用于使用无人机来捕捉结构的层析成像图的方法和装置制造方法及图纸

公开了使用无人机来捕捉结构的层析成像图的方法和装置。示例装置包括飞行控制器，该飞行控制器由至少一个处理器实现，用于控制邻近于结构的第一无人机。示例装置进一步包括第一层析成像设备，该第一层析成像设备被安装到所述第一无人机。第一层析成像设备用于以下中的至少一者：(a)将层析成像波传送至安装在第二无人机上的第二层析成像设备以生成结构的层析成像图，或者(b)检测来自安装在第二无人机上的第二层析成像设备的层析成像波以生成结构的层析成像图。

Method and device for capturing tomographic images of structures using UAVs

【技术实现步骤摘要】
用于使用无人机来捕捉结构的层析成像图的方法和装置
本公开一般涉及无人机，并且更具体地，涉及用于使用无人机来捕捉结构的层析成像图(tomogram)的方法和装置。
技术介绍
近年来，许多用于无人机(UAV)的应用已得到发展。用于UAV的一个显著应用是对结构(诸如，建筑和桥)的视觉检查。在此类应用中，UAV可被控制到(自动地或手动地)要被检查的结构的附近，且UAV上的传感器(例如，相机)随后可捕捉结构的图像以供查看和/或分析。例如，可查看图像以标识裂缝、断裂、或可能需要修理的其他潜在故障。附图说明图1例示出根据本文公开的教导构造的捕捉示例结构的层析成像图的两个示例UAV。图2和3例示出由图1的示例UAV遵循以捕捉图1的示例结构的层析成像图的示例飞行路径。图4和5例示出用于图1-3的UAV上的层析成像波生成器和示例层析成像波检测器的替代的示例位置。图6例示出附连至图1-5的示例UAV中的一个以助益由第二UAV进行的对UAV的视觉检测的示例臂状物。图7是例示出图1-6的示例UAV的示例实现的框图。图8是表示可以被执行以实现图1-7的示例UAV的示例机器可读指令的流程图。图9例示出可执行图8的示例指令以实现图1-7的示例UAV的示例处理器平台。附图不按比例绘制。在可能的情况下，在整个附图和所附书面描述中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。具体实施方式虽然使用结构的照片对结构的外部进行视觉检查可能有益于检测某些损坏、磨损和/或潜在故障点(裂缝、断裂等)，但此类照片不能够表示结构内的内部损坏或故障点。结构内的损坏或故障点可能恰恰与外部结构损坏同等严重或危险。本文公开的示例使用层析成像(tomography)技术实现对结构的内部的扫描以捕捉表示物体的内部与外部两者的结构完整性的图像(例如，层析成像图)。更具体地，在一些示例中，第一UAV(也被称为雄蜂(drone))装备有层析成像波生成器而第二UAV装备有层析成像波检测器。层析成像波生成器与层析成像波检测器在本文中一般被称为层析成像设备。如下文更完整地描述的，两个UAV被自动控制到要被成像和定位的结构的相对侧，使得来自层析成像波生成器(位于第一UAV上)的层析成像波(例如，x射线)穿过结构并在层析成像波检测器(位于第二UAV上)处被接收。如本文所使用的，虽然x射线是可被用于生成层析成像图(例如，x射线图像)的层析成像波的一个示例类型，但层析成像波指的是能够穿过结构并被层析成像设备检测到的任何类型的波。图1例示出根据本文公开的教导构造的捕捉示例结构106的层析成像图的两个示例UAV102、104。在所例示的示例中，第一UAV102装备有或者承载被配置成在指定方向上产生层析成像波的层析成像波生成器108。因此，本文有时将第一UAV102称为层析成像波生成UAV。所例示示例的第二UAV装备有或者承载用于检测来自层析成像波生成器108的层析成像波110并生成结果层析成像图的层析成像波检测器112。因此，本文有时将第二UAV104称为层析成像波检测UAV。在一些示例中，UAV102、104中的一者或两者包括层析成像波生成器108和层析成像波检测器112两者，以充当层析成像波生成UAV或层析成像波检测UAV。在一些此类示例中，层析成像波生成器118和层析成像波检测器112被合并至由UAV承载的单个层析成像设备中。如所例示的示例中示出的，可通过在结构106的任一侧定位UAV102、104使得来自层析成像波生成器108的层析成像波110穿过结构106并被层析成像波检测器112接收来捕捉结构106的层析成像图。在所例示的示例中，结构106是风力涡轮机。然而，本文公开的教导可被应用于位于层析成像波生成器和检测器108、112的范围内的可由UAV102、104接近并且窄到足以使UAV102、104能够以一距离在任一侧飞行的区域中的任何其他合适的结构。其他示例结构包括桥、输电线塔、建筑中建筑的梁、室外墙壁、石油平台上的管道和其他装备、无线电桅杆和塔等。在一些示例中，随着UAV102、104相对于结构106改变位置和/或移动，从不同角度捕捉结构106的多个层析成像图。在一些示例中，随着UAV102、104相对于结构106移动以捕捉结构106的至少一区段(例如，所例示示例中的涡轮叶片中的一个)的整个外部和内部形状和/或构造，获得结构106的连续或充分连续的层析成像测量。在一些示例中,此信息可被用于生成结构106的区段的三维(3D)体积模型。在一些示例中，UAV102、104可绕结构106的纵向轴线进行圆周旋转(由图1中示出的箭头114、116表示)以从不同角度对结构106的特定位置进行成像。在一些示例中，如由图2的箭头202、204表示的，使UAV102、104绕结构106的圆周旋转与沿结构106的轴线或长度的纵向移动组合(例如，限定螺旋路径)以对结构106的延长区段的整体体积进行成像。在一些示例中，如由图3的箭头302、304表示的，UAV102、104可沿(例如，平行于)结构106的轴线或长度纵向移动而不绕轴线进行圆周旋转以从特定角度捕捉结构106的延长区段的图像。在一些示例中，可捕捉并组合沿结构106的长度的多个纵向途径——其中UAV102、104处于绕轴线的不同圆周位置处——以生成结构106的3D体积模型。可使用任何其他合适的飞行模式来捕捉结构106的层析成像图。此外，在一些示例中，可采用两个以上的UAV(每个UAV具有对应飞行路径)以更高效地捕捉结构106的层析成像图。例如，两对UAV102、104可在不同圆周位置处围绕结构106，使得每对UAV102、104从与另一对不同的角度捕捉层析成像图。在其他示例中，可控制多对UAV102、104来捕捉结构106的不同位置的层析成像图(例如，单独一对UAV针对图1中的涡轮叶片中的每一个)。在一些示例中，层析成像波生成器108和层析成像波检测器112可粘附于相应第一和第二UAV102、104，以指向相对于UAV102、104的基本固定的方向。在此类示例中，UAV102、104的移动控制层析成像波生成器108和层析成像波检测器112的移动以及由此控制捕捉结构106的层析成像图的角度。在一些示例中，经由对应的万向节系统118、120将层析成像波生成器108和层析成像波检测器112附连至UAV102、104。在一些示例中，万向节系统118、120用于稳定层析成像波生成器118和层析成像波检测器112。附加地或替代地，万向节系统118、120使层析成像波生成器118和层析成像波检测器112能够相对于对应的UAV102、104旋转以在层析成像波生成器108和层析成像波检测器112面向的方向上进行更大的控制。在图1-3的所例示示例中，被成像的结构106的涡轮叶片被垂直定向。涡轮叶片的垂直定向使UAV102、104能够绕叶片进行圆周飞行，且面向叶片的层析成像波生成器108和层析成像波检测器112具有不同角度下的清晰视线。某些结构可部分地或完全地水平定向(例如，如果图1的风力涡轮机旋转90度)在此类情况下，由于UAV102、104在结构下方飞行，UAV102、104的马达、螺旋桨、框架和/或其他部分可能阻挡层析成像波生成器108和层析成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：飞行控制器，所述飞行控制器由至少一个处理器实现，用于控制邻近于结构的第一无人机；以及第一层析成像设备，所述第一层析成像设备被安装到所述第一无人机，所述第一层析成像设备用于以下中的至少一者：(a)将层析成像波传送至安装在第二无人机上的第二层析成像设备以生成所述结构的层析成像图，或者(b)检测来自安装在第二无人机上的第二层析成像设备的层析成像波以生成所述结构的层析成像图。

