一种基于激光的风机叶片净空自动检测方法及系统与流程

本发明涉及叶片净空检测，特别是涉及一种基于激光的风机叶片净空自动检测方法及系统。

背景技术：

1、随着风力发电机单台功率的不断提高，风轮叶片也在不断往大型化方向发展。但是叶片越长越增加叶片扫塔的风险。叶片一旦发生扫塔，可能会造成叶片损坏，更甚则导致机组倒塔等恶劣事故发生，因此，需要在叶片运行过程中，检测叶片距离塔筒的最小距离，也就是对叶片进行净空。

2、目前叶片净空检测方式有视觉技术测距、激光测距、雷达测距、等方式，其中，视觉技术测距对图像分辨率要求较高，同时对计算机性能要求较高；激光测距会受到天气光照的影响，雷达测距有多种类型，但是会受到距离、光照、天气的影响；机组在实际运行中，工况复杂多变，叶片净空动态变化，当推力最大时，叶片向塔架方向变形，机舱以点头方向倾斜，导致叶片净空大幅度减小，从而出现叶片触碰到塔筒的危险。

3、因此，如何提供一种可以对风机的叶片进行净空检测的方法及系统，是目前有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于激光的风机叶片净空自动检测方法及系统，用以解决现有技术中无法实现精准的叶片净空检测，无法有效避免叶片触碰到塔筒的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种基于激光的风机叶片净空自动检测方法，所述方法包括：

3、确定基准位置和目标位置，并计算所述基准位置和所述目标位置之间的相位差值；

4、根据所述相位差值设定第一拍摄设备的拍摄角度，并获取所述目标位置的第一图像；

5、当所述第一图像符合预设图像条件时，获取叶片的叶片半径r，并基于所述叶片的叶片半径r确定第二拍摄设备的修正拍摄角度；

6、基于所述第一拍摄设备的拍摄角度和所述第二拍摄设备的修正拍摄角度计算叶片的净空距离。

7、在其中一个实施例中，在计算所述基准位置和所述目标位置之间的相位差值时，包括：

8、根据所述基准位置向所述目标位置发射第一光信号，并记录所述第一光信号生成的第一相位差；

9、当所述目标位置接收到所述第一光信号时，向所述基准位置反射第二光信号，并记录所述第二光信号生成的第二相位差；

10、根据所述第一相位差和所述第二相位差计算所述基准位置和所述目标位置之间的相位差值a。

11、在其中一个实施例中，在根据所述相位差值设定第一拍摄设备的拍摄角度时，包括：

12、预设相位差值矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中，b1为第一预设相位差值，b2为第二预设相位差值，b3为第三预设相位差值，b4为第四预设相位差值，且b1＜b2＜b3＜b4；

13、预设第一拍摄设备的拍摄角度阵c，设定c(c1，c2，c3，c4，c5)，其中，c1为第一预设拍摄角度，c2为第二预设拍摄角度，c3为第三预设拍摄角度，c4为第四预设拍摄角度，c5为第五预设拍摄角度，且c1＜c2＜c3＜c4＜c5；

14、根据所述相位差值a与各预设相位差值之间的关系设定所述第一拍摄设备的拍摄角度：

15、当a＜b1时，选定所述第一预设拍摄角度c1作为所述第一拍摄设备的拍摄角度；

16、当b1≤a＜b2时，选定所述第二预设拍摄角度c2作为所述第一拍摄设备的拍摄角度；

17、当b2≤a＜b3时，选定所述第三预设拍摄角度c3作为所述第一拍摄设备的拍摄角度；

18、当b3≤a＜b4时，选定所述第四预设拍摄角度c4作为所述第一拍摄设备的拍摄角度；

19、当b4≤a时，选定所述第五预设拍摄角度c5作为所述第一拍摄设备的拍摄角度。

20、在其中一个实施例中，在基于所述叶片的叶片半径r确定第二拍摄设备的修正拍摄角度时，包括：

21、预设叶片的叶片半径矩阵f，设定f(f1，f2，f3，f4)，其中，f1为第一预设叶片半径，f2为第二预设叶片半径，f3为第三预设叶片半径，f4为第四预设叶片半径，且f1＜f2＜f3＜f4；

22、预设第二拍摄设备的修正拍摄角度矩阵d，设定d(d1，d2，d3，d4，d5)，其中，d1为第一预设修正拍摄角度，d2为第二预设修正拍摄角度，d3为第三预设修正拍摄角度，d4为第四预设修正拍摄角度，d5为第五预设修正拍摄角度，且d1＜d2＜d3＜d4＜d5；

23、根据所述叶片的叶片半径r与各预设叶片半径之间的关系设定所述第二拍摄设备的修正拍摄角度：

24、当r＜f1时，选定所述第一预设修正拍摄角度d1作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度；

25、当f1≤r＜f2时，选定所述第二预设修正拍摄角度d2作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度；

26、当f2≤r＜f3时，选定所述第三预设修正拍摄角度d3作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度；

27、当f3≤r＜f4时，选定所述第四预设修正拍摄角度d4作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度；

28、当f4≤r时，选定所述第五预设修正拍摄角度d5作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度。

29、在其中一个实施例中，在基于所述第一拍摄设备的拍摄角度和所述第二拍摄设备的修正拍摄角度计算叶片的净空距离时，包括：

30、根据下式计算所述叶片的净空距离：

31、

32、其中，l为叶片的净空距离，x为第一拍摄设备和第二拍摄设备之间的距离，ci为第一拍摄设备的拍摄角度，d i为第二拍摄设备的修正拍摄角度，其中，i＝1，2，3，4，5。

