CN108825448A - 静态变形的检测方法和检测系统 - Google Patents

Abstract

提供一种静态变形的检测方法和检测系统，该检测方法包括：在待检测部件的预定位置处布置散斑场；在待检测部件的第一预定方向上向待检测部件施加载荷；获取在待检测部件受载荷作用发生形变的过程中散斑场的多个图像；基于获取的多个图像追踪散斑场内的多个散斑点的位置变化；基于多个散斑点的位置变化，确定待检测部件在第一预定方向的载荷作用下在预定位置处的形变量。采用本发明示例性实施例的静态变形的检测方法和检测系统，能够提高对待检测部件的变形检测的准确性。

Description

静态变形的检测方法和检测系统

技术领域

本发明总体上涉及旋转机械/叶片检测技术领域，更具体地讲，涉及一种静态变形的检测方法和检测系统。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源日益受到各国政府的重视，风力发电产业正逐步发展成为初具规模的新兴产业。由于强风、电击、腐蚀等因素影响，风力发电机组在运行过程中可能出现损伤甚至灾难性事故。

风力发电机组叶片是风力发电机组的关键部件之一，对风力发电机组的发电效率、运行安全等方向起着至关重要的作用。叶片测试的目的是为了验证叶片设计的正确性、可靠性和制造工艺的合理性，并为设计和制造工艺的完善和改进提供可靠的依据。为防止叶片与塔筒发生干涉，以及对强度的考虑，对风力发电机组叶片的静态变形测试是非常必要的。但传统的叶片的静态变形测试方法(例如，拉线法)量程有限，精度不高且效率低。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种静态变形的检测方法和检测系统，以克服上述至少一个缺陷。

在一总体方面，提供一种静态变形的检测方法，该检测方法包括：在待检测部件的预定位置处布置散斑场；在待检测部件的第一预定方向上向待检测部件施加载荷；获取在待检测部件受载荷作用发生形变的过程中散斑场的多个图像；基于获取的多个图像追踪散斑场内的多个散斑点的位置变化；基于多个散斑点的位置变化，确定待检测部件在第一预定方向的载荷作用下在预定位置处的形变量。

可选地，向待检测部件施加载荷的步骤可包括：利用力加载装置对待检测部件的预定截面处施加拉力以使预定截面处承受载荷，通过改变拉力的方向或者通过将待检测部件旋转预定角度来改变待检测部件上被施加载荷的作用方向。

可选地，第一预定方向包括第一子方向和第二子方向，确定的形变量为下列中的至少一个：待检测部件在第一子方向的载荷作用下在预定位置处发生的形变量；待检测部件在第二子方向的载荷作用下在预定位置处发生的形变量。

可选地，确定的形变量可为待检测部件在预定位置处在第二预定方向上的形变量，第二预定方向可为散斑场在待检测部件上的设置方向。

可选地，检测方法可还包括：在与散斑场处于同一景深处布置标定板，在标定板上绘制有已知实际间隔距离的两个标定点；确定在景深处标定板上的两个标定点之间的实际间隔距离与散斑场的图像中任意两个像素点之间的间隔距离的对应关系，其中，基于多个散斑点的位置变化，确定待检测部件在预定位置处的形变量的步骤可包括：确定多个散斑点的像素位移；根据确定的多个散斑点的像素位移，通过对应关系得到多个散斑点的实际位移，将实际位移确定为形变量。

可选地，散斑场可绘制在基板的第一延伸部上，基板的第二延伸部可固定在预定位置处；或者散斑场可绘制在基板上，基板可通过连接构件固定在预定位置处。

可选地，第一延伸部的一侧可与第二延伸部的一侧连接以使基板呈L形，第二延伸部可以黏贴方式固定在预定位置处。

可选地，待检测部件可为风力发电机组的叶片。

可选地，第一子方向可为叶片的最大挥舞弯矩方向，第二子方向可为叶片的最小摆振弯矩方向。

可选地，待检测部件可为风力发电机组的叶片，其中，当第二预定方向为叶片的挥舞方向和/或摆振方向时，预定位置可包括设置在叶片的吸力面上的第一位置，散斑场可包括设置在第一位置处的第一散斑场，第一散斑场所处平面可与沿叶片的展向的截面平行；和/或当第二预定方向可为叶片的扭转方向时，预定位置可包括位于叶片的前缘处的第二位置和位于叶片的后缘处的第三位置，第二位置与第三位置可位于沿叶片的展向的同一截面处，散斑场可包括设置在第二位置处的第二散斑场和设置在第三位置处的第三散斑场，第二散斑场和第三散斑场所处平面可均与沿叶片的展向的截面平行；和/或当第二预定方向为叶片的展向时，预定位置可包括设置在叶片的吸力面上处于承受所施加的载荷的预定截面的预定范围内的第四位置，散斑场可包括设置在第四位置处的第四散斑场，第四散斑场所处平面可垂直于沿叶片的展向的截面。

可选地，获取在待检测部件受载荷作用发生形变的过程中散斑场的多个图像的步骤可包括：通过第一图像传感器获取第一散斑场、第二散斑场和/或第三散斑场的多个图像，通过第二图像传感器获取第四散斑场的多个图像，其中，第一图像传感器可被布置为沿叶片的展向进行拍摄，第二图像传感器可被布置为沿垂直于叶片的展向且正面对第四位置进行拍摄，第一散斑场、第二散斑场、第三散斑场相互之间可不遮挡。

