一种风电桨叶表面故障的识别装置

本发明涉及风电桨叶故障识别，具体为一种风电桨叶表面故障的识别装置。

背景技术：

1、风机桨叶是整个风力发电机系统最为关键的零部件之一，是将风能转化为驱动发电机旋转动能的关键。大型风机桨叶的旋转直径已达到120m。风力发电多是建在风量大、海拔高、环境恶劣的地区，桨叶时刻被空气中的介质所侵蚀，风机桨叶的故障率占风电机组的三分之一。对于发现桨叶异常的，若不及时会产生故障生长，即损伤扩展。主要故障类型有裂纹、鼓包、点蚀、砂眼、磨损等。目前,对于桨叶的检测维护主要有两种方式:一是不做任何日常维护，事后维修。该运行方式普遍应用于国内风电场，由于没有配备专业的检查、维修人员，以及缺少设备和手段，在桨叶出现明显故障时方能引起工作人员注意，进行相应的维修、补救措施。这种方式致使许多叶片处在带病工作状态，随着运行时间的增加，问题积累逐渐增多，由于桨叶的故障导致风机一年内多次停机。风电场的事故大多在盛风发电期，严重事故需要停止发电，给风电场带来了巨大的经济损失。二是定期维护。风电场与专门从事维修的公司签定维修合同，维修公司按照合同要求定期、不定期的对风场叶片进行检查，记录并报告叶片的状态，做出评价，制定维修方案。安排在风较小的季节对风机进行定期检查，维护维修人员使用吊篮或空中维修平台进行检查、维护、维修。

2、目前的风电桨叶表面故障检测一般通过作业人员定期检查，检查效率低，成本高，且对于细微故障无法及时检测，因此，有必要设计一种风电桨叶表面故障的识别装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风电桨叶表面故障的识别装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风电桨叶表面故障的识别装置，包括风机安装座、风机、风电桨叶和图像采集机构，所述风机安装于风机安装座，所述风机的风机轴与风电桨叶传动连接，所述图像采集机构包括第一图像采集组件和第二图像采集组件，所述第一图像采集组件和第二图像采集组件对称安装于风机安装座上端部和下端部。

3、优选的，本申请提供的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其中，所述第一图像采集组件包括第一摄像头安装座、第一高清广角摄像头，所述第一摄像头安装座安装于风机安装座表面，所述第一高清广角摄像头安装于第一摄像头安装座。

4、优选的，本申请提供的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其中，所述第二图像采集组件包括第二摄像头安装座、第二高清广角摄像头，所述第二摄像头安装座安装于风机安装座表面，所述第二高清广角摄像头安装于第二摄像头安装座。

5、优选的，本申请提供的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其中，还包括控制器，所述控制器安装于风机安装座内，所述控制器内设置中央处理器、图像采集单元、图像处理单元、故障识别分析单元、图像信号传输单元，所述图像采集单元输入端分别连接第一高清广角摄像头和第二高清广角摄像头，所述图像采集单元输出端通过图像处理单元连接中央处理器，所述故障识别分析单元连接中央处理器，所述中央处理器通过图像信号传输单元连接后台监测终端。

6、优选的，本申请提供的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其中，还包括第一防护罩和第二防护罩，所述第一防护罩和第二防护罩对称安装于风机安装座外壁，且所述第一防护罩罩设于第一高清广角摄像头外部，所述第二防护罩罩设于第二高清广角摄像头外部。

7、优选的，本申请提供的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其中，其使用方法包括以下步骤：

8、a、风电桨叶转动过程中，分别启动第一高清广角摄像头和第二高清广角摄像头；

9、b、第一高清广角摄像头和第二高清广角摄像头不间断采集风电桨叶表面图像；

10、c、采集的图像传输至图像处理单元中进行降噪、滤波和增强处理；

11、d、处理后的图像传输至故障识别分析单元中进行故障识别；

12、e、若识别到有异常图像，则将异常的图像实时传输至后台监测终端中供技术人员参考。

13、优选的，本申请提供的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其中，所述图像处理单元处理方法如下：

