CN111102940B

CN111102940B - 叶片桨距角偏差的检测方法、装置、存储介质及系统

Info

Publication number: CN111102940B
Application number: CN201811269999.4A
Authority: CN
Inventors: 聂彦昌
Original assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2038-10-29
Also published as: CN111102940A

Abstract

本申请实施例提供了一种叶片桨距角偏差的检测方法、装置、存储介质及系统。该检测方法包括：通过图像采集装置对每支叶片上的标识物进行拍摄，得到各支所述叶片的包含标识物图形的图像；所述图像采集装置正对每支所述叶片上的所述标识物周期性轮转通过的区域；确定出任意两支所述叶片的图像的标识物图形之间的位移距离；根据所述位移距离，确定出任意两支所述叶片的桨距角之间的偏差值。本申请实施例实现了对叶片桨距角偏差的批量测试，并且还实现对叶片桨距角偏差进行长期且实时的监控。

Description

叶片桨距角偏差的检测方法、装置、存储介质及系统

技术领域

本申请涉及叶片桨距角技术领域，具体而言，本申请涉及一种叶片桨距角偏差的检测方法、装置、存储介质及系统。

背景技术

近年来单台风力发电机组容量越来越大，叶片尺寸也随之增大。由此带来的问题凸显，如制造误差、安装误差等，再加上变桨机构的控制误差和设备老化，必然引起叶片桨距角偏差。桨距角偏差将直接引起叶片的气动力不平衡，可导致叶片、轴承、塔架载荷增大，机舱振动加剧，加速材料疲劳，严重时可引发风机倒塌事故。因此，对叶片桨距角的偏差检测对风力发电机组保护以及增功提效具有重要意义。

目前应用到实际中的桨距角的偏差检测方法有摄像法以及轮廓线法等，摄像法包括例如DIC(Digital Image Correlation，数字图像关联)法，其中摄像法在测试前需要对叶片进行复杂的标记，容易受现场不确定性因素影响，此方法不适用于批量推广。轮廓线法在测试过程中常受到光影、振动、偏航等因素影响，导致数据质量下降，需要多次重复测试来确认检测结果的有效性。另外，轮廓线法需要将检测设备放置在上风向正对轮毂中心位置，对于海上、山区地形的风力发电机组来说不易满足测试条件。综上所述，以上方法存在的弊端都阻碍着叶片桨距角偏差的批量检测，更不能对叶片桨距角偏差进行长期监控。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种叶片桨距角偏差的检测方法、装置、存储介质及系统，用以解决现有技术存在无法批量检测或不能长期对叶片桨距角的偏差进行监控的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种叶片桨距角偏差的检测方法，包括：

通过图像采集装置对每支叶片上的标识物进行拍摄，得到各支所述叶片的包含标识物图形的图像；所述图像采集装置正对每支所述叶片上的所述标识物周期性轮转通过的区域；

确定出任意两支所述叶片的图像的标识物图形之间的位移距离；

根据所述位移距离，确定出任意两支所述叶片的桨距角之间的偏差值。

第二个方面，本申请实施例提供了一种叶片桨距角偏差的检测装置，包括：

图像采集模块，用于通过图像采集装置对每支叶片上的标识物进行拍摄，得到各支所述叶片的包含标识物图形图像；

比较模块，用于确定出任意两支所述叶片的图像的标识物图形之间的位移距离；

处理模块，用于根据所述位移距离，确定出任意两支所述叶片的桨距角之间的偏差值并输出。

第三个方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，该程序被处理器执行时实现本申请第一方面提供的叶片桨距角偏差的检测方法。

第四个方面，本申请实施例提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，该计算机程序包括用于执行实现本申请第一方面提供的叶片桨距角偏差的检测方法的指令。

第五个方面，本申请实施例提供一种叶片桨距角偏差的检测系统，包括：标识物、图像采集装置和处理器；

所述标识物设置在每支叶片上；所述图像采集装置设置在机舱上，且正对每支叶片上的标识物周期性轮转通过的区域；

所述图像采集装置与处理器电连接；

所述处理器用于通过所述图像采集装置对每支所述叶片上的所述标识物进行拍摄，得到各支所述叶片的包含标识物图形的图像；确定出任意两支所述叶片的图像的标识物图形之间的位移距离；根据所述位移距离，确定出任意两支所述叶片的桨距角之间的偏差值。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请通过采集每支叶片上包含有标识物图形的图像，然后通过处理器对任意两支叶片图像的标识物图形之间的位移距离来检测该任意两支叶片的桨距角之间的偏差值，可以实现对叶片桨距角偏差值进行批量检测，以及对叶片桨距角偏差进行长期监控，其不仅检测更加准确，而且由于实现了对叶片桨距角偏差值进行批量检测，可以便于对叶片进行实时监控并且对叶片的修正提供数据。另外由于可以对叶片桨距角长期的监控，可以有效防止叶片出现气动不平衡的状态，避免气动不平衡带来的风力发电机组的故障，进而可以有效提高风力发电机组的使用寿命，提高风力发电机组的经济效益。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种叶片桨距角偏差的检测系统的框架示意图；