可选地，第一图像传感器的中心高度可与叶片中心轴高度一致，第二图像传感器的中心高度可与叶片中心轴高度一致，第一图像传感器所在位置与叶片的叶尖或叶根所在位置之间的间距可为第一距离，第二图像传感器所在位置与第四位置之间的间距可为第二距离，第一散斑场、第二散斑场和第三散斑场所处平面可与第一图像传感器的光轴垂直，第四散斑场所处平面可与第二图像传感器的光轴垂直。

可选地，第一位置可包括在叶片的吸力面上沿叶片的展向布置的多个子位置，第一散斑场可包括分别设置在多个子位置处的多个子散斑场，确定的形变量可为叶片在各子位置处在挥舞方向和/或摆振方向的形变量。

可选地，第一位置可位于叶片的中心轴截面与叶片的吸力面的交线上，第二位置与叶片的前缘之间的间距可为第三距离，第三位置与叶片的后缘之间的间距可为第四距离。

可选地，第一散斑场绘制在第一基板的第一延伸部上，第一基板的第二延伸部固定在第一位置处，第四散斑场绘制在第四基板的第一延伸部上，第四基板的第二延伸部固定在第四位置处，其中，第四基板的第二延伸部的预定侧的边缘可呈锯齿形状，预定侧可为第二延伸部的与第四基板的第一延伸部与第二延伸部相连接一侧的背对一侧。

可选地，第二散斑场绘制在第二基板上，第二基板可通过第一连接构件固定在位于叶片的前缘处的第二位置处，第三散斑场绘制在第三基板上，第三基板可通过第二连接构件固定在位于叶片的后缘处的第三位置处。

可选地，第一连接构件可包括第一U形板和第一L形板，第一U形板的两端可分别固定在第二位置处的叶片的吸力面和压力面上，第一L形板的第一延伸部可与第一U形板连接，第一L形板的第二延伸部可与第二基板连接，第二连接构件可包括第二U形板和第二L形板，第二U形板的两端可分别固定在第三位置处的叶片的吸力面和压力面上，第二L形板的第一延伸部可与第二U形板连接，第二L形板的第二延伸部可与第三基板连接。

在另一总体方面，提供一种静态变形的检测系统，用于检测待检测部件的形变量，待检测部件的预定位置处布置有散斑场，检测系统包括：力加载装置，用于在待检测部件的第一预定方向上向待检测部件施加载荷；处理器，被配置为：获取在待检测部件受载荷作用发生形变的过程中散斑场的多个图像，基于获取的多个图像追踪散斑场内的多个散斑点的位置变化，基于多个散斑点的位置变化，确定待检测部件在第一预定方向的载荷作用下在预定位置处的形变量。

可选地，检测系统可还包括：夹具，设置在待检测部件的预定截面处，在夹具上设置用于施加拉力的至少一个施力点，其中，力加载装置可通过对至少一个施力点施加拉力来在预定截面处施加载荷。

可选地，检测系统可还包括：基板，基板的第一延伸部上绘制有散斑场，基板的第二延伸部固定在预定位置处；或者检测系统可还包括：基板，基板上绘制有散斑场，基板通过连接构件固定在预定位置处。

可选地，检测系统可还包括：标定板，布置在与散斑场同一景深处，在标定板上绘制有已知实际间隔距离的两个标定点，其中，处理器可还被配置为：确定在景深处标定板上的两个标定点之间的实际间隔距离与散斑场的图像中任意两个像素点之间的间隔距离的对应关系，其中，基于多个散斑点的位置变化，确定待检测部件在预定位置处的形变量的处理可包括：确定多个散斑点的像素位移；根据确定的多个散斑点的像素位移，通过对应关系得到多个散斑点的实际位移，将实际位移确定为形变量。

可选地，确定的形变量可为待检测部件在预定位置处在第二预定方向上的形变量，第二预定方向可为散斑场在待检测部件上的设置方向。

可选地，待检测部件可为风力发电机组的叶片。

可选地，待检测部件可为风力发电机组的叶片，其中，当第二预定方向为叶片的挥舞方向和/或摆振方向时，预定位置可包括设置在叶片的吸力面上的第一位置，散斑场可包括设置在第一位置处的第一散斑场，第一散斑场所处平面可与沿叶片的展向的截面平行；和/或当第二预定方向为叶片的扭转方向时，预定位置可包括位于叶片的前缘处的第二位置和位于叶片的后缘处的第三位置，第二位置与第三位置可位于沿叶片的展向的同一截面处，散斑场可包括设置在第二位置处的第二散斑场和设置在第三位置处的第三散斑场，第二散斑场和第三散斑场所处平面可均与沿叶片的展向的截面平行；和/或当第二预定方向为叶片的展向时，预定位置可包括设置在叶片的吸力面上处于承受所施加的载荷的预定截面的预定范围内的第四位置，散斑场可包括设置在第四位置处的第四散斑场，第四散斑场所处平面可垂直于沿叶片的展向的截面。

可选地，检测系统可还包括：第一图像传感器，被布置为沿叶片的展向进行拍摄，用于采集第一散斑场、第二散斑场和/或第三散斑场的多个图像，以使处理器从第一图像传感器获取第一散斑场、第二散斑场和/或第三散斑场的多个图像；第二图像传感器，被布置为沿垂直于叶片的展向且正面对第四位置进行拍摄，用于采集第四散斑场的多个图像，以使处理器从第二图像传感器获取第四散斑场的多个图像，其中，第一散斑场、第二散斑场、第三散斑场相互之间可不遮挡。

采用本发明示例性实施例的静态变形的检测方法和检测系统，能够提高对待检测部件的变形检测的准确性。

附图说明

通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的详细描述，本发明示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚。