33、为了实现上述目的，本发明提供了一种基于激光的风机叶片净空自动检测系统，所述系统包括：

34、获取模块，用于获取基准位置和目标位置，并计算所述基准位置和所述目标位置之间的相位差值；

35、设定模块，用于根据所述相位差值设定第一拍摄设备的拍摄角度，并获取所述目标位置的第一图像；

36、确定模块，用于当所述第一图像符合预设图像条件时，获取叶片的叶片半径r，并基于所述叶片的叶片半径r确定第二拍摄设备的修正拍摄角度；

37、计算模块，用于基于所述第一拍摄设备的拍摄角度和所述第二拍摄设备的修正拍摄角度计算叶片的净空距离。

38、在其中一个实施例中，所述获取模块具体用于：

39、所述获取模块用于根据所述基准位置向所述目标位置发射第一光信号，并记录所述第一光信号生成的第一相位差；

40、所述获取模块用于当所述目标位置接收到所述第一光信号时，向所述基准位置反射第二光信号，并记录所述第二光信号生成的第二相位差；

41、所述获取模块用于根据所述第一相位差和所述第二相位差计算所述基准位置和所述目标位置之间的相位差值a。

42、在其中一个实施例中，所述设定模块具体用于：

43、所述设定模块用于预设相位差值矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中，b1为第一预设相位差值，b2为第二预设相位差值，b3为第三预设相位差值，b4为第四预设相位差值，且b1＜b2＜b3＜b4；

44、所述设定模块用于预设第一拍摄设备的拍摄角度阵c，设定c(c1，c2，c3，c4，c5)，其中，c1为第一预设拍摄角度，c2为第二预设拍摄角度，c3为第三预设拍摄角度，c4为第四预设拍摄角度，c5为第五预设拍摄角度，且c1＜c2＜c3＜c4＜c5；

45、所述设定模块用于根据所述相位差值a与各预设相位差值之间的关系设定所述第一拍摄设备的拍摄角度：

46、当a＜b1时，选定所述第一预设拍摄角度c1作为所述第一拍摄设备的拍摄角度；

47、当b1≤a＜b2时，选定所述第二预设拍摄角度c2作为所述第一拍摄设备的拍摄角度；

48、当b2≤a＜b3时，选定所述第三预设拍摄角度c3作为所述第一拍摄设备的拍摄角度；

49、当b3≤a＜b4时，选定所述第四预设拍摄角度c4作为所述第一拍摄设备的拍摄角度；

50、当b4≤a时，选定所述第五预设拍摄角度c5作为所述第一拍摄设备的拍摄角度。

51、在其中一个实施例中，所述确定模块具体用于：

52、所述确定模块用于预设叶片的叶片半径矩阵f，设定f(f1，f2，f3，f4)，其中，f1为第一预设叶片半径，f2为第二预设叶片半径，f3为第三预设叶片半径，f4为第四预设叶片半径，且f1＜f2＜f3＜f4；

53、所述确定模块用于预设第二拍摄设备的修正拍摄角度矩阵d，设定d(d1，d2，d3，d4，d5)，其中，d1为第一预设修正拍摄角度，d2为第二预设修正拍摄角度，d3为第三预设修正拍摄角度，d4为第四预设修正拍摄角度，d5为第五预设修正拍摄角度，且d1＜d2＜d3＜d4＜d5；

54、所述确定模块用于根据所述叶片的叶片半径r与各预设叶片半径之间的关系设定所述第二拍摄设备的修正拍摄角度：

55、当r＜f1时，选定所述第一预设修正拍摄角度d1作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度；

56、当f1≤r＜f2时，选定所述第二预设修正拍摄角度d2作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度；

57、当f2≤r＜f3时，选定所述第三预设修正拍摄角度d3作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度；

58、当f3≤r＜f4时，选定所述第四预设修正拍摄角度d4作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度；

59、当f4≤r时，选定所述第五预设修正拍摄角度d5作为所述第二拍摄设备的修正拍摄角度。

60、在其中一个实施例中，所述计算模块具体用于：

61、所述计算模块用于根据下式计算所述叶片的净空距离：

62、

63、其中，l为叶片的净空距离，x为第一拍摄设备和第二拍摄设备之间的距离，ci为第一拍摄设备的拍摄角度，d i为第二拍摄设备的修正拍摄角度，其中，i＝1，2，3，4，5。

64、本发明提供了一种基于激光的风机叶片净空自动检测方法及系统，相较现有技术，具有以下有益效果：

65、本发明公开了一种基于激光的风机叶片净空自动检测方法及系统，获取基准位置和目标位置，并计算基准位置和目标位置之间的相位差值，根据相位差值设定第一拍摄设备的拍摄角度，并获取目标位置的第一图像，当第一图像符合预设图像条件时，获取叶片的叶片半径r，并基于叶片的叶片半径r确定第二拍摄设备的修正拍摄角度，基于第一拍摄设备的拍摄角度和第二拍摄设备的修正拍摄角度计算叶片的净空距离，本发明可以精准的计算叶片的净空距离，提高了叶片净空距离的检测准确度，有效避免叶片触碰到塔筒的现象，提高了叶片的运行稳定性和安全性。