图2为本申请实施例提供的一种图像采集装置与风力发电机组配合的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种图像采集装置与叶片配合的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种标识物在叶片根部设置位置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种标识物在叶片根部设置位置的原理示意图；

图6为本申请实施例提供的一种标识带的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种标识带在叶片根部设置位置的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种防抖支架的整体结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种叶片桨距角偏差的检测方法的流程示意图；

图10为本申请实施例提供的一种基于标识线的叶片桨距角偏差的检测方法的流程示意图；

图11A为本申请实施例提供的一种叶片桨距角未发生偏差的示意图；

图11B为本申请实施例提供的一种叶片桨距角发生偏差的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种叶片桨距角计算原理的示意图；

图13为本申请实施例提供的一种基于标识带的叶片桨距角偏差的检测方法的流程示意图；

图14为本申请实施例提供的一种标识带之间产生相对位移的一个示例的示意图；

图15为本申请实施例提供的一种叶片桨距角偏差的检测方法的修正方式的流程示意图；

图16为本申请实施例提供的一种叶片桨距角偏差的检测装置的框架示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种叶片桨距角偏差的检测系统，该检测系统的结构示意图如图1及图2所示，包括：标识物1、图像采集装置2和处理器3。

标识物1设置在每支叶片4上；图像采集装置2设置在机舱5上，且正对每支叶片4上的标识物1周期性轮转通过的区域。

图像采集装置2与处理器3电连接。

处理器3用于通过图像采集装置2对每支叶片4上的标识物1进行拍摄，得到各支叶片4的包含标识物图形的图像；确定出任意两支叶片4的图像的标识物图形之间的位移距离；根据位移距离，确定出任意两支叶片4的桨距角之间的偏差值。

于本申请的一实施例中，如图2所示，标识物1可以设置于每支叶片4的根部上(图中未示出)。图像采集装置2可以设置于机舱5的顶部位置上，并正对每支叶片4上的标识物1周期性轮转通过的区域，也就是说标识物1可以设置于叶片4的吸力面上，且当叶片4旋转时，标识物1会周期性的轮转通过机舱5顶部前方的位置。图像采集装置2可以与处理器3通过无线或有线连接的方式进行电连接。本申请通过采集每支叶片上包含有标识物图形的图像，然后通过处理器对任意两支叶片图像的标识物图形之间的位移距离来检测该任意两支叶片的桨距角之间的偏差值，其具体的检测方法可以参照后续叶片桨距角偏差的检测方法的实施例，于此不再赘述。

本领域技术人员应当理解的是，图像采集装置并非必须设置于机舱顶部，只要其可以与叶片上的标识对齐即可，例如其也可设置于机舱的任意一侧，因此本申请并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整。

于本申请的一实施例中，图像采集装置2包括检测器21和拍摄装置22；检测器21和拍摄装置22都与处理器3电连接；处理器3用于通过检测器21检测到各支叶片上的标识物1都落入区域内时，触发拍摄装置22进行拍摄。

如图3所示，检测器21具体可以采用光电传感器，其设置于拍摄装置22上；拍摄装置22可以采用一高分辨率相机。当检测器21检测到各支叶片的标识物1都落入上述区域内时，可以发送一指令给处理器3，处理器3收到该指令后控制拍摄装置22进行拍摄。采用上述方式可以确保拍摄装置准确的拍摄到每支叶片的图像，还可以确保每支叶片的拍摄位置保持一致，进而可以有效提高拍摄图像的准确性。

于本申请的一实施例中，检测器21具体为两个，分别设置于拍摄装置22的两侧；处理器3用于通过检测器21检测到叶片上设置有标识物1部位的两侧边、与图像采集装置2之间的距离相等时，触发拍摄装置22进行拍摄。

可选地，检测系统还包括防抖支架，图像采集装置2通过防抖支架设置于风力发电机组的机舱上，防抖支架用于防止或减弱机舱的振动传递至图像采集装置2。

如图3所示，检测器21具体可以是两个激光光电传感器，检测器21可以分别设置于拍摄装置22的两侧，其可以用于检测叶片上设置有标识物1部位(例如叶片根部)的一个侧边与图像采集装置2之间的距离，以及叶片上设置有标识物1部位的另一个侧边与图像采集装置2之间的距离，并将两个距离转发至处理器3；处理器3确定出该两个距离相等时，可以控制拍摄装置22进行拍摄。具体来说，当各叶片4扫过拍摄装置22的镜头时，一方面为保证镜头正对叶根，另一方面为保证拍照时三支叶片的拍摄位置一致。进一步的，两个激光光电传感器，可以将激光呈一定夹角照射在叶片根部，通过激光光电传感器实时测试叶片根部到拍摄装置22的距离，一是判断叶片是否扫过拍摄装置22，二是当两个检测结果相等时触发拍摄装置22进行拍摄。采用上述设置可以进一步的确保拍摄装置准确的拍摄到每支叶片的图像，还可以确保每支叶片的拍摄位置保持一致，从而可以进一步提高拍摄图像的准确性。