图1示出根据本发明示例性实施例的静态变形的检测方法的流程图；

图2示出根据本发明示例性实施例的用于检测叶片的静态变形的检测系统的示意图；

图3示出根据本发明示例性实施例的叶片的挥舞方向、摆振方向、扭转方向和展向的示意图；

图4示出根据本发明示例性实施例的确定设置在叶片的吸力面上的第一位置的示意图；

图5A和图5B分别示出根据本发明示例性实施例的基板的主视图和侧视图；

图6示出根据本发明示例性实施例的基板的设置方式的第一示意图；

图7示出根据本发明示例性实施例的第四基板的第二延伸部的主视图；

图8示出根据本发明示例性实施例的基板的设置方式的第二示意图；

图9示出根据本发明示例性实施例的U形板处于被弯折状态前的主视图；

图10A和图10B分别示出根据本发明示例性实施例的L形板的主视图和俯视图；

图11示出根据本发明示例性实施例的第二基板/第三基板的设置方式的示意图；

图12A和图12B分别示出根据本发明示例性实施例的叶片的最大挥舞弯矩方向和最小摆振弯矩方向的示意图；

图13示出根据本发明示例性实施例的标定板的主视图；

图14A和图14B分别示出根据本发明示例性实施例的用于固定标定板的连接件的主视图和侧视图；

图15示出根据本发明示例性实施例的在标定板上所绘制的两个标定点的示例图。

具体实施方式

现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，一些示例性实施例在附图中示出。

图1示出根据本发明示例性实施例的静态变形的检测方法的流程图。

参照图1，在步骤S10中，在待检测部件的预定位置处布置散斑场。

例如，散斑场可由多个散斑点形成。这里，多个散斑点可由大小、密度不均匀的一系列斑点组成。作为示例，斑点可为圆形标记点，但本发明不限于此，还可在预定区域内布置其他形状的标记点。

这里，本发明示例性实施例的静态变形的检测方法用于检测的待检测部件可以是各种能够发生形变的结构部件。优选地，本发明示例性实施例中的待检测部件可为风力发电机组中的部件，作为示例，该待检测部件可为风力发电机组的叶片。

优选地，根据本发明示例性实施例的静态变形的检测方法所确定的待检测部件在预定位置处的形变量可为待检测部件在预定位置处在第二预定方向上的形变量。这里，第二预定方向可为散斑场在待检测部件上的设置方向。

在一个示例中，散斑场可绘制在基板的第一延伸部上，基板的第二延伸部固定在待检测部件的预定位置处。

优选地，基板的第一延伸部的一侧可与第二延伸部的一侧连接以使基板呈L形，基板的第二延伸部以黏贴方式固定在待检测部件的预定位置处。

在另一示例中，散斑场可绘制在基板上，基板通过连接构件固定在预定位置处。

下面结合图2以待检测部件为风力发电机组的叶片为例来介绍检测叶片的静态变形的过程。应理解，本发明不限于此，也可将上述静态变形的检测方法应用于检测其他部件的静态变形。除此之外，上述静态变形的检测方法还可用于检测待检测部件(例如，叶片)的振动，此时可提高采集散斑场的图像的频率，以基于散斑场内的多个散斑点的位置变化，确定该待检测部件在预定位置处的振动位移。

图2示出根据本发明示例性实施例的用于检测叶片的静态变形的示例图。

根据本发明示例性实施例的静态变形的检测系统包括处理器和力加载装置(图中未示出)。

具体说来，力加载装置用于在待检测部件的第一预定方向上向待检测部件施加载荷，处理器可被配置为获取在待检测部件受所施加的载荷作用发生形变的过程中散斑场的多个图像，基于获取的多个图像追踪散斑场内的多个散斑点的位置变化，基于多个散斑点的位置变化，确定待检测部件在第一预定方向的载荷作用下在预定位置处的形变量。

在图2所示的示例中，1为用于对叶片进行固定的基础，在本示例中，基础1与叶片的根部2固定连接，以固定叶片，叶片的叶尖端3悬空。但本发明不限于此，也可以将基础1与叶片的其他位置(如叶片的叶尖端3)固定连接，以对叶片进行固定。

根据本发明示例性实施例的静态形变的检测方法和检测系统可用于检测叶片在挥舞方向、摆振方向、扭转方向和/或展向的形变量(如图3所示)，也就是说，基于散斑场的不同设置位置和不同设置方向可检测叶片在不同方向上不同位置处的形变量。下面来分别介绍检测叶片在不同方向上不同位置处的形变量的实施例。

在第一实施例中，检测叶片在挥舞方向和/或摆振方向上的形变量(此时，第二预定方向为挥舞方向和/或摆振方向)。在此情况下，待检测部件上的预定位置可包括设置在叶片的吸力面上的第一位置，散斑场可包括设置在第一位置处的第一散斑场，第一散斑场在待检测部件上的设置方向可为：第一散斑场所处平面与沿叶片的展向的截面平行。优选地，此时基板可包括用于绘制第一散斑场的第一基板，第一基板设置在叶片的吸力面上的第一位置处。作为示例，第一基板可呈L形。

下面参照图4来介绍确定在叶片的吸力面上用于设置第一基板的第一位置的过程。

图4示出根据本发明示例性实施例的确定在叶片的吸力面上的第一位置的示意图。

如图4所示，优选地，第一位置可位于叶片的中心轴截面与叶片的吸力面的交线上。但本发明不限于此，还可选取叶片上的其他位置作为第一位置。

这里，用于检测叶片在挥舞方向和/或摆振方向上的形变量的第一散斑场应尽可能分布在中心轴截面与叶片的吸力面的交线上。在确定出第一散斑场的展向位置之后(即，图中所示的第一散斑场的展向位置Q)，该展向位置可根据需要任意选取，在叶片的展向位置对应的翼型截面内，叶片的吸力面翼型曲线被中心轴截面分成两部分(图中所示的实线部分和虚线部分)，对应的分界点E即为第一位置处。图4中所示的实线部分即为叶片的吸力面上的第一位置距离叶片的尾缘的弧面距离，可利用皮尺紧贴着叶片的吸力面来量取上述的弧面距离，以用于后续对叶片的静态形变的分析。

