Page 62 - 无损检测2025年第二期

纪旻祎，等：

基于数字图像相关跟踪技术的风机叶片运行状态检测

离叶片轴心85 mm处，裂纹宽度可调节量为1，2，3，
10 mm。
使用DIC-Tracking算法对不同裂纹宽度的叶片
进行追踪，其中，获得的10mm宽度裂纹叶片散斑区
域旋转轨迹如图10所示。图10中虚线为无裂纹时
的叶片轨迹图线，实线为有裂纹时（10 mm宽度）的
叶片轨迹图线。
图10中， 靠近叶根的无裂纹区域（1，2区域），经
DIC-Tracking计算得到的旋转轨迹与无损伤叶片轨
迹（图10虚线部分）重合。裂纹扩展区以上部分（3， 图 10 10 mm 宽度裂纹追踪试验得到的叶片散斑
4区域） ，其旋转轨迹半径远远大于无损伤叶片半径。 区域旋转轨迹
不同裂纹宽度下各追踪区域距轴心距离的DIC- 展，追踪区域3和4的追踪半径不断变大，且变大量
Tracking检测结果如表6所示，可知，随着裂纹的扩 与预制裂纹宽度基本一致，精度超过95%。
表6 不同裂纹宽度下各追踪区域距轴心距离的DIC-Tracking检测结果

项目 距轴心距离/mm
无裂纹 55.12 75.18 95.24 114.77
1 mm裂纹 55.23 74.92 95.98 116.32
2 mm裂纹 55.19 75.02 97.32 117.38
3 mm裂纹 55.23 75.17 98.21 118.33
10 mm裂纹 55.21 74.97 105.15 125.65
检测精度/% 99.83 99.79 95.88 95.95

4 结语 架的离心风机叶片裂纹损伤检测[J]. 机械工程学报，
2024，60（12）：183-193．
文章提出基于DIC-Tracking的风机叶片运行状 [3] 丛智慧. 基于巡检图像的风机桨叶故障诊断系统研
态检测方法，并在实验室环境下将其成功应用于风 究[D]. 北京：华北电力大学，2018．
机叶片在线变形、裂纹扩展以及轴心偏移的检测，主 [4] 杨家欢，宗哲英，王祯，等. 风机叶片检测的研究现状
要结论如下。 及进展[J]. 复合材料科学与工程，2020（6）：109-113．
DIC-Tracking技术通过优化散斑区域设置
（1） [5] 周婞. 基于数字图像的风机叶片变形高速测量方法研
究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2018．
和改进图像处理算法，有效提高了系统的鲁棒性和
[6] WU R，ZHANG D S，YU Q F，et al．Health monitoring
适应性。此外，该技术的应用大幅减少了对散斑绘
of wind turbine blades in operation using three-dimensional
制的依赖，提升了风机叶片实时检测的便捷性。
digital image correlation[J]. Mechanical Systems and
DIC-Tracking技术能够实现对叶片的全场
（2） Signal Processing，2019，130：470-483．
多点检测，尤其是在叶片轴心偏移和裂纹扩展方面 [7] 苏勇，高越，郜泽仁，等. 光绘：自由开源的数字散斑
显示出高精度和可靠性。试验数据表明，该方法测 图像生成和评价软件[J]. 实验力学，2021，36（1）：17-
量精度超过95%，可为叶片的早期诊断和维护提供 28．
重要的技术支持。 [8] SOUSA P J，BARROS F，TAVARES P J，et al．
（3）DIC-Tracking技术在风机叶片健康监测中 Digital image correlation displacement measurement of
a rotating RC helicopter blade[J]. Engineering Failure
具有巨大潜力，为风机叶片的运行状态监测提供了
Analysis，2018，90：371-379．
一种高效且经济的解决方案。
[9] 苏勇，张青川. 数字图像相关的噪声导致系统误差及
参考文献： 散斑质量评价标准[J]. 实验力学，2017，32（5）：699-717．
[10] BOSSUYT S．Optimized patterns for digital image
[1] 李冰. 基于数字图像的风机桨叶故障检测方法研 correlation[M]//Conference Proceedings of the Society
究[D]. 北京：华北电力大学，2016． for Experimental Mechanics Series．New York，NY：
[2] 沈君贤，马天池，宋狄，等. 基于可解释选择性集成框 Springer New York，2012：239-248．
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2025 年 第 47 卷 第 2 期
无损检测