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基于机器视觉的风机塔筒倾斜度测量系统设计

基于机器视觉的风机塔筒倾斜度测量系统设计

作者：薛婉婷内蒙古科技大学

学位级别：硕士

在能源危机和环境危机日益严重的背景下,风能作为清洁能源具有广阔的发展前景,但风机塔筒作为风电机组的支撑系统,由于塔筒损坏引起的风机倒塌事故时有发生。塔筒损坏的主要原因有安装不合格以及长期受风载荷影响出现疲劳损伤,损伤初期... 详细信息

在能源危机和环境危机日益严重的背景下,风能作为清洁能源具有广阔的发展前景,但风机塔筒作为风电机组的支撑系统,由于塔筒损坏引起的风机倒塌事故时有发生。塔筒损坏的主要原因有安装不合格以及长期受风载荷影响出现疲劳损伤,损伤初期通常表现为塔筒倾斜。因此对风机塔筒倾斜度进行测量,及时掌握风机状态,对保障风电机组安全运行具有重要意义。传统方法使用全站仪或三维激光扫描仪等测量倾斜度,设备造价高昂且对检测人员技术水平有较高要求。论文基于机器视觉测量技术,在保证测量精度的前提下,设计了设备成本较低的风机塔筒倾斜度测量系统。论文首先分析了风机塔筒倾斜度测量需求,结合机器视觉测量技术,设计了包括塔筒边缘线提取、激光光条中心线提取、三维重建以及倾斜度计算等内容的风机塔筒倾斜度测量方案,对硬件系统中的工业相机、镜头、线激光器、激光水平仪、激光测距仪进行了选型,搭建了硬件系统平台,并设计了软件系统流程。然后分析了现有边缘提取算法,根据风机塔筒边缘线提取具体要求,对比Prewitt算子、Canny算子和Kirsch算子的边缘检测结果,证明使用Kirsch算子可以获得最完整的塔筒边缘线,选择Kirsch算子结合Hough变换设计了风机塔筒边缘线提取算法;分析现有激光光条中心线提取算法,证明基于光条几何中心的形态学骨架法和基于光条能量中心的灰度重心法均可提取激光光条中心,综合测量系统要求以及风电场光照强度等影响因素,选择不易受光照强度影响的形态学骨架法结合Hough变换设计了激光光条中心直线提取算法。最后结合风机塔筒边缘线提取结果和激光光条中心线提取结果,对塔筒进行三维重建,利用三维重建模型计算塔筒偏移量和倾斜度,对风机塔筒的倾斜度进行了评估,并重复实验验证了检测方案的可行性。结果表明:论文所设计算法提取的风机塔筒边缘线和激光光条中心直线满足系统检测要求,三维重建结果可以直观展示风机塔筒形态并计算出塔筒偏移量和倾斜度,所设计的风机塔筒倾斜度测量系统具有较高的准确性,达到了预期目标。

关键词：风机塔筒倾斜度测量机器视觉边缘检测三维重建

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立式金属罐倾斜度测量

中国计量 2006年第9期 63-64页

作者：曹兵段永祺国家大容量第一计量站

一、立式金属罐倾斜测量的几种常用方法目前,依据JJG168-1987检定规程、国家标准GB/T13235-1991、国际标准ISO/IDT 7507以及美国API/STEP 1995等,对于立式金属罐的倾斜度测量,一般根据实际工作环境,采用以下四种方法中的任一种方法:

关键词：立式金属罐倾斜度测量液体石油产品国家标准立式圆筒形常用方法倾斜测量检定规程

三维激光扫描技术在墙面倾斜度测量中的应用研究

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城市勘测 2023年第5期 151-153,157页

作者：相祥钱栋尹纯龙相虎张显如江苏苏州地质工程勘察院江苏苏州215129 昆山市文杰市政工程有限公司江苏苏州215300

随着城市化进程的推进,许多年久失修的老式建筑由于自身结构和外界环境影响,大都存在不同程度的倾斜,因此一定周期内常需要进行倾斜监测。传统的经纬仪、全站仪和激光铅锤仪等监测手段,存在测量效率低、受外界环境影响大等方面局限性,... 详细信息

