[發(fā)明專利]通過無人機(jī)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片的自動(dòng)跟蹤檢測(cè)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810906967.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN108757345A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇航;尚黎民;王海洋;趙龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海擴(kuò)博智能技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F03D17/00
• 分類號(hào): F03D17/00;G01N21/95;G01S13/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種通過無人機(jī)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片的自動(dòng)跟蹤檢測(cè)方法，所述無人機(jī)上裝載一固態(tài)雷達(dá)和一相機(jī)，所述風(fēng)機(jī)包括風(fēng)塔和設(shè)置在風(fēng)塔頂端的葉輪，所述葉輪包括輪轂和三個(gè)沿輪轂周向均勻分布的葉片，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：將所述無人機(jī)放置于風(fēng)機(jī)前側(cè)，使得所述風(fēng)塔位于所述固態(tài)雷達(dá)的探測(cè)范圍，進(jìn)而控制所述無人機(jī)沿預(yù)設(shè)路徑飛行；

步驟S2：當(dāng)所述無人機(jī)沿預(yù)設(shè)路徑飛行時(shí)，通過所述固態(tài)雷達(dá)采集所述風(fēng)機(jī)的點(diǎn)云圖，進(jìn)而根據(jù)所述風(fēng)機(jī)的點(diǎn)云圖重建風(fēng)機(jī)模型；

步驟S3：在所述風(fēng)機(jī)模型中，在每一所述葉片的前側(cè)和/或后側(cè)設(shè)置多個(gè)路徑點(diǎn)，根據(jù)所述路徑點(diǎn)形成檢測(cè)飛行路徑；

步驟S4：控制所述無人機(jī)沿所述檢測(cè)飛行路徑飛行，通過所述固態(tài)雷達(dá)對(duì)所述葉片進(jìn)行追蹤探測(cè)并通過所述相機(jī)采集探測(cè)到的所述葉片的圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過無人機(jī)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片的自動(dòng)跟蹤檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S1包括如下步驟：

步驟S101：以預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)面上的第一目標(biāo)點(diǎn)為原點(diǎn)O建立NED坐標(biāo)系；

步驟S102：將無人機(jī)放置在所述第一目標(biāo)點(diǎn)上，使得所述風(fēng)塔位于所述固態(tài)雷達(dá)的探測(cè)范圍內(nèi)；

步驟S103：控制所述無人機(jī)沿所述預(yù)設(shè)路徑飛行。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過無人機(jī)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片的自動(dòng)跟蹤檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S2包括如下步驟：

步驟S201：當(dāng)所述無人機(jī)沿預(yù)設(shè)路徑飛行時(shí)，通過所述固態(tài)雷達(dá)采集所述風(fēng)機(jī)的點(diǎn)云圖；

步驟S202：根據(jù)所述風(fēng)機(jī)的點(diǎn)云圖計(jì)算出所述風(fēng)機(jī)的風(fēng)輪平面、風(fēng)塔高度、至少一葉片的轉(zhuǎn)角以及輪轂相對(duì)應(yīng)風(fēng)塔中心的凸出長(zhǎng)度；

步驟S203：根據(jù)所述風(fēng)輪平面、所述風(fēng)塔高度、至少一葉片的所述轉(zhuǎn)角以及輪轂相對(duì)于風(fēng)塔中心的凸出長(zhǎng)度重建風(fēng)機(jī)模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過無人機(jī)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片的自動(dòng)跟蹤檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S201包括如下步驟：

步驟S2011：當(dāng)所述無人機(jī)以第一預(yù)設(shè)高度垂直升空至第二目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，調(diào)整所述無人機(jī)的機(jī)頭朝向至第一目標(biāo)朝向，所述第一目標(biāo)朝向使得所述風(fēng)塔位于所述固態(tài)雷達(dá)的探測(cè)視野中央；

步驟S2012：通過所述固態(tài)雷達(dá)探測(cè)出所述風(fēng)塔的點(diǎn)云圖計(jì)算出所述風(fēng)塔的直徑和所述無人機(jī)與所述風(fēng)塔的第一目標(biāo)距離；

步驟S2013：根據(jù)預(yù)設(shè)的風(fēng)塔直徑與第一預(yù)設(shè)距離的關(guān)系，計(jì)算出距離所述風(fēng)塔第一預(yù)設(shè)距離的第三目標(biāo)點(diǎn)；

步驟S2014：根據(jù)所述無人機(jī)位于第三目標(biāo)點(diǎn)時(shí)保持第一目標(biāo)朝向、第二目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)、第一目標(biāo)距離和第一預(yù)設(shè)距離生成所述第三目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)而控制無人機(jī)飛行至第三目標(biāo)點(diǎn)；

步驟S2015：根據(jù)所述第三目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)、所述第一預(yù)設(shè)距離、所述第一目標(biāo)朝向以及所述風(fēng)塔的直徑生成位于所述預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)面上的風(fēng)塔中心點(diǎn)M的坐標(biāo)；

步驟S2016：以所述風(fēng)塔中心點(diǎn)M為原點(diǎn)建立ENU坐標(biāo)系，進(jìn)而生成所述ENU坐標(biāo)系與所述NED坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣；

步驟S2017：在所述ENU坐標(biāo)系中，所述無人機(jī)垂直升空飛行至第四目標(biāo)點(diǎn)同時(shí)采集風(fēng)塔和葉片的點(diǎn)云。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通過無人機(jī)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片的自動(dòng)跟蹤檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S202包括如下步驟：

步驟S2021：將所述葉片的點(diǎn)云圖映射到NME平面生成點(diǎn)云映射直線，所述點(diǎn)云映射直線沿U軸延伸生成所述風(fēng)機(jī)的風(fēng)輪平面；

步驟S2022：根據(jù)所述風(fēng)輪平面與所述風(fēng)塔的垂直距離生成輪轂相對(duì)應(yīng)風(fēng)塔中心的凸出長(zhǎng)度；

步驟S2023：所述葉片的點(diǎn)云圖映射到所述風(fēng)輪平面，進(jìn)而擬合成點(diǎn)云直線，所述點(diǎn)云直線平移后與U軸的交點(diǎn)高度生成所述風(fēng)塔高度；

步驟S2024：根據(jù)所述點(diǎn)云直線與所述風(fēng)輪平面水平方向的夾角生成所述葉片的轉(zhuǎn)角；

步驟S2025：根據(jù)風(fēng)輪平面、風(fēng)塔高度、至少一葉片的轉(zhuǎn)角以及輪轂相對(duì)應(yīng)風(fēng)塔中心的凸出長(zhǎng)度重建風(fēng)機(jī)模型。