图5A和图5B分别示出根据本发明示例性实施例的呈L形的第一基板的主视图和侧视图，图6示出第一基板的设置方式的示例图，第一散斑场绘制在呈L形的第一基板的第一延伸部，呈L形的第一基板的第二延伸部固定在叶片的吸力面上的第一位置处。第一散斑场所处平面与沿叶片的展向的截面(例如，翼型截面)平行，且第一散斑场正面对用于拍摄第一散斑场的图像的图像传感器。

优选地，第一位置可包括在叶片的吸力面上沿叶片的展向布置的多个子位置。以图2所示的示例为例，多个子位置可包括第一子位置101、第二子位置102、第三子位置103、第四子位置104和第五子位置105。应理解，图2所示的各子位置的数量仅为示例，本发明不限于此。在此情况下，第一散斑场可包括分别设置在多个子位置处的多个子散斑场，此时所需确定的待检测部件在预定位置处的形变量可为叶片在各子位置处在挥舞方向和/或摆振方向上的形变量。

在第二实施例中，检测在叶片的展向上的形变量(此时，第二预定方向为叶片的展向)。在此情况下，以图2所示为例，待检测部件上的预定位置可包括设置在叶片的吸力面上处于承受所施加的载荷的预定截面的预定范围内的第四位置30(即，靠近预定截面处的位置，可认为叶片上越靠近预定截面处的位置在展向上的形变越明显)，散斑场包括设置在第四位置30处的第四散斑场，第四散斑场在待检测部件上的设置方向可为：第四散斑场所处平面垂直于沿叶片的展向的截面。此时，基板可包括用于绘制第四散斑场的第四基板，第四基板设置在叶片上的第四位置30处。作为示例，第四基板可呈L形。

图7示出根据本发明示例性实施例的第四基板的第二延伸部的主视图，

图8示出根据本发明示例性实施例的第四基板的设置方式的示例图，第四散斑场绘制在呈L形的第四基板的第一延伸部，呈L形的第四基板的第二延伸部固定在叶片的吸力面上的第四位置处。如图7所示，优选地，第四基板的第二延伸部的预定侧的边缘呈锯齿形状，该预定侧可为第二延伸部的与第四基板的第一延伸部与第二延伸部相连接一侧的背对一侧。这里，第四基板的第二延伸部的预定侧的边缘呈锯齿形状是为了在黏贴固定后方便手动调整第四散斑场的朝向，以使第四散斑场能够正面对用于拍摄第四散斑场的图像的图像传感器。如图8所示，第四散斑场所处平面垂直于沿叶片的展向的截面(即，与叶片的展向一致)。

应理解，除上述将第四散斑场绘制在第四基板的第一延伸部上的方式之外，还可将第四散斑场直接绘制在待检测部件的第四位置处。

在第三实施例中，检测叶片在扭转方向上的形变量(此时，第二预定方向为叶片的扭转方向)。在此情况下，待检测部件上的预定位置可包括位于叶片的前缘处的第二位置和位于叶片的后缘处的第三位置，第二位置与第三位置可位于沿叶片的展向的同一截面处。以图2所示为例，散斑场可包括设置在第二位置处的第二散斑场21和设置在第三位置处的第三散斑场22，第二散斑场21和第三散斑场22在待检测部件上的设置方向可为：第二散斑场21和第三散斑场22所处平面均与沿叶片的展向的截面平行。优选地，第二散斑场21与第三散斑场22成对出现。

例如，第二位置与叶片的前缘之间的间距可为第三距离，第三位置与叶片的后缘之间的间距可为第四距离。此时，基板可包括用于绘制第二散斑场的第二基板和用于绘制第三散斑场的第三基板。第二基板可通过第一连接构件固定在位于叶片的前缘处的第二位置处，第三基板可通过第二连接构件固定在位于叶片的后缘处的第三位置处。

作为示例，第一连接构件可包括第一U形板和第一L形板，第二连接构件包括第二U形板和第二L形板。图9示出根据本发明示例性实施例的第一U形板或第二U形板处于被弯折状态前的主视图。如图9所示，以第一U形板为例，第一U形板被弯折前可为一可弯折的条状板，通过将该条状板进行弯折得到第一U形板。

图10A和图10B分别示出根据本发明示例性实施例的第一L形板/第二L形板的主视图和俯视图。图11示出根据本发明示例性实施例的第二基板/第三基板的设置方式的示意图。

如图所示，以第二基板为例进行描述，第一U形板201的两端可分别固定在第二位置处的叶片100的吸力面和压力面上，第一L形板202的第一延伸部与第一U形板201连接，第一L形板202的第二延伸部与第二基板203连接。例如，可在第一L形板202的第二延伸部上设置安装孔，通过螺栓与第二基板203连接。

类似地，第二U形板的两端分别固定在第三位置处的叶片的吸力面和压力面上，第二L形板的第一延伸部与第二U形板连接，第二L形板的第二延伸部与第三基板连接。

作为示例，第二基板和第三基板可通过工装分别固定在叶片的前缘和后缘上。基板与叶片的前缘和后缘之间的距离越大，则所检测的叶片在扭转方向上的形变量的精度越高，受限于材料的刚度，优选地，根据经验可确定第二基板距离叶片的前缘的距离可为0.5米，第三基板距离叶片的后缘的距离可为0.5米。然而，应该理解，上述所确定的具体的距离值仅为一优选示例，本发明不限于此，本领域技术人员可根据实际需求对上述距离进行调整。

