一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法及装置，涉及风机叶片振动测量技术领域，包括：以风机轮毂转动中心为坐标原点建立第一空间坐标系；确定风机叶片上的标记点在第一空间坐标系中的理论轨迹；通过摄像机组以多个局部拍摄视场对运行状态下的风机叶片进行同步实时拍摄；其中，每一个局部拍摄视场中均包含有风机叶片上标记点的部分运动轨迹；根据多个局部拍摄视场的图像，确定叶片上的标记点在第一空间坐标系中运动完整一周的测量轨迹；将叶片上的标记点的测量轨迹坐标与对应理论轨迹坐标相减以获得振动参数数据集。本申请提出了一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行状态振动测量方法，以对大尺寸叶片进行实时振动测量。进行实时振动测量。进行实时振动测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法及装置


[0001]本申请涉及风机叶片振动测量
，尤其涉及一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法及装置。

技术介绍

[0002]风机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，它能将风能转化为电能，具有可再生的、无污染的优点，在各种场合被广泛应用。在风机的实际工作环境中，其振动的测量有实际叶片过大、装卸成本高、难以复现等特点，不能给学习及研究人员及时提供振动数据进行研究，且通常也无法直接在生产设备上进行振动测量实验，这些都给研究风机运行状态下叶片的振动带来了难以解决的困难。
[0003]近年来，随着风电叶片尺寸的逐渐增大，叶片的全视场监测通常受限。从测量成本与设备视场有限的角度，有必要提出一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行状态振动测量方法，以对大尺寸叶片进行振动测量。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法及装置。
[0005]该基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法包括：
[0006]以风机轮毂转动中心为坐标原点建立第一空间坐标系；
[0007]确定风机叶片上的标记点在第一空间坐标系中的理论轨迹；
[0008]通过摄像机组以多个局部拍摄视场对运行状态下的风机叶片进行同步实时拍摄；其中，每一个局部拍摄视场中均包含有风机叶片上标记点的部分运动轨迹；
[0009]根据多个局部拍摄视场的图像，确定叶片上的标记点在第一空间坐标系中运动完整一周的测量轨迹；
[0010]将叶片上的标记点的测量轨迹坐标与对应理论轨迹坐标相减以获得振动参数数据集。
[0011]在一些改进方案中，确定风机叶片上的标记点在第一空间坐标系中的理论轨迹包括：
[0012]以气动中心为坐标原点建立第二空间坐标系，并确定叶片标记点在第二空间坐标系中的坐标A
1ij
(x
ij
,y
ij
,z
ij
)；
[0013]在叶片根部建立第三空间坐标系，并计算叶片标记点在第三空间坐标系中的坐标A
θij
(X
θij
，Y
θij
，Z
θij
)；计算式如下：
[0014]A
θij
＝R
θ
A
0ij
，即
[0015]A
0ij
＝A
1ij
+P
01
，即
[0016]其中，P
01
(x
01
，y
01
，z
01
)为平移矩阵；θ为风机叶片逆时针扭转角度；
[0017]计算叶片标记点在第一空间坐标系中的理论轨迹坐标A
wij
(X
wij
，Y
wij
，Z
wij
)；计算式如下：
[0018][0019]其中，为平移矩阵；∠X，X0为第一空间坐标系x轴与第三空间坐标系x轴之间的夹角；∠Y，Y0为第一空间坐标系y轴与第三空间坐标系y轴之间的夹角；∠Z，Z0为第一空间坐标系z轴与第三空间坐标系z轴之间的夹角。
[0020]在一些改进方案中，摄像机组包括第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第四摄像机；其中，第一摄像机与第三摄像机构成双目测量系统以采集靠近风机塔筒左侧的左侧视场的图像；第二摄像机与第四摄像机构成双目测量系统以采集靠近风机塔筒右侧的右侧视场的图像。
[0021]在一些改进方案中，所述风机塔筒上设置有反光标识；所述反光标识同时位于左侧视场和右侧视场中；
[0022]所述根据多个局部拍摄视场的图像，确定叶片上的标记点在第一空间坐标系中运动完整一周的测量轨迹包括：
[0023]将同一旋转周期内的左侧视场图像与右侧视场图像进行匹配；
[0024]以反光标识为坐标原点建立第四空间坐标系；确定左侧视场图像中叶片标记点在第四空间坐标系中的坐标，以及确定右侧视场图像中叶片标记点在第四空间坐标系中的坐标；
[0025]根据反光标识的位置和风机轮毂转动中心的位置，确定叶片标记点在第一空间坐标系中的坐标；
[0026]将左侧视场图像中叶片标记点坐标拟合成左侧180
°
轨迹，将右侧视场图像中叶片标记点坐标拟合成右侧180
°
轨迹；将同一周期内左侧180
°
轨迹和右侧180
°
