CN113294300A - 一种风力发电机组叶片桨距角的测量方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组叶片桨距角的测量方法、装置及系统，通过比较两张图像中位置标记的像素位移量，根据像素位移量与实际距离的关系计算得到目标位移，根据目标位移和变桨轴承的直径关系计算得到位移角度，将位移角度与初始桨距角相加即可得到风力发电机组叶片桨距角。方法简，准确性高。
Description
技术领域
本发明属于风电机组桨距角测量技术领域，具体涉及一种风力发电机组叶片桨距角的测量方法、装置及系统。
背景技术
变桨系统作为大型风电机组控制系统的核心部分之一，其对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。叶片的桨距角是指叶片顶端翼型弦线与旋转平面的夹角。变桨系统在风机达到额定功率时，依据风速的变化发出控制指令调节变桨电机的转速，从而调节桨叶的桨距角，以保证风机的正常运行。此外，在风机的启动、停机和紧急停机时，变桨系统也会通过调节桨叶的桨距角来满足启停要求。总之，安全稳定地控制风机的桨距角，对于风电机组的正常运行起着极其重要的作用。
安全稳定地控制桨距角的一个重要的前提条件，就是能够准确地监测桨距角，目前国内外大部分相关机构普遍采用旋转编码器对桨距角进行监测，旋转编码器是一种集光机电技术于一体的速度位移传感器，旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光会被光栅盘狭缝切割成断续的光线，接收元件接收断续的光线，并利用相关电路对该断续的光线进行处理，得到对应的脉冲或代码信号，进而基于如此得到的脉冲或代码信号实现对桨距角的监测。然而，利用旋转编码器对桨距角进行测量属于间接测量，测量结果的准确性完全取决于旋转编码器的测量性能，在很多情况下，这种测量方式无法确保监测到的桨距角的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电机组叶片桨距角的测量方法、装置及系统，以解决现有技术中，依靠旋转编码器对桨距角进行测量，无法确保监测到的桨距角的准确性的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风力发电机组叶片桨距角的测量方法，包括如下步骤：
获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像，所述初始图像对应初始桨距角；
根据所述初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；
依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；
计算出目标位移RD对应的位移角度α；
位移角度α与初始桨距角的和即为风力发电机组叶片桨距角。
进一步的，所述目标圆周为变桨轴承的内圈目标圆周上设置位置标记，所述位置标记表面设置有标识；且所述初始图像中的标识以及目标图像中的标识能够被计算机识别。
进一步的，变桨轴承的内圈开始转动前，获取带有标识的初始图像。
进一步的，变桨轴承的内圈转动时或转动停止后，获取带有标识的目标图像。
进一步的，所述像素点与真实距离的比例关系获取方式如下：
在变桨轴承上取两点作为标注特定距离的标记，通过图像识别得到两个标记之间的像素点，用两个标记之间的特定距离除以两个标记之间的像素点，得到像素点与真实距离的比例关系a。
进一步的，确定像素偏移量的方法具体如下：
将初始图像和目标图像二值化，分别识别初始图像标识和目标图像标识的轮廓和形状，分别确定初始图像标识和目标图像标识的中心点，两个中心点之间的像素差即为像素偏移量。
本发明提供的另一个技术方案是：
一种用于所述测量方法的装置，包括：
图像获取装置，用于获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；
处理器，用于接收带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；根据所述初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；计算出目标位移RD对应的位移角度α，将位移角度α与初始桨距角相加得到风力发电机组叶片桨距角。
进一步的，所述图像获取装置为激光扫描装置或相机。
进一步的，所述图像获取装置安装在能够拍摄到目标圆周的位置。
本发明提供的有一个技术方案是：
一种用于所述测量方法的系统，包括：
图像获取模块，用于获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；
位移确定模块，用于根据所述初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；
桨距角确定模块，用于计算出目标位移RD对应的位移角度α，将位移角度α与初始桨距角相加得到风力发电机组叶片桨距角。
本发明的有益效果如下：
本发明实施例提供的测量方法，通过比较两张图像中位置标记的像素位移量，根据像素位移量与实际距离的关系计算得到目标位移，根据目标位移和变桨轴承的直径关系计算得到位移角度，将位移角度与初始桨距角相加即可得到风力发电机组叶片桨距角。方法简，准确性高。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中测量方法的流程图。
图2为本发明实施例中图像获取装置的布置结构示意图。
图3为本发明实施例中像素偏移量获取流程图。
图4为本发明实施例中位移角度测量示意图。
其中：100图像获取装置；200处理器；300变桨轴承。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明实施例提供了一种风力发电机组叶片桨距角的测量方法、装置及系统，测量方法通过比较两张图像中位置标记的像素位移量，根据像素位移量与实际距离的关系计算得到目标位移，根据目标位移和变桨轴承300的直径关系计算得到位移角度，将位移角度与初始桨距角相加即可得到风力发电机组叶片桨距角。方法简，准确性高。在本实施例中，变桨轴承300的螺栓是均匀分布的，其位置是固定的，也代表着某个特定螺栓转到某一位置，其代表的桨距角角度是一定的。以87机组为例，轴承上共有54根螺栓，轴承从一个螺栓位置转动到另一个螺栓位置，转动角度为6.67°，在变桨轴承300直径一定的情况下，转动的距离也是一定的。
如图1所示，一种风力发电机组叶片桨距角的测量方法，包括如下步骤：
S1、变桨轴承300的内圈开始转动前，获取带有标识的初始图像，初始图像对应初始桨距角；变桨轴承300的内圈转动时或转动停止后，获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；目标圆周为变桨轴承300的内圈目标圆周上设置位置标记，位置标记表面设置有标识；且初始图像中的标识以及目标图像中的标识能够被计算机识别。
S2、根据初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；确定像素偏移量的方法具体如下：