应理解，上述示例中所设置的散斑场的数量、散斑点的大小、形状、散斑场在叶片上的安装位置仅为示例，本领域技术人员可根据实际需求进行调整。此外，本领域技术人员也可根据需要来选择基板的形状(例如，L形、锯齿形、方形、圆形)，基板的材料可包括但不限于铝材、钢材、复合材料。

根据本发明示例性实施例的静态形变的检测方法和检测系统可按照如下流程来实现对叶片的静态形变的检测。

以图2所示为例，优选地，根据本发明示例性实施例的静态变形的检测系统可还包括第一图像传感器A和第二图像传感器B。例如，可通过第一图像传感器A获取第一散斑场、第二散斑场和/或第三散斑场的多个图像，处理器从第一图像传感器A获取第一散斑场、第二散斑场和/或第三散斑场的多个图像，通过第二图像传感器B获取第四散斑场的多个图像，处理器从第二图像传感器B获取第四散斑场的多个图像。

这里，各散斑场需位于垂直于图像传感器的光轴的拍摄范围内，在进行静态变形测试之前，可在散斑场表面上设置一面镜子，在图像传感器上沿光轴方向固定一个激光笔，通过激光笔判断光轴与散斑场是否垂直。

优选地，第一图像传感器A可被布置为沿叶片的展向进行拍摄，例如，第一图像传感器A可被布置从叶尖向叶根方向进行拍摄，或者也可被布置为从叶根向叶尖方向进行拍摄。第一图像传感器A所在位置与叶片的叶尖所在位置或叶根所在位置之间的间距为第一距离。作为示例，第一距离可为10米，但本发明不限于此，本领域技术人员可根据需求来调整第一距离的大小。第一图像传感器A的中心高度与叶片中心轴高度一致。作为示例，第一图像传感器A可利用三脚架固定支撑在地平面上，以沿叶片的展向进行拍摄，或者，第一图像传感器A也可固定在叶尖或者叶根上。

优选地，可采用单独的一个第一图像传感器A采集第一散斑场、第二散斑场和/或第三散斑场的图像。这里，第一散斑场、第二散斑场、第三散斑场相互之间不遮挡。例如，可向叶片施加载荷，通过第一图像传感器A采集在所施加的载荷作用下散斑场的图像，观察采集的图像中第一散斑场、第二散斑场和/或第三散斑场之间是否存在遮挡，如果不存在遮挡，则可基于第一图像传感器A当前所在位置来采集图像，并执行后续处理过程，如果存在遮挡，则可调整第一图像传感器A的光轴方向，重复上述步骤，直至无遮挡。

但本发明不限于此，也可针对各散斑场分别设置对应的图像传感器，以分别采集第一散斑场、第二散斑场、第三散斑场的图像，以检测叶片在挥舞方向、摆振方向、扭转方向上的形变量。

作为示例，沿叶片的展向布置的各子散斑场的面积的大小可根据散斑场所在位置与图像传感器所在位置之间的间距的大小来确定，间距越大，则散斑场和基板的面积越大。作为示例，散斑场中绘制的各散斑点可疏密均匀，布满基板。

第二图像传感器B被布置为沿垂直于叶片的展向且正面对第四位置进行拍摄。第二图像传感器B所在位置与第四位置之间的间距为第二距离，第二图像传感器B的中心高度与叶片中心轴高度一致。作为示例，第二距离可为1米，但本发明不限于此，本领域技术人员可根据实际需求来调整第二距离的大小。

应理解，在完成对第一图像传感器A和第二图像传感器B的布置之后，可分别测量第一图像传感器A和第二图像传感器B所在位置相对于叶根(叶片的根部2)、叶尖(叶片的叶尖端3)或是基础1所在位置的坐标，记录第一图像传感器A和第二图像传感器B的拍摄参数，并在施加载荷过程中保持第一图像传感器A和第二图像传感器B的设置位置和拍摄角度不变。

优选地，可在一次施加载荷的过程中，控制第一图像传感器A和第二图像传感器B同时采集图像。例如，可将第一图像传感器A和第二图像传感器B共同连接到一触发器，当向叶片施加载荷时，处理器产生拍摄控制信号，经由触发器控制第一图像传感器A和第二图像传感器B同时拍摄图像。

作为示例，第一图像传感器A和第二图像传感器B可通过控制线与触发器连接，第一图像传感器A和第二图像传感器B可分别通过两根数据线与处理器连接，优选地，触发器和处理器可放置在一处，通过一根数据线连接。

这里，第一图像传感器A和第二图像传感器B采集图像的时间为从静力阶段加载开始时刻到加载完毕变形稳定时刻。优选地，第一散斑场、第二散斑场和第三散斑场所处平面与第一图像传感器A的光轴垂直，第四散斑场所处平面与第二图像传感器B的光轴垂直。

应理解，上述以包括两个图像传感器为例介绍检测叶片的静态变形的方式仅为示例，但本发明不限于此，图像传感器的数量还可以布置更多个，以相互验证测试结果。

返回图1，在步骤S20中，在待检测部件的第一预定方向上向待检测部件施加载荷。

优选地，向待检测部件施加载荷的步骤可包括：利用力加载装置对待检测部件的预定截面处施加拉力来在预定截面处施加载荷。

根据本发明示例性实施例的静态变形的检测系统可还包括夹具(图中未示出)，以图2所示为例，可在待检测部件的预定截面处设置夹具，在夹具上设置用于施加拉力的至少一个施力点。力加载装置通过对至少一个施力点施加拉力来在预定截面处对叶片施加载荷。

