[發明專利]一種雙無人機搭載主動熱成像的風機葉片巡檢方法

有效

• 申請號: 202011438051.4
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112577606B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 王洪金;何赟澤;范玉瑩
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01N21/88;G01N21/94;G05D1/10;G05D1/08
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 郭立中;曾利平

本發明公開了一種雙無人機搭載主動熱成像的風機葉片巡檢方法，采用無人機組搭載主動熱成像系統（熱激勵源和熱像儀）對風機葉片進行巡檢，相對于傳統視覺檢測，熱成像檢測不是依據缺陷的視覺形態來確定缺陷尺寸以及種類，而是通過表面區域在給定熱激勵下的響應來確定，能夠有效區別葉片污漬和表面裂紋等缺陷，能夠有效檢測出在密度和埋藏深度上存在區別的裂痕和雨痕；熱激勵源作為熱源，使熱成像檢測能夠擺脫天氣、溫差、溫度變化速率的影響，提高了檢測結果的準確率；主機搭載熱激勵源，僚機搭載熱像儀，保證了加熱與采集之間有足夠的時間間隔，以便顯現深埋缺陷，有利于深埋缺陷的檢測。

技術領域

本發明屬于風機葉片巡檢技術領域，尤其涉及一種雙無人機搭載主動熱成像的風機葉片巡檢方法。

背景技術

在風機機場的運維過程中，由于風機葉片等大部件長期在惡劣自然條件下運行，存在雷擊損壞、老化等問題，需要定期檢修。根據中國風能協會報告顯示，運行五年后是葉片損毀事故的高發期。一般情況下，葉片在運行過程中會逐步老化，后緣容易出現細微裂紋，逐步發展成外蒙皮嚴重扭曲，后緣蒙皮嚴重開裂，膠衣出現磨損脫落現象。同時，由于風機所處的地理位置，葉片維修成本通常占總維修成本一半以上。

傳統的巡檢手段主要依靠操作人員根據經驗通過望遠鏡或者吊籃目視檢測。在望遠鏡檢測中，檢測人員能夠全面檢測的部位和能夠檢測的最小缺陷尺寸都受到缺陷位置、望遠鏡倍數以及操作人員經驗的影響。吊籃檢測雖然能夠克服這些困難，但是檢測每個葉片時長需要8小時以上，而且操作人員作業風險高，不能夠頻繁進行。

無人機搭載視覺成像檢測風機葉片成為替代人工吊籃和望遠鏡檢測的新手段。然而，基于普通視覺的無人機檢測方式雖然有快速、無死角、低成本等特點，但是在缺陷的分類和判定上卻受到視覺檢測本身的限制，例如，難以分別裂痕和雨痕之間的區別、無法及早發現葉片蒙皮表面下的缺陷等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙無人機搭載主動熱成像的風機葉片巡檢方法，以解決望遠鏡檢測時全面檢測的部位和能夠檢測的最小缺陷尺寸受缺陷位置、望遠鏡倍數以及經驗的影響，吊籃檢測時檢測效率低、作業風險高等問題，以及普通視覺無人機檢測方式在缺陷分類和判定上受到視覺檢測本身的限制，難以區分裂痕和雨痕，無法發現葉片蒙皮表明下的缺陷等問題。

本發明獨立權利要求的技術方案解決了上述發明目的中的一個或多個。

本發明是通過如下的技術方案來解決上述技術問題的：一種雙無人機搭載主動熱成像的風機葉片巡檢方法，應用于無人機組，所述無人機組包括主機和僚機，在所述主機上設置有第一圖像采集模塊、第一姿態路徑規劃模塊、第一飛行控制模塊以及熱激勵源，在所述僚機上設置有第二圖像采集模塊、第二姿態路徑規劃模塊、第二飛行控制模塊以及熱像儀，所述方法包括以下步驟：

步驟1：巡檢前，風機葉片呈倒Y字型停止，所述主機和僚機均位于塔筒基底的前方；

在風機葉片的旋轉平面建立二維坐標系，所述二維坐標系以輪轂的中心位置為原點，以平行于塔筒且豎直向上的方向為y軸的正方向，所述y軸的正方向順時針旋轉90°為x軸的正方向；

步驟2：巡檢時，所述主機飛離地面，當主機飛行至輪轂的前方，且與輪轂的中心位置在同一高度時，主機懸停在輪轂的前方；

步驟3：僚機從地面起飛，當僚機飛行至與主機在同一高度時，僚機懸停于主機的左側或右側；

所述主機的左側與x軸的負方向為同一側，主機的右側與x軸的正方向為同一側；

步驟4：所述主機根據巡檢路徑繞待檢葉片飛行，主機在飛行過程中通過熱激勵源對待檢葉片進行加熱；待所述主機飛行一段距離后，所述僚機飛行至輪轂的前方，再跟蹤所述主機進行飛行，僚機在飛行過程中通過熱像儀采集待檢葉片表面的溫度響應數據；