一种风能红外探伤仪及其操作系统的制作方法

本发明涉及红外检测设备领域，尤其涉及一种风能红外探伤仪及其操作系统。

背景技术：

风力发电作为可再生的清洁能源，有良好的发展前景。风能转子叶片一般是碳纤维增强型复合材料或玻璃纤维增强型复合材料，容易受到强风、雷击、疲劳等影响，从而引起风能转子叶片结构损伤和失稳损伤。

目前市面上用得最广的是人工目测和单反相机拍照、超声波检测等方法。人工目测容易受到人工专业水平的影响，单反相机拍照只能检测到叶片表面的缺陷。超声波检测方法要同时对不同的缺陷，如裂纹、鼓包、白斑、气孔、分层等进行检测时，要采用不同类型的探头，需积累大量的标准谱图片与叶片不同缺陷的波谱图像进行比对分析判断，不能很好地运用于现场叶片的缺陷检测，无法进行实时检测。红外热成像检测方法也可用于风能转子叶片的检测，但目前的检测方式一般是将叶片拆卸下来进行脱机检测，耗费大量人力物力，并且也不能获得在线实时检测结果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种风能红外探伤仪及其操作系统，针对目前检测方法的缺点，能高效实时的检测出风能转子叶片的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

依据本发明的一个方面，提供一种风能红外探伤仪，包括检测云台、伸缩杆、支撑架以及底座，所述支撑架固定设置在所述底座上，所述伸缩杆的一端设置在所述支撑架的顶端，所述伸缩杆的另一端设有安装平台，在所述安装平台上安装有水平旋转角度和俯仰角度可变换的所述检测云台；所述伸缩杆可进行电动水平旋转或者手动水平旋转。

本发明的有益效果是：操作简单，可靠性高，检测云台、服务器能够实现在线实时检测，无需人工目视检测，减少人为因素的影响；通过调节伸缩杆的伸缩，能够调节检测云台与风机叶片之间的距离，提高维护和检测效率，解决了现有检测方式需要将叶片拆卸下来进行脱机检测、耗费大量人力物力的问题；通过设置安装平台，可以在伸缩杆上安装两种不同外形结构的检测云台，以满足不同检测环境的需要，通用性高；伸缩杆可水平旋转，用于调节检测云台与风机叶片之间的角度，便于观测到叶片宽度方向上整个宽度的图像。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步：在所述伸缩杆靠近所述支撑架的一端设有服务器支架，在所述服务器支架的顶端设有用于对安装在其上的服务器进行挡光的遮光罩。

上述进一步方案的有益效果是：遮光罩排除了光线对服务器造成的影响，方便工作人员查看和操作，解决了由于风力发电厂光线较强而造成服务器的屏幕表面产生较强的眩光的问题，同时也能减少强光对工作人员眼睛的伤害。

进一步：在所述检测云台内集成有无线传输控制装置，所述检测云台通过所述无线传输控制装置与所述服务器无线连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置无线传输控制装置，方便检测云台与服务器之间进行数据交互，同时还能有效减少线缆的连接，提高探伤仪的整洁性；另外也方便服务器通过无线控制检测云台的水平旋转角度和俯仰角度，以便获得大视角和不同场景的视频图像，提高检测效率和检测效果。

进一步：所述检测云台包括支撑板和多个激励源，所述支撑板设置在所述检测云台的顶端，所述支撑板的横截面呈凸形，所述的多个激励源分散设置在所述支撑板的两侧，每个所述激励源下方的所述检测云台上均设有一个用于支撑所述激励源的支柱。

上述进一步方案的有益效果是：支撑板和支柱用于支撑激励源。

进一步：在所述检测云台内集成有红外热像仪，所述红外热像仪与所述激励源位于同一水平面上。

上述进一步方案的有益效果是：确保红外热像仪在有效的激励区内进行检测。

进一步：在所述底座的底端设有多个万向轮。

上述进一步方案的有益效果是：方便推行红外探伤仪。

进一步：在所述伸缩杆靠近所述支撑架的一端设有用于平衡探伤仪的配重箱。

上述进一步方案的有益效果是：配重箱用于整个红外探伤仪的平衡调节，防止探伤仪向检测云台的方向倾斜。

进一步：所述支撑架为活动升降机构。

上述进一步方案的有益效果是：以便获得不同高度的场景图。

依据本发明的另一个方面，提供一种风能红外探伤仪的操作系统，包括服务器、无线传输控制装置、云台位置调整装置和检测云台，所述检测云台通过所述无线控制装置与所述服务器无线连接，所述检测云台设置在所述云台位置调整装置上；

