[发明专利]一种风力机叶片振动监测方法在审

专利信息
申请号: 202110151394.0 申请日: 2021-01-28
公开(公告)号: CN112884727A 公开(公告)日: 2021-06-01
发明(设计)人: 钱江波;张佳星;姚大伟;朱霄珣;王楠;牛衍赓;李岩;王巧珍 申请(专利权)人: 华北电力大学(保定)
主分类号: G06T7/00 分类号: G06T7/00;G06T5/00;G06F17/10;G06F17/14;G06F17/16;G01H9/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 071000 河北*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 一种 风力机 叶片 振动 监测 方法
【说明书】:

发明公开了一种风力机叶片振动监测方法,包括步骤:步骤一,选取叶片的尖端为振动的参考点,使图像采集装置的镜头对准参考点,以获取振动图像;步骤二,将振动图像分解成帧,并对每一帧进行预处理,以消除噪声;步骤三,选取参考点在每一帧的像素坐标,并对像素坐标进行转化,记录参考点转换后的像素坐标,并绘制转化后的像素坐标值与时间t的关系图;步骤四,对关系图进行曲线拟合,并对拟合曲线f(t)做傅里叶变化得到F(ω)。将图像采集装置放置于机座,并调整角度使其对准待监测的叶片的参考点,既保证了采集图像的清晰度,亦能够实时采集图像;且采用上述方法,绘制像素坐标值与时间t的关系图,并通过拟合及傅里叶变化得到振动频率ω的组成和占比。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域,更具体地说,涉及一种风力机叶片振动监测方法。

背景技术

叶片是风力发电机组的关键部件,占整个风力发电机制造成本的20%左右,在运行过程中,叶片会连续受到空气动力、惯性力等交变载荷的冲击,从而产生不规则的振动甚至是变形。如果振动异常或者叶片形变过于剧烈,将会导致叶片的损毁造成巨大的经济损失。因此实时监测风力机叶片振动状况显得尤其重要。

对风力机叶片的振动监测的研究已经引起重视,就现有技术而言,主要分为接触式法和非接触式法。前者大都采用压电陶瓷、加速度计传感器、陀螺仪传感器等放置在叶片表面进行测量;该方法的缺点是当传感器放置在叶片表面时会影响风力机叶片的气动性能,并且随着风力发电机单机功率的不断提高,叶片的体积也越来越大,这种方法逐渐失去实用性。后者则主要包括激光测振和机器视觉等方法,其中以摄影测量为主的机器视觉法因设备安装方便,不会对叶片的气动性能产生影响,且在实现动态测量的基础上处理精度高可以达到亚像素级,而成为当今研究的热点。

但是,就目前研究现状而言,机器视觉法尚未实际应用于风力发电机叶片的振动监测,因叶片图像采集及振动频率计算均属于研究的难点。

因此,如何对风力机叶片的振动进行监测,是现阶段该领域亟待解决的难题。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种风力机叶片振动监测方法,该方法能够实现对风力机叶片的振动进行监测,并获取振动频率,解决了现阶段该领域的难题。

一种风力机叶片振动监测方法,包括步骤:

步骤一,选取叶片的尖端为振动的参考点,将图像采集装置固定于风力发电机的机座、并使所述图像采集装置的镜头对准所述参考点,以获取所述参考点的振动图像;

步骤二,将所述振动图像分解成帧,并对每一帧进行预处理,以消除噪声;

步骤三,选取所述参考点在每一帧的像素坐标,并对所述像素坐标进行转化,记录所述参考点转换后的像素坐标,并绘制转化后的像素坐标值与时间t的关系图;

步骤四,对所述关系图进行曲线拟合,得到拟合曲线f(t),并对所述拟合曲线f(t)做傅里叶变化得到F(ω),并绘制进F(ω)的曲线图,进而获得该时间段内振动频率ω的成分和占比。

优选的,所述的风力机叶片振动监测方法,步骤三中对所述像素坐标进行转化的过程为:

设所述参考点的世界坐标系为(xw,yw,zw),图像采集装置坐标系为(xc,yc,zc),则从世界坐标系到图像采集装置坐标系数学转化关系为:

其中R为旋转矩阵,T为平移向量;

T=[tx ty tz]T (3)

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