[發(fā)明專利]一種基于圖像識別的風力機葉片巡檢無人機和巡檢方法

有效

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• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111038721B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 陸凡;包洪兵;謝振華;俞志強;管彩文
• 申請（專利權）人: 無錫風電設計研究院有限公司
• 主分類號: B64U20/87
• 分類號: B64U20/87;B64U10/13;F03D17/00;H04N23/695;H04N23/69;B64U101/30
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 朱曉林

本發(fā)明涉及風力機葉片巡檢領域,公開了一種基于圖像識別的風力機葉片巡檢無人機和巡檢方法，該巡檢無人機包括安裝在無人機本體上的機載電腦、光學變倍云臺相機和廣角相機，機載電腦包括飛行控制單元、圖像數(shù)據(jù)處理單元和光學變倍云臺相機控制單元；圖像數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)廣角相機拍攝的風力機的空間圖像計算出每個風力機葉片的巡檢起始位置；圖像數(shù)據(jù)處理單元對光學變倍云臺相機拍攝的風力機葉片的圖像進行計算處理，并通過光學變倍云臺相機控制單元調節(jié)光學變倍云臺相機的變倍、俯仰角度和偏航角度；在巡檢時，巡檢無人機懸停不動，通過改變光學變倍云臺相機的變倍、俯仰角度和偏航角度對整個風力機葉片進行拍攝。

技術領域

本發(fā)明涉及風力機葉片巡檢領域，具體涉及一種基于圖像識別的風力機葉片巡檢無人機和巡檢方法。

背景技術

葉片是風力發(fā)電機中最基礎和最關鍵的部件，其良好的設計，可靠的質量和優(yōu)越的性能是保證機組正常穩(wěn)定運行的決定因素。因其整體裸露在外，工作條件惡劣，葉片損失失效事故時有發(fā)生。當葉片發(fā)生失效事故特別是單片斷裂事故時，3片葉片平衡旋轉狀態(tài)被破壞，發(fā)電機組瞬間劇烈振動；若機組保護失效或剎車裝置遲延動作，將對發(fā)電機組軸系以及塔筒帶來嚴重危害，并可能導致整臺機組燒毀。

因此需要對葉片進行定期巡檢，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，迅速采取有效措施消除或防止缺陷擴大，從而避免事故發(fā)生，減少經(jīng)濟損失，保證設備及系統(tǒng)的安全運行。

目前已有巡檢手段主要是望遠鏡觀察、吊籃高空作業(yè)和無人機巡檢。望遠鏡觀察，一次只能觀察葉片的下表面；另外人員巡檢有視線盲區(qū)，再加上葉片表面油漬，污垢，積沙塵等遮蓋，從地面用望遠鏡很難發(fā)現(xiàn)。另外地面觀察容易形成誤診，比如葉片磨蝕形成麻面后吸附的靜電灰塵，往往會被誤認為是漏油產(chǎn)出的積灰現(xiàn)象。吊籃高空作業(yè)可以準確判斷葉片表面情況，但是吊籃巡檢需要時間久，對環(huán)境條件要求也比較苛刻，必須使得葉片垂直向下，一次只能巡檢一片葉片。且吊籃高空作業(yè)對天氣環(huán)境等敏感，大風、下雨等都不能登高作業(yè)。現(xiàn)有無人機巡檢都是在葉片表面較近距離內進行飛行拍攝，存在安全隱患。

發(fā)明內容

鑒于背景技術的不足，本發(fā)明是提供了一種基于圖像識別的風力機葉片巡檢無人機和巡檢方法，所要解決的技術問題是現(xiàn)有無人機在對風力機葉片進行巡檢時需在葉片表面近距離飛行拍攝，存在安全隱患。

為解決以上技術問題，本發(fā)明提供了如下技術方案：一種基于圖像識別的風力機葉片巡檢無人機，包括安裝在無人機本體上的機載電腦、光學變倍云臺相機和廣角相機。

機載電腦包括飛行控制單元、圖像數(shù)據(jù)處理單元和光學變倍云臺相機控制單元；廣角相機用于拍攝風力機的空間圖像，圖像數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)廣角相機拍攝的風力機的空間圖像計算出每個風力機葉片的巡檢起始位置；光學變倍云臺相機用于拍攝每個風力機葉片的圖像，圖像數(shù)據(jù)處理單元對光學變倍云臺相機拍攝的風力機葉片的圖像進行計算處理，并通過光學變倍云臺相機控制單元調節(jié)光學變倍云臺相機的變倍、俯仰角度和偏航角度；圖像數(shù)據(jù)處理單元通過飛行控制單元控制巡檢無人機飛往每個風力機葉片的巡檢起始位置。

進一步，巡檢無人機為多旋翼無人機；圖像數(shù)據(jù)處理單元還信號連接地面控制平臺，地面控制平臺用于在出現(xiàn)突發(fā)情況時切換巡檢無人機為手動控制。

一種基于圖像識別的風力機葉片巡檢方法，應用上述基于圖像識別的風力機葉片巡檢無人機，包括以下步驟：

S1:巡檢無人機從風力機風輪正前方起飛，廣角相機對風力機進行拍攝，圖像數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)廣角相機傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)計算出每個風力機葉片的巡檢起始位置，接著飛行控制單元控制巡檢無人機飛向任一風力機葉片的巡檢起始位置懸停；

S2：光學變倍云臺相機控制單元控制光學變倍云臺相機捕捉正巡檢風力機葉片的表面葉根；