用于基于控制器的叶片成像的触发器的制造方法
【专利摘要】一种涡轮中的具有附连的叶片的旋转转子。至少一个叶片是其中参考位置由每转数一次传感器来确定的参考叶片。定位在观看端口处的相机在由控制器所确定的触发时刻处拍摄所有叶片在旋转期间的图像的序列。所述控制器接收指示所述参考叶片经过其参考点的信号。所述控制器提供有关于叶片的数目、所述相机的位置以及与所述叶片相关的图像的期望停延的数据。所述控制器计算所述触发时刻并且生成给所述相机的触发信号。所述触发时刻通过从叶片图像中提取叶片特征而被调整以用于改变转子速度。所述相机记录被标记并且作为图像数据存储在存储设备上的图像。
【专利说明】用于基于控制器的叶片成像的触发器
[0001]相关案例的声明
本申请要求于2011年9月22日提交的美国临时专利申请序号61/537，633的优先权和权益，其完全地通过引用结合在本文中。
【技术领域】
[0002]本发明涉及从涡轮中的旋转叶片获得图像。
【背景技术】
[0003]叶片对于涡轮来说是任务关键零件。这样的涡轮具有许多用途，包括用于发电的那些。这些涡轮耐受困难的操作环境并且要求维修。在涡轮的维修期间获得个别叶片的图像是有用的，例如，以便在视觉上评估磨损的量。
[0004]人们认为，当前没有使得相机能够拍摄涡轮中的旋转叶片的特定部分的图像的系统和方法是可用的。
[0005]因此要求改进的且新颖的方法和系统以使相机记录涡轮中的旋转叶片的图像。
【发明内容】
[0006]依照本发明的一个方面，提供了用来确定用于控制器控制的相机记录附连到包括涡轮中的多个叶片的旋转转子的叶片的图像的触发时刻的方法。所述方法包括以下步骤:控制器基于多个叶片、预设停延(dwell)、旋转转子的旋转速度以及相机的位置来确定用于叶片的第一触发时刻；相机记录多个叶片中的第一叶片的第一图像；相机记录多个叶片中的第二叶片的第二图像；控制器基于图像特征来配准(register)第一图像和第二图像以确定时移；以及控制器根据基于所述时移调整的第一触发时刻来确定用于叶片的触发时刻。
[0007]依照本发明的另一个方面，所述方法还包括控制器控制的相机基于在由控制器所确定的触发时刻上的触发信号来记录叶片的图像的步骤。图像特征能够通过使用来自包括Canny边缘检测、Harris角点检测、Harris-Affine兴趣点检测以及SIFT的组的特征提取方法来提取。参考叶片的位置能够用每转数一次(OPR)传感器来确定。
[0008]依照本发明的另一方面，所述方法然后包括控制器确定在多个调整的触发时刻中的每一个处的触发信号以及控制器控制的相机在多个调整的触发时刻处至少记录多个叶片中的每一个在旋转转子的单个旋转期间的单个图像的步骤。
[0009]依照本发明的另一个方面，在旋转转子的单个旋转期间记录的许多叶片中的每一个的至少单个图像中的每一个都提供有数据标签并且被作为个别地可检索的图像存储在数据存储设备上。
[0010]依照本发明的另一个方面，涡轮是脱机的并且旋转转子被电动机旋转。旋转转子能够被控制成以少于每分钟12转数的旋转速度旋转。
[0011]依照本发明的另一个方面，旋转转子上的叶片的数目少于70。[0012]依照本发明的另一方面，控制器在与预设停延相比为至少10%准确的转子的单个旋转内对于多个叶片的每个图像维持实际的停延。
[0013]本发明还提供了用来实现本文中所描述的方法的系统。在所述系统中提供了用来触发相机记录附连到具有涡轮中的多个叶片的旋转转子的叶片的图像的控制器。所述控制器包括用来存储数据的存储器和启用来执行指令以执行以下步骤的处理器:基于多个叶片、预设停延、旋转转子的旋转速度以及相机的位置来确定用于叶片的第一触发时刻；相机记录多个叶片中的第一叶片的第一图像；相机记录多个叶片中的第二叶片的第二图像；处理器基于图像特征来配准第一图像和第二图像以确定时移；以及处理器根据基于所述时移调整的第一触发时刻来确定用于叶片的触发时刻。
[0014]上述步骤中的每一个都由控制器来执行。
[0015]本发明的这些和其他方面在下文中被描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1图示了依照本发明的各种方面的相机触发系统；
图2-4图示了依照本发明的一个方面的涡轮叶片；
图5图示了依照本发明的一个方面的处理器；
图6-7图示了依照本发明的一个方面执行的步骤；
图8-11是图示了叶片的图像的图；
图12图示了依照本发明的各种方面执行的步骤；以及 图13图示了依照本发明的一个方面的基于处理器的系统。
【具体实施方式】
[0017]涡轮中的叶片被附连到绕轴旋转的转子。依照本发明的一个方面，图像由当转子以及因此叶片正在移动时的叶片组成。图像在本发明的一个实施例中是静止图像或图片。依照本发明的一个方面，图像在正确时刻被拍摄以便使得叶片的期望部分是在相机的视场内。这要求相机在当叶片通过相机的视场时的正确时间被激活。
