本发明属于风机损伤检测技术领域，尤其涉及一种风机叶片损伤同步检测装置。
背景技术：
风是一种没有公害的能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电。风机叶片作为风能转换为电能的最前端设备，其性能的好坏直接决定了转换效率的高低。因而定期检测其状况是非常重要。
风机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构，其重量的90％以上由复合材料组成，每台发电机一般有多支叶片。叶片在运输和安装过程中，由于叶片本身尺寸和自重较大而且具有一定的弹性会造成风机叶片内部损伤的产生。更值得注意的是，由于工作环境的恶劣性与工况的复杂多变性，风机叶片在阳光，酸雨，狂风，自振，风沙，盐雾等不利的条件下随着时间的变化，其性能也发生着退化，直至产生自然开裂，沙眼，表面磨损，雷击损坏，横向裂纹等故障。而且，在运行过程中也会出现不同程度的疲劳损伤；如果日常能对叶片进行定期维护，就可以避免日后高额的维修费用，减少停机所造成的经济损失。
通过检测与监测相结合的方式，可以预防并且能够避免事故的发生。目前对风机叶片检测可分为生产质检和服役叶片在位检测。生产质检往往是对在生产过程的生产缺陷、材料检测，这种检测是容易操作实现的。然而对服役的叶片在位检测大部分依然依靠人工检测，人工检测具有危险性高、检测效率低、劳动强度大、数据不易保存、并且检测时间过长等缺陷。因此，服役叶片在线检测逐渐得到越来越多重视。随着无损检测技术的提升，可以将无损检测与先进的机械装置相结合，使用不同无损检测技术设计出不同的服役叶片在位检测。常用的风机叶片无损检测技术有：超声波、声发射、x射线、红外热成像等检测技术。但每种检测方法都具有各自的优点和使用局限性，而且并没有完善的标准来规定检测方法的适用阶段。如授权公布号cn204961177u，公布日2016年1月13日的专利文献公开了一种风机叶片检测装置，是一种利用主动式红外热成像技术的风机叶片实时检测装置，该检测装置特点是在于检测前手动将检测与光照单元各参数设置成最佳状态；如申请公布号cn107063602a,公布日2017年8月18日的专利文献公开了一种风机叶片机械损伤检测装置，是一种基于对图像进行数字图像处理可以准确的将受损叶片部位识别出来的智能程度高的检测装置，该装置解决了现有的风力机叶片存在着不方便、检测不准确、智能程度低、实用性性差、结构复杂等缺点；如申请公布号cn106501280a,公布日2017年3月15日的专利文献公开了一种基于激光测距的风机叶片在线检测装置及其检测方法，该发明采用三维激光测距对叶片进行非接触式的检测技术，能够有效监测叶片的情况，及时发现故障。然而，上述风机叶片服役在位检测只能实现风机叶片在位静止检测，并且静止检测时间过长带来相当大的经济损失等问题。因此，研究一种适宜于风机叶片服役在位与在线检测的装置具有重要的工程应用价值和实际意义。授权公告号cn20483211u,公布日2015年12月2日的专利文献公开了一种风场运行中的风力发电机叶片检测装置，该检测装置是利用声相仪的原理，通过声源接收设备接收风机发电机转动时叶片发出的声音，经过及时数据处理检测出叶片损害状态，该装置解决了不具备及时准确的检测出风力发电机叶片的损害状态的检修装置的技术问题，且可以放在离风机一定间距的地上对运行中的风机进行检测。但该装置在很大程度上受周围介质环境的影响，影响成像质量，并且也没有考虑到当风向发生改变时，风机也会随着风向发生周向转动，从而检测装置在迎风面放置的前提条件就会发生改变，使得检测产生的误差较大。
因此，风机叶片损伤检测既要满足服役在线检测，而且也要适应风向的变化，从而可以很好的完成叶片的检测呈现出非常直观的缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种风机叶片损伤同步检测装置，该检测装置可以实现风机叶片在线的检测。通过圆环采集机构采集叶片不同方向的热像图，经信息处理单元处理构建风机叶片的红外三维热像图，叶片的损伤就能非常形象直观的呈现在三维热像图中，在风机运行过程中完成热像图的采集，这样可以减少因停机检测时间过长而带来的经济损失。该检测装置能够根据风机叶片不同部位曲面自动调节红外闪光灯激励源的角度与高度，这样就会降低由温度场空间梯度较大、均匀性差等引起的采集误差，根据叶片不同部位的厚度调节激励源频率，这样可以减小由于激励不当而漏检深处的损伤。