所述服务器还用于向所述检测云台发送操作指令、并实时收集该检测云台测量的数据信息，进行数据分析并对风能转子叶片的缺陷进行定位和分类；

所述检测云台用于根据所述服务器的操作指令对风能转子叶片进行检测，获得叶片的红外数据流、光学视频数据流、距离和角度数据；

所述云台位置调整装置与所述服务器无线连接，用于调整所述检测云台的位置，以使所述检测云台的检测效果最佳。

进一步：所述检测云台包括激光测距仪、红外热像仪、光学摄像机和激励源，所述激光测距仪用于获得检测云台测试点与叶片间的距离和角度信息；所述红外热像仪用于获得叶片的红外数据流；所述光学摄像机用于获得叶片的光学视频数据流；所述激励源用于为所述红外热像仪提供热激励或者冷激励。

进一步：在检测过程中，用于固定所述风能红外探伤仪的检测用吊车的上升速度为0.15m/s，保持所述检测云台测试点与叶片间的距离范围小于1m，采用连续打光方式进行实时检测，对可疑部位进行集中打光的时间范围为25s至40s。

本发明的有益效果是：通过无线控制装置，服务器与检测云台、云台位置调整装置进行无线数据交互，及时调整检测云台到叶片的距离，获得最佳的检测效果，并能进行实时在线检测，检测效果好；在检测过程中，检测用吊车的上升速度、检测云台测试点与叶片之间的距离、连续打光时间需要配合进行，才能有效保证最佳的检测效果。

附图说明

图1为本发明的平面结构示意图；

图2为本发明的另一种结构示意图；

图3为本发明的立体结构示意图；

图4为图3中检测云台的结构示意图；

图5为本发明实施例三中光学红外镜头护罩的结构示意图；

图6为本发明实施例四中光学红外镜头护罩的结构示意图

图7为本发明的无线传输控制装置的结构示意图；

图8为本发明一种风能红外探伤仪的操作系统的模块图；

附图中，各标号所代表的部件名称如下：

1、检测云台，10、光学红外镜头护罩，11、支柱，12、支撑板，13、光学摄像机，14、激光测距仪，15、红外热像仪，16、无线传输控制装置，2、激励源，3、伸缩杆，31、安装平台，32、电机，4、服务器支架，41、遮光罩，5、服务器，6、支撑架，7、底座，71、吸盘，72、万向轮，8、配重箱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

下面结合图1至图8对本发明的一种风能红外探伤仪进行详细的描述。

如图1、图2和图3所示，一种风能红外探伤仪，其包括检测云台1、伸缩杆3、支撑架6以及底座7，所述支撑架6固定设置在所述底座7上，所述伸缩杆3的一端设置在所述支撑架6的顶端，所述伸缩杆3的另一端设有安装平台31，在所述安装平台31上安装有水平旋转角度和俯仰角度可变换的所述检测云台1，所述检测云台1通过螺丝固定在所述安装平台31上；所述伸缩杆3横向水平设置；在所述伸缩杆3靠近所述支撑架6的一端设有服务器支架4。所述安装平台31为通用的安装平台，可以安装两种不同外形结构的检测云台1。

所述服务器5具有存储、计算和显示等功能，包括桌面电脑、平板电脑以及工业用电脑，可实时观测检测云台1的数据流，利用图像识别和人工智能视频检测技术可识别出风能转子叶片的缺陷，并能无线控制检测云台1的水平旋转角度与俯仰角度，以便获得大视角和不同场景的视频图像，提高检测效率和检测效果。另外所述服务器5倾斜设置在服务器支架4内，符合人体工程学设计，工作人员操作起来更加方便。

在所述服务器支架4的顶端设有用于对安装在其上的服务器5进行挡光的遮光罩41。遮光罩41排除了光线对服务器5的屏幕造成的影响，方便工作人员查看和操作，解决了由于风力发电厂光线较强而造成服务器5的屏幕表面产生较强的眩光的问题，同时也能减少强光对工作人员眼睛的伤害。

在所述底座7的底端设有多个吸盘71，所述的多个吸盘71均为电磁吸盘或者真空吸盘。电磁吸盘或者真空吸盘可吸附在风机检测用吊车的底盘上，可减轻整个设备的重量，便于将探伤仪固定在吊车上。