如图2及图8所示，图像采集装置2可以通过防抖支架6设置于风力发电机组的机舱5上，防抖支架6用于防止或减弱机舱的振动传递至图像采集装置2。具体来说，如图8所示，防抖支架6可以包括一底座及一竖直设置于底座上的支撑杆，图像采集装置2可以设置于支撑杆上。底座的下方设置有多个真空吸盘，通过多个真空吸盘吸附在机舱5的顶部表面，并且可以通过四条拉线(由图8中的四条虚线所表示)拽紧支撑杆。需要说明的是，本申请并不限定防抖支架的具体实施方式，防抖支架可以采用一柔性支架，或者其可以采用其它光学的防抖支架等。设置防抖支架可以有效降低图像采集装置的抖动，从而可以有效提高采集到图像的质量，便于对标识物图形进行对比，其不仅可以有效提高本申请实施例的检测效率，而且可以大幅提高本申请实施例的检测准确性。

于本申请的一实施例中，每个标识物1绕设于每支叶片根部的吸力面的同一位置。

如图4所示，叶片4的吸力面41一般是指叶片4背向风的一面，且吸力面41与机舱位置正对。标识物1设置于吸力面41上可以使图像采集装置2更加便于设置，并且也便于图像采集装置2对叶片4根部进行拍摄。另外标识物1绕设于叶片4根部的同一位置，可以更加便于对标识物图形进行对比及判断，可以使得本申请的检测系统更简单易用，并且可以有效提高检测的准确性。

于本申请的一实施例中，标识物1为标识线，标识线的第一端设置于靠近叶片的安装面的位置，标识线的第二端设置于远离安装面的位置，并且标识线与安装面呈一夹角。

如图5所示，由于风机叶片根部0至3米的范围内为一段标准圆柱。绕此圆柱面作一条螺旋线，展开后即为一条画有对角线的矩形，沿该螺旋线设置标识线。通过对每支叶片的标识线进行拍摄可以得到标识物图形，通过判断标识物图形是否发生偏移来判断叶片桨距角的偏差。

具体来说，当三支叶片桨距角无偏差，三条标识物图形必然重合；如果有偏差，标识物图形必然会在图像中呈现平移。当叶片桨距角出现偏差时，相当于叶片绕叶根圆柱中心发生相对转动。设圆柱面某固定点旋转后扫过的弧长为L，已知叶根处半径为R，则有转过的圆弧度可以标记α，其计算公式可以为：α＝L/R，那么α就是桨距角相对偏差。图5中位于下方的矩形表示被展开为平面的圆柱面，圆柱面某固定点旋转后扫过的弧长L转变为标识物图形(即图5中位于下方矩形中实斜线与虚斜线)之间(沿横坐标轴)的平移距离。

如图4及图5所示，当标识物1为标识线时，其具体的设置方式可以如下所述。当叶片4处于桨距角0度状态时，将叶片4根部安装面定义四个角度值，沿着变桨方向F的反方向，依次确定为0度、90度、180度以及270度。以0度左右对应的叶片4根部螺栓为起点，作一条与叶片4安装面夹角为β的曲线(即标识线)，标识线可以绕叶片4根部的圆柱二分之一圈，也就是与180度附近的螺栓延长线相交。标识线完成后逐段检查标识线上各点到安装面的距离H与标识线在安装面投影弧长P，二者需满足H＝P×tanβ，其中H与Ptanβ的差值的绝对值不大于2mm，否则需要对标识线进行修正。标识线与安装面之间的形成有夹角β，该夹角β可以为30度至60度之间的夹角。采用上述设置方式，可以使得本申请实施例的检测更加精确。

需要说明的是，本申请并不限定标识线的具体设置方式，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。但是本实施例中标识线在每根叶片上的位置应当保持一致，以便于对标识物图形进行对比。

于本申请的一实施例中，每个标识物1沿每支叶片4根部的吸力面41周向绕设，各标识物1在各支叶片4根部上的周向位置相同、且轴向位置不同。标识物1设置于吸力面的有益效果可以参照如前述实施例所述，于此不再赘述。

可选地，标识物1为标识带，标识带上具多个依次排列的多个带状条，两相邻的带状条具有相异的图像元素；图像元素包括颜色和纹理中的至少一种。以及，在设置各标识带时，位于任意两支叶片上的标识带中具有相同图像元素的带状条在叶片的轴向上对齐。

如图6所示，标识带可以是由两部分组成的带状结构，其左侧部分可以是无色透明部分，右侧可以具有多个依次排列的带状条11，两相邻的带状条11具有相异的图像元素，例如相异的图像元素可以是红白相间，设置相异的图像元素，可以便于对图像进行采集及对比。但是本申请并不以此为限，其可以是其它颜色或者纹理，只要其满足便于图像采集装置2识别以及便于处理器3对比即可。于本申请的一实施例中，标识带的宽度可以为100mm(毫米)，带状条的宽度可以为2mm，但是需要说明的是本申请并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际工况自行调整设置。

如图7所示，标识带可以叶片4根部前缘某颗螺栓建立参考线S，以这条参考线S的一边作为起始线粘贴标识带，标识带的终点线E在吸力面中线的一侧。由于需要对标识带进行对比，因此各支叶片4的标识带粘贴在叶根不同高度位置，当叶片4为三支时，其中一条标识带可以与拍摄装置22的中心点高度相同，另外两条标识带分别位于拍摄装置22中心点的上方和下方，三条标识带之间的间距可以为50mm。三条标识带设置不同高度位置，可以便于对标识带进行对比，从而可以有效提高本申请实施例检测的便捷性及准确性。

