[發明專利]用于對象的損壞分析的系統

有效

• 申請號: 201780025704.6
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN109073498B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: C.海因里希;H.黑爾德;B.李
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;B64C39/00;G01B21/04;G01M11/08;G01B11/25;G05D1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;劉春元

根據本發明的移動飛行器（FM）包括直升機無人機（HD），在該直升機無人機上通過能主動旋轉的活節（G）裝配3D掃描儀（SC）。3D掃描儀（SC）具有至少一個高分辨率的攝像機（C）用于從不同的記錄位置和記錄方向記錄對象（OBJ）的多個重疊的圖像（IMG），從而通過圖像的比較能確定3D掃描儀（SC）相對于對象（OBJ）的位置和定向。此外，根據本發明的移動飛行器（FM）具有協調裝置（CO），用于以協調的方式控制3D掃描儀（SC）、活節（G）和直升機無人機（HD）。根據本發明的用于損壞分析的系統具有根據本發明的移動飛行器（FM）以及圖像處理模塊（IP）用于根據所記錄的圖像（IMG）生成對象（OBJ）的表面輪廓（OBV）的數據表示。此外，該系統包括評價裝置（EV），用于檢驗表面輪廓（OBV）以及用于根據檢驗輸出損壞說明（DAM）。

技術領域

本發明涉及用于對象的損壞分析的系統。

背景技術

難以接近的技術對象、諸如飛機機身或船身或風力發電設施的轉子葉片的檢查通常被證明是非常耗費的。在船身的情況下，在較大的損壞的情況下，需要在船塢中的較長時間的停留，因為損壞分析通常以損壞幾何形狀的精確認識為前提。在風力發電設施的情況下，為了轉子葉片的視覺檢查，最近使用基于攝像機的無人機系統。但是，這樣的視覺檢查通常不足夠精確用于以所需的確定性來識別或排除損壞。在有疑問的情況下，通常應以大的耗費拆卸轉子葉片，以便在地面執行損壞幾何形狀的精確測量。這樣的拆卸通常是非常成本密集的并且此外造成風力發電設施的暫時故障。

發明內容

本發明的任務是，說明如下設備，借助所述設備可以更精確地檢測尤其大的對象的狀態或損壞。

所述任務通過如下所述的移動飛行器以及系統來解決。

根據本發明的第一方面，設置一種用于掃描對象的移動飛行器。所述移動飛行器包括直升機無人機，通過能主動旋轉的活節在所述直升機無人機上裝配3D掃描儀。所述3D掃描儀具有至少一個高分辨率的攝像機用于從不同的記錄位置和記錄方向記錄所述對象的多個重疊的圖像，從而通過所述圖像的比較能確定所述3D掃描儀相對于所述對象的位置和定向，其中所述3D掃描儀具有投影儀用于投影經結構化的光到所述對象上，并且所述至少一個高分辨率的攝像機被設計用于分辨投影到所述對象上的光結構。此外，根據本發明的移動飛行器具有協調裝置，用于以協調的方式來控制所述3D掃描儀、所述活節和所述直升機無人機，其中所述協調裝置設置用于，根據所記錄的所述圖像來確定所述移動飛行器相對于所述對象的位置和/或定向并且據此將飛行指令傳送給所述直升機無人機、將旋轉指令傳送給所述活節、將掃描指令傳送給所述3D掃描儀和/或將記錄指令傳送給所述至少一個攝像機。

根據本發明的另一方面，設置一種用于對象的損壞分析的系統。所述系統具有根據本發明的移動飛行器以及具有圖像處理模塊用于根據所記錄的圖像生成所述對象的表面輪廓的數據表示。此外，所述系統包括評價裝置，用于檢驗所述表面輪廓以及用于根據所述檢驗輸出損壞說明。所述檢驗可以例如通過所述表面輪廓與預給定的額定輪廓的比較來進行。

配備有3D掃描儀的直升機無人機的利用就以下方面是有利的：即直升機無人機通常能夠懸停飛行并且也可以向后或向側面飛行。這也允許大的對象、諸如風力發電設施的轉子的精確的和完整的掃描，而無需耗費的拆卸。通過使用3D掃描儀可以非常精確地測量大的對象的表面并且創建精確的適合于損壞分析的幾何模型。

本發明的有利的實施方式和擴展方案在下文被說明。

根據一種有利的實施方式，所述3D掃描儀可以是移動3D掃描系統，所述3D掃描系統具有多個在空間上錯開的攝像機。3D掃描技術尤其可以被用于手持式3D掃描儀，例如借助白光/藍光/閃光燈技術。當前可得到的移動3D掃描系統即使在適度的運動波動的情況下也可以達到毫米的分數的掃描精度，例如約1/30mm。這樣的移動3D掃描系統允許也在通過直升機無人機運輸的情況下的精確掃描，其中所述直升機無人機自然地經受通過陣風引起的一定的運動波動。