[發明專利]一種激光凈空雷達監測風機凈空距離時的標定方法及輔助裝置

在審

• 申請號: 202110588936.0
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113296082A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 陳帥;朱海龍;盧立武;黃紅亮;朱敏強;陶波
• 申請（專利權）人: 南京牧鐳激光科技有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 祝坤

1.用于風機凈空距離監測及標定的輔助裝置，其特征在于：包括顯示屏、數據轉換接口、數據存儲及處理平臺；所述顯示屏一端與電源電性連接，另一端通過數據轉換接口與測量風機凈空距離的凈空雷達電性連接；

所述數據存儲及處理平臺，用于儲存凈空雷達傳送的圖像數據，以及在圖像的特定像素上進行疊加標記處理。

2.根據權利要求1所述的用于風機凈空距離監測及標定的輔助裝置，其特征在于：其中標記處理，包括采用特定符號進行表征圖像中的至少某一個點位置、方位的標定，及定位亮斑中心點、存儲及輸出特定的虛擬標記，其中特定符號包括但不限于采用圓點、橫縱線、交叉十字、規則形狀中至少一種。

3.一種激光凈空雷達監測風機凈空距離時的標定方法，其特征在于：所述標定方法采用權利要求1或2所述的用于風機凈空距離監測及標定的輔助裝置，具體步驟為

步驟一：組裝激光測距模塊及攝像頭

將多個激光測距模塊與一個攝像頭，，固定安裝在同一個剛性基板上底面，其中至少一個激光測距模塊的視場與攝像頭的視場中心保持基本平行，其中設定此平行的激光測距模塊的激光束為“原點激光束”，設置測量出攝像頭傳感器中心點與該測距模塊光學孔徑中心點的距離，記為攝像頭/原點激光束中心距為1～10cm；

步驟二：室內標定

在室內通過用于風機凈空距離監測及標定的輔助裝置進行虛擬標定，進行對多個激光測距模塊與一個攝像頭在平面上的激光束光斑顯示、虛擬標記投影、互相對齊處理后，獲得虛擬標記文件；

步驟三：初步安裝激光凈空雷達

將步驟一中結構裝在一保護外殼內，組裝為激光凈空雷達，將激光凈空雷達放置在風機的機艙內或機艙外要求的位置，進行初步固定；

步驟四：投射虛擬標記文件并調整雷達姿態

將激光凈空雷達攝像頭連接標定輔助裝置，裝置顯示攝像頭俯視狀態下風機附近地面圖像，然后將虛擬標記疊加于地面圖像上，同時在地面上進行測量找點并放置標記物、對激光凈空雷達位置調整使虛擬標記與標記物重合，最后獲得標準標定結果；

步驟五：固定安裝雷達

固定激光凈空雷達姿態，使得激光凈空雷達的原點激光束均按照實際要求投射在地面標記物的對應位置，完成標定。

4.根據權利要求3所述激光凈空雷達監測風機凈空距離時的標定方法，其特征在于：步驟一中，所述剛性基板，用于所有激光測距模塊、攝像頭的相對位置、相對姿態不發生變化；當激光凈空雷達多于1組時，按照步驟一中與原點激光束的相對位置，進行調整。

5.根據權利要求3所述激光凈空雷達監測風機凈空距離時的標定方法，其特征在于：步驟二，具體的方法為：

(1)首先在室內標定原點激光束與攝像頭的相對位置，使攝像頭及激光測距模塊朝向一個較遠距離的、與激光束垂直的平面上；

(2)將攝像頭采集的數據通過接口連接顯示屏，通過數據存儲及處理平臺對采集的圖像進行，在特定像素上疊加標記處理、以及追蹤亮斑中心點；

(3)將所有測距激光模塊上電，使激光光源出光，光束打在平面上，此時數據存儲及處理平臺顯示的攝像頭拍攝的圖像中，會出現激光測距模塊發出的光束在其前方平面上打出的光斑，進行追蹤光斑中心點，及計算出其坐標、加載虛擬標記；

(4)在數據存儲及處理平臺進行圖像標定處理時，將虛擬標記的原點位置進行自動或人工對齊原點激光束對應的亮斑中心點，并自動補償“攝像頭/原點激光束中心距”以確保攝像頭與原點激光束的完全平行；標定后，輸出或導出“虛擬標記文件”。

6.根據權利要求5所述激光凈空雷達監測風機凈空距離時的標定方法，其特征在于：步驟(3)中，標記處理時，標記符號為直角坐標系符號、圓圈、三角形、星形、矩形、箭頭、曲線、直線中至少一種。

7.根據權利要求3-5任一所述激光凈空雷達監測風機凈空距離時的標定方法，其特征在于：其中所述攝像頭為紅外攝像頭，能夠拍攝到激光光束。

8.根據權利要求3或5所述激光凈空雷達監測風機凈空距離時的標定方法，其特征在于：步驟四中，具體的方法為：

(1)獲得地面上機艙俯視圖像及疊加虛擬標記文件

激光凈空雷達固定安裝在風機的機艙上，獲得將攝像頭拍攝的俯視狀態下風機一側的地面機艙觀測到的風機附近地面圖像；

通過顯示屏與攝像頭數據接口連接，在數據存儲及處理平臺內顯示步驟二獲得的“虛擬標記文件”，與獲得的地面圖像，進行疊加虛擬標記文件；

(2)地面標定

通過對凈空距離的計算及測量的方式，在地面上，獲得原點激光束和/或其他激光束打在地面上的位置和/或指向，并在相應位置放置較大的標記物，標記物用于標記原點激光束在地面的落點位置及其他激光束連線的方向，或標記其他激光束落點位置；光線不好，采用物補光或放置LED燈方式標記；

(3)調整激光凈空雷達姿態校正地面標定

通過調整激光凈空雷達的指向、橫滾角度、俯仰角度，進行調整攝像頭視場位置，使虛擬標記對齊地面上對應的標記物位置，獲得最終地面標定結果；

(4)完成雷達標定

雷達姿態完成調整，此時雷達的原點激光束按要求打在地面標記物的相應位置，其他激光束也打在相應位置。