需要说明的是，上述标识带的设置方式及具体位置仅作为说明本申请实施例之用，并非用以限定本申请，本领域技术人员可以根据实际工况自行调整设置。

实施例一

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种叶片桨距角偏差的检测方法，该方法的流程示意图如图9所示，该方法包括：

S101：通过图像采集装置对每支叶片上的标识物进行拍摄，得到各支叶片的包含标识物图形的图像；图像采集装置正对每支叶片上的标识物周期性轮转通过的区域。

可选地，当每支叶片上的标识物都落入于区域内时，进行拍摄。

可选地，对每支叶片上的标识物进行多次拍摄，得到该支叶片的包含标识物图形的多个图像，标识物图形与标识物对应。

可选地，对每支叶片上的标识物进行多次拍摄，得到该支叶片的包含标识物图形的多个图像之后，根据每支叶片的多个图像，确定每支叶片在拍摄过程中是否发生变桨；若每支叶片在拍摄过程中未发生变桨，则确定出每支叶片的多个图像重叠后得到的标识物图形，作为该支叶片的图像的标识物图形；若每支叶片在拍摄过程中发生变桨，则从每支叶片的多个图像中选取标识物图形相重叠的图像，将相重叠的标识物图形作为该支叶片的图像的标识物图形。

S102：确定出任意两支叶片的图像的标识物图形之间的位移距离。

可选地，当标识物为标识线时，标识物图形为标识线对应的曲线，确定出任意两支叶片的图像的曲线之间沿指定坐标轴的滑移距离。

可选地，确定出任意两支叶片的图像的曲线之间沿指定坐标轴的滑移距离，包括：确定出任意两支叶片的图像的曲线沿指定坐标轴的坐标值之差；根据坐标值之差和图像中每个像素的实际距离，确定出滑移距离。

可选地，当标识物为标识带时，标识物图形为标识带对应的带状图形；带状图形包括依次排列的多个带状条图形，确定出任意两支叶片的图像的带状图形之间的相对位移所对应的带状条图形个数。

S103：根据位移距离，确定出任意两支叶片的桨距角之间的偏差值。

可选地，根据滑移距离、以及叶片上设置有标识线的部件尺寸，确定出该两支叶片的桨距角之间的偏差值。

可选地，根据任意两支叶片的相对位移所对应的带状条图形个数、以及叶片上设置有标识带的部件尺寸，确定出该两支叶片的桨距角之间的偏差值。

本申请的实施例主要可以应用于风力发电机组的叶片桨距角偏差的检测，其可以通过图像采集装置对每支叶片的标识物进行拍摄，并且得到包含有标识物图形的图像，然后对标识物图形进行对比从而可以检测叶片桨距角的偏差。本申请实施例通过上述方式不仅可以实现对叶片桨距角的偏差进行批量测量，而且还可以实现对叶片桨距角进行实时且长期的监控。进而针对偏差可以配合风力发电机组的控制器，以实现风力发电机组三支叶片的气动平衡，可以有效避免气动不平衡带来的机组故障。从而可以有效提高风力发电机组的寿命，提高风力发电机组的经济效益。

需要说明的是，本申请实施例并不限定其只能应用于风力发电机组，本申请实施例同样也可以应用于其它需要对叶片进行桨距角偏差监测的设备，本领域技术员可以根据实际情况自行调整应用。

实施例二

本申请实施例提供了一种基于标识线的叶片桨距角偏差的检测方法，该方法的流程示意图如图10所示，该方法包括：

S201：对每支叶片上的标识物进行多次拍摄，得到该支叶片的包含标识物图形的多个图像，标识物图形与标识物对应。

可选地，当叶片上设置有标识物的部位的两侧边、与图像采集装置之间的距离相等时，进行拍摄。

S202：根据每支叶片的多个图像，确定每支叶片在拍摄过程中是否发生变桨；若每支叶片在拍摄过程中未发生变桨，则执行S203；若每支叶片在拍摄过程中发生变桨，则执行S204。

可选地，判断每支叶片的多个图像的标识物图形是否重合；若重合则确定每支叶片在拍摄过程中未发生变桨；若未重合则确定每支叶片在拍摄过程中发生变桨。

S203：确定出每支叶片的多个图像重叠后得到的标识物图形，作为该支叶片的图像的标识物图形，之后执行S205。

S204：从每支叶片的多个图像中选取标识物图形相重叠的图像，将相重叠的标识物图形作为该支叶片的图像的标识物图形。

S205：当标识物为标识线时，标识物图形为标识线对应的曲线，确定出任意两支叶片的图像的曲线沿指定坐标轴的坐标值之差；根据坐标值之差和图像中每个像素的实际距离，确定出滑移距离。

