[發明專利]通過無人機對風機葉尖區域繞行檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201810675504.1
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108915959B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 柯嚴;蘇航;丁亞東;王海洋
• 申請（專利權）人: 上海擴博智能技術有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種通過無人機對風機葉尖區域繞行檢測方法，所述風機包括風塔和設置在風塔頂端的葉輪、發電機，所述葉輪設置在所述發電機前端以驅動所述發電機，所述葉輪包括連接所述發電機的輪轂和多個沿輪轂周向均勻分布的葉片，將一葉片作為目標葉片，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：通過設置有固態雷達的無人機對目標葉片一側面進行從葉根區域至葉尖區域的跟蹤探測；

步驟S2：當所述固態雷達探測到所述無人機飛離所述目標葉片的葉尖端第一設定距離時，通過所述無人機上設置的相機采集視頻流，所述相機的鏡頭朝向與所述固態雷達的探測朝向相同；

步驟S3：通過一控制界面查看所述視頻流，當通過所述視頻流確認所述無人機已飛離所述葉尖區域時，控制所述無人機通過葉尖端繞行至所述目標葉片另一側面；

當在步驟S1至步驟S3中，所述無人機的飛行路線通過如下方式生成：

步驟N1：以風機的風塔的地面中心為原點O建立世界坐標系，所述世界坐標系中，Y軸為豎直向上的方向，Z軸為正南方向，X軸為正東方向；

步驟N2：根據所述世界坐標系進行平移變換和旋轉變換生成所述電機對應的電機坐標系，根據所述電機坐標系進行平移變換和旋轉變換生成所述輪轂對應的輪轂坐標系，進而根據所述輪轂坐標系進行旋轉變換生成每一葉片對應的葉片坐標系；

步驟N3：通過每一葉片對應的葉片坐標系在每一所述葉片的前側和/或后側設置多個路徑點，每個所述路徑點包括地理位置和相機姿態信息，根據所述路徑點形成飛行路線；

在每一葉片對應的所述葉片坐標系中確定每一葉片前側和/或后側路徑點的坐標，具體為：

a＝n/(N-1)；

V_wp[n]＝[a*L,V_dist,H_dist]；

其中，V_wp[n]為編號n的路徑點坐標，N為沿葉長度方向的路徑點的數量，n為路徑點的編號，L為葉片的長度，H_dist為路徑點距離葉片中的水平距離，V_dist為路徑點距離葉片的垂直距離，當路徑點位于葉片前側時，H_dist為正值，當路徑點位于葉片后側時，H_dist為負值，當路徑點位于葉片上側時，V_dist為正值，當路徑點位于葉片下側面時，V_dist為負值；

所述發電機與所述風塔之間的平移矩陣為(0，Hgt，0)，所述發電機與所述風塔之間的旋轉矩陣為(0，Hdg，0)；

所述輪轂與所述發電機之間的平移矩陣為(0，0，Fwd)，所述輪轂與所述發電機之間的旋轉矩陣(P，0，R)；

其中，Hgt為風塔高度，具體為地面至輪轂中心的距離，Hdg為風機的朝向角度，Fwd為從輪轂中心至風塔中心的位置，P為輪轂的俯仰角，R為輪轂的轉角；

所述風機的朝向角度采用如下步驟計算生成：

步驟M1：控制無人機以風塔高度繞風機飛行，當無人機在飛行過程中，通過圖像傳感器采集所述葉輪的視頻流；

步驟M2：對所述視頻流中的葉片進行檢測，當檢測到風機的三個葉片時，對三個葉片進行實時跟蹤，并實時計算三個葉片的相對位置及重疊度；

步驟M3：當檢測到兩個葉片完全重疊時，認定此時無人機飛行到風輪平面β上，讀取此時位置傳感器獲取的點P₁的位置信息；

步驟M4：根據點P₁的位置信息計算與點P₁以風塔呈軸對稱分布的點P₂的第一位置信息；

步驟M5：根據點P₁的位置信息、點P₂的第一位置信息以及地球質心計算出風輪平面β，進而根據所述風輪平面的法向量確定所述風機的朝向角度。

2.根據權利要求1所述的通過無人機對風機葉尖區域繞行檢測方法，其特征在于，當在步驟S1至步驟S2中，當所述固態雷達探測到目標葉片時，通過所述相機連續采集目標葉片的多張圖像；

在所述圖像中識別出所述葉片的缺陷，并標注出每一所述缺陷的缺陷位置和缺陷類型以及所述缺陷所在葉片的編號。