[發(fā)明專利]一種風力機葉片振動監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110151394.0
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112884727A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 錢江波;張佳星;姚大偉;朱霄珣;王楠;牛衍賡;李巖;王巧珍
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06F17/10;G06F17/14;G06F17/16;G01H9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種風力機葉片振動監(jiān)測方法，其特征在于，包括步驟：

步驟一，選取葉片(3)的尖端為振動的參考點，將圖像采集裝置(1)固定于風力發(fā)電機的機座(2)、并使所述圖像采集裝置(1)的鏡頭對準所述參考點，以獲取所述參考點的振動圖像；

步驟二，將所述振動圖像分解成幀，并對每一幀進行預處理，以消除噪聲；

步驟三，選取所述參考點在每一幀的像素坐標，并對所述像素坐標進行轉化，記錄所述參考點轉換后的像素坐標，并繪制轉化后的像素坐標值與時間t的關系圖；

步驟四，對所述關系圖進行曲線擬合，得到擬合曲線f(t)，并對所述擬合曲線f(t)做傅里葉變化得到F(ω)，并繪制進F(ω)的曲線圖，進而獲得該時間段內(nèi)振動頻率ω的成分和占比。

2.根據(jù)權利要求1所述的風力機葉片振動監(jiān)測方法，其特征在于，步驟三中對所述像素坐標進行轉化的過程為：

設所述參考點的世界坐標系為(x_w，y_w，z_w)，圖像采集裝置坐標系為(x_c，y_c，z_c)，則從世界坐標系到圖像采集裝置坐標系數(shù)學轉化關系為：

其中R為旋轉矩陣，T為平移向量；

T＝[t_x t_y t_z]^T (3)

其中θ，ψ分別為世界坐標系x軸，y軸，z軸繞自身的旋轉角度，t_x，t_y，t_z分別為世界坐標系x軸，y軸，z軸相對于原坐標系平移的距離；

圖像采集裝置坐標(X，Y)到圖像坐標(x_c，y_c，z_c)的轉化關系為：

其中f為圖像采集裝置的焦距；

圖像坐標(x_c，y_c，z_c)到像素坐標(u，v)的轉化關系為：

其中d_x，d_y分別為x軸，y軸方向上的像元尺寸，(u₀，v₀)為圖像原點坐標。

3.根據(jù)權利要求1所述的風力機葉片振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟四中，采用正弦函數(shù)擬合，得到所述擬合曲線f(t)，

f(t)＝689.3*sin(0.5517*t-1.327)+825.7*sin(2.607*t+1.243)+1283*sin(0.791*t+0.518)+721.6*sin(2.639*t+4.229)+771.3*sin(0.8907*t+3.103)+16.91*sin(4.037*t+1.5)+11.33*sin(6.941*t+2.482)+12.92*sin(4.364*t+2.082) (6)

則，

其中ω為振動頻率；t為時間；i為虛數(shù)單位；e為自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)，約為2.718。

4.根據(jù)權利要求1所述的風力機葉片振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述參考點通過在所述葉片(3)的尖端涂抹反光材料實現(xiàn)標定。

5.根據(jù)權利要求1所述的風力機葉片振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟二中預處理的步驟包括：對所述振動圖像進行灰度化，得到所述葉片(3)的灰度圖像；并對所述灰度圖像進行濾波處理，濾除因外界環(huán)境變化所產(chǎn)生的椒鹽噪聲和因設備本身問題所產(chǎn)生的高斯噪聲。

6.根據(jù)權利要求1所述的風力機葉片振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述圖像采集裝置(1)為80幀/s的雙目工業(yè)相機。

7.根據(jù)權利要求1所述的風力機葉片振動監(jiān)測方法，其特征在于，采集所述振動圖像的采集時間為10s。

8.根據(jù)權利要求1所述的風力機葉片振動監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟三中，所述像素坐標值為水平方向的像素坐標值，或者為垂直方向的像素坐標值。