。几何关系计算表明该角度被修正（6°的）倾斜角+0.6°=6.6°。该计算基于2D计算进行。从机塔中心35到叶片中心18的水平距离被证实为4.5m。减去机塔半径（2.25m）和从机塔到照相机39的距离（1.25m），剩余距离为1.0m。这带来的角度为atan(1.0m/（转毂高度=90.0m))=0.6°。
这些结果对于俯仰角基准或参照的计算是暂定的，但如果假设所有叶片5在获取图像时同时处于恰好0.0°的俯仰，则俯仰角之间的关系是有效的。
结论就是在图6中第一叶片似乎被正确调节了，而第二和第三叶片稍微偏离约-0.25°（负角度意味着减少的迎角）。
图7和图8示意性地示出了风力涡轮机处俯仰角测量的几何关系。图7示出了平行于转子的平面的视图，图8示出了垂直于转子的平面的视图。
照相机37被可拆卸地连接到机塔2。照相机37靠近底部定位。照相机37进一步沿正上风向位于转毂4下方。照相机37与机塔2之间的距离由附图标记29表示。照相机37与机塔2的中心线35之间的距离由附图标记38表示。优选地，照相机与机塔2的中心线35之间的距离对应于转子叶片5到机塔2的中心线35的距离。
机舱3被倾斜一角度T。这意味着，垂直于旋转轴线9的轴线36与机塔2中心线35呈倾斜角θ。测量点30、31和32由点表示。机塔2的中心线35到叶片肩部14之间的距离由附图标记40表示。照相机37相对于机塔2的中心线35的观察角度由α表示。
图9示意性地示出了旋转到俯仰角为0°的肩部位置处转子叶片的横截面。x轴和y轴表示图像的像素坐标。吸入侧切线对应于第一测量点30，后缘吸入侧对应于第二测量点31，压力侧切线对应于第三测量点32。旋转到0.0°俯仰角的肩部横截面由附图标记41表示。
图10示意性地示出了图9的肩部横截面41以及肩部横截面42，肩部横截面42与位于0.0°处的肩部横截面41相比旋转了约-4.752°角。旋转轮廓的吸入侧处的第一测量点由附图标记30a表示，旋转轮廓的后缘处的第二测量点由附图标记31a表示，旋转轮廓的压力侧处的第三测量点由附图标记32a表示。
所关注的叶片被旋转到方位角270°（转子静止），且俯仰设定为0.0°。照相机37位于转毂中心的竖直下方。这被例示于图7和图8中。
干扰叶片肩部14干净视图（clean view）的问题在于：倾斜角旋转叶片（对于许多涡轮机而言典型地为6°）。在软件中将针对倾斜角进行补偿。从涡轮机机塔前面的位置对肩部的观察暗示着叶片的视图不垂直于叶片轴线。例如，转子叶片5可具有12m的肩部。如果叶片高度为90m，这引入8°的角。为此可进行补偿。拍打方向锥角（flap-wise coning）对该测量不会造成显著影响，这是因为照相机位置在转毂中心下面，因此锥角不会使肩部横截面相对于观察点旋转。
图5、9和10中的三个测量点30、31和32为用于计算观看叶片时的角度。观察角度的计算基于y坐标之间的比率：
叶片肩部横截面的坐标可被编码到交互式图像分析程序中。大约100个坐标在肩部的横截面定义中使用。
该程序通过如下步骤计算观察角度：使用后缘吸入侧的y坐标、最大y坐标（=吸入侧）和最小y坐标（=压力侧）计算上述比率；利用标准坐标旋转矩阵对所有轮廓坐标进行小的（例如0.001°）旋转；使用这两个比率和小的旋转角度来计算d（比率）/d（旋转角度）。已知该差商以及已知对给定图像中的叶片所计算的比率，很容易朝正确角度进行旋转。上述过程可重复，直到为旋转角度找出的比率与用于图像中叶片的比率之间的差足够小（例如0.0001）。事实上，该程序使用了牛顿-拉富生迭代法以最小化迭代次数。
对于某个图像，3个点的像素坐标为：
| 吸入侧的点（30） | 1319 | 1445 |
| 后缘处的点（31） | 1323 | 1370 |
| 压力侧的点（32） | 1316 | 1166 |
因此，从压力侧到吸入侧的距离为1445-1166=279像素。类似地，从后缘处吸入侧到压力侧的距离为1370-1166=204像素。因而比率为204/279=0.7312。
图9示出了处于0.0度俯仰角的转子叶片的肩部轮廓。利用最大y坐标、最小y坐标和后缘（吸入侧）的y坐标，所述比率被确定为0.850001。在旋转0.001°之后，比率为0.850026，因此，差商为（0.850026-0.850001）/0.001=0.025度-1。由于比率的差为0.7312-0.850001 = -0.1188，下一旋转角度将为
-0.1188/0.025 = -4.752°。 （1）
对应于计算出的俯仰角的叶片定向被示于图10中。
在图10中用于轮廓旋转的比率为0.723998。旋转到-4.751°得到比率0.724026。因此，新的差商为0.028度-1，比率之间当前的差为0.7312-0.723998 = -0.0072。使用该数值计算下一旋转角度得到：