本发明采用的技术方案：一种风机叶片损伤同步检测装置，包括起升机构、推进机构、同步机构、移动机构、圆环采集机构、信息处理单元；起升机构由举升模块与箱型椭圆式伸缩臂组成；起升机构与推进机构连接；推进机构与同步机构活动连接；同步机构装有多组移动机构，分别与风机叶片个数相同；移动机构装有移动工作台；移动工作台与圆环采集机构连接。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的起升机构由举升模块与箱型椭圆式伸缩臂构成，举升模块是将检测装置从平行地面的初始位置举升至平行风机塔的竖直位置，箱型椭圆式伸缩臂是将检测装置起升至同步机构基体中轴线与风机轮毂外壳轴线重合；所述举升模块包括三角臂、拉杆、液压缸总成，所述箱型椭圆式伸缩臂由多节臂套接而成；所述三角臂与所述拉杆均为对称布置，所述三角臂下端与底座前端铰接，所述拉杆下端与所述三角臂上端铰接，所述拉杆上端与所述箱型椭圆式伸缩臂铰接，所述液压缸总成的上端与所述箱型椭圆式伸缩臂铰接，下端与所述三角臂中部铰接；所述箱型椭圆式伸缩臂单节伸缩臂总长等于单节伸长长度与嵌套长度之和，单节伸缩臂在前一节伸缩臂内的嵌套部分根据最小搭接长度原则来选取，伸长量根据所选材料的弹性模量与泊松比来选定；所述箱型椭圆式伸缩臂连接推进机构。推进机构由一套液压系统构成，该机构是沿风机轮毂外壳轴线方向推送检测装置，推送机构收回的同时触发智能锁紧装置。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的同步机构，是一种将检测装置与风机同步的机构，该机构通过对轴向的自由度与径向自由度约束来达到同步效果，径向的自由度通过与风机轮毂外壳、叶片的叶根配合的同步基体凹型结构来完成约束，轴向自由度通过智能锁紧装置来完成约束，所述智能锁紧装置包括锁舌、传动机构、减速机构、驱动电机、触发模块；所述触发模块包括压力传感器、压力球、压力弹簧，其中压力弹簧的平均螺旋直径小于压力球直径；多组触发模块采用或门电路连接，防止单一触发模块损坏而影响整个检测装置正常工作。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的移动机构，通过滚珠丝杠机构将电机的回转运动转化为工作台直线运动的精密机械装置，滚珠丝杠使得叶片每段的检测都衔接地非常紧密，检测过程非常的平稳，由于滚珠丝杠具有传动的可逆性，所以检测完毕后采用快退，使用这种高精密的机械装置会使得检测误差大大减小。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的圆环采集机构，包括多台红外成像仪、红外闪光灯激励源调节系统与圆环基体。所述红外闪光灯激励源调节系统之间均匀安置在圆环基体上，多台红外成像仪均匀分布于红外闪光灯激励源调节系统之间的圆环基体上。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的圆环采集机构，其中激励源选择红外灯泡，因为红外灯的热转换效率和加热效率高，并且启动效率高，可以在较短时间内辐射达到最高值，不会造成灯泡关闭后继续辐射的影响。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的红外闪光灯激励源，单个脉冲红外闪光激励源在被检工件表面上产生温度场具有以激励源对应点为中心向四周递减的特点，偶数套脉冲红外闪光激励源同时对工件加热，脉冲红外闪光激励源的辐射会相互叠加，可减小由脉冲红外闪光激励源产生的热波温度。同理，如果采用四个、六个或者多个脉冲红外闪光激励源进行有规律的排布，则不仅会大大提高热波辐射的空间范围和一次检测面积，提高温升的时间梯度，还能更有效的减小空间梯度，这有利于对物体内部缺陷的探伤和提高检测效率。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的红外闪光灯激励源调节系统，通过调节激励源的高度与角度来使激励源适应所测叶片不同部位的曲面变化，使激励源离叶片的距离保持在550mm-650mm范围内；通过调节激励源的激励频率来适应叶片不同部位厚度的变化。