[发明专利]一种非接触式风电叶片全场三维变形测量方法

摘要

本发明提供了一种非接触式风电叶片全场三维变形测量方法，包括：将待测风电叶片表面喷涂黑白亚光漆，形成随机散斑点；将整个风电叶片表面进行分区，计算风电叶片每个分区变形前后各点的三维坐标，以及整个风电叶片在全局坐标系下的三维坐标；由风电叶片变形前后三维坐标的差值，计算风电叶片全场三维位移，进而得到风电叶片全场应变值。本发明提供了一种非接触式风电叶片全场三维变形测量方法，具有全场性、非接触式、三维等优势，可得到风电叶片全场三维位移和应变，解决了接触式测量方法的困难和不足，为风电叶片损伤破坏机理的研究提供了技术支撑。

主权项

一种非接触式风电叶片全场三维变形测量方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将待测风电叶片表面喷涂黑白亚光漆，形成随机散斑点；（2）根据工业数字摄像机的视场及待测风电叶片的尺寸，将整个风电叶片表面进行分区，且每个分区之间有部分重叠，然后确定每个分区的变形测量顺序；（3）由第一个待测分区开始，在其上方选择非平行位置架设两台工业数字摄像机，分别从不同角度观测风电叶片；（4）利用双目立体视觉原理进行系统标定，两台工业数字摄像机拍摄该分区内的标定板，通过标定板中标定点已知的三维坐标与对应的图像点坐标的关系来计算两台摄像机的内、外参数；（5）完成标定后，工业数字摄像机观测变形前的风电叶片，所摄散斑图像作为参考图像，将各点的像平面坐标代入共线方程，得到变形前测点的三维坐标；（6）工业数字摄像机拍摄变形后的风电叶片，将变形前后散斑图像进行全场匹配，根据最大相关系数确定两幅散斑图像的点对关系；（7）匹配完毕后，利用预先标定的摄像机内外参数，将变形后各点的像平面坐标代入共线方程，得到变形后测点的三维坐标；（8）按照步骤（3）‑（7）的方法，对风电叶片的其他分区逐一进行测量，得到风电叶片每个分区变形前后各点的三维坐标；（9）以第一分区的三维坐标系为全局坐标系，通过两相邻分区重叠部分的标志点，确定其它分区的三维坐标系与全局坐标系的映射关系，根据映射关系得到其他分区在全局坐标系下的三维坐标，由此即可得到整个风电叶片在全局坐标系下的三维坐标；（10）由风电叶片变形前后三维坐标的差值，即为风电叶片全场三维位移；（11）从位移场中取一个局部子区，对于子区内各点的位移利用最小二乘拟合得到位移函数，将此函数作为子区域中心点处的函数值，对该函数求导得到应变值；（12）将局部子域移动到下一点，重新按上述过程计算得到风电叶片变形后的应变值，如此重复从而得到风电叶片全场应变值。