[發明專利]一種風力機葉片振動監測方法

在審

• 申請號: 202110151394.0
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112884727A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（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

本發明公開了一種風力機葉片振動監測方法，包括步驟：步驟一，選取葉片的尖端為振動的參考點，使圖像采集裝置的鏡頭對準參考點，以獲取振動圖像；步驟二，將振動圖像分解成幀，并對每一幀進行預處理，以消除噪聲；步驟三，選取參考點在每一幀的像素坐標，并對像素坐標進行轉化，記錄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，對關系圖進行曲線擬合，并對擬合曲線f(t)做傅里葉變化得到F(ω)。將圖像采集裝置放置于機座，并調整角度使其對準待監測的葉片的參考點，既保證了采集圖像的清晰度，亦能夠實時采集圖像；且采用上述方法，繪制像素坐標值與時間t的關系圖，并通過擬合及傅里葉變化得到振動頻率ω的組成和占比。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，更具體地說，涉及一種風力機葉片振動監測方法。

背景技術

葉片是風力發電機組的關鍵部件，占整個風力發電機制造成本的20％左右，在運行過程中，葉片會連續受到空氣動力、慣性力等交變載荷的沖擊，從而產生不規則的振動甚至是變形。如果振動異常或者葉片形變過于劇烈，將會導致葉片的損毀造成巨大的經濟損失。因此實時監測風力機葉片振動狀況顯得尤其重要。

對風力機葉片的振動監測的研究已經引起重視，就現有技術而言，主要分為接觸式法和非接觸式法。前者大都采用壓電陶瓷、加速度計傳感器、陀螺儀傳感器等放置在葉片表面進行測量；該方法的缺點是當傳感器放置在葉片表面時會影響風力機葉片的氣動性能，并且隨著風力發電機單機功率的不斷提高，葉片的體積也越來越大，這種方法逐漸失去實用性。后者則主要包括激光測振和機器視覺等方法，其中以攝影測量為主的機器視覺法因設備安裝方便，不會對葉片的氣動性能產生影響，且在實現動態測量的基礎上處理精度高可以達到亞像素級，而成為當今研究的熱點。

但是，就目前研究現狀而言，機器視覺法尚未實際應用于風力發電機葉片的振動監測，因葉片圖像采集及振動頻率計算均屬于研究的難點。

因此，如何對風力機葉片的振動進行監測，是現階段該領域亟待解決的難題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種風力機葉片振動監測方法，該方法能夠實現對風力機葉片的振動進行監測，并獲取振動頻率，解決了現階段該領域的難題。

一種風力機葉片振動監測方法，包括步驟：

步驟一，選取葉片的尖端為振動的參考點，將圖像采集裝置固定于風力發電機的機座、并使所述圖像采集裝置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振動頻率ω的成分和占比。

優選的，所述的風力機葉片振動監測方法，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)