針對在役風(fēng)力機葉片運行狀態(tài)監(jiān)測,運用圖像處理技術(shù),提出一種基于機器視覺的動態(tài)位置偏差法。獲取葉片圖像并經(jīng)預(yù)處理后,計算出相鄰葉片間因幾何變形引起的葉尖標(biāo)記點的位置偏差,與位置偏差閾值進行比較以判斷葉片的變形程度,實現(xiàn)葉片運行狀態(tài)監(jiān)測的目的。為提高狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性,提出動態(tài)閾值修正方法,實驗?zāi)Ｐ万炞C了該方法的有效性和可靠性。 

【文章來源】：太陽能學(xué)報. 2020,41(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

葉片基本變形形式

動態(tài)位置偏差法是在各葉片葉尖處設(shè)置一個矩形標(biāo)記，利用相機獲取各葉片順序經(jīng)過同一特定位置的圖像，提取并計算2個相鄰葉片葉尖標(biāo)記區(qū)域中心點坐標(biāo)間的歐式距離作為位置偏差，并與位置偏差閾值進行比較，以此判斷葉片的撓曲變形量。該方法只需采集標(biāo)記區(qū)域的圖像信息，無需獲取完整葉片的圖像，圖像獲取易于實現(xiàn)。標(biāo)記區(qū)域位置及拍攝位置如圖2所示。相機安裝于風(fēng)力機機艙尾端，以保證風(fēng)力機偏航運動時相機與葉輪的相對位置固定；相機斜向下安裝，避免相機逆光、鏡頭積塵等影響。拍攝位置由葉輪主軸的旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)，當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的拍攝位置時，葉輪主軸的旋轉(zhuǎn)編碼器向相機發(fā)出觸發(fā)信號，從而獲取葉尖標(biāo)記圖像。圖3表示了標(biāo)記投影與拍攝角之間的關(guān)系。圖中，展向距離為標(biāo)記區(qū)中心距鏡頭水平線的距離，水平距離為鏡頭與標(biāo)記區(qū)間距離的水平分量。由成像原理可知，拍攝角度越大，圖像中標(biāo)記區(qū)的投影越小。因此，將鏡頭安裝于機艙尾部，可增大水平距離，減小拍攝角，獲取有利于對葉尖標(biāo)記區(qū)進行提取和計算的圖像。

建立風(fēng)力機葉片運行狀態(tài)機器視覺檢測系統(tǒng)模型，如圖4所示。模型主要包括葉片（直徑為500 mm）、直流電動機、CCD相機、光電傳感器、西門子S7-200 PLC、圖像采集卡、PC機等。光電傳感器通過PLC為相機提供觸發(fā)信號。系統(tǒng)工作流程如圖5所示，當(dāng)光電傳感器檢測到葉片旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的拍攝位置時，向PLC發(fā)出觸發(fā)信號，PLC控制相機和補光燈同步工作，完成葉尖標(biāo)記圖像采集。系統(tǒng)對采集到的圖像進行預(yù)處理和標(biāo)記中心提取后，將位置偏差與閾值進行比較，并定動態(tài)閾值進行修正。當(dāng)位置偏差大于閾值時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，并將異常圖片保存至故障數(shù)據(jù)庫。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]風(fēng)電葉片全場三維變形測試及分析[J]. 豆紅堯,周華飛,秦良忠,謝子令,郝圣旺.  太陽能學(xué)報. 2015(09)
[2]風(fēng)機葉片缺陷的無損檢測方法比較與評價[J]. 劉雙,胡斌,賀鑄,李運濤.  無損檢測. 2015(03)
[3]風(fēng)電機組葉片檢測現(xiàn)狀與展望[J]. 杜萬里,沈小軍,李睿.  科技展望. 2015(02)
[4]大型風(fēng)力機葉片研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 胡燕平,戴巨川,劉德順.  機械工程學(xué)報. 2013(20)

碩士論文
[1]基于計算機視覺的風(fēng)力機葉片缺陷診斷研究[D]. 張磊.華中科技大學(xué) 2013



本文編號：2962302