Controlli shearografici per le pale delle turbine eoliche

L’energia eolica sta sempre più soddisfacendo una quota crescente di fabbisogno energetico europeo. Il boom eolico ha portato una vasta gamma di soluzioni di energia eolica e delle dimensioni delle pale che hanno richiesto molto per mantenere l’integrità e affidabilità delle turbine eoliche. Tuttavia, la maggior parte delle tecniche di controllo non distruttivo finora utilizzate si è rivelata difficile da usare per l’ispezione in loco di strutture di turbine eoliche complesse con elevate velocità del vento.

Il progetto PHASEMASTER (Advanced spatial phase shifting techniques and applications to non-destructive testing of large engineering components on-site), finanziato dall’UE, ha sviluppato un sistema shearografico avanzato e tecniche di sfasamento spaziale e algoritmi per rilevare in modo affidabile i difetti in situ in grandi turbine eoliche.

La shearografia utilizza luce coerente da un laser per illuminare la superficie della pala. La luce riflessa genera un modello a macchioline che viene registrato da una telecamera digitale. Altri componenti del sistema shearografico a sfasamento spaziale sono un diaframma a fessura, un diffusore, lenti di imaging e un prisma integrato con un polarizzatore lineare. Una pistola riscaldante eccita i campioni delle pale.

Gli scienziati hanno sviluppato con successo una serie di metodi e algoritmi per rimuovere il rumore dal modello shearografico a macchioline. Inoltre, hanno sviluppato algoritmi per l’estrazione in fase da fringe pattern singoli e multipli.

Per il primo caso, il team ha calcolato l’orientamento fringe mediante flusso ottico con due shearogrammi successivi e quindi ha determinato lo shearogramma fase per fase mediante trasformata per fase. Algoritmi basati su una procedura iterativa dei minimi quadrati e anche una tecnica di post-elaborazione basata sull’analisi dei componenti principali sono stati sviluppati per estrarre la fase da fringe casualmente sfasati. Inoltre, il team ha dimostrato con successo nuovi algoritmi di compensazione di fase per affrontare il movimento in grandi corpi rigidi.

L’innovativo sistema shearografico a sfasamento spaziale ha identificato con successo i difetti sotto la superficie in strutture composite. Inoltre, ha rilevato con successo segnali di difetto deboli osservando il fringe pattern dinamico del video estratto degli shearogrammi. Per i difetti più piccoli, è stato riscontrato che il sistema di sfasamento temporale fornisce risultati più affidabili analizzando il video di immagini delle macchioline.

Le tecniche ottiche innovative di PHASEMASTER dovrebbero indurre altri settori industriali per migliorare l’affidabilità e l’integrità dei componenti meccanici.