S206：根据滑移距离、以及叶片上设置有标识线的部件尺寸，确定出该两支叶片的桨距角之间的偏差值。

当标识物为标识线时，标识物图形为标识线对应的曲线，确定出任意两支叶片的图像的曲线沿指定坐标轴的坐标值之差；根据坐标值之差和图像中每个像素的实际距离，确定出滑移距离。

例如，本申请实施例可以通过检测器实时传输给处理器的距离信息来判断叶片是否扫过，即当每支叶片上的标识物部位的两侧边、与图像采集装置之间的距离相等时，进行拍摄。本实施例中的检测器可以采用光电传感器，一旦抓取装置右侧的检测器先于左侧检测器发生距离变化，即认为有叶片将要扫过拍摄装置。当叶片根部完全遮挡两个检测器时，实时对比二者输出结果，一旦二者的结果相同立即触发拍摄装置进行拍照，否则拍摄装置则待机。采用上述方式进行拍摄可以有效提高标识物图形的准确性，进而可以有效提高检测的准确性。

根据上述的拍摄过程，当叶片为三支时，可以经过3的倍数次进行拍摄，并且可以将三支叶片的照片进行分组，1#叶片一组，2#叶片一组，3#叶片一组。以得到每支叶片的包含标识物图形的多个图像，标识物图形与标识物对应。在此之后要确定拍摄过程中各叶片有无发生变桨。选取任意一组图片，例如可以选取1#叶片，但是本申请并不以此为限，选到任意一组叶片的图像均可以判断出在拍摄过程中叶片处有无发生变桨。可以将1#叶片的图像依次进行滤波、平滑处理、灰度转换，最后进行图像二值化处理，以得到处理后的图像。对图像采取上述处理可以进一步提高本申请实施例检测的准确性，进而可以实现更为精确的调节。将该组处理后的图像进行叠加在一起，识别标识物图形是否发生重合。

若该组图像的标识物图形全部重合则认为拍摄过程中未发生变桨，所有照片都可以进行下一步处理。若未完全重合，则认为测试过程中发生变桨，那么挑选出重合的图像进行下一步处理即可。

当标识物为标识线时，可以将三支叶片的处理后的图像，即各支叶片的二值图叠加在一起。如图11A所示，当偏差较小时，三条曲线重合在一起。如图11B所示，当偏差较大时三条曲线相互分离，1#叶片相对2#叶片桨距角偏离较大，3#叶片相对2#叶片偏离较小，同时，1#叶片与3#叶片的桨距角偏离最大。如图12所示，二值图是一个M(行)×N(列)的矩阵，该矩阵的元素为0或1，曲线上的元素为1，非曲线上元素为0，M和N为正整数。如果对图片从上至下进行逐行遍历，以某行的遍历结果为例，得到如图12所示的三个坐标(x1,y)、(x2,y)、(x3,y)，则三条曲线相对滑动了|x1-x2|、|x2-x3|、|x3-x1|个像素点。已知一个像素点代表的实物距离为a毫米，像素点坐标差值乘以单位像素代表的实物距离，就可计算出由桨距角偏差带来的叶片标识线对应的曲线之间的滑移距离L。由距离除以叶片根部安装面的半径，便可得到任意两支叶片桨距角的偏差值。

需要说明的是，本申请实施例并不限定上述检测三支叶片的图像叠加之后进行对比的实施方式，其也可以采用将任意两支叶片进行对比，另外本申请实施例同样不限叶片的数量，本领域技术人员可以根据实际工况自行调整上述具体实施方式。

本申请的实施例通过图像采集装置对每支叶片的标识线进行拍摄，并且得到包含有标识线图形的图像，然后对标识线图形之间的偏移距离以检测叶片桨距角的偏差。本申请不仅使用及操作比较便捷，而且其使用的成本较低，并且可以针对现有的风力发电机组进行改造，适用性较强。

实施例三

本申请实施例提供了一种基于标识带的叶片桨距角偏差的检测方法，该方法的流程示意图如图13所示，该方法包括：

S301：对每支叶片上的标识物进行多次拍摄，得到该支叶片的包含标识物图形的多个图像，标识物图形与标识物对应。

S302：根据每支叶片的多个图像，确定每支叶片在拍摄过程中是否发生变桨；若每支叶片在拍摄过程中未发生变桨，则执行S303；若每支叶片在拍摄过程中发生变桨，则执行S304。

S303：确定出每支叶片的多个图像重叠后得到的标识物图形，作为该支叶片的图像的标识物图形，之后执行S305。

S304：从每支叶片的多个图像中选取标识物图形相重叠的图像，将相重叠的标识物图形作为该支叶片的图像的标识物图形。

S305：当标识物为标识带时，标识物图形为标识带对应的带状图形；带状图形包括依次排列的多个带状条图形，确定出任意两支叶片的图像的带状图形之间的相对位移所对应的带状条图形个数。

S306：根据任意两支叶片的相对位移所对应的带状条图形个数、以及叶片上设置有标识带的部件尺寸，确定出该两支叶片的桨距角之间的偏差值。

具体来说，本实施例中主要是针对当标识物为标识带时对于叶片桨距角偏差的检测方法。本实施例对于图像的采集及处理过程、以及确定叶片在拍摄过程中是否发生变桨的方法均与实施例二中的方法一致，因此就相同部分内容在本实施例中不再赘述。本实施例与实施例二不一致的部分为如何确定叶片桨距角之间的偏差值，因此在下方对该部分内容举例说明。