[0018]依照本发明的一个方面的设置在图1中被图示。涡轮100具有附连到轴105的转子101。叶片被附连到转子101，其中一个叶片102被标识。具有透镜的相机104被定位成在转子正在转动时获得在其视场内的叶片102并且叶片每转子的转数通过相机的视场一次。相机将被触发在它正通过视场的正确时刻拍摄叶片的图像。
[0019]在本发明的一个实施例中，相机104被定位在允许查看转子101上的叶片102的涡轮外壳中或贯穿其的查看或观察端口 103处。
[0020]相机104经由连接108被连接到控制相机104的可控功能的控制器107，所述连接108可以是无线连接。在本发明的一个实施例中，控制器107被连接到计算机或计算机设备110。计算机设备110能够被用来对控制器107进行编程和控制。计算机110还包含可以被用来存储由相机104所生成的图像的诸如硬盘之类的数据存储设备。
[0021]在可控相机功能之中的是(a)快门速度和(b)记录的时刻。
[0022]相机104可以是用于记录单个图像或静止图片的相机或视频像机。相机在本发明的一个实施例中是具有图像传感器的数字相机，所述图像传感器例如如本领域中已知的CMOS或CCD图像传感器。
[0023]如果相机是照片相机，则触发信号使相机在由触发信号例如通过触发快门所确定的时刻至少拍摄单个图片，所述快门可以是机械快门或电子快门。
[0024]当相机是视频相机时情形是不同的。在那种情况下，当相机正在记录视频图像时，在本发明的一个实施例中视频帧的连续流正被记录。假定具有例如全局快门的电子快门系统，视频帧中的一系列图像被记录。控制器在那种情况下标识捕获处于所期望的位置中的所要求的叶片的帧。在本发明的一个实施例中，视频相机能够被置于“个别帧触发”模式下。这意味着视频相机基于该触发来生成单个图像。
[0025]在两个相机类型中，叶片的图像被生成。在数字相机情况下，每个图像的图像数据被存储在数据存储器或数据存储设备中并且提供有标识叶片在转子上的位置的标签和可能诸如停延或记录的时刻或与特定旋转相关的ID之类的其他数据。这允许叶片的每个图像被个别地从储存器中检索。在本发明的另一个实施例中，在转子的旋转上的所有叶片在转子旋转期间被记录并且被标记以及存储与特定停延相关联。一个人然后能够基于可能的标签中的至少一个从存储设备中检索叶片图像的序列，所述可能的标签可以包括记录的时间、转子的旋转速度以及与预定义中性位置相关的图像的预设停延。
[0026]控制器107经由连接109被连接到作为每转数一次(OPR)传感器的传感器106，所述传感器106在参考叶片经过传感器时提供信号。涡轮中的OPR传感器是已知的。这样的OPR传感器例如可以是检测参考叶片上的标记的光学传感器。这样的传感器例如还可以是基于电容探测的尖端间隙测量系统，其中参考叶片的尖端被延长并且由基于电容的传感器来检测。
[0027]图2更详细地图示了转子叶片和传感器。叶片被附连到转子201。标识为202的叶片I是参考叶片，并且通过应用一些修改已变成这样，所述一些修改诸如延长的标记或诸如例如磁体之类的任何其他装置。叶片被相机104观察到。在转子上存在沿着转子均匀分布的个叶片。出于说明性目的叶片203、204、205以及206，其是最后一个或第个叶片并且与第一叶片相邻。当叶片202经过传感器106时传感器信号被生成给控制器。
[0028]用于参考叶片完成一次全转数的旋转时间是T。涡轮机旋转每一轮OPR传感器做记号(tick)一次。沿着旋转方向存在固定数目的叶片，并且应该在称作停延的相同偏移处拍摄它们中的每一个的图片。本发明的系统具有取OPR信号以及叶片的数目和停延作为输入、并且生成触发以便使得相机对于每个在所规定的停延处精确地捕获一个图片的触发控制器。
[0029]这在图3中被进一步图示。来将转子从第一叶片302中的位置移动到叶片301中的类似位置花费的时间是ls7。相机处于与传感器不同的位置中，从而导致偏移。图4图
η
示了小的偏移或停延，这允许叶片被具有与其中心位置相距预定义偏移的相机记录。
[0030]在零位置中(当OPR信号被生成时)，/?个叶片中的第左个在具有/70 (I) = O (叶片左=1是参考叶片)的360度极系统中的度数的位置在顺时针旋转涡轮转子和顺时针极坐
标系统中能够被表达为-1HimUW},其中所有计算是模360，如图2中所
η
图示的那样。所选坐标系统是任意的，并且能够应用其他坐标系统和计算的位置。[0031]叶片的角速度是
【权利要求】
