[发明专利]一种测量风力机叶片相对变形的结构故障检测方法及系统

摘要

本发明公开了一种测量风力机叶片相对变形的结构故障检测方法及系统，该方法包括：计算变形区域相对于参考区域的旋转角度；生成变形区域参数；更新旋转角度后变形区域像素点坐标；计算参考区域与更新后的变形区域的像素点匹配相关系数；更新变形区域参数；更新像素点坐标；计算参考区域与二次更新后的变形区域的像素点匹配相关系数；比较所述二次更新后的变形区域的像素点匹配相关系数与预设阈值的大小；计算变形区域像素点的三维坐标和叶片的应变，判断和定位叶片的结构故障。采用本发明的测量风力机叶片相对变形的结构故障检测方法及系统，能够克服传统数字图像相关技术方法在大旋转角的匹配困难这一技术难题，适用于旋转叶片的测量。

主权项

1.一种测量风力机叶片相对变形的结构故障检测方法，其特征在于，包括：获取参考区域与变形区域；所述参考区域为在变形前的叶片表面图像上选取的一块区域，所述参考区域包括若干个参考区域特征点；所述变形区域为对变形后的叶片表面图像进行特征点匹配，得到与所述参考区域匹配的变形区域，所述变形区域包括若干个与所述参考区域特征点对应的变形区域特征点；所述参考区域与所述变形区域横像素点个数与纵像素点个数均相同；根据所述参考区域特征点与所述变形区域特征点，计算所述变形区域相对于所述参考区域的旋转角度θ；将所述变形区域旋转θ角度后，将参考区像素点坐标(x_i,y_i)与对应的所述旋转θ角度后变形区域像素点坐标(x_i^*,y_i^*)做差，得到所述旋转θ角度后变形区域像素点相对于所述参考区域像素点的x方向的位移u和y方向的位移v；由所述旋转角度θ以及所述旋转θ角度后变形区域像素点相对于所述参考区域像素点的x方向的位移u和y方向的位移v生成变形区域参数选取所述旋转θ角度后变形区域中任一像素点作为变形区基准点，根据所述变形区域参数以及所述旋转θ角度后变形区域中每一像素点到所述变形区基准点的距离(Δx^*,Δy^*)更新所述旋转θ角度后变形区域像素点坐标(x_i^*,y_i^*)，得到更新后的变形区域像素点坐标(x_i^*’,y_i^*’)；根据更新后的变形区域像素点坐标(x_i^*’,y_i^*’)处的像素点的灰度值和所述参考区域像素点坐标(x_i,y_i)处的像素点的灰度值计算所述参考区域与所述更新后的变形区域的像素点匹配相关系数C(p)；根据所述像素点匹配相关系数C(p)和所述变形区域参数更新所述变形区域参数得到更新后的变形区域参数其中，u’表示更新后的变形区域相对于所述参考区域像素点的x方向的位移，v’表示更新后的变形区域相对于所述参考区域像素点的y方向的位移，θ’表示更新后的旋转角度；根据所述更新后的变形区域参数以及旋转θ’角度后变形区域中每一像素点到所述变形区基准点的距离(Δx^*’,Δy^*’)二次更新所述更新后的变形区域像素点坐标(x_i^*’,y_i^*’)，得到二次更新后的变形区域像素点坐标(x_i^*”,y_i^*”)；根据所述二次更新后的变形区域像素点坐标(x_i^*”,y_i^*”)处的像素点的灰度值和所述参考区域像素点坐标(x_i,y_i)处的像素点的灰度值计算所述参考区域与二次更新后的变形区域的像素点匹配相关系数C’(p)；比较所述二次更新后的变形区域的像素点匹配相关系数C’(p)与预设阈值的大小；若所述二次更新后的变形区域的像素点匹配相关系数C’(p)小于所述预设阈值，将所述更新后的变形区域的像素点匹配相关系数C(p)更新为二次更新后的变形区域的像素点匹配相关系数C’(p)，并返回步骤“根据所述像素点匹配相关系数C(p)和所述变形区域参数更新所述变形区域参数得到更新后的变形区域参数否则，判断是否将所述旋转θ’角度后变形区域中所有像素点作为变形区基准点，若没有将所述旋转θ’角度后变形区域中所有像素点作为变形区基准点，更新所述变形区基准点，计算所述旋转θ’角度后变形区域中每一像素点到变形区更新后的基准点的距离(Δx^*’,Δy^*’)，根据所述更新后的变形区域参数以及所述旋转θ’角度后变形区域中每一像素点到所述变形区更新后的基准点的距离(Δx^*’,Δy^*’)二次更新所述变形区域参数中的u’,v’参数，得到二次更新后的变形区域参数其中，u”表示二次更新后的变形区域相对于所述参考区域像素点的x方向的位移，v”表示二次更新后的变形区域相对于所述参考区域像素点的y方向的位移；将所述变形区域参数更新为二次更新后的变形区域参数并返回步骤“根据所述变形区域参数更新所述旋转θ角度后变形区域像素点坐标(x_i^*,y_i^*)，得到更新后的变形区域像素点坐标(x_i^*’,y_i^*’)”，若将所述旋转θ’角度后变形区域中所有像素点作为变形区基准点，则根据所述二次更新后的变形区域像素点坐标(x_i^*”,y_i^*”)计算所述旋转θ’角度后变形区域像素点的三维坐标；根据所述旋转θ’角度后变形区域像素点的三维坐标和与所述旋转θ’角度后变形区域像素点对应的所述参考区域像素点的三维坐标计算所述变形后的叶片的应变，并根据所述变形后的叶片的应变判断和定位叶片的结构故障。