[發明專利]一種基于紅外成像技術探測風機葉片損傷的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010151564.0
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111208165A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 魏曉陽;王運方;李琰;崔愷;許宜菲
• 申請（專利權）人: 河北新天科創新能源技術有限公司
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N21/3563;G06K9/62;G06K9/46
• 代理公司: 上海驍象知識產權代理有限公司 31315
• 代理人: 趙俊寅

一種基于紅外成像技術探測風機葉片損傷的裝置及方法，其裝置包括紅外探照燈、紅外鏡頭、光柵陣列、紅外探測器、光電變換電路、紅外變像管、遠程計算機和葉片失效庫，通過連續探測風機葉片反射的紅外探照燈發出的紅外線，產生記錄葉片損傷情況的紅外圖像，并將紅外圖像無線傳輸到遠程計算機上，然后將紅外圖像與風機葉片失效庫對比，使用機器學習的算法自動判定風機葉片的失效類別和損傷程度，并將風機葉片的損傷評價值傳輸送至運管人員，實現了風機葉片維修的定制化操作。本發明對目前風機葉片的檢修方法進行了改進，即使用紅外成像技術探測風機葉片的損傷情況，避免了可見光拍攝的局限性。

技術領域

本發明涉及風電技術領域，具體涉及一種基于紅外成像技術探測風機葉片損傷的裝置及方法。

背景技術

風力發電機（以下簡稱風機）的葉片是將風能轉換為電能的重要部件。在風機長期運行過程中，葉片表面會產生各種各樣的損傷，例如葉片開裂、葉片掉漆、葉片污漬以及葉片受到雷擊等。

運維人員通常需要攀登風機或者搭建平臺的方式來檢查葉片的表面情況，該種作業方式效率低下、勞動強度大、需要人員高空作業等。目前，市場上已出現了利用無人機航拍檢測風機葉片損傷的方法，該方法可以極大減少運維人員的勞動強度，具有單臺作業成本低、工作效率高等特點。

然而，目前市場上無人機檢測風機葉片的方法一般采用可見光拍攝，需要葉片表面保持清潔，長期運行的風機葉片是很難保持表面清潔的，因此，利用可見光拍攝的方式具有一定的局限性。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于紅外成像技術探測風機葉片損傷的裝置及方法，克服了現有技術的不足，解決傳統風機葉片檢修方式效率低下、勞動強度大、和需要人員高空作業等，同時也可以避免可見光拍攝成像必須要求葉片表面清潔的局限。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種基于紅外成像技術探測風機葉片損傷的裝置，包括紅外探照燈、紅外鏡頭、光柵陣列，紅外探測器、光電變換電路、紅外圖像、紅外變像管和可見光圖像；所述紅外探照燈向風機葉片發射紅外光線，所述紅外鏡頭用于接收經風機葉片反射后的紅外光線，所述光柵陣列用于對紅外光線進行聚光處理，所述紅外探測器用于接收聚光后的紅外光線并將其傳輸到光電變換電路上，所述光電變換電路用于將紅外信號轉換電信號并產生記錄風機葉片損傷信息的紅外圖像，所述紅外變像管用于將紅外圖像轉換為人眼可見的可見光圖像，所述紅外圖像和可見光圖像通過無線網路傳輸到遠程計算機上存儲。

優選地，所述遠程計算機包括紅外圖像預處理模塊，所述紅外圖像預處理模塊用于將紅外圖像進行預處理操作后輸入到紅外圖像目標分割模塊，所述紅外圖像目標分割模塊用于將紅外圖像進行圖像切片、選定有效信息操作后輸入到紅外特征提取模塊，所述紅外特征提取模塊用于對風機葉片信息有效特征進行篩選并輸入至紅外圖像分類識別模塊。

本發明還公開了一種基于紅外成像技術探測風機葉片損傷的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）由無人機平臺攜帶權利1-2任意一項所述的探測風機葉片損傷的裝置至風機葉片表面；

步驟2）由紅外探照燈沿著風機葉片的根部至葉尖或葉尖至根部發射紅外光線進行探照；

步驟3）調整紅外鏡頭的視角，使其能夠接收到來自風機葉片區域反射的紅外光線；

步驟4）接收到的紅外光線由光柵陣列聚光后進入紅外探測器，并照射到光電轉換電路上，由光電轉換電路將紅外信號轉換電信號，電信號經光電轉換電路后產生記錄風機葉片損傷信息的紅外圖像；

步驟5）將紅外圖像通過無線網路傳輸的方式存儲在遠程計算機上；

步驟6）由遠程計算機將接收的紅外圖像依次進行預處理、特征提取和分類后，與葉片失效庫進行標準對比，判定風機葉片的失效狀態；