1.一种用来确定用于控制器控制的相机记录附连到包括涡轮中的多个叶片的旋转转子的叶片的图像的触发时刻的方法，包括: 所述控制器基于所述多个叶片、预设停延、所述旋转转子的旋转速度以及所述相机的位置来确定用于所述叶片的第一触发时刻； 所述相机记录所述多个叶片中的第一叶片的第一图像； 所述相机记录所述多个叶片中的第二叶片的第二图像； 所述控制器基于图像特征来配准所述第一图像和第二图像以确定时移；以及所述控制器根据基于所述时移调整的所述第一触发时刻来确定用于所述叶片的所述触发时刻。
2.如权利要求1中所要求保护的方法，进一步包括: 所述控制器控制的相机基于在由所述控制器所确定的所述触发时刻上的触发信号来记录所述叶片的图像。
3.如权利要求1中所要求保护的方法，其中所述图像特征通过使用来自包括Canny边缘检测、Harris角点检测、Harris-Affine兴趣点检测以及SIFT的组的特征提取方法来提取。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用每转数一次(OPR)传感器来确定参考叶片的位置。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 所述控制器确定在多个调整的触发时刻中的每一个处的所述触发信号；以及所述控制器控制的相机在所述多个调整的触发时刻处至少记录所述多个叶片中的每一个在所述旋转转子的单个旋转期间的单个图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述旋转转子的所述单个旋转期间记录的许多叶片中的每一个的所述至少单个图像中的每一个都提供有数据标签并且被作为个别地可检索的图像存储在数据存储设备上。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮是脱机的并且所述旋转转子被电动机旋转。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述旋转转子以少于每分钟12转数的旋转速度旋转。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在所述旋转转子上的叶片的数目少于70。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器在与所述预设停延相比为至少10%准确的所述转子的单个旋转内对于所述多个叶片的每个图像维持实际的停延。
11.一种用来触发相机记录附连到具有涡轮中的多个叶片的旋转转子的叶片的图像的控制器，包括: 用来存储数据的存储器； 被启用来执行指令以执行以下步骤的处理器: 基于所述多个叶片、预设停延、所述旋转转子的旋转速度以及所述相机的位置来确定用于所述叶片的第一触发时刻； 所述相机记录所述多个 叶片中的第一叶片的第一图像； 所述相机记录所述多个叶片中的第二叶片的第二图像；所述处理器基于图像特征来配准所述第一图像和第二图像以确定时移；以及所述处理器根据基于所述时移调整的所述第一触发时刻来确定用于所述叶片的所述触发时刻。
12.如权利要求11中所要求保护的控制器，进一步包括: 所述相机基于在所述触发时刻上的触发信号来记录所述叶片的图像。
13.如权利要求11中所要求保护的控制器，其中所述图像特征通过使用来自包括Canny边缘检测、Harris角点检测、Harris-Affine兴趣点检测以及SIFT的组的特征提取方法来提取。
14.如权利要求11中所要求保护的控制器，进一步包括用每转数一次(OPR)传感器来确定参考叶片的位置。
15.如权利要求11中所要求保护的控制器，进一步包括: 所述控制器确定在多个调整的触发时刻中的每一个处的所述触发信号；以及所述控制器控制的相机在所述多个调整的触发时刻处至少记录所述多个叶片中的每一个在所述旋转转子的单个旋转期间的单个图像。
16.如权利要求15中所要求保护的控制器，其中在所述旋转转子的所述单个旋转期间记录的许多叶片中的每一个的所述至少单个图像中的每一个都提供有数据标签并且被作为个别地可检索的图像存储在数据存储设备上。
17.如权利要求11中所要求保护的控制器，其中所述涡轮是脱机的并且所述旋转转子被电动机旋转。
18.如权利要求11中所要求保护的控制器，其中所述旋转转子以少于每分钟12转数的旋转速度旋转。
19.如权利要求11中所要求保护的控制器，其中在所述旋转转子上的叶片的数目少于70。
20.如权利要求11中所要求保护的控制器，其中所述处理器在与所述预设停延相比为至少10%准确的所述转子的单个旋转内对于所述多个叶片的每个图像维持实际的停延。
【文档编号】F01D21/00GK103797357SQ201280046117
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年9月22日
【发明者】谢炳龙, Y.根克, F.迪尔克斯 申请人:西门子公司