[發(fā)明專利]一種匹配在役風(fēng)力機(jī)狀態(tài)的無人巡檢軌跡程控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011275910.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN112483330B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅成名;王彪;吳游;畢雪潔;馬林;金龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D17/00
• 分類號(hào): F03D17/00;B64C39/02;G05D1/10
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

本發(fā)明涉及一種匹配在役風(fēng)力機(jī)狀態(tài)的無人巡檢軌跡程控方法，所述軌跡程控方法包括：風(fēng)力機(jī)葉片及立柱表面輪廓數(shù)據(jù)特征點(diǎn)集、風(fēng)力機(jī)靜止時(shí)無人機(jī)圓柱螺旋線軌跡程控、風(fēng)力機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)無人機(jī)平面螺線軌跡程控、以及風(fēng)力機(jī)表面疑似缺陷無人機(jī)偏移軌跡程控。通過把風(fēng)力機(jī)葉片和立柱表面確定為若干個(gè)特征點(diǎn)，對(duì)無人機(jī)的飛行軌跡采用不同形式的曲線，尤其是在無人巡檢到風(fēng)力機(jī)表面有疑似缺陷時(shí)，對(duì)無人機(jī)進(jìn)行直線移動(dòng)確保無人機(jī)獲得足夠的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。本發(fā)明基于風(fēng)力機(jī)葉片靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)不同狀態(tài)，對(duì)無人機(jī)飛行軌跡進(jìn)行控制，使得在役風(fēng)力機(jī)無需停機(jī)就可以對(duì)葉片進(jìn)行日常巡檢，利用無人機(jī)在提升巡檢效率的同時(shí)縮短了停機(jī)時(shí)間，降低風(fēng)力發(fā)電損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及到無人機(jī)在役風(fēng)力機(jī)進(jìn)行巡檢領(lǐng)域，具體涉及到一種匹配在役風(fēng)力機(jī)狀態(tài)的無人巡檢軌跡程控方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種綠色的可再生能源，開發(fā)潛力巨大對(duì)于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有重要意義。風(fēng)力機(jī)立柱和葉片作為風(fēng)力機(jī)的重要結(jié)構(gòu)件，其在制造成型、加工運(yùn)輸、安裝使用過程中結(jié)構(gòu)件易受到各種損傷，同時(shí)風(fēng)力機(jī)大多安裝在高山、灘涂以及海島等各種復(fù)雜地區(qū)，容易遭受高溫、高濕、沙塵、風(fēng)雨雪、鹽霧等惡劣氣候，從而極大增加了風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，對(duì)于風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的主要損傷有老化、裂紋乃至于斷裂，這些損傷給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行帶來了極大的挑戰(zhàn)，因此對(duì)在役風(fēng)力機(jī)進(jìn)行缺陷檢測(cè)非常重要。當(dāng)前，檢修師可以采用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)法，或者高空垂吊檢修師，或者利用檢修師傅維修平臺(tái)進(jìn)行目測(cè)，通過檢修師的經(jīng)驗(yàn)來主觀判斷風(fēng)力機(jī)運(yùn)行安全與否，存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、觀測(cè)角度受限的同時(shí)，容易引起高空墜落且誤檢率高。

為了提高檢修師對(duì)風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)件的檢測(cè)精度，基于檢修師豐富的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合聲發(fā)射檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、X射線檢測(cè)法、光纖傳感檢測(cè)法等先進(jìn)技術(shù)，通過傳感器和檢測(cè)數(shù)據(jù)來給出風(fēng)力機(jī)運(yùn)行健康與否相對(duì)客觀的評(píng)價(jià)。聲發(fā)射檢測(cè)法主要是通過分析風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)件的聲發(fā)射信號(hào)，來判斷是否存在缺陷問題，聲發(fā)射檢測(cè)法對(duì)于環(huán)境噪聲敏感，且無法對(duì)缺陷進(jìn)行定量分析；超聲波檢測(cè)法利用風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)件材料本體及缺陷的對(duì)超聲波差異的傳輸特性檢測(cè)缺陷，超聲波需要使用耦合劑而且無法實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力機(jī)的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)檢測(cè)；X射線檢測(cè)法采用X射線透過風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)件材料本體及缺陷引起差異的透射射線強(qiáng)度，來判斷風(fēng)力機(jī)的缺陷位置和大小，但是受制于風(fēng)力機(jī)的尺度而無法使用；光纖傳感檢測(cè)法則需要在風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)件內(nèi)部預(yù)埋光纖來判斷缺陷形狀，但是對(duì)于在役風(fēng)力機(jī)無法進(jìn)行安裝而受到較大的限制。當(dāng)期，需要一種無損及便捷的方法來對(duì)在役風(fēng)力機(jī)進(jìn)行巡檢。

風(fēng)力發(fā)電規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)要求生產(chǎn)精細(xì)化，為了對(duì)在役風(fēng)力機(jī)進(jìn)行運(yùn)維診斷及健康評(píng)估，借助于無人機(jī)自主、靈活、高效及機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，在無人機(jī)機(jī)身安裝諸如視覺圖像傳感器，通過無人機(jī)飛行過程中對(duì)風(fēng)力機(jī)立柱和葉片表面進(jìn)行實(shí)時(shí)視覺圖像采集、處理、分析及識(shí)別，能夠有效地標(biāo)識(shí)并及時(shí)檢測(cè)出風(fēng)力機(jī)的表面缺點(diǎn)。本發(fā)明針對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片靜止停機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電的不同狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)力機(jī)處于不同運(yùn)行狀態(tài)時(shí)無人機(jī)采用對(duì)應(yīng)的巡檢軌跡，使得在役風(fēng)力機(jī)無需停機(jī)就可以對(duì)葉片進(jìn)行日常巡檢，利用無人機(jī)在提升巡檢效率的同時(shí)縮短了停機(jī)時(shí)間，降低風(fēng)力發(fā)電損失并保障了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提出匹配在役風(fēng)力機(jī)狀態(tài)的無人巡檢軌跡程控方法，解決了風(fēng)力機(jī)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下無人機(jī)飛行軌跡控制問題。

針對(duì)上述問題，一種匹配在役風(fēng)力機(jī)狀態(tài)的無人巡檢軌跡程控方法，其特征是：采用無人機(jī)對(duì)在役風(fēng)力機(jī)立柱、1號(hào)葉片、2號(hào)葉片以及3號(hào)葉片的表面缺陷進(jìn)行巡檢，風(fēng)力機(jī)有靜止停機(jī)狀態(tài)和轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電不同狀態(tài)，首先基于風(fēng)力機(jī)尺寸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建立無人機(jī)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，對(duì)風(fēng)力機(jī)立柱和葉片表面的輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行固定距離的特征點(diǎn)集確定，對(duì)風(fēng)力機(jī)立柱和葉片進(jìn)行圓柱化結(jié)構(gòu)處理，在風(fēng)力機(jī)靜止停機(jī)時(shí)采用圓柱螺旋線軌跡對(duì)立柱和葉片表面進(jìn)行巡檢，在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電時(shí)采用平面螺旋線軌跡對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片表面進(jìn)行巡檢，在無人巡檢過程中巡檢到風(fēng)力機(jī)葉片表面存在疑似缺陷時(shí)，對(duì)無人機(jī)進(jìn)行偏移固定的直線距離對(duì)疑似缺陷表面進(jìn)行增強(qiáng)巡檢。基于在役風(fēng)力機(jī)不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)無人機(jī)采用圓柱螺旋線、平面螺線以及直線偏移軌跡進(jìn)行程控，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)立柱和葉片表面缺陷的巡檢。具體包絡(luò)以下步驟：