• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2023, Vol. 59 ›› Issue (6): 32-45.doi: 10.3901/JME.2023.06.032

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基于可见光和热成像的风机叶片全周期无损检测综述

何赟泽1, 李响1, 王洪金1, 侯岳骏1, 张帆1, 牟欣颖1, 刘浩1, 程豪1, 李时华2, 李杰2   

  1. 1. 湖南大学电气与信息工程学院 长沙 410082;
    2. 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 长沙 410014
  • 收稿日期:2022-05-06 修回日期:2022-12-15 出版日期:2023-03-20 发布日期:2023-06-03
  • 通讯作者: 王洪金(通信作者),女,1986年出生,博士,副教授,硕士研究生导师。主要研究方向为调制超分辨热成像,红外视觉与多源信号融合,红外热成像无损检测及相关机器学习。E-mail:hjwang_2018@hnu.edu.cn
  • 作者简介:何赟泽,男,1983年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为电力电子器件和储能电池,嵌入式人工智能与边缘计算,新能源电力系统无人化智能巡检,多模态智能感知与融合,智能仪器仪表,无损检测与评估。E-mail:hejicker@163.com;李响,男,1997年出生,博士研究生。主要研究方向为调制超分辨热成像,红外热成像无损检测。E-mail:lixiang525447780@hnu.edu.cn;侯岳骏,男,1998年出生,硕士研究生。主要研究方向为主动式光学热成像无损检测与处理算法。E-mail:1281947917@qq.com;张帆,男,1998年出生,硕士研究生。主要研究方向为热图像拼接分割算法。E-mail:fanzhang_edu@163.com;牟欣颖,女,1996年出生,硕士。主要研究方向为多维热成像深度学习识别。E-mail:muxinying@hnu.edu.cn;刘浩,男,2001年出生。主要研究方向为热成像无损检测。E-mail:2679757217@qq.com;程豪,男,2000年出生。主要研究方向为热成像无损检测。E-mail:487699410@qq.com;李时华,男,1981年出生,硕士,高级工程师。主要研究方向为新能源系统发电、安装及运维关键技术。E-mail:35486063@qq.com;李杰,男,1979年出生,硕士,副高级工程师。主要研究方向为新能源系统发电、安装及运维关键技术。E-mail:makeally@163.com
  • 基金资助:
    中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司企业委托课题(YF-A-2020-03-01t)和“基于无人机的陆上风力发电机组叶片智能巡检系统开发项目红外热成像智能检测模块开发”资助项目。

A Review: Full-cycle Nondestructive Testing Based on Visible Light and Thermography of Wind Turbine Blade

HE Yunze1, LI Xiang1, WANG Hongjin1, HOU Yuejun1, ZHANG Fan1, MU Xinying1, LIU Hao1, CHENG Hao1, LI Shihua2, LI Jie2   

  1. 1. College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082;
    2. Powerchina Zhongnan Engineering Corporation Limited, Changsha 410014
  • Received:2022-05-06 Revised:2022-12-15 Online:2023-03-20 Published:2023-06-03

摘要: 风机叶片在制造、服役和维修阶段的无损检测非常重要。叶片长期在高强度的风力载荷下工作,制造过程产生的任何微小缺陷将在服役中扩大,进一步威胁到风机的正常运行。因而,风机叶片的无损检测一直是工业界与学术界探索的难题。根据叶片视觉检测方法结合无人机技术应用、相关数据包括图像处理方法以及缺陷评判方法的智能程度等方面对前人以及作者所在课题组的前期工作进行综述、总结、分析与对比。目前,可见光视觉检测与红外热成像检测等以视觉为基础的检测手段满足了风机叶片在役运维时非接触、高效、低成本、安全等需求。视觉检测与无人机巡检技术相结合能最大程度的保证人员安全,同时克服了望远镜检测视野受限的难题。然而该检测手段在风机叶片巡检中目前尚存在缺陷定量难、内部缺陷识别率低等方面的不足。通过分析对比可见光检测与热成像检测技术,认为结合智能算法的无人机搭载双光融合检测手段未来有望于解决风机叶片检测中存在的不足。

关键词: 风机叶片, 热成像, 无损检测, 机器视觉, 深度学习

Abstract: Non-destructive testing of wind turbine blades is very important during manufacturing, service, and maintenance. The blade works under the high-strength wind load for a long time, thus any tiny defects produced in the manufacturing process will expand in service, which further threatens the normal operation of the fan. Therefore, the non-destructive testing of blades has always been a difficult problem in industry and academia. According to the visual inspection method, combined with the application of unmanned arrial vehicle(UAV) technology, related data including image processing method and the intelligence of defect evaluation method, the previous work of predecessors will be summarized, analyzed and compared. At present, vision-based detection methods such as visible light visual detection and infrared thermal imaging detection have met the requirements on non-contact, high efficiency, low cost, safety, and so on. The combination of visual inspection and UAV inspection technology could ensure the safety of personnel, and overcome the problem of limited field of vision of telescope inspection. However, this detection method still has some shortcomings, such as difficulty quantifying the defects and low recognition rate of internal defects. Through the analysis and comparison of visible light detection and thermal imaging detection technology, a conclusion can be drawn that the UAV equipped with a dual light fusion detection method combined with an intelligent algorithm is expected to solve the shortcomings of wind turbine blade detection in the future.

Key words: wind turbine blades, thermography, nondestructive testing, machine learning, deep learning

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