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的红外闪光灯激励源调节系统，高度与角度调节装置包括距离与角度检测模块、微处理器模块、舵机、电动伸缩杆，距离与角度检测模块将红外闪光灯激励源距检测表面的距离与舵机实时的角度参数传递给微处理器模块，经处理器经分析计算得出激励最优调节参数，通过调节舵机与轻质电动伸缩杆，改善激励源之间由于角度与位置原因引起的温度场空间梯度较大、均匀性差等的缺点，一方面可以大大改善以上缺点，另一方面可以提高热波辐射的空间范围和一次检测面积。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的红外闪光灯激励源调节系统对激励频率的调节，频率调节装置包括任意信号发生器、放大器，信息处理单元根据叶片数据库里的叶片厚度参数，选择适当的频率将指令发送至任意信号发生器，任意信号发生器通过放大器将信号发给红外闪光激励源，通过采用不同频率的红外闪光激励源来与风机叶片不同部位的厚度相匹配，不同的激励频率可以探测不同深度的损伤，当频率高时，有利于探测表面损伤。频率低时,可探测较深损伤，为三维热成像提供不同方向的二维红外热成像图，最终通过信息处理单元构建叶片的红外三维热像图分析判断。
所述的一种风机叶片损伤同步检测装置的选用材料，所诉机构均采用弯曲和压缩强度均在500mpa以上，相对密度在1.0-1.5之间的高强度轻质材料；所述多组移动机构、所述圆环集机构的数量与风机叶片的数量相同。
本发明的有益效果在于风机叶片的在线的检测；风机叶片不同的曲面，厚度存在差异，该检测装置具有适应叶片曲面、厚度变化的激励源调节系统；可实现风力叶片红外三维热像图的构建，通过三维红外热像图可以形象直观地找出缺陷所在之处；具有自动化程度高、适应性强、检测效率高等优点。
附图说明
图1为本发明的整体装配示意图。
图2为本发明的圆环采集机构示意图。
图3为本发明的同步机构示意图。
图4为本发明的同步机构触发模块局部示意图。
图5为本发明的推进机构示意图。
图6为本发明的起升机构示意图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
如图1所示，为一种风机叶片损伤同步检测装置整体装配示意图，包括起升机构1、推进机构2、同步机构3、移动机构4、圆环采集机构5、移动工作台6、联接件7、信息处理单元8；所述起升机构1与所述推进机构2连接；所述推进机构2与所述同步机构3活动连接；所述同步机构3上装有多组移动机构4分别与风机叶片个数相同；所述移动机构4装有移动工作台6；所述移动工作台6与圆环采集机构5通过联接件7连接。
如图2所示，圆环采集机构5包括红外热像仪51、红外闪光灯激励源调节系统52、圆环基体53、红外闪光灯激励源调节系统52包括红外激励源闪光灯521、距离与角度检测模块522、激励源支座523、舵机524、电动伸缩杆525、任意信号发生器526、放大器527、圆环基体53；所述红外闪光灯激励源521固定在所述激励源支座523，激励源支座523的径向角度与轴向分别由所述舵机524、所述电动伸缩杆525的伸缩端与激励源支座523连接，所述红外热像仪51与所述电动伸缩杆525的固定端配合安装在圆环基体53内侧，圆环基体53通过连接件7与工作台6链接。
如图3所示，同步机构3的装配示意图，包括同步机构基体31、智能锁紧装置32、传感器33、对中检测模块34，同步机构3通过同步机构基体31与智能锁紧装置32将检测装置与风机锁紧，同步机构基体31通过与风机轮毂外壳相配合的风机叶凹型结构进行径向约束，智能锁紧装置32完成轴向约束锁紧；对中检测装置检测同步机构基体中轴线与风机轮毂外壳轴线重合，传感器感应推送机构推送检测到位；智能锁紧装置32包括锁舌321、触发模块322、减速机构323、驱动电机324、控制器325、传动机构326；如图4所示，同步机构触发模块322局部示意图，所述触发模块包括压力传感器3221、压力弹簧3222、压力球3223，其平均螺旋直径小于球直径；多组触发模块322采用或门电路连接；所述触发模块322触发所述驱动电机324的转动，所述减速机构323完成所述驱动电机324与所述传动机构326之间的动力传输，所述传动机构326驱动所述锁舌321来执行智能锁紧装置32的开关。
