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专利号: 2024106589973
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种风力发电机叶片的红外热成像无损检测方法,其特征在于:其采用一种吸附式无人机红外热成像装置,该装置包括无人机、中央控制处理系统、红外热成像仪、伸缩连杆装置和吸附装置;

所述检测方法包括如下步骤:

1),无人机起飞,飞行至叶片的待检测位置后,通过吸附装置吸附在待测区域;

2),中央控制处理系统激活红外热成像仪,产生适度的热源,使叶片待测区温度逐渐升高,并实时采集待测区域的红外图像,记录叶片在升温过程中的温度分布;

3),中央控制处理系统对红外图像进行处理,识别温度分布中的异常区域,并从红外图像中提取关键特征;

4),利用提取的特征进行异常检测,比对正常状态下的特征,识别叶片内部缺陷或异常,并生成详细的检测报告;

其中,叶片异常判定方法具体为:

4‑1),使用动态基线模型,根据风力发电机的运行状态和环境:其中 表示观测数据的值,这里表示风力发电机运行的值;

4‑2),设定一个自适应调整机制,根据历史数据和异常检测结果动态调整异常指数阈值:

4‑3),对异常指数进行空间和时间上的平滑处理,以消除可能的噪声和突发变化:其中, 为异常指数, 为原始异常指数;

4‑4),使用动态阈值,即根据不同的运行状态和环境条件动态调整阈值,采用统计学方法来设定阈值:其中,E表示动态阈值,p表示均值,k表示倍数,s表示标准差;

4‑5),设定动态阈值,通过比较异常指数和动态阈值,判定是否存在内部异常:其中, 表示检测结果

5),完成该区域的检测后,通过吸附装置自带的滚轮,前往下一块待测区域,并重复2)至4)的操作。

2.如权利要求1所述的风力发电机叶片的红外热成像无损检测方法,其特征在于:所述红外热成像仪通过伸缩连杆装置与中央控制处理系统相连,伸缩连杆装置内部安装有万向旋钮,使红外热成像仪能对待测区域进行无死角检测;所述红外热成像仪包括红外成像相机和素闪光灯。

3.如权利要求1所述的风力发电机叶片的红外热成像无损检测方法,其特征在于:所述步骤1)具体为:

1‑1),无人机到达待测区域上空,缓慢下降,直至吸附装置的可伸缩式吸盘精准贴合待测区;

1‑2),吸附装置的可伸缩式吸盘上的排气阀开始启动,将待测区表面内的空气排出,使其牢牢吸附,排尽空气后,排气阀关闭;

1‑3),该区域检测完毕后,无人机的螺旋桨开始反转,直至螺旋桨的升力和吸附装置的吸附力一样时,吸附装置的滚轮启动,滚轮带着装置移动到下一检测区域进行检测。

4.如权利要求1所述的风力发电机叶片的红外热成像无损检测方法,其特征在于:所述步骤2)中,红外热成像图像采集方法如下:

2‑1),开启红外热成像仪;

2‑2),所述红外热成像仪开始以某一固定的帧频记录热成像,待延迟一段时间后,将卤素闪光灯激励时形成的热成像进行保存;

2‑3),将采集完成的红外热成像进行图像处理。

5.如权利要求1所述的风力发电机叶片的红外热成像无损检测方法,其特征在于:所述步骤3)中,温度异常区域采用温度梯度计算确定,方法如下:

3‑1),假设风力发电机扇叶表面温度场可以用二维温度分布函数 描述,其中和 是叶片表面上的坐标,是时间;

3‑2),设定主动热源对叶片进行加热,产生一个额外的热源,用 表示;

3‑3),热传导方程来描述温度场的演化:

其中:是叶片的密度,c是叶片的比热容,k是叶片的热导率,是散度运算符;

3‑4),红外热成像设备通过感测叶片待测区的红外辐射,得到待测区温度分布图像;通过对红外图像进行处理,去噪、校准温度,得到处理后的内部温度分布图像 ;

3‑5),计算温度梯度,表示温度场的变化率:其中, 表示温度梯度;

3‑6),利用热梯度源的位置和强度信息,识别出主动热源引起的异常温度区域:其中, 表示异常区域。

6.如权利要求1所述的风力发电机叶片的红外热成像无损检测方法,其特征在于:所述吸附装置包括吸盘和滚轮,所述吸盘的吸附、滚轮的移动都是通过中央控制处理系统进行指令。