随着城市化进程的推进,许多年久失修的老式建筑由于自身结构和外界环境影响,大都存在不同程度的倾斜,因此一定周期内常需要进行倾斜监测。传统的经纬仪、全站仪和激光铅锤仪等监测手段,存在测量效率低、受外界环境影响大等方面局限性,因此适用性较差。本文以上世纪某老式建筑物为研究对象,基于三维激光扫描技术获取待测物点云数据,然后利用平面拟合法进行墙面拟合,最后计算墙面与基准面倾斜角,研究结果对市政部门了解建筑物变形量,制定必要保护措施等具有较高的参考价值。

关键词：三维激光扫描倾斜度测量平面拟合法倾斜角

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水文缆道钢塔倾斜度测量方法研究

内蒙古水利 2021年第8期 16-17页

作者：李欣庆裴云王光河南黄河水文勘测设计院河南郑州450000 黄河水利委员会宁蒙水文水资源局内蒙古包头014030

文章以宁蒙水文局三湖河口水文站水文缆道钢塔倾斜度测量为例,介绍了全站仪三角投影测量的基本原理和方法,通过新旧方法的对比,精确计算水文缆道钢塔的倾斜信息,以便及时发现问题及时作出决策,提前采取措施,减少人民群众的生命和财产损失。

关键词：水文站缆道钢塔倾斜度测量全站仪三角投影法

ADXL203型双轴加速计在倾斜度测量中的应用

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国外电子元器件 2007年第7期 61-64页

作者：鹿麟林凌李刚天津大学ADI联合实验室天津300072

详细介绍了ADI公司高精度双轴加速计ADXL203的结构及原理,给出它与ADuC847组成的倾斜度测量硬件电路,并对电路的具体参数进行了分析。

关键词：双轴加速计 ADXL203 倾斜度测量高精度

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超特高压输电铁塔倾斜度数字化智能测量算法

高电压技术 2022年第8期48卷 3001-3011页

作者：袁梦超沈小军杜勇同济大学电气工程系上海201804 国网湖北省电力有限公司超高压公司武汉430050

三维激光雷达扫描技术为杆塔姿态的数字化、可视化精确描述提供了先进的技术解决方案,但亟需解决超特高压铁塔姿态参数测量算法普适性差、自动化水平低的不足,该文开展了基于激光雷达点云数据的输电线路铁塔倾斜度智能测量算法研究。首... 详细信息

三维激光雷达扫描技术为杆塔姿态的数字化、可视化精确描述提供了先进的技术解决方案,但亟需解决超特高压铁塔姿态参数测量算法普适性差、自动化水平低的不足,该文开展了基于激光雷达点云数据的输电线路铁塔倾斜度智能测量算法研究。首先分析了常见类型的输电铁塔结构形态特征,建立了倾斜度计算的工程数学模型;然后提出了利用铁塔纵向分层截面中心的偏移量来计算倾斜度的算法和流程,并实现了铁塔整体及局部倾斜度测量结果的可视化展示。案例应用结果表明:提出的智能测量算法有效,普适性和稳定性好,测量精度满足工程需求;通过对目标对象的三维虚拟重构,实现了测量结果的可视化和数字化描述,便于存档和追溯校核,具有工程应用价值。

关键词：三维激光雷达点云数据边界提取倾斜度测量自动化可视化

用于二维倾斜测量的温度不敏感的光纤光栅传感器

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中国激光 2010年第6期37卷 1481-1484页

作者：倪凯徐海松何少灵浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027 中国计量学院光电子技术研究所浙江杭州310018