这里，可通过改变施加拉力的方向或者通过将待检测部件旋转预定角度来改变在待检测部件上被施加载荷的作用方向。作为示例，第一预定方向(即，载荷的作用方向)可包括第一子方向和第二子方向。在待检测部件为风力发电机组的叶片的情况下，第一子方向可为叶片的最大挥舞弯矩方向，第二子方向可为叶片的最小摆振弯矩方向。

在此情况下，确定的待检测部件在预定位置处的形变量可为以下项中的至少一个：待检测部件在第一子方向的载荷作用下在预定位置处发生的形变量、待检测部件在第二子方向的载荷作用下在预定位置处发生的形变量。

图12A和图12B分别示出根据本发明示例性实施例的叶片的最大挥舞弯矩方向和最小摆振弯矩方向的示意图。

作为示例，如图12A所示，叶片的最大挥舞弯矩方向可指当叶片的合模线沿逆时针方向偏离水平线(与地平面平行)5度时，与水平线垂直的方向。如图12B所示，叶片的最小摆振弯矩方向可指当叶片的合模线沿逆时针方向偏离竖直线(与地平面呈90度角)5度时，与水平线垂直的方向。

也就是说，在本发明示例性实施例中，可通过改变施加拉力的方向或者通过将待检测部件旋转预定角度来分别在叶片的最大挥舞弯矩方向和最小摆振弯矩方向向叶片施加载荷，以确定出叶片在最大挥舞弯矩方向的载荷作用下在预定位置处发生的形变量以及叶片在最小摆振弯矩方向的载荷作用下在预定位置处发生的形变量。

返回图1，在步骤S30中，获取在待检测部件受载荷作用发生形变的过程中散斑场的多个图像。这里，可分别或同时获取第一散斑场、第二散斑场、第三散斑场、第四散斑场的多个图像。

在步骤S40中，基于获取的散斑场的多个图像追踪散斑场内的多个散斑点的位置变化。例如，可针对每个散斑场的多个图像来追踪各散斑场内的多个散斑点的位置变化。

这里，可利用各种方法来基于获取的散斑场的多个图像追踪散斑场内的多个散斑点的位置变化。例如，可利用数字图像相关技术(DIC)方法来基于获取的散斑场的多个图像追踪散斑场内的多个散斑点的位置变化。

在步骤S50中，基于多个散斑点的位置变化，确定待检测部件在第一预定方向的载荷作用下在预定位置处的形变量。例如，可针对每个散斑场中的多个散斑点的位置变化，分别确定待检测部件在预定位置处在挥舞方向、摆振方向、展向、扭转方向上的形变量。

这里，确定的形变量可为该待检测部件在预定位置处发生的实际位移。优选地，可预先进行标定，以基于标定结果确定出待检测部件的实际位移。

优选地，根据本发明示例性实施例的静态形变的检测系统可还包括标定板(如图13所示)，根据本发明示例性实施例的静态形变的检测方法可还包括：在与散斑场处于同一景深处布置一标定板(即，一个散斑场对应一个标定板)，在标定板上绘制有已知实际间隔距离的两个标定点。

例如，可通过以下方式确定出散斑场沿叶片的展向的位置：在叶片在地面的投影上，测量散斑场所处平面距离叶根(或叶尖)的距离，以确定出散斑场沿叶片的展向的位置，在该位置处设置与用于标定该散斑场中的散斑点的位移的标定板。以图2所示为例，当对第一位置包括的多个子位置进行标定时，可在每个子位置处分别设置一标定板，例如，第一标定板110、第二标定板120、第三标定板130、第四标定板140和第五标定板150。

下面参照图14A和图14B介绍标定板的安装过程。

图14A和图14B分别示出根据本发明示例性实施例的用于固定标定板的连接件的主视图和侧视图。标定板可通过该连接件固定在散斑场的同一景深处。

如图14A和图14B所示，用于固定标定板的连接件可呈L形，该连接件的第一延伸部设置有安装孔用于固定标定板，这里，标定板与散斑场应处于同一高度处的视场内，此时需要额外搭建平台用以连接到该连接件的第二延伸部，从而固定标定板，并调整固定板的高度。作为示例，可在该连接件的第一延伸部的两端分别设置安装孔，通过螺栓与标定板连接。这里，可根据标定板距离图像传感器的远近，选择合适尺寸的标定板和连接件。

例如，可预先在标定板上绘制已知实际间隔距离的两个标定点。在图15所示的示例中，上述两个标定点为圆环，两个圆环的圆心之间的间隔距离已知。

在此情况下，标定过程可为：处理器确定在散斑场所在景深处标定板上的两个标定点之间的实际间隔距离与散斑场的图像中任意两个像素点之间的间隔距离的对应关系。优选地，可根据图像上的像素数得到单位像素的距离。

在此情况下，基于散斑场内的多个散斑点的位置变化，确定待检测部件在预定位置处的形变量的步骤可包括：确定散斑场内的多个散斑点的像素位移；根据确定的散斑场内的多个散斑点的像素位移，通过上述对应关系得到散斑场内的多个散斑点的实际位移，将该实际位移确定为待检测部件在预定位置处的形变量。