【技术特征摘要】
2017.11.07 US 15/805,9531.一种装置，包括：飞行控制器，所述飞行控制器由至少一个处理器实现，用于控制邻近于结构的第一无人机；以及第一层析成像设备，所述第一层析成像设备被安装到所述第一无人机，所述第一层析成像设备用于以下中的至少一者：(a)将层析成像波传送至安装在第二无人机上的第二层析成像设备以生成所述结构的层析成像图，或者(b)检测来自安装在第二无人机上的第二层析成像设备的层析成像波以生成所述结构的层析成像图。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括所述第一无人机上将由所述第二无人机上的图像传感器标识的标记器。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述标记器被附连至从所述第一无人机的主体向外延伸的臂状物。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：图像传感器，所述图像传感器用于捕捉所述第二无人机的图像；以及图像分析器，所述图像分析器用于标识所述第二无人机上的标记器以确定所述第二无人机相对于所述第一无人机的位置的位置。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括万向节系统，所述万向节系统用于控制所述第一层析成像设备相对于所述第一无人机的角度。6.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，在所述飞行控制器控制所述第一无人机相对于所述结构的移动的同时，所述第一层析成像设备用于传送所述层析成像波或检测所述层析成像波中的至少一项操作，所述第二无人机用于与所述第一无人机同步移动以使所述结构维持在所述第一无人机与所述第二无人机之间。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一无人机和所述第二无人机将遵循绕所述结构的纵向长度的圆周路径。8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一无人机和所述第二无人机将遵循绕所述结构的纵向长度的螺旋路径。9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一无人机和所述第二无人机的移动遵循平行于所述结构的纵向长度而延伸的路径。10.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述层析成像图是在所述第一无人机处于相对于所述结构的第一位置时捕捉的第一层析成像图，所述飞行控制器用于控制所述第一无人机向相对于所述结构的第二位置的移动，以使所述第一层析成像设备和所述第二层析成像设备能够捕捉第二层析成像图来与所述第一层析成像图组合以形成所述结构的三维模型。11.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一层析成像设备是用于检测来自所述第二层析成像设备的所述层析成像波的层析成像波检测器，所述装置进一步包括与所述层析成像波检测器通信的层析成像图生成器，所述层析成像图生成器用于基于检测到的穿过所述结构的层析成像波来生成所述层析成像图。12.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一层析成像设备是用于生成被传送至所述第二层析成像设备的所述层析成像波的层析成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·希佩尔雷恩，D·波尔，
申请(专利权)人：英特尔IP公司，
类型：发明
国别省市：美国,US