CN109185074A - 风力发电机组叶片损伤在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明供公开一种无需关停风机、降低检测成本的风力发电机组叶片损伤在线检测方法，将固定有光学镜头的六自由度云台安装在移动设备上，调节光学镜头的光轴与风力发电机组叶片转轴平行，与光学镜头相接有图像传感器，图像传感器及云台控制器均与微处理器相接；首先通过图像完成对叶片转速的测量，然后控制六自由度云台跟踪叶片获取叶片连续的多部位图像，最后由微处理器完成叶片完整图像拼接和叶片损伤检查。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电机组叶片损伤检测方法，尤其是一种无需关停风机、降低检测成本的风力发电机组叶片损伤在线检测方法。
背景技术
风力发电机（简称风机）组包括由叶片、轮毂、加固件等组成的风轮，由塔架支撑。叶片在日常运行过程中因受到风沙、雨水、雷击等外部作用，会出现表面破损和内部裂痕等损伤，并且会随着损伤的扩大而断裂，因此必需经常检测叶片损伤状况，以保证风力发电机组的正常发电。目前，对风机叶片损伤情况的检测方法已经由人工发展到探伤设备（超声波等音频设备及红外、可见光等视频设备）检查，但是，检查过程仍需关停被检风机，使风力发电企业因此而产生巨大经济损失，加大了叶片损伤检测成本。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种无需关停风机、降低检测成本的风力发电机组叶片损伤在线检测方法。
本发明的技术的计算解决方案是：一种风力发电机组叶片损伤在线检测方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：
步骤1：将固定有光学镜头的六自由度云台安装在移动设备上，调节光学镜头的光轴与风力发电机组叶片转轴平行，与光学镜头相接有图像传感器，图像传感器及云台控制器均与微处理器相接；
步骤2：将光学镜头朝向风力发电机组叶片且距离风力发电机组塔架R米，开始采集图像；
步骤3：微处理器根据所采集的图像，计算第一个叶片到达设定位置与第二个叶片到达设定位置的时间差Δt；
步骤4：微处理器利用公式ω=Δθ/Δt计算叶片的转动角速度ω并存储，所述Δθ为叶片夹角；
步骤5：微处理器通过云台控制器控制六自由度云台沿X轴旋转角速度为ω、沿Y轴旋转角速度为ωy=arctan(L/R) / t并使光学镜头的光轴于t时间内在X轴旋转方向上与单一叶片相对，式中L为叶片长度，t为采集单一叶片图像的时间；
步骤6：从单一叶片的根部起至末梢止，连续采集多幅叶片图像；
步骤7：微处理器利用图像拼接技术获得单个叶片的完整图像并与叶片损伤数据库比对，判断叶片是否有损伤点，生成叶片损伤状况数据；
步骤8：判断其余叶片是否检测；是，结束；否，使光学镜头的光轴于t时间内在X轴旋转方向上与待检测的下一叶片相对，重复步骤6、步骤7。
本发明可以在风机运行过程中检测叶片损伤状况，避免因停机检测叶片损伤给风力发电企业带来的巨大经济损失，降低了叶片损伤检测成本。
具体实施方式
本发明的风力发电机组叶片损伤在线检测方法，依次按照如下步骤进行：
步骤1：将固定有光学镜头的六自由度云台安装在移动设备上，调节光学镜头的光轴与风力发电机组叶片转轴平行，与光学镜头相接有图像传感器，图像传感器及云台控制器均与微处理器相接；
光学镜头、图像传感器、微处理器、六自由度云台及移动设备均为外购产品。六自由度云台有云台控制器，可控制云台同时沿X轴、Y轴及Z轴平移和旋转。移动设备可以使各种类型的车辆。
步骤2：将光学镜头朝向风力发电机组叶片且距离风力发电机组塔架R米，如R=100米，开始采集图像；
步骤3：微处理器根据所采集的图像，计算第一个叶片到达设定位置（可以在图片上设定）与第二个叶片到达设定位置的时间差Δt；
步骤4：微处理器利用公式ω=Δθ/Δt计算叶片的转动角速度ω并存储，所述Δθ为叶片夹角；
步骤5：微处理器通过云台控制器控制六自由度云台沿X轴旋转角速度为ω、沿Y轴旋转角速度为ωy=arctan(L/R) / t并使光学镜头的光轴于t时间内在X轴旋转方向上与单一叶片相对，式中L为叶片长度，t为采集单一叶片图像的时间，
如L=88米，t=2秒；可以在单一叶片正对光学镜头的光轴时，再启动六自由度云台沿X轴以角速度为ω旋转，以保证在t时间（2秒）内在X轴旋转方向上与单一叶片相对且相对静止。
步骤6：云台沿Y轴旋转角速度为ωy=arctan(L/R) / t，即随时变化光学镜头的光轴与单一叶片在Y轴的仰角或俯角，可从单一叶片的根部起至末梢止（或从单一叶片的末梢起至根部止，连续采集多幅叶片图像。
如图像传感器分辨率为4千万像素，长88米的风机叶片在2秒内需要拍10张图品。图像传感器采集速率为5张/秒，则在六自由度云台在X轴旋转方向上转动ω/5度拍一张图片，同时沿Y轴旋转方向每转动ωy/5度拍一张图片。
步骤7：微处理器利用图像拼接技术获得单个叶片的完整图像并与提前存储于微处理器并经过深度学习的叶片损伤数据库比对，判断叶片是否有损伤点，生成叶片损伤状况数据；
步骤8：判断其余叶片是否检测；是，结束；否，使光学镜头的光轴于t时间内在X轴旋转方向上与待检测的下一叶片相对，重复步骤6、步骤7。
Claims (1)
1.一种风力发电机组叶片损伤在线检测方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：
步骤1：将固定有光学镜头的六自由度云台安装在移动设备上，调节光学镜头的光轴与风力发电机组叶片转轴平行，与光学镜头相接有图像传感器，图像传感器及云台控制器均与微处理器相接；
步骤2：将光学镜头朝向风力发电机组叶片且距离风力发电机组塔架R米，开始采集图像；
步骤3：微处理器根据所采集的图像，计算第一个叶片到达设定位置与第二个叶片到达设定位置的时间差Δt；
步骤4：微处理器利用公式ω=Δθ/Δt计算叶片的转动角速度ω并存储，所述Δθ为叶片夹角；
步骤5：微处理器通过云台控制器控制六自由度云台沿X轴旋转角速度为ω、沿Y轴旋转角速度为ωy=arctan(L/R) / t并使光学镜头的光轴于t时间内在X轴旋转方向上与单一叶片相对，式中L为叶片长度，t为采集单一叶片图像的时间；
步骤6：从单一叶片的根部起至末梢止，连续采集多幅叶片图像；
步骤7：微处理器利用图像拼接技术获得单个叶片的完整图像并与叶片损伤数据库比对，判断叶片是否有损伤点，生成叶片损伤状况数据；
步骤8：判断其余叶片是否检测；是，结束；否，使光学镜头的光轴于t时间内在X轴旋转方向上与待检测的下一叶片相对，重复步骤6、步骤7。
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| CN109185074A true CN109185074A (zh) | 2019-01-11 |
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2018
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