采用本发明示例性实施例的静态变形的检测方法和检测系统，能够提高对待检测部件的变形检测的准确性。

此外，采用本发明示例性实施例的静态变形的检测方法和检测系统，能够针对叶片在挥舞方向、摆振方向、扭转方向及叶片的展向的静态变形进行测量。

此外，采用本发明示例性实施例的静态变形的检测方法和检测系统，能够快速有效地测量静载条件下叶片的变形大小，能够为叶片仿真模型的建立提供有效的验证分析依据和支持。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (25)

1.一种静态变形的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

在待检测部件的预定位置处布置散斑场；

在所述待检测部件的第一预定方向上向所述待检测部件施加载荷；

获取在所述待检测部件受所述载荷作用发生形变的过程中所述散斑场的多个图像；

基于获取的所述多个图像追踪所述散斑场内的多个散斑点的位置变化；

基于所述多个散斑点的位置变化，确定所述待检测部件在所述第一预定方向的载荷作用下在所述预定位置处的形变量。

2.如权利要求1所述的静态变形的检测方法，其特征在于，向所述待检测部件施加载荷的步骤包括：

利用力加载装置对所述待检测部件的预定截面处施加拉力以使所述预定截面处承受载荷，通过改变拉力的方向或者通过将所述待检测部件旋转预定角度来改变所述待检测部件上被施加载荷的作用方向。

3.如权利要求2所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述第一预定方向包括第一子方向和第二子方向，确定的所述形变量为下列中的至少一个：所述待检测部件在所述第一子方向的载荷作用下在所述预定位置处发生的形变量；所述待检测部件在所述第二子方向的载荷作用下在所述预定位置处发生的形变量。

4.如权利要求1所述的静态变形的检测方法，其特征在于，确定的所述形变量为所述待检测部件在所述预定位置处在第二预定方向上的形变量，所述第二预定方向为所述散斑场在所述待检测部件上的设置方向。

5.如权利要求1所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：

在与所述散斑场处于同一景深处布置标定板，在所述标定板上绘制有已知实际间隔距离的两个标定点；

确定在所述景深处所述标定板上的所述两个标定点之间的实际间隔距离与所述散斑场的图像中任意两个像素点之间的间隔距离的对应关系，

其中，基于所述多个散斑点的位置变化，确定所述待检测部件在所述预定位置处的形变量的步骤包括：

确定所述多个散斑点的像素位移；

根据确定的所述多个散斑点的像素位移，通过所述对应关系得到所述多个散斑点的实际位移，将所述实际位移确定为所述形变量。

6.如权利要求1所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述散斑场绘制在基板的第一延伸部上，所述基板的第二延伸部固定在所述预定位置处；或者，

所述散斑场绘制在基板上，所述基板通过连接构件固定在所述预定位置处。

7.如权利要求6所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述第一延伸部的一侧与所述第二延伸部的一侧连接以使所述基板呈L形，所述第二延伸部以黏贴方式固定在所述预定位置处。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述待检测部件为风力发电机组的叶片。

9.如权利要求3所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述待检测部件为风力发电机组的叶片，其中，所述第一子方向为叶片的最大挥舞弯矩方向，所述第二子方向为叶片的最小摆振弯矩方向。

10.如权利要求4所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述待检测部件为风力发电机组的叶片，其中，当所述第二预定方向为叶片的挥舞方向和/或摆振方向时，所述预定位置包括设置在叶片的吸力面上的第一位置，所述散斑场包括设置在所述第一位置处的第一散斑场，所述第一散斑场所处平面与沿叶片的展向的截面平行；和/或

当所述第二预定方向为叶片的扭转方向时，所述预定位置包括位于叶片的前缘处的第二位置和位于叶片的后缘处的第三位置，所述第二位置与所述第三位置位于沿叶片的展向的同一截面处，所述散斑场包括设置在所述第二位置处的第二散斑场和设置在所述第三位置处的第三散斑场，所述第二散斑场和所述第三散斑场所处平面均与沿叶片的展向的截面平行；和/或

当所述第二预定方向为叶片的展向时，所述预定位置包括设置在所述叶片的吸力面上处于承受所施加的载荷的预定截面的预定范围内的第四位置，所述散斑场包括设置在所述第四位置处的第四散斑场，所述第四散斑场所处平面垂直于沿叶片的展向的截面。

11.如权利要求10所述的静态变形的检测方法，其特征在于，获取在所述待检测部件受所述载荷作用发生形变的过程中所述散斑场的多个图像的步骤包括：

通过第一图像传感器获取所述第一散斑场、所述第二散斑场和/或所述第三散斑场的多个图像，通过第二图像传感器获取所述第四散斑场的多个图像，

其中，所述第一图像传感器被布置为沿叶片的展向进行拍摄，所述第二图像传感器被布置为沿垂直于叶片的展向且正面对所述第四位置进行拍摄，所述第一散斑场、所述第二散斑场、所述第三散斑场相互之间不遮挡。

12.如权利要求11所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述第一图像传感器的中心高度与叶片中心轴高度一致，所述第二图像传感器的中心高度与叶片中心轴高度一致，

所述第一图像传感器所在位置与叶片的叶尖或叶根所在位置之间的间距为第一距离，所述第二图像传感器所在位置与所述第四位置之间的间距为第二距离，

所述第一散斑场、所述第二散斑场和所述第三散斑场所处平面与所述第一图像传感器的光轴垂直，所述第四散斑场所处平面与所述第二图像传感器的光轴垂直。

13.如权利要求10所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述第一位置包括在所述叶片的吸力面上沿叶片的展向布置的多个子位置，所述第一散斑场包括分别设置在所述多个子位置处的多个子散斑场，确定的所述形变量为叶片在各子位置处在挥舞方向和/或摆振方向的形变量。

