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原文传递基于摄像测量的风电叶片机械故障在线检测系统及其方法

专利名称：	基于摄像测量的风电叶片机械故障在线检测系统及其方法
摘要：	本发明公开了一种基于摄像测量的风电叶片机械故障在线检测系统，包括叶片全局运动测量系统、长焦相机随动测量系统、可选用的无人机站叶片局部损伤检测系统、信息处理分析和控制系统、野外综合支持与保障系统。还公开了基于上述系统的检测方法，先进行相机标定，再由全局测量系统采集旋转叶片的图像，获取叶片的全场位移和应变信息，并提取旋转叶片轮廓；然后控制长焦随动相机跟踪拍摄，获取叶片感兴趣局部区域在不同位置不同受力状态下的高分辨图像，根据叶片上特征点位移和图像变化进行人工或半自动故障检测分析。本发明检测过程稳定，实现了对大尺度风电叶片的全局与局部表面的高精度检测，检测效率高、功能丰富、容易控制，节省了大量人力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中国人民解放军国防科技大学
发明人：	于起峰;张东升;刘肖琳;尚洋;刘海波;孙聪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910309300.0
公开号：	CN109900712A
代理机构：	无锡市汇诚永信专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	王闯
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	410073 湖南省长沙市砚瓦池正街47号
主权项：	1.一种基于摄像测量的风电叶片机械故障在线检测系统，其以摄像测量为主要技术手段，在风电发电机组正常运行状态下，实现对风电叶片损伤非接触、动态在线的、高精度故障检测及健康监测，其特征在于，包括以下系统：叶片全局运动测量系统：其设置于地面，包括两个独立的全局相机测量平台，每一个全局相机测量平台具有由一台或若干台相机组成的相机阵列，两个全局相机测量平台的间距和交会角根据任务需求灵活布置，用于对风电叶片进行三维运动测量和图像边缘轮廓测量，并获得叶片各感兴趣点的三维运动轨迹；长焦相机随动测量系统：其设置于地面，包括随动云台和安装在随动云台上的长焦相机；随动云台受控于信息处理分析和控制系统可跟随叶片不同局部区域而转动，长焦相机拍摄叶片感兴趣局部区域的高分辨率图像，可观察叶片表面裂纹、损伤、脱毡等异常情况，同时也可利用数字图像相关等方法测量叶片局部表面变形情况；信息处理分析和控制系统：包括计算机和传输线缆，用于全局运动测量系统、长焦相机随动测量系统以及无人机站叶片局部损伤检测系统的数据同步、传输、处理与分析，同时根据任务需求完成对于长焦相机随动测量系统和无人机站的控制；野外综合支持与保障系统：包括若干辆越野车，用于摄影测量设备的运输和电力保障。 2.如权利要求1所述的基于摄像测量的风电叶片机械故障在线检测系统，其特征在于，长焦相机随动测量系统可根据任务需求仅布置于全局运动测量系统的单侧，测量叶片在旋转面内二维变形；也可布置于两侧，测量叶片三维变形数据。 3.如权利要求1所述的基于摄像测量的风电叶片机械故障在线检测系统，其特征在于，长焦相机随动测量系统加装有同轴激光指示器，以助于随动测量相机图像在全局测量相机图像中的识别定位。 4.如权利要求1所述的基于摄像测量的风电叶片机械故障在线检测系统，其特征在于，还包括无人机站叶片局部损伤检测系统，其根据实际任务需求选用，无人机站叶片局部损伤检测系统包括无人机，无人机携带检测载荷，检测载荷包括高分辨率相机、数字图像投射器等；无人机拍摄叶片感兴趣局部区域的高分辨率图像，可观察叶片表面裂纹、损伤、脱毡等异常情况，同时也可测量不同位置不同受力状态下的叶片局部三维轮廓及叶片表面变形情况。 5.一种基于摄像测量的风电叶片机械故障在线检测方法，采用如权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)，相机标定，相机标定工作可在室内预先完成，或在野外作业环境下进行：可直接利用风电叶片上特征，或利用装载了合作标志的无人机在野外环境下的视场范围内飞行，叶片全局运动测量系统的左右平台相机同步采集多个特征的图像，通过匹配合作标志完成相机标定并解得相机的内外参数；步骤(2)，两个独立的全局阵列相机测量平台从不同角度拍摄采集旋转叶片的图像，对叶片在转动过程中拍摄的序列图像分析，通过数字图像相关等技术，获得旋转运动的叶片的全场位移和应变信息，并结合相机标定参数，获得风电叶片感兴趣点在转动过程中三维运动轨迹；对风电叶片的图像进行边缘检测，提取叶片轮廓；步骤(3)，基于测量得到的叶片三维运动信息，采用时域分析或频域分析，分析叶片在旋转面内的转动和叶片的离面位移，测量叶片不同位置不同受力状态下的相对变形，判断叶片表面的异常情况；步骤(4)，信息处理分析和控制系统在全局运动测量系统测量结果规划引导下，控制长焦随动相机跟踪拍摄，获取叶片感兴趣局部区域在不同位置不同受力状态下的高分辨图像；基于数字图像相关或投影结构光等技术获取叶片三维形貌数据，根据人工或自动判读叶片表面的损伤、开裂、裂纹等异常情况。
所属类别：	发明专利