例如，当标识物为标识带时，可以将三支叶片的处理后的图像，即各支叶片的二值图叠加在一起，其叠加之后的图像则图14所示，三支叶片的图像可以分别标记为1#、2#和3#。此处需要说明的是，标识带具有多个颜色相异的图像元素，在进行图像的处理之后会变黑白相间带状条图形。将三支叶片的图像叠加一起，根据黑白相间的带状条在图像中的长短不齐来计算带状条的个数，带状条偏移不足一半记为0，大于等于一半且不足1条的记为0.5，带状条偏移1个的则记为1。参照图14所示，可以标记1#和2#叶片的偏差为n₁₂，由此统计出三支叶片两两相差的带状条数分别为n₁₂＝3、n₁₃＝2、n₃₂＝1，已知每个带状条的宽度为2mm(毫米)，由此计算出1#叶片、3#叶片相对于2#叶片的角度偏差。并且据此可以得出叶片桨距角的偏差值为以下公式：

α₁₂＝n₁₂*2/R＝6/R

α₃₂＝n₃₂*2/R＝2/R

α₁₃＝n₁₃*2/R＝4/R

需要说明的是，本申请实施例同样并不限定上述检测三支叶片的图像叠加之后进行对比的实施方式，其也可以采用将任意两支叶片进行对比，另外本申请实施例同样不限叶片的数量，本领域技术人员可以根据实际工况自行调整上述具体实施方式。

实施例四

在实施例一至三的基础上，本申请实施例提供了一种对于叶片桨距角进行修正的方式，包括：周期性根据任意两支叶片的桨距角之间的偏差值，对每支叶片的桨距角进行修正。

其中，一个周期(即代表每个周期)内根据任意两支叶片的桨距角之间的偏差值，对每支叶片的桨距角进行修正的方法的流程示意图，如图15所示，包括下述步骤：

S401：通过图像采集装置采集每支叶片的包含标识物图形的初始图像。

例如，当风力发电机组正常运转的状态下，对每支叶片进行图像的采集，从而得到包含标识物图形的初始图像，将三支叶片获得的图像分别编号为图像1、2、3并进行图像处理。

S402：得到初始图像后，对每支叶片的变桨角统一补偿预设度数之后，采集每支叶片包含标识物图形的变桨后图像。

例如，在得到初始图像后，可以对每支叶片的变桨角统一补偿一预设度数，该预设度数可以为+1度。之后再次采集每支叶片包含标识物图形的变桨后图像，将获得的图像分别编号为图像1’、2’、3’并进行图像处理。

S403：根据每支叶片的初始图像与变桨后图像的标识物图形之间的位移距离，确定出每个图像中单个像素点所代表的变桨角度。

例如，将每支叶片的初始图像与变桨后图像一一对应叠加，即图像1和1’叠加，图像2和2’叠加，图像3和3’叠加。计算得出三支叶片单位像素点代表的变桨角度为g1、g2、g3，并且可以将三个变桨角度相加之后求取均值为g，采用此方式可以进一步提高本申请实施例对叶片桨距角调整的精确度。

S404：确定出每支其它叶片的初始图像的标识物图形与基准叶片的初始图像的标识物图形之间的相对滑动的像素点的个数。

S405：根据像素点的个数、以及单个像素点所代表的变桨角度，确定出每支其它叶片应修正的角度。

例如，将三支叶片中的任意一支确定为基准叶片，例如可以将2#叶片确定为其叶片，将三支叶片的初始图像叠加，将第一步中得到的二值图叠加在一起，可以计算1#、3#叶片与2#叶片在初始图像的标识物图形之间相对滑动像素点的个数，根据像素点的个数乘以上述均值g就可得出每支叶片应修正的角度。

S406：对每支叶片的变桨角反向补偿预设度数，并根据应修正的角度，对每支其它叶片的桨距角进行修正。

例如，在步骤S405的基础上，将1#和3#叶片的调整角度补偿的预设数可以为-1度，2#叶片补偿的预设角度同样为-1度，最终以达到叶片桨距角修正至调平效果，由于此处对变桨角反向补偿，因此此处预设角度的数值为负值。需要说明的是本申请并不限定预设定角度的具体数值，该步骤中的预设角度的数值与步骤S402中的预设角度相同。

S407：判断桨距角修正后的各支叶片的图像中的标识物图形是否重合；若是则结束周期性的修正；否则进行下一个周期的修正。

需要说明的是，本申请并不限定桨距角修正方式必须采用如上所述的具体实施方式。例如在一些其它实施方式中，在实施例一至三检测出叶片桨距角的偏差值之后，可以直接通过风力发电机组的变桨控制器直接对叶片的桨距角进行调整，其同样可以达到对叶片桨距角偏差进行修正的效果。因此本申请所有实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际工况进行调整。

应用本申请实施例四的技术方案，至少可以实现如下有益效果：

通过先获取初始图像后，再将所有叶片统一补偿一预设角度之后再次获得变桨后图像，可以准确的计算出图像中单位像素点代表的偏差角度，从而可以有效提高本申请对叶片桨距角调整的精确度，进而可以有效防止由于气动不平衡而带来的风力发电机组故障。