14、a、图像灰度化，把采集的彩色图像变为单通道数据的灰度图像，根据加权平均值法得到灰度图像；

15、b、图像增强，对原图像变换数据突出图像中轮廓特征，去除图像中不需要的纹理特征；

16、c、图像滤波，用序贯滤波对图像进行处理，然后进行融合处理，具体公式如下：

17、t(x,y)＝max(ga(x,y),gb(x,y),gc(x,y),gd(x,y))

18、其中，t(x,y)为融合后的图像在坐标点(x,y)处的灰度值，ga(x,y)、gb(x,y)、gc(x,y)、gd(x,y)分别为水平、45度、垂直、135度方向的序贯滤波结果图在坐标点(x,y)处的灰度值；

19、d、图像二值化，把256个亮度等级的灰度图像通过阈值选取而获得反映图像整体和局部特征的二值化图像，使用基于直方图的自适应阈值分割来获得二值图像，即实现对图像的处理。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、(1)本发明结构设计新颖，工作原理简单，能够实现对风电桨叶表面图像的采集和故障识别，识别精确度高，减少维修期间出现的问题和降低人工检测难度。

22、(2)本发明采用对称设置的第一图像采集组件和第二图像采集组件，能够实现对风电桨叶表面图像的全方位不间断采集，进一步提高了故障检测效率，进而降低后续的维修成本。

23、(3)本发明采用的图像处理单元处理方法处理效率高，处理后的图像质量好，便于图像的高精度识别。

技术特征：

1.一种风电桨叶表面故障的识别装置，包括风机安装座(1)、风机(2)、风电桨叶(3)和图像采集机构，其特征在于：所述风机(2)安装于风机安装座(1)，所述风机(2)的风机轴与风电桨叶(3)传动连接，所述图像采集机构包括第一图像采集组件和第二图像采集组件，所述第一图像采集组件和第二图像采集组件对称安装于风机安装座(1)上端部和下端部。

2.根据权利要求1所述的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其特征在于：所述第一图像采集组件包括第一摄像头安装座(4)、第一高清广角摄像头(5)，所述第一摄像头安装座(4)安装于风机安装座(1)表面，所述第一高清广角摄像头(5)安装于第一摄像头安装座(4)。

3.根据权利要求1所述的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其特征在于：所述第二图像采集组件包括第二摄像头安装座(6)、第二高清广角摄像头(7)，所述第二摄像头安装座(6)安装于风机安装座(1)表面，所述第二高清广角摄像头(7)安装于第二摄像头安装座(6)。

4.根据权利要求1所述的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其特征在于：还包括控制器(8)，所述控制器(8)安装于风机安装座(1)内，所述控制器(8)内设置中央处理器(9)、图像采集单元(10)、图像处理单元(11)、故障识别分析单元(12)、图像信号传输单元(13)，所述图像采集单元(10)输入端分别连接第一高清广角摄像头(5)和第二高清广角摄像头(7)，所述图像采集单元(10)输出端通过图像处理单元(11)连接中央处理器(9)，所述故障识别分析单元(12)连接中央处理器(9)，所述中央处理器(9)通过图像信号传输单元(13)连接后台监测终端(14)。

5.根据权利要求1所述的一种风电桨叶表面故障的识别装置，其特征在于：还包括第一防护罩(15)和第二防护罩(16)，所述第一防护罩(15)和第二防护罩(16)对称安装于风机安装座(1)外壁，且所述第一防护罩(15)罩设于第一高清广角摄像头(5)外部，所述第二防护罩(16)罩设于第二高清广角摄像头(7)外部。

6.实现权利要求1所述的一种风电桨叶表面故障的识别装置的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种风电桨叶表面故障的识别装置的使用方法，其特征在于：所述图像处理单元处理方法如下：

技术总结本发明公开了一种风电桨叶表面故障的识别装置，包括风机安装座、风机、风电桨叶和图像采集机构，风机安装于风机安装座，风机的风机轴与风电桨叶传动连接，图像采集机构包括第一图像采集组件和第二图像采集组件，第一图像采集组件和第二图像采集组件对称安装于风机安装座上端部和下端部，本发明结构设计新颖，工作原理简单，能够实现对风电桨叶表面图像的采集和故障识别，识别精确度高，减少维修期间出现的问题和降低人工检测难度。技术研发人员：李波,徐有宁,王建宇,殷孝雎,代钦受保护的技术使用者：沈阳工程学院技术研发日：技术公布日：2024/6/13