隨著我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,面向風(fēng)電葉片全尺寸結(jié)構(gòu)測試的研究愈發(fā)受到行業(yè)的重視,其中靜力加載試驗是新研制或工藝做重大更改后的葉片必須通過的測試環(huán)節(jié)。葉片靜力加載試驗中,通過對葉片施加載荷,記錄葉片形變參數(shù),以此檢驗葉片對極限載荷的承載能力,而葉尖撓度是測試需獲取的一項關(guān)鍵參數(shù)。傳統(tǒng)的葉尖撓度測量方法通常采用拉繩位移傳感器或激光測距儀進(jìn)行測量,但這兩種方法均存在測量理論誤差,因此測量精度不高。針對上述問題,本文提出一種基于雙目視覺的風(fēng)電葉片葉尖撓度測量方法。通過設(shè)置多組雙目視覺測量系統(tǒng),綜合運用視覺測量與圖像處理技術(shù),分析拍攝的葉尖圖像,可以較精確地得出靜力加載過程中的葉尖撓度。具體研究內(nèi)容如下:首先,分析了相機成像模型以及張正友標(biāo)定法的原理,針對相機標(biāo)定參數(shù)的優(yōu)化問題,提出利用高斯牛頓法替代MATLAB相機標(biāo)定工具箱中使用的LM法,實現(xiàn)了相機內(nèi)參數(shù)優(yōu)化算法更快速地收斂,并進(jìn)行了實驗驗證。其次,分析并比較了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)邊緣檢測算子的檢測效果,針對本文使用的標(biāo)志圓的圖像特性,構(gòu)造了一種改進(jìn)的抗噪復(fù)合型數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)邊緣檢測算子,并使用該邊緣檢測算子提取了葉尖標(biāo)志圓的邊緣圖像。然后,針對標(biāo)志圓中心的定位問題,分析了基于最小二乘擬合法和基于Hough變換法的橢圓檢測算法,改進(jìn)了基于弦中點Hough變換的橢圓檢測算法,通過設(shè)置閾值來防止異常解出現(xiàn),實現(xiàn)了標(biāo)志圓中心的精確定位。最后,搭建整套雙目視覺葉尖撓度測量系統(tǒng),設(shè)計了分段測量的測量方案并進(jìn)行現(xiàn)場實驗,借助三角測量法以及全局標(biāo)定法計算得到了葉尖的撓度。實驗結(jié)果驗證了本文提出的基于雙目視覺的靜力加載試驗葉尖撓度測量方法的可行性,同時驗證了相較傳統(tǒng)測量方法,本文方法在測量精度上有較大的提高。
【學(xué)位單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;TM315
【部分圖文】：

以檢驗葉片在設(shè)計、制造環(huán)節(jié)存在的缺陷。一支風(fēng)電葉片的全尺寸結(jié)構(gòu)試驗通常包括模態(tài)試驗、靜力加載試驗和疲勞加載試驗。其中靜力加載試驗尤為重要，其目的是檢驗葉片承受如50年一遇的狂風(fēng)這種極限載荷的能力，如圖1.1所示。根據(jù)IEC61400-23規(guī)則，對于新研制或者工藝做出重大更改后的葉片，必須通過相應(yīng)的靜力加載試驗[3,4]。圖 1.1 風(fēng)電葉片（最大擺振向）靜力加載試驗Fig. 1.1 Static loading test of wind turbine blade在靜力加載試驗過程中，需要記錄各加載點在各級加載力下實際加載載荷、應(yīng)變、葉片位移、扭轉(zhuǎn)角度等試驗數(shù)據(jù)，其中葉尖撓度是葉片位移數(shù)據(jù)中最重要的一項，是葉片靜力加載試驗所必須測量的關(guān)鍵參數(shù)之一[5-7]，常規(guī)測量方法之一是采用拉繩式位移傳感器（如圖 1.2（a）所示），通過拉繩的伸展和收縮獲得位移信息從而計算葉尖撓度。另一種測量方法是采用激光測距儀（如圖 1.2（b）所示），通過激光測距儀

圖 1.3 ARAMIS 三維相機測量系統(tǒng)Fig. 1.3 ARAMIS 3D camera measurement system，Jong-Jae Lee 研究了一種土木結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)參數(shù)的圖像處理技術(shù)實現(xiàn)了土木結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角

土木結(jié)構(gòu)進(jìn)行非接觸的單點視覺測量。與接觸式旋轉(zhuǎn)角測量儀相比，該系統(tǒng)測量誤差小于 1.0%。同樣在土木建筑測量領(lǐng)域，Busca 和 Cigada 等人綜合利用模式匹配、邊緣檢測以及圖像分析等視覺測量技術(shù)提出一種橋梁多點振動監(jiān)測系統(tǒng)（如圖1.4所示）。該系統(tǒng)可對列車經(jīng)過橋梁時的靜態(tài)和動態(tài)振動響應(yīng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測[11]，并在不使用標(biāo)志物的情況下，僅依靠橋梁的自然紋理來測量橋面的位移，具有極高的實用性。Bra un和 Sluga 基于立體視覺測量原理提出了一種焊接路徑在線檢測系統(tǒng)[12]（如圖 1.5 所示），

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