如图3所示，加载图像后，将初始图像和目标图像二值化，分别识别初始图像标识和目标图像标识的轮廓和形状，分别确定初始图像标识和目标图像标识的中心点，两个中心点之间的像素差即为像素偏移量。
S3、依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；RD＝NP与a的乘积，NP为像素偏移量。像素点与真实距离的比例关系获取方式如下：
在变桨轴承300上取两点作为标注特定距离的标记，通过图像识别得到两个标记之间的像素点，用两个标记之间的特定距离除以两个标记之间的像素点，得到像素点与真实距离的比例关系a。
S4、计算出目标位移RD对应的位移角度α；如图4所示，α＝arcsin(RD/L)*2，L为变桨轴承300的直径。
S5、位移角度α与初始桨距角的和即为风力发电机组叶片桨距角。
如图2所示，本发明提供的另一个技术方案是：一种用于测量方法的装置，包括：
图像获取装置100，用于获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像，图像获取装置100安装在能够拍摄到目标圆周的位置；本实施例中，图像获取装置100为激光扫描装置或相机
处理器200，用于接收带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；根据初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；计算出目标位移RD对应的位移角度α，将位移角度α与初始桨距角相加得到风力发电机组叶片桨距角。
本发明提供的有一个技术方案是：
一种用于测量方法的系统，包括：
图像获取模块，用于获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；
位移确定模块，用于根据初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；
桨距角确定模块，用于计算出目标位移RD对应的位移角度α，将位移角度α与初始桨距角相加得到风力发电机组叶片桨距角。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种风力发电机组叶片桨距角的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像，所述初始图像对应初始桨距角；
根据所述初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；
依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；
计算出目标位移RD对应的位移角度α；
位移角度α与初始桨距角的和即为风力发电机组叶片桨距角。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片桨距角的测量方法，其特征在于，所述目标圆周为变桨轴承的内圈目标圆周上设置位置标记，所述位置标记表面设置有标识；且所述初始图像中的标识以及目标图像中的标识能够被计算机识别。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片桨距角的测量方法，其特征在于，变桨轴承的内圈开始转动前，获取带有标识的初始图像。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片桨距角的测量方法，其特征在于，变桨轴承的内圈转动时或转动停止后，获取带有标识的目标图像。
5.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片桨距角的测量方法，其特征在于，所述像素点与真实距离的比例关系获取方式如下：
在变桨轴承上取两点作为标注特定距离的标记，通过图像识别得到两个标记之间的像素点，用两个标记之间的特定距离除以两个标记之间的像素点，得到像素点与真实距离的比例关系a。
6.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片桨距角的测量方法，其特征在于，确定像素偏移量的方法具体如下：
将初始图像和目标图像二值化，分别识别初始图像标识和目标图像标识的轮廓和形状，分别确定初始图像标识和目标图像标识的中心点，两个中心点之间的像素差即为像素偏移量。
7.一种用于权利要求1所述测量方法的装置，其特征在于，包括：
图像获取装置，用于获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；
处理器，用于接收带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；根据所述初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；计算出目标位移RD对应的位移角度α，将位移角度α与初始桨距角相加得到风力发电机组叶片桨距角。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述图像获取装置为激光扫描装置或相机。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述图像获取装置安装在能够拍摄到目标圆周的位置。
10.一种用于权利要求1所述测量方法的系统，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取带有标识的初始图像和带有标识的目标图像；
位移确定模块，用于根据所述初始图像中标识对应的像素位置以及目标图像中标识对应的像素位置，确定像素偏移量；依据像素偏移量以及像素点与真实距离的比例关系，计算出位置标记的目标位移RD；
桨距角确定模块，用于计算出目标位移RD对应的位移角度α，将位移角度α与初始桨距角相加得到风力发电机组叶片桨距角。
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|---|---|---|---|---|
| CN115342027A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-15 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种风力发电设备的变桨距控制系统 |
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| DK2530302T3 (da) * | 2011-06-03 | 2014-06-30 | Wilic Sarl | Vindmølle og kontrolfremgangsmåde til at kontrollere samme |
| CN113027697A (zh) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 新疆金风科技股份有限公司 | 一种风力发电机组叶片桨距角的测量系统、方法和装置 |
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2021
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