在所述底座7的底端设有多个万向轮72，便于推行探伤仪。若不采用电磁吸盘或真空吸盘结构来平衡整个设备，则需在所述伸缩杆3靠近所述支撑架6的一端设有用于平衡探伤仪的配重箱8，防止探伤仪向检测云台1的方向倾斜。

如图7所示，在所述检测云台1内集成有无线传输控制装置16，所述检测云台1通过所述无线传输控制装置16与所述服务器5无线连接。通过设置无线传输控制装置16，方便各个装置之间进行无线数据交互，同时还能有效减少线缆的连接，提高探伤仪的整洁性。

所述支撑架6为活动升降机构，，所述活动升降机构可采用丝杆结构，也可采用气动结构；服务器5通过无线传输控制装置16可以控制支撑架6的上升或者下降，以便获得不同高度的场景图。

附图1、附图2和附图3中的检测云台1为外形结构不同的检测云台，均可设置在所述安装平台31上，均可以用在本红外探伤仪中，具体结构如实施例一和实施例二所述。

实施例一，如图1所示，所述检测云台1包括支撑板12和多个激励源2，所述支撑板12设置在所述检测云台1的顶端，所述支撑板12的横截面呈凸形，所述的多个激励源2分散设置在所述支撑板12的两侧，每个所述激励源2下方的所述检测云台1上均设有一个用于支撑所述激励源2的支柱11。

在所述检测云台1内集成有红外热像仪15，所述红外热像仪15与所述激励源2位于同一水平面上，确保红外热像仪15在有效的激励区内进行检测。

所述检测云台1还设有光学摄像机13、激光测距仪14，其设置方式有多种，具体结构如实施例二、实施例三和实施例四所述。

实施例二，如图4所示，在所述检测云台1内集成有光学摄像机13、激光测距仪14和红外热像仪15，所述光学摄像机13、激光测距仪14和红外热像仪15设置在所述检测云台1前端的中部；在所述光学摄像机13和红外热像仪15的两侧均设有一个激励源2。

实施例三，如图5所示，在所述检测云台1的上方设有光学红外镜头护罩10，所述光学红外镜头护罩10与所述无线传输控制装置16连接，在所述光学红外镜头护罩10设有电源线和网线，所述网线与所述无线传输控制装置16连接。

在所述光学红外镜头护罩10内集成有光学摄像机13、激光测距仪14和红外热像仪15，所述光学摄像机13和所述红外热像仪15平行并列设置，所述激光测距仪14设置在所述光学摄像机13和所述红外热像仪15的上方。

所述激光测距仪14用于确定测试点与叶片间的距离，也可用于获得角度信息，便于确定叶片缺陷点的位置。

实施例四，如图6所示，所述光学红外镜头护罩10设置在所述检测云台1的上方，在所述光学红外镜头护罩10内集成有所述光学摄像机13和红外热像仪15，所述激光测距仪14设置在所述光学红外镜头护罩10的顶端。所述光学红外镜头护罩10与所述无线传输控制装置16的连接方式和实施例三中的连接方式相同。

服务器5通过无线传输控制装置16可以实时获得高分辨率的光学摄像机13和红外热像仪15的光学数据流和红外数据流，并采用空域和时域热成像检测技术和光学视频检测检测，在10s内获得叶片复合材料的内部图像，利用图像识别技术和人工智能检测技术，可对风能转子叶片的缺陷进行定位和分类，如叶片裂纹、鼓包、气泡等缺陷，检测出风能转子叶片表面和内部缺陷，实现实时快速检测。

所述激励源2为照明灯、闪光灯、激光、热风机、制冷机或干冰喷枪。在本实施例中，所述激励源2的数量为两个，为红外热像仪15提供热激励或冷激励。

所述激励源2的通断由服务器5通过无线传输控制装置16进行控制。

如图2和图3所示，所述伸缩杆3为丝杆结构；所述伸缩杆3在远离检测云台1的一端设有电机32，所述电机32通过所述无线传输控制装置16与所述服务器5无线连接，服务器5通过无线传输控制装置16向电机32发送伸缩指令，从而实现无线控制伸缩杆3的伸缩。

服务器5可以无线控制伸缩杆3的伸缩，便于调节检测云台1与待检测风叶之间的距离，使其符合测试距离的要求，使得检测效果达到最佳；采用无线控制，可以有效减少缆线的连接，同时还能提高维护和检测效率，减少人工调节检测用吊车与待检测叶片之间距离的工作量。伸缩杆3的伸缩也可采用配套的遥控器进行控制。