如图5所示，所述推进机构2，所述推进机构为机构起升机构1与同步机构3的中间连接机构，通过液压杆的伸缩控制着同步机构3的智能锁紧装置32的开闭。
如图6所示，所述起升机构1的起升机构，包括举升模块11、箱型椭圆式伸缩臂12、底座13所述举升模块包括三角臂111、拉杆112、液压缸总成113，所述箱型椭圆式伸缩臂12由多节臂套接而成；三角臂111与拉杆112都是对称布置的，三角臂111下端与底座13前端铰接，拉杆112下端与所述三角臂111上端铰接，拉杆112上端与所述箱型椭圆式伸缩臂12铰接，所述液压缸总成113的上端与所述箱型椭圆式伸缩臂12铰接，下端与所述三角臂111中部铰接。
起升机构起升过程：起升机构1的举升模块11启动，举升模块11的举升角由0°举升至90°，使得箱型椭圆式伸缩臂12从平行地面的初始位置举升至平行风机塔的竖直位置，箱型椭圆式伸缩臂12伸长，待位于同步机构3中轴线上的对中检测模块33检测到同步机构基体31中轴线与风机轮毂外壳轴线的重合时，箱型椭圆式伸缩臂12停止伸长。
检测装置同步的过程：推进机构2的液压杆伸长，沿风机轮毂外壳轴线方向推送检测装置，待风机轮毂外壳触发同步机构凹槽底部的传感器33，推送机构2停止推送，推送过程中推送机构2的伸长端与同步机构3的压力球3223始终接触，智能锁紧装置32的锁舌321处于开锁状态；待风机轮毂外壳触发同步机构凹槽底部的传感器33，推送机构2停止推送，同时触发智能锁紧装置32，压力弹簧3222将压力球3223弹回，压力传感器3221将此时的压力信号传给控制器325，控制器325控制驱动电机324转动，减速机构323将驱动电机324的动力传递给传动机构326，智能锁紧装置的锁舌321闭合，最终同步机构3完成对检测装置与风机的径向与轴向的约束。
移动机构运行：通过滚珠丝杠机构来驱动工作台6的移动，移动机构4将圆环采集机构5由初始的移动机构4末端传送至风机叶片的翼尖处，移动机构4以285mm-400mm的单次进给范围距离向叶根方向传动，直至传送到叶片叶根。
红外闪光灯激励源调节系统调节激励源高度与角度过程:距离与角度检测模块522将红外闪光灯激励源521距检测表面的距离与舵机524实时的角度参数传递给处理单元8，经处理单元8经分析计算得出激励调节的高度与角度，通过红外闪光灯激励源调节系统52的舵机524与电动伸缩杆525，将红外闪光灯激励源521距被测风机叶片之间的距离通过电动伸缩杆525调节至550mm-650mm，通过调节舵机524的角度来改变红外闪光灯激励源524之间的叠加区，通过红外闪光灯激励调节系统52来改善红外闪光灯激励源521之间由于角度与高度原因引起的温度场空间梯度较大、均匀性差等的缺点，一方面可以大大改善以上缺点，另一方面可以提高热波辐射的空间范围和一次检测面积。
红外闪光灯激励源调节系统调节激励频率过程：信息处理单元8通过数据库中叶片的厚度参数选择适宜的激励频率，信息处理单元8向任意信号发生器526发送所需的频率的指令，任意信号发生器526将信号发送至放大器527，放大器527再将最终信号传送至红外闪光灯激励源521，红外闪光灯激励源521的激励频率来适应所测风机叶片的厚度，从而使得红外热像仪51所采集到的热成像图为不同厚度部位的损伤的二维热像图。
风机叶片红外三维图像的建立过程：多组红外成像仪51完成叶片的同一部位多方向的红外二维热像图的采集，采样频率设为5hz-10hz，采集时间为90s，采集得到的叶片图像数据传送至信息处理单元8；经过信息处理单元8图像处理单元的数字图象处理算法对这些热像图进行像素级的处理和辨认，找出大量特点；使用匹配算法对不同热像图上的大量特点进行匹配，找出不同热像图上的哪些点是同一个点；构建场景坐标系，通过解高次方程组等方法反演推算每张热像图对应的采集位置和角度(三维)，即对每张热像图拍摄时的热像仪进行定位；最后根据热像仪的相对空间坐标和方向和同名点数据，利用丈量学算法求出所有同名点的空间三维坐标；大量同名点构成点云，再将点连接起来构成面，最后把热像图贴在面上，构成红外三维热像模型，这样叶片的损伤的大小与位置就非常直观的显示出来了。
装置复位过程：由移动机构4将圆环采集机构5快退至移动机构4末端的初始位置，推进机构2伸长至与同步机构3配合孔内触发智能锁紧装置32开锁，收回检测装置，起升机构1通过箱型椭圆式伸缩臂12出发与举升模块11将检测装置复位于初始的水平位置。