轨迹叠加形成完整周期的测量轨迹。
[0027]在一些改进方案中，所述风机叶片在多个不同位置布置有编码标志以用于形成拍摄识别的标记点。
[0028]在一些改进方案中，摄像机组摄像采集频率根据叶片实时转速确定。
[0029]在一些改进方案中，还包括步骤：
[0030]以叶片的转动角度为因变量、叶片标记点的振动分量为自变量生成振动曲线其中，所述振动参数数据集包含：x轴方向的振动分量Z
ijx
、y轴方向的振动分量Z
ijy
、z轴方向的振动分量Z
ijz
三个振动分量；x轴方向振动分量Z
ijx
对应振动曲线y轴方向的振动分量Z
ijy
对应振动曲线z轴方向的振动分量Z
ijz
对应
[0031]另一方面，本申请还提出了一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量装置，其特征在于，包括：
[0032]建立模块，用于以风机轮毂转动中心为坐标原点建立第一空间坐标系；
[0033]确定模块，用于确定风机叶片上的标记点在第一空间坐标系中的理论轨迹；
[0034]拍摄模块，用于通过摄像机组以多个局部拍摄视场对运行状态下的风机叶片进行同步实时拍摄；其中，每一个局部拍摄视场中均包含有风机叶片上标记点的部分运动轨迹；
[0035]轨迹确定模块，用于根据多个局部拍摄视场的图像，确定叶片上的标记点在第一空间坐标系中运动完整一周的测量轨迹；
[0036]数据获得模块，用于将叶片上的标记点的测量轨迹坐标与对应理论轨迹坐标相减以获得振动参数数据集。
[0037]另一方面，本申请还提出了一种摄影振动测量设备，包括：摄像机组、处理器和存储器；所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现以上部分提出的基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法。
[0038]另一方面，本申请还提出了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时实现以上部分提出的基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法。
[0039]在本申请中，将多个局部拍摄视场中的叶片轨迹坐标转换到以风机轮毂转动中心为坐标原点建立的第一空间坐标系中，并确定标记点在第一空间坐标系中运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法，其特征在于，包括：以风机轮毂转动中心为坐标原点建立第一空间坐标系；确定风机叶片上的标记点在第一空间坐标系中的理论轨迹；通过摄像机组以多个局部拍摄视场对运行状态下的风机叶片进行同步实时拍摄；其中，每一个局部拍摄视场中均包含有风机叶片上标记点的部分运动轨迹；根据多个局部拍摄视场的图像，确定叶片上的标记点在第一空间坐标系中运动完整一周的测量轨迹；将叶片上的标记点的测量轨迹坐标与对应理论轨迹坐标相减以获得振动参数数据集。2.根据权利要求1所述的基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法，其特征在于，所述确定风机叶片上的标记点在第一空间坐标系中的理论轨迹包括：以气动中心为坐标原点建立第二空间坐标系，并确定叶片标记点在第二空间坐标系中的坐标A
1ij
(x
ij
,y
ij
,z
ij
)；在叶片根部建立第三空间坐标系，并计算叶片标记点在第三空间坐标系中的坐标A
θij
(X
θij
，Y
θij
，Z
θij
)；计算式如下：A
θij
＝R
θ
A
0ij
，即A
0ij
＝A
1ij
+P
01
，即其中，P
01
(x
01
，y
01
，z
01
)为平移矩阵；θ为风机叶片逆时针扭转角度；计算叶片标记点在第一空间坐标系中的理论轨迹坐标A
wij
(X
wij
，Y
wij
，Z
wij
)；计算式如下：其中，为平移矩阵；∠X，X0为第一空间坐标系x轴与第三空间坐标系x轴之间的夹角；∠Y，Y0为第一空间坐标系y轴与第三空间坐标系y轴之间的夹角；∠Z，Z0为第一空间坐标系z轴与第三空间坐标系z轴之间的夹角。3.根据权利要求1所述的基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法，其特征在于，
所述摄像机组包括第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第四摄像机；其中，第一摄像机与第三摄像机构成双目测量系统以采集靠近风机塔筒左侧的左侧视场的图像；第二摄像机与第四摄像机构成双目测量系统以采集靠近风机塔筒右侧的右侧视场的图像。4.根据权利要求3所述的基于组网摄影的大尺寸叶片运行振动测量方法，其特征在于，所述风机塔筒上设置有反光标识；所述反光标识同时位于左侧视场和右侧视场中；所述根据多个局部拍摄视场的图像，确定叶片上的标记点在第一空间坐标系中运动完...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文韫，杨景云，冯学斌，戴巨川，张磊安，刘卫生，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：