所述伸缩杆3可进行电动水平旋转或者手动水平旋转，服务器5可以通过无线控制装置16无线控制伸缩杆3的电动水平旋转，伸缩杆3水平旋转的角度范围为0度至120度。所述伸缩杆3上设有用于手动调节其水平旋转的把手，方便工作人员进行手动操作。

下面结合图8对本发明的一种风能红外探伤仪的操作系统进行详细的描述。

如图8所示，一种风能红外探伤仪的操作系统，包括服务器、无线传输控制装置、云台位置调整装置和检测云台，所述检测云台通过所述无线控制装置与所述服务器无线连接，所述检测云台设置在所述云台位置调整装置上；

所述服务器还用于向所述检测云台发送操作指令、并实时收集该检测云台测量的数据信息，进行数据分析并对风能转子叶片的缺陷进行定位和分类；

所述检测云台用于根据所述服务器的操作指令对风能转子叶片进行检测，获得叶片的红外数据流、光学视频数据流、距离和角度数据；

所述云台位置调整装置与所述服务器无线连接，用于调整所述检测云台的位置，以使所述检测云台的检测效果最佳。

优选地，所述检测云台包括激光测距仪、红外热像仪、光学摄像机和激励源，所述激光测距仪用于获得检测云台测试点与叶片间的距离和角度信息；所述红外热像仪用于获得叶片的红外数据流；所述光学摄像机用于获得叶片的光学视频数据流；所述激励源用于为所述红外热像仪提供热激励或者冷激励。

优选地，所述云台位置调整装置包括伸缩杆和支撑架，所述伸缩杆设置在所述支撑架上，所述检测云台设置在所述伸缩杆上；所述伸缩杆可以进行伸缩和水平旋转，用于调节所述检测云台到叶片的距离；所述支撑架可以进行上下升降，用于调节所述检测云台的高度。

在所述伸缩杆上设有电机，所述电机与所述服务器无线连接，所述电机用于控制所述伸缩杆的伸缩和水平旋转。

在检测过程中，用于固定所述风能红外探伤仪的检测用吊车的上升速度为0.15m/s，保持所述检测云台测试点与叶片间的距离范围小于1m，采用连续打光方式进行实时检测，对可疑部位进行集中打光的时间范围为25s至40s。

在检测过程中，检测用吊车的上升速度、检测云台测试点与叶片之间的距离、连续打光时间需要配合进行，才能有效保证最佳的检测效果。根据现场试验，检测用吊车的上升速度为0.15m/s、所述检测云台测试点与叶片间的距离为0.5m、对可疑部位进行集中打光的时间为35s时的检测效果最好。

具体实施方式：将探伤仪安装于检测用吊车上，将吸盘71通电，使探伤仪固定在检测用吊车上；检查检测云台1、伸缩杆3、服务器5以及无线传输控制装置16的工作状态，若发现问题，则及时采取相应措施，以保证检测工作的正常进行。

若探伤仪正常，则先对风轮转子叶片的背风面从叶尖到叶根进行由下至上地进行动态实时检测，调节伸缩杆3的伸缩长度和支撑架6的高度，以及检测云台1的水平旋转与俯仰角度，以便获得大视角和不同场景的视频图像，然后服务器5通过无线传输控制装置16获取高分辨率的光学摄像机13和红外热像仪15的光学数据流和红外数据流，并采用空域和时域热成像检测技术和光学视频检测技术，在10s内获得叶片复合材料的表面光学图像和内部红外图像，结合图像识别技术和人工智能检测技术，不仅能分析出风能转子叶片的表面缺陷，还能对叶片蒙皮下的缺陷进行判断，同时对风能转子叶片的缺陷进行定位和分类；若发现缺陷，无线控制激光光束，对缺陷位置进行标注；服务器5对风叶的几何结构进行建模，并对检测出的缺陷位置进行标注存档。

背风面检测完毕后，将风机叶片旋转180°，重复上述步骤，对叶片迎风面由上至下动态实时检测；检测过程中，吊车上升速度为0.15m/s，保持检测设备前端与风机叶片间的距离小于1m，快速检测方式采用连续打光进行实时检测，对可疑部位进行集中打光35s左右，进行观测和拍照，利用人工智能可识别出风机叶片中是否有缺陷并分辨出为哪种缺陷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。