14.如权利要求10所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述第一位置位于叶片的中心轴截面与所述叶片的吸力面的交线上，

所述第二位置与叶片的前缘之间的间距为第三距离，所述第三位置与叶片的后缘之间的间距为第四距离。

15.如权利要求10所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述第一散斑场绘制在第一基板的第一延伸部上，所述第一基板的第二延伸部固定在所述第一位置处，所述第四散斑场绘制在第四基板的第一延伸部上，所述第四基板的第二延伸部固定在所述第四位置处，

其中，所述第四基板的第二延伸部的预定侧的边缘呈锯齿形状，所述预定侧为所述第二延伸部的与所述第四基板的第一延伸部与所述第二延伸部相连接一侧的背对一侧。

16.如权利要求15所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述第二散斑场绘制在第二基板上，所述第二基板通过第一连接构件固定在位于叶片的前缘处的所述第二位置处，所述第三散斑场绘制在第三基板上，所述第三基板通过第二连接构件固定在位于叶片的后缘处的所述第三位置处。

17.如权利要求16所述的静态变形的检测方法，其特征在于，所述第一连接构件包括第一U形板和第一L形板，所述第一U形板的两端分别固定在所述第二位置处的叶片的吸力面和压力面上，所述第一L形板的第一延伸部与所述第一U形板连接，所述第一L形板的第二延伸部与所述第二基板连接，

所述第二连接构件包括第二U形板和第二L形板，所述第二U形板的两端分别固定在所述第三位置处的叶片的吸力面和压力面上，所述第二L形板的第一延伸部与所述第二U形板连接，所述第二L形板的第二延伸部与所述第三基板连接。

18.一种静态变形的检测系统，用于检测待检测部件的形变量，其特征在于，所述待检测部件的预定位置处布置有散斑场，所述检测系统包括：

力加载装置，用于在所述待检测部件的第一预定方向上向所述待检测部件施加载荷；

处理器，被配置为：

获取在所述待检测部件受所述载荷作用发生形变的过程中所述散斑场的多个图像，基于获取的所述多个图像追踪所述散斑场内的多个散斑点的位置变化，基于所述多个散斑点的位置变化，确定所述待检测部件在所述第一预定方向的载荷作用下在所述预定位置处的形变量。

19.如权利要求18所述的静态变形的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

夹具，设置在所述待检测部件的预定截面处，在所述夹具上设置用于施加拉力的至少一个施力点，

其中，所述力加载装置通过对所述至少一个施力点施加拉力来在所述预定截面处施加载荷。

20.如权利要求18所述的静态变形的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

基板，所述基板的第一延伸部上绘制有散斑场，所述基板的第二延伸部固定在所述预定位置处；或者

所述检测系统还包括：

基板，所述基板上绘制有散斑场，所述基板通过连接构件固定在所述预定位置处。

21.如权利要求18所述的静态变形的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

标定板，布置在与所述散斑场同一景深处，在所述标定板上绘制有已知实际间隔距离的两个标定点，

其中，所述处理器还被配置为：确定在所述景深处所述标定板上的所述两个标定点之间的实际间隔距离与所述散斑场的图像中任意两个像素点之间的间隔距离的对应关系，

其中，基于所述多个散斑点的位置变化，确定所述待检测部件在所述预定位置处的形变量的处理包括：

确定所述多个散斑点的像素位移；

根据确定的所述多个散斑点的像素位移，通过所述对应关系得到所述多个散斑点的实际位移，将所述实际位移确定为所述形变量。

22.如权利要求18所述的静态变形的检测系统，其特征在于，确定的所述形变量为所述待检测部件在所述预定位置处在第二预定方向上的形变量，所述第二预定方向为所述散斑场在所述待检测部件上的设置方向。

23.如权利要求18-22中任意一项所述的静态变形的检测系统，其特征在于，所述待检测部件为风力发电机组的叶片。

24.如权利要求22所述的静态变形的检测系统，其特征在于，所述待检测部件为风力发电机组的叶片，其中，当所述第二预定方向为叶片的挥舞方向和/或摆振方向时，所述预定位置包括设置在叶片的吸力面上的第一位置，所述散斑场包括设置在所述第一位置处的第一散斑场，所述第一散斑场所处平面与沿叶片的展向的截面平行；和/或

当所述第二预定方向为叶片的扭转方向时，所述预定位置包括位于叶片的前缘处的第二位置和位于叶片的后缘处的第三位置，所述第二位置与所述第三位置位于沿叶片的展向的同一截面处，所述散斑场包括设置在所述第二位置处的第二散斑场和设置在所述第三位置处的第三散斑场，所述第二散斑场和所述第三散斑场所处平面均与沿叶片的展向的截面平行；和/或

当所述第二预定方向为叶片的展向时，所述预定位置包括设置在叶片的吸力面上处于承受所施加的载荷的预定截面的预定范围内的第四位置，所述散斑场包括设置在所述第四位置处的第四散斑场，所述第四散斑场所处平面垂直于沿叶片的展向的截面。

25.如权利要求24所述的静态变形的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

第一图像传感器，被布置为沿叶片的展向进行拍摄，用于采集所述第一散斑场、所述第二散斑场和/或所述第三散斑场的多个图像，以使所述处理器从第一图像传感器获取所述第一散斑场、所述第二散斑场和/或所述第三散斑场的多个图像；

第二图像传感器，被布置为沿垂直于叶片的展向且正面对所述第四位置进行拍摄，用于采集所述第四散斑场的多个图像，以使所述处理器从第二图像传感器获取所述第四散斑场的多个图像，

其中，所述第一散斑场、所述第二散斑场、所述第三散斑场相互之间不遮挡。