[發(fā)明專利]一種基于計算機視覺的風(fēng)機葉片缺陷檢測方法及設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210158476.2
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114565571A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邸智;萬芳;曹朔;曾誰飛;黃思皖;韋瑋;白新奎;滿鋒利;李恭斌;薛錄宏;李小翔
• 申請（專利權(quán)）人: 華能華家?guī)X風(fēng)力發(fā)電有限公司;中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06V10/40;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06V10/80
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃垚琳

本發(fā)明提出一種基于計算機視覺的風(fēng)機葉片缺陷檢測方法及設(shè)備，該方法通過構(gòu)建包括基于HnNet網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)特征提取模塊、多尺度池化融合模塊、多尺度特征層融合模塊、特征解耦模塊和預(yù)測模塊的風(fēng)機葉片缺陷檢測模型，進(jìn)行風(fēng)機葉片缺陷檢測；使用單CCD攝像頭縱向移位掃描周期拍攝或使用CCD陣列周期拍攝形式，獲取風(fēng)機葉片局部圖像，相鄰局部圖像有重疊區(qū)域，保障不丟失圖像數(shù)據(jù)；通過設(shè)置特征層解耦方式，為不同預(yù)測項提供充足特征量，提高預(yù)測準(zhǔn)確率；通過本發(fā)明，能夠識別裂紋、砂眼、分層、脫粘等各種各樣、形式各異的風(fēng)機葉片缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深度學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于計算機視覺的風(fēng)機葉片缺陷檢測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電產(chǎn)量和容量都在逐年遞增，國內(nèi)外已經(jīng)建成了許多大中型風(fēng)力發(fā)電廠。風(fēng)機葉片是風(fēng)電機組獲取風(fēng)能的最關(guān)鍵的部件之一，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電葉片的尺寸不斷增加，長度超過50米，重量達(dá)到十幾噸。國內(nèi)外就發(fā)生過多起因風(fēng)電葉片掉落造成的事故。一旦因為損傷嚴(yán)重造成葉片在運行中掉落，容易引發(fā)非常嚴(yán)重的事故，可能對其他機組造成撞擊，甚至對周圍的居民造成人身、財產(chǎn)損失。因此通過一定的無損檢測技術(shù)對運行中的風(fēng)電葉片狀態(tài)進(jìn)行定期的檢測和評估，在其遭受嚴(yán)重?fù)p害之前及時進(jìn)行維護(hù)，具有十分重大的意義。

造成風(fēng)電葉片損傷的原因主要是惡劣氣候?qū)︼L(fēng)電葉片表面的侵蝕及空氣中的媒介對葉片造成的腐蝕傷害。風(fēng)電葉片大多采用玻璃鋼復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。風(fēng)電葉片在運行過程中，受到臺風(fēng)、雷電、冰雪、鹽霧等惡劣天氣的影響，加上長期使用過程中受到的交變載荷的作用，容易出現(xiàn)裂紋、砂眼、分層、脫粘等損傷。

常用的風(fēng)電葉片無損檢測方案有目視法、聲發(fā)射監(jiān)測、光纖傳感器監(jiān)測、應(yīng)變片監(jiān)測、紅外熱成像等。

目視法用高倍望遠(yuǎn)鏡或者高倍攝像機直接拍攝運行中的風(fēng)電葉片，觀察其表面的缺陷。對檢測人員的相關(guān)經(jīng)驗要求較高，工作量大。裂紋，砂眼等細(xì)小缺陷難以檢測。

聲發(fā)射監(jiān)測利用物體內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時會自動發(fā)出瞬態(tài)彈性聲波的原理實時監(jiān)測物體缺陷。由于聲波在傳輸過程中會發(fā)生衰減，尤其是在缺陷區(qū)域，聲波頻率更高，衰減也更大，且不同類型缺陷產(chǎn)生的聲波差異很小，信號分析難度極大。

光纖傳感器監(jiān)測法是利用光纖形狀隨應(yīng)力的變化而發(fā)生形變，從而引起其內(nèi)部光傳播特性的變換而實現(xiàn)對風(fēng)電葉片內(nèi)部應(yīng)變的實時測量。光纖傳感器需要預(yù)先安裝在風(fēng)電葉片內(nèi)部，造價較高，葉片成型后無法進(jìn)行修復(fù)和更換。

應(yīng)變片監(jiān)測法是采用在風(fēng)電葉片表面粘貼應(yīng)變片的方法實現(xiàn)對風(fēng)電葉片運行過程中應(yīng)力變化實時檢測，然后分析采集到的應(yīng)變值對葉片運行狀態(tài)進(jìn)行判斷的。但應(yīng)變片粘貼在風(fēng)電葉片表面，因此容易受到破壞而脫落，且應(yīng)變片之間通常需要用銅導(dǎo)線相連接，因此也容易受到電磁干擾。

紅外熱成像法是利用物體缺陷部分與其他部分的溫度差異實現(xiàn)對風(fēng)電葉片缺陷檢測。該方法能反映風(fēng)電葉片內(nèi)部缺陷的模糊區(qū)域，無法識別外部缺陷極其類型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于計算機視覺的風(fēng)機葉片缺陷檢測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)，旨在識別裂紋、砂眼、分層、脫粘等各種各樣、形式各異的風(fēng)機葉片缺陷。

為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種基于計算機視覺的風(fēng)機葉片缺陷檢測方法，包括：

構(gòu)建風(fēng)機葉片缺陷檢測模型，所述風(fēng)機葉片缺陷檢測模型包括基礎(chǔ)特征提取模塊、多尺度池化融合模塊、多尺度特征層融合模塊、特征解耦模塊和預(yù)測模塊；

獲取具有缺陷的風(fēng)機葉片表面圖像并進(jìn)行預(yù)處理，形成風(fēng)機葉片表面缺陷圖像數(shù)據(jù)集，并將預(yù)處理后的風(fēng)機葉片表面缺陷圖像數(shù)據(jù)集輸入所述風(fēng)機葉片缺陷檢測模型，進(jìn)行模型訓(xùn)練；

將實時采集的風(fēng)機葉片表面圖像輸入訓(xùn)練完成的風(fēng)機葉片缺陷檢測模型，通過模型輸出結(jié)果，對風(fēng)機葉片表面缺陷進(jìn)行檢測。

其中，風(fēng)機葉片缺陷檢測模型中，