设计了一种用于二维平面内的倾斜角测量的光纤布拉格光栅(FBG)传感器,采用4根光纤布拉格光栅,可用来测量平面内二维方向的倾斜角度,且无需附加温度补偿装置即可消除环境温度的影响。实验结果表明该设计具有高灵敏性和测量精度,其倾斜角... 详细信息

设计了一种用于二维平面内的倾斜角测量的光纤布拉格光栅(FBG)传感器,采用4根光纤布拉格光栅,可用来测量平面内二维方向的倾斜角度,且无需附加温度补偿装置即可消除环境温度的影响。实验结果表明该设计具有高灵敏性和测量精度,其倾斜角度的准确度和精度非常好,大约可以达到0.009°的精度。此外,该倾斜传感器的准确度和精度还可通过增加设计中的悬垂重物质量,减小每对光纤之间的夹角来提高。如果进一步缩小该设计的整体结构大小,还可消除因空气扰动引起的4个光纤布拉格光栅温度不一致而引起的误差,减小环境温度对测量结果的影响。

关键词：光纤布拉格光栅光纤传感器温度不敏感倾斜度测量

Wolter Ⅰ型反射镜面形在线检测装置设计

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光学精密工程 2010年第8期18卷 1801-1806页

作者：崔天刚王永刚马冬梅马文生陈波中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

由于传统的基于干涉原理的测量方法无法对用于太阳X射线成像仪的WolterI型旋转非球面反射镜进行检测,本文提出了一种在线检测此类反射镜面形的方法。以长程轮廓测量仪的原理为基础,经过改进、整合测量装置并在扫描机构中加入五角棱镜转... 详细信息

由于传统的基于干涉原理的测量方法无法对用于太阳X射线成像仪的WolterI型旋转非球面反射镜进行检测,本文提出了一种在线检测此类反射镜面形的方法。以长程轮廓测量仪的原理为基础,经过改进、整合测量装置并在扫描机构中加入五角棱镜转折光路,搭建了一套WolterI型旋转非球面反射镜面形检测装置,并对该装置的工作原理、结构参数设定以及数据处理算法等进行了研究。用一块标准平面反射镜作为基准面对该装置定标,并通过实测反射镜样品进行验证实验。实验结果表明:该装置的倾斜度测量误差为RMS6.7μrad,重复精度为0.75μrad,轮廓测量精度约为PV0.24λ,RMS0.07λ,基本满足设计要求。

关键词： Wolter I型反射镜长程轮廓测量仪顺序扫描倾斜度测量

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基于光纤光栅的温度不敏感的倾斜传感器

光电子．激光 2011年第1期22卷 27-29页

作者：倪凯吴立枢金永兴中国计量学院光电子技术研究所浙江杭州310018

提出了一种新型光纤Bragg光栅(FBG)的倾斜传感器,其结构由通过4根等长的刻有光栅的光纤悬挂在圆盘上的重物组成,4根光纤与圆盘的粘接点均匀分布在圆盘边缘,每根光纤的另一端共同下拉一重物,使每根FBG的受力均匀。当整个平台倾斜时,每根... 详细信息

提出了一种新型光纤Bragg光栅(FBG)的倾斜传感器,其结构由通过4根等长的刻有光栅的光纤悬挂在圆盘上的重物组成,4根光纤与圆盘的粘接点均匀分布在圆盘边缘,每根光纤的另一端共同下拉一重物,使每根FBG的受力均匀。当整个平台倾斜时,每根FBG的受力发生变化,从而导致每根FBG的反射(透射)中心波长发生变化,并通过光谱仪测出波长的变化,从中得到每两根对称FBG在不同倾斜角下的波长差,建立相应的波长差与倾斜角的数学模型。实验表明:该倾斜传感器可以达到0.2°的测量精度,并且消除了外界环境温度的影响,应用灵活性高;而且传感器的准确度和精度可通过增加重物质量、减小每对光纤间的夹角来提高。

关键词：光纤Bragg光栅(FBG) 光纤传感器温度不敏感倾斜度测量