[發明專利]一種風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法

有效

• 申請號: 202110587618.2
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113324548B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王峰;張福祥;趙春雨
• 申請（專利權）人: 南京韋博智控科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 南京聚匠知識產權代理有限公司 32339
• 代理人: 盧美玲

1.一種風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、預先輸入的風力發電機的地理坐標、風輪仰角、風輪直徑、風輪中心高，生產包含風輪和機艙的測量航線；步驟S1中所述包含風輪和機艙的測量航線為在安全高度上以風力發電機的地理坐標為圓心點，參考風輪中心高和風輪直徑的環繞式測量航線或者以風力發電機的地理坐標為中心點，范圍覆蓋風輪且高于風輪的往復式測量航線；

步驟S2、在地面端或機載端進行空中三角計算和生產加密點云，對生產的點云成果進行處理，刪除地面、塔筒、機艙結構并將風輪結構單獨分離出來；步驟S2中，通過S1測量航線所采集到的影像，在機載端通過現有已知手段進行空中三角計算和生產加密點云成果，對點云成果進行抽稀、去噪的優化點云的方法后進行點云分類，分離出包括風輪、機艙、塔筒的風力發電機組結構點云；

步驟S3、利用旋轉矩陣對風輪結構進行投影變換進而確定出每個單獨的葉片的前緣、后緣、壓力面、吸力面、葉尖、輪轂中心在三維空間中的位置信息；

所述步驟S3具體為，將風力發電機結構點云以風輪面作為參考面通過旋轉矩陣變換到特定的位置，對壓平的點云進行邊緣凹殼處理后從東西兩個端點分別沿北方向的端點進行查找，通過連續的線段偏航角指向正北方±30°范圍作為判斷條件查找到機艙與風輪連接部的位置，刪除凹殼范圍內該位置以北的點集，即可分離出獨立的包括輪轂罩和葉片的風輪結構；

所述旋轉矩陣變換中，以風輪平面為參考平面，將分離出的獨立風輪結構正面壓平到參考平面，對結構點云進行凹殼外包，接著對外包成果進行平滑、簡化、重采樣操作；

步驟S4、依據確定出的每個單獨的葉片的前緣、后緣、壓力面、吸力面、葉尖、輪轂中心在三維空間中的位置信息進行移動變換后順序相連后，進而得到風力發電機葉片的巡檢航線。

2.根據權利要求1所述的風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，所述步驟S2中，除了在地面端或機載端進行空中三角計算和生產加密點云外，還可以使用機載激光雷達方式進行點云的采集和生產。

3.根據權利要求2所述的風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，所述步驟S2中，還具備根據點云成果進行風輪偏航角計算的步驟。

4.根據權利要求1所述的風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，巡檢狀態風機葉片的攻角為零，其前緣垂直于風輪平面向外，根據葉片的結構可知得到的外包邊緣線條為壓力面和吸力面的巡檢航線擬合線段，以經過旋轉矩陣變換后垂直于參考平面向外的Z軸的點的數值對邊緣線條上的點進行賦值后對其進行平滑、簡化、重采樣操作后依照之前的旋轉矩陣進行逆變換，得到壓力面和吸力面在真實三維空間中的擬合的中心線。

5.根據權利要求1所述的風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，對得到的外包邊緣線條應用骨架算法求解其中心線，以經過旋轉矩陣變換后垂直于參考平面向外的Z軸的點的數值對中心線的點進行賦值后對中心線進行平滑、簡化、重采樣操作后依照之前的旋轉矩陣進行逆變換，巡檢狀態風機葉片的攻角為零、前緣幾乎為葉片投影的中心線的特性，將得到的中心線可視為前緣在真實三維空間中的擬合后的線段，同理將獨立風輪結構點云應用旋轉矩陣進行反向變換，即將分離出的獨立風輪結構背面壓平到參考平面后以同樣的方法進行計算就可以得到后緣在真實三維空間中的擬合線段。

6.根據權利要求4所述的風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，壓力面和吸力面的中線在空間中的擬合線段依據巡檢要求的相對距離在風輪參考面上進行外擴得到壓力面和吸力面的巡檢航線。

7.根據權利要求6所述的風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，將每個葉片的前后緣分別依據巡檢要求的相對距離沿偏航角方向和偏航角反方向進行平移變換得到前后緣的巡檢航線。

8.根據權利要求7所述的風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，避免后緣的巡檢航線與機艙沖突，依據預先輸入的機艙的尺寸對后緣的巡檢航線由3條航線交匯處起始刪除與機艙沖突的航線。

9.根據權利要求7或8任一項所述的風力發電機葉片巡檢路徑的規劃方法，其特征在于，所述壓力面、吸力面和前后緣的巡檢航線按照以下的順序進行連接，得到利用無人機進行風力發電機葉片的巡檢路徑的規劃：

S11、巡檢起始點在正對輪轂罩開始，即外緣的三條巡檢航線聚合的中心點；

S12、定義任一機艙以上的葉片為A，面對正面風輪平面順時針順序排列為A、B、C葉片；

S13、中心點開始進行順序連接：葉片C前緣、葉片C后緣、葉片C壓力面、葉片C吸力面、葉片B吸力面、葉片B壓力面、葉片B后緣、葉片B前緣、葉片A前緣、葉片A后緣、葉片A壓力面、葉片A吸力面。