实施例五

本申请实施例提供了一种叶片桨距角偏差的检测装置，如图16所示，该检测装置50可以包括：图像采集模块501、比较模块502以及处理模块503。

图像采集模块501用于通过图像采集装置对每支叶片上的标识物进行拍摄，得到各支叶片的包含标识物图形图像。

比较模块502用于确定出任意两支叶片的图像的标识物图形之间的位移距离。

处理模块503用于根据位移距离，确定出任意两支叶片的桨距角之间的偏差值并输出。

本申请的实施例通过图像采集模块对每支叶片的标识物进行拍摄，并且得到包含有标识物图形的图像，比较模块用于确定标识物图形之间的偏移距离，处理模块能根据位移距离，检测并输出任意两支叶片的桨距角之间的偏差值。本申请不仅可以实现对叶片桨距角的偏差进行批量测量，而且还可以实现对叶片桨距角进行实时且长期的监控，进而可以有效提高风力发电机组的寿命，提高风力发电机组的经济效益。

本实施例提供的叶片桨距角偏差的检测装置50可执行本申请实施例一至实施例四中至少一个实施例所提供的叶片桨距角偏差的检测方法，其实现原理和有益效果相类似，此处不再赘述。

实施例六

基于同一的发明构思，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本申请实施例一至四中任一实施例所提供的叶片桨距角偏差的检测方法。

计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，带电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

实施例七

基于同一的发明构思，本申请实施例提供了一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，该计算机程序包括用于执行本申请实施例一至四中至少一个实施例所提供的叶片桨距角偏差的检测方法的指令。

计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由计算机以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

本申请的实施例主要可以应用于风力发电机组的叶片桨距角偏差的检测及修正，其可以通过图像采集装置对每支叶片的标识物进行拍摄，并且得到包含有标识物图形的图像，然后对标识物图形进行对比从而可以检测叶片桨距角的偏差。本申请实施例通过上述方式不仅可以实现对叶片桨距角的偏差进行批量测量，而且还可以实现对叶片桨距角进行实时且长期的监控。进而针对偏差可以配合风力发电机组的变桨控制器进行桨距角的修正，以实现风力发电机组三支叶片的气动平衡，可以有效避免气动不平衡带来的机组故障。从而可以有效提高风力发电机组的寿命，提高风力发电机组的经济效益。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims

1.一种叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，包括：

通过图像采集装置对每支叶片上的标识物进行拍摄，得到各支所述叶片的包含标识物图形的图像，包括：对每支所述叶片上的标识物进行多次拍摄，得到该支所述叶片的包含标识物图形的多个图像，所述标识物图形与所述标识物对应；所述图像采集装置正对每支所述叶片上的所述标识物周期性轮转通过的区域；根据每支所述叶片的所述多个图像，确定每支所述叶片在拍摄过程中是否发生变桨；若每支所述叶片在拍摄过程中未发生变桨，则确定出每支所述叶片的所述多个图像重叠后得到的标识物图形，作为该支所述叶片的图像的标识物图形；

2.如权利要求1所述的叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，所述对每支叶片上的标识物进行拍摄，包括：

当每支所述叶片上的标识物都落入于所述区域内时，进行拍摄。

3.如权利要求2所述的叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，所述当每支所述叶片上的标识物都落入于所述区域内时，进行拍摄，包括：

当所述叶片上设置有所述标识物部位的一个侧边与所述图像采集装置之间的距离，与所述叶片上设置有所述标识物部位的另一个侧边与所述图像采集装置之间的距离相等时，进行拍摄。

4.如权利要求1所述的叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，所述根据每支所述叶片的所述多个图像，确定每支所述叶片在拍摄过程中是否发生变桨，还包括：

若每支所述叶片在拍摄过程中发生变桨，则从每支所述叶片的所述多个图像中选取标识物图形相重叠的图像，将所述相重叠的标识物图形作为该支所述叶片的图像的标识物图形。

5.如权利要求1所述的叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，所述确定出任意两支所述叶片的图像的标识物图形之间的位移距离，包括：

当所述标识物为标识线时，所述标识物图形为所述标识线对应的曲线，确定出任意两支所述叶片的图像的所述曲线之间沿指定坐标轴的滑移距离；

以及，所述根据所述位移距离，确定出任意两支所述叶片的桨距角之间的偏差值，包括：

根据所述滑移距离、以及所述叶片上设置有所述标识线的部件尺寸，确定出该两支叶片的桨距角之间的偏差值。

6.如权利要求5所述的叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，所述确定出任意两支所述叶片的图像的所述曲线之间沿指定坐标轴的滑移距离，包括：

确定出任意两支所述叶片的图像的所述曲线沿指定坐标轴的坐标值之差；根据所述坐标值之差和所述图像中每个像素的实际距离，确定出所述滑移距离。

7.如权利要求1所述的叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，所述确定出任意两支所述叶片的图像的标识物图形之间的位移距离，包括：