-0.0072/0.028 = -0.257° （2）
将角度（1）和（2）相加得到：
-4.752 + 0.257 = 4.495°。
新的比率为0.7311。下一次迭代得到角度为-4.490°，比率为0.7312，其为期望比率，因此找到正确角度。注意,上述结果并为对倾斜进行补偿，而且不包括3D修正。
在考虑6°的倾斜角（并忽略3D修正）的情况下，-4.49°的角度对应于1.51°的俯仰角。为了该程序能够估算出观察叶片时的角度，使用者必须使用计算机鼠标点击三个关键位置。由于计算机屏幕和计算机鼠标质量差异很大，因此程序必须内建辅助手段来确定叶片在每个鼠标点击点附近的边缘精确位置。
可通过在程序的图形用户界面（GUI）中标记出吸入侧切线、压力侧切线和后缘吸入侧来分析叶片，例如通过在肩部图像上进行三次点击来实现。注意，程序输出的符号将被改变，以对应于涡轮机控制器对俯仰角符号的规定。结果使得叶片从6.063°被观察。这基于二次标记实现的，所述二次标记已被自动定位在相同的x坐标和鼠标点击点附近的最明显边缘处。基于实际鼠标点击点对应的结果为5.989°。该方法的精度为大约+/-0.1°。注意，在GUI之后的程序仍不对倾斜角进行补偿；因此，俯仰角非常接近0.0°。
用于自动修正边缘位置的边缘检测很简单。其是基于计算中心像素周围的小区域（例如在距中心像素小于{3×3+1}的平方根的距离内的所有像素）中的绿色信道像素中的光强标准偏差来实现的。鼠标点击点周围的小区域内（例如沿两个方向+/-5像素）的最高标准偏差被确定，并可由使用者标记为×。
Claims (10)
1.一种用于测量风力涡轮机转子叶片（5）的俯仰角的方法，其特征在于，
通过照相机（37）从规定位置获取所述转子叶片（5）的至少一部分的至少一个图像，并且利用来自所述至少一个图像的数据计算所述俯仰角，其中所述转子叶片（5）包括带有肩部（14）的后缘（11）、压力侧（25）和吸入侧（23），所述俯仰角是基于在所述肩部（14）的位置处确定的所述后缘（11）相对于所述压力侧（25）和所述吸入侧（23）的位置来计算的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
当所述转子叶片（5）被安装到所述风力涡轮机（1）上时以及当所述转子旋转时或当所述转子停止时获取所述图像。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述风力涡轮机（1）包括机塔（2），所述图像通过定位在距该机塔1m至3m之间的水平距离（44）处的照相机（37）获取。
4.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述风力涡轮机（1）包括转毂（4），所述图像通过被定位在该转毂（4）竖直下方和/或沿上风向的照相机（37）获取。
5.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
通过图像分析程序分析所述转子叶片（5）的图像，然后调节所述转子叶片（5）的俯仰角，并且根据需要，所述转子叶片（5）的至少一个另外的图像被获取并通过所述图像分析程序分析。
6.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
当所述转子叶片（5）处于水平位置时获取所述转子叶片（5）的图像。
7.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述转子叶片（5）包括叶片根部（13）和带有肩部（14）的后缘（11），所述图像从所述肩部（14）到所述叶片根部（13）被获取。
8.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述俯仰角是使用所述转子叶片（5）的几何关系来计算的。
9.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述转子叶片（5）被定位在267°与273°之间的方位角中，所述转子叶片（5）被俯仰为0°，所述转子叶片的至少一个图像通过照相机（37）从所述转子叶片（5）下方的规定位置获取，并且所述俯仰角是基于来自所述图像的分析数据计算的。
10.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述转子叶片（5）是旋转的，所述转子叶片（5）被俯仰为0°，所述转子叶片的至少一个图像通过照相机（37）从所述转子叶片（5）下方的规定位置获取，并且所述俯仰角是基于来自所述图像的分析数据计算的。
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