当所述标识物为标识带时，所述标识物图形为所述标识带对应的带状图形；所述带状图形包括依次排列的多个带状条图形，

确定出任意两支所述叶片的图像的所述带状图形之间的相对位移所对应的带状条图形个数；

根据任意两支叶片的所述相对位移所对应的带状条图形个数、以及所述叶片上设置有所述标识带的部件尺寸，确定出该两支叶片的桨距角之间的偏差值。

8.如权利要求1所述的叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，还包括：

周期性根据任意两支所述叶片的桨距角之间的偏差值，对每支叶片的桨距角进行修正。

9.如权利要求8所述的叶片桨距角偏差的检测方法，其特征在于，一个周期内所述根据任意两支所述叶片的桨距角之间的偏差值，对每支叶片的桨距角进行修正，包括：

通过图像采集装置采集每支所述叶片的包含标识物图形的初始图像；

得到所述初始图像后，对每支所述叶片的变桨角统一补偿预设度数之后，采集每支所述叶片包含标识物图形的变桨后图像；

根据每支所述叶片的所述初始图像与所述变桨后图像的标识物图形之间的位移距离，确定出每个图像中单个像素点所代表的变桨角度；

确定出每支其它叶片的所述初始图像的标识物图形与基准叶片的所述初始图像的标识物图形之间的相对滑动的像素点的个数；

根据所述像素点的个数、以及所述单个像素点所代表的变桨角度，确定出每支所述其它叶片应修正的角度；

对每支所述叶片的变桨角反向补偿所述预设度数，并根据所述应修正的角度，对每支所述其它叶片的桨距角进行修正；

判断桨距角修正后的各支所述叶片的所述图像中的标识物图形是否重合；若是则结束周期性的所述修正；否则进行下一个周期的所述修正。

10.一种叶片桨距角偏差的检测装置，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于通过图像采集装置对每支叶片上的标识物进行拍摄，得到各支所述叶片的包含标识物图形图像；具体用于对每支所述叶片上的标识物进行多次拍摄，得到该支所述叶片的包含标识物图形的多个图像，所述标识物图形与所述标识物对应,根据每支所述叶片的所述多个图像，确定每支所述叶片在拍摄过程中是否发生变桨；若每支所述叶片在拍摄过程中未发生变桨，则确定出每支所述叶片的所述多个图像重叠后得到的标识物图形，作为该支所述叶片的图像的标识物图形；

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至9的任一项所述的叶片桨距角偏差的检测方法。

12.一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述计算机程序包括用于执行如权利要求1至9中的任一项所述的叶片桨距角偏差的检测方法的指令。

13.一种叶片桨距角偏差的检测系统，其特征在于，包括：标识物、图像采集装置和处理器；

所述图像采集装置与处理器电连接；

所述处理器用于通过所述图像采集装置对每支所述叶片上的所述标识物进行拍摄，得到各支所述叶片的包含标识物图形的图像，包括：通过所述图像采集装置对每支所述叶片上的标识物进行多次拍摄，得到该支所述叶片的包含标识物图形的多个图像，所述标识物图形与所述标识物对应，根据每支所述叶片的所述多个图像，确定每支所述叶片在拍摄过程中是否发生变桨；若每支所述叶片在拍摄过程中未发生变桨，则确定出每支所述叶片的所述多个图像重叠后得到的标识物图形，作为该支所述叶片的图像的标识物图形；确定出任意两支所述叶片的图像的标识物图形之间的位移距离；根据所述位移距离，确定出任意两支所述叶片的桨距角之间的偏差值。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置包括检测器和拍摄装置；

所述检测器和拍摄装置都与所述处理器电连接；

所述处理器用于通过所述检测器检测到各支所述叶片上的标识物都落入所述区域内时，触发所述拍摄装置进行拍摄。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述检测器为两个，分别设置于所述拍摄装置的两侧；

所述处理器用于通过所述检测器检测到所述叶片上设置有所述标识物部位的一个侧边与所述图像采集装置之间的距离，与所述叶片上设置有所述标识物部位的另一个侧边与所述图像采集装置之间的距离相等时，触发所述拍摄装置进行拍摄；

和/或，

所述检测系统，还包括防抖支架，所述图像采集装置通过所述防抖支架设置于风力发电机组的机舱上，所述防抖支架用于防止或减弱所述机舱的振动传递至所述图像采集装置。

16.如权利要求13所述的系统，其特征在于，每个所述标识物绕设于每支所述叶片根部的吸力面的同一位置。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述标识物为标识线，所述标识线的第一端设置于靠近所述叶片的安装面的位置，所述标识线的第二端设置于远离所述安装面的位置，并且所述标识线与所述安装面呈一夹角。

18.如权利要求13所述的系统，其特征在于，每个所述标识物沿每支所述叶片根部的吸力面周向绕设；

各所述标识物在各支所述叶片根部上的周向位置相同、且轴向位置不同。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述标识物为标识带，所述标识带上具多个依次排列的多个带状条，两相邻的带状条具有相异的图像元素；所述图像元素包括颜色和纹理中的至少一种；以及，在设置各标识带时，位于任意两支叶片上的标识带中具有相同图像元素的带状条在叶片的轴向上对齐。