一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置及方法制造方法及图纸

一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置及方法，其装置包括红外探照灯、红外镜头、光栅阵列、红外探测器、光电变换电路、红外变像管、远程计算机和叶片失效库，通过连续探测风机叶片反射的红外探照灯发出的红外线，产生记录叶片损伤情况的红外图像，并将红外图像无线传输到远程计算机上，然后将红外图像与风机叶片失效库对比，使用机器学习的算法自动判定风机叶片的失效类别和损伤程度，并将风机叶片的损伤评价值传输送至运管人员，实现了风机叶片维修的定制化操作。本发明专利技术对目前风机叶片的检修方法进行了改进，即使用红外成像技术探测风机叶片的损伤情况，避免了可见光拍摄的局限性。

A device and method of detecting fan blade damage based on infrared imaging technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置及方法
本专利技术涉及风电
，具体涉及一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置及方法。
技术介绍
风力发电机（以下简称风机）的叶片是将风能转换为电能的重要部件。在风机长期运行过程中，叶片表面会产生各种各样的损伤，例如叶片开裂、叶片掉漆、叶片污渍以及叶片受到雷击等。运维人员通常需要攀登风机或者搭建平台的方式来检查叶片的表面情况，该种作业方式效率低下、劳动强度大、需要人员高空作业等。目前，市场上已出现了利用无人机航拍检测风机叶片损伤的方法，该方法可以极大减少运维人员的劳动强度，具有单台作业成本低、工作效率高等特点。然而，目前市场上无人机检测风机叶片的方法一般采用可见光拍摄，需要叶片表面保持清洁，长期运行的风机叶片是很难保持表面清洁的，因此，利用可见光拍摄的方式具有一定的局限性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置及方法，克服了现有技术的不足，解决传统风机叶片检修方式效率低下、劳动强度大、和需要人员高空作业等，同时也可以避免可见光拍摄成像必须要求叶片表面清洁的局限。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置，包括红外探照灯、红外镜头、光栅阵列，红外探测器、光电变换电路、红外图像、红外变像管和可见光图像；所述红外探照灯向风机叶片发射红外光线，所述红外镜头用于接收经风机叶片反射后的红外光线，所述光栅阵列用于对红外光线进行聚光处理，所述红外探测器用于接收聚光后的红外光线并将其传输到光电变换电路上，所述光电变换电路用于将红外信号转换电信号并产生记录风机叶片损伤信息的红外图像，所述红外变像管用于将红外图像转换为人眼可见的可见光图像，所述红外图像和可见光图像通过无线网路传输到远程计算机上存储。优选地，所述远程计算机包括红外图像预处理模块，所述红外图像预处理模块用于将红外图像进行预处理操作后输入到红外图像目标分割模块，所述红外图像目标分割模块用于将红外图像进行图像切片、选定有效信息操作后输入到红外特征提取模块，所述红外特征提取模块用于对风机叶片信息有效特征进行筛选并输入至红外图像分类识别模块。本专利技术还公开了一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）由无人机平台携带权利1-2任意一项所述的探测风机叶片损伤的装置至风机叶片表面；步骤2）由红外探照灯沿着风机叶片的根部至叶尖或叶尖至根部发射红外光线进行探照；步骤3）调整红外镜头的视角，使其能够接收到来自风机叶片区域反射的红外光线；步骤4）接收到的红外光线由光栅阵列聚光后进入红外探测器，并照射到光电转换电路上，由光电转换电路将红外信号转换电信号，电信号经光电转换电路后产生记录风机叶片损伤信息的红外图像；步骤5）将红外图像通过无线网路传输的方式存储在远程计算机上；步骤6）由远程计算机将接收的红外图像依次进行预处理、特征提取和分类后，与叶片失效库进行标准对比，判定风机叶片的失效状态；步骤7）根据叶片实际状态与叶片失效库的对比结果输出叶片损伤的程度，送至风电场运维人员，辅助其对风机叶片进行相应的检修操作。优选地，所述步骤4）中的红外图像经由红外变像管转换为人眼可见的可见光图像，所述可见光图像与红外图像均通过无线网路传输的方式存储在远程计算机上；优选地，所述步骤6）包括以下步骤：步骤6.1）由远程计算机将接收的红外图像输入至红外图像预处理模块进行读取、图像增加的预处理操作后再输入到红外图像目标分割模块；步骤6.2）由红外图像目标分割模块进行图像切片、选定有效信息操作后再输入到红外特征提取模块；步骤6.3）由红外特征提取模块对风机叶片信息有效特征进行筛选后，输入至红外图像分类识别模块对叶片损伤状况特征进行相关分类和汇总；得到风机叶片的缺陷特征图片。步骤6.4）调用远程计算机的叶片失效库，将叶片失效库的风机叶片典型失效图像进行机器训练，通过多组训练结果产生清晰标准的失效缺陷识别功能；然后将步骤6.3）所得到的风机叶片的缺陷特征图片与叶片失效库的标准缺陷识别功能对比，将对比结果的相似程度作为叶片失效评分输出。优选地，所述风机叶片失效库中的叶片损伤形式包括叶片开裂、叶片掉漆、叶片污渍和叶片受到雷击。本专利技术提供了一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置及方法。具备以下有益效果：通过红外成像技术对风机叶片损伤情况进行探测，避免了可见光探测对风机叶片表面清洁状态的严格要求，适用性更广、精确度更高。实现了利用无人机自动的、精确的进行风机叶片表面检测，提高了检测精度，为后续风机叶片的维修提供技术支持。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1本专利技术的整体系统组成框图；图2本专利技术的探测风机叶片损伤的装置结构原理图；图3为本专利技术的红外技术成像工作流程图。图4为本专利技术风机叶片损伤评价工作流程图。图5为本专利技术风机叶片评分值对应的工作流程图。图中标号说明：1、红外探照灯；2、红外镜头；3、光栅阵列；4、红外探测器；5、光电变换电路；6、红外图像；7、红外变像管；8、可见光图像；9、远程计算机；10、红外图像预处理模块；11、红外图像目标分割模块；12、红外特征提取模块；13、红外图像分类识别模块；14、风机叶片；15、叶片失效库。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例一，如图1-2所示，一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置，包括红外探照灯1、红外镜头2、光栅阵列3，红外探测器4，光电变换电路5，红外图像6，红外变像管7，可见光图像8；通过红外探照灯1向风机叶片14发射红外光线，再经过反射后的红外光线入射到红外镜头2内，再经过光栅阵列3进行聚光后进入红外探测器4中，接着红外光线照射到光电转换电路5上，由光电转换电路5将探测到风机叶片14表面的红外信号转换为电信号，电信号经光电转换电路5后产生记录风机叶片14损伤信息的红外图像6，从而实现风机叶片14表面工作状态的红外成像，用于后续风机叶片损伤类别的判定与辨别，再由远程计算机9将红外图像6输入至红外图像分类系统进行分类和汇总；其中，远程计算机9可以布置在升压站运维人员办公室，便于运维人员调取、观察风机叶片探测结果。在本实施例中，红外图像6可经由红外变像管26转换为人眼可见的可见光图像8，可见光图像8与红外图像6均通过无线网路传输的方式存储在远程计算机9上，可见光图像8可用于运维人员随时查看风机叶片的运行状态。在本实施例中，红外图像分类系统包括红外图像预处理模块10、红外图像目标分割模块11、红外特征提取模块12和红外图像分类识别模块13，在工作时，远程计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置，其特征在于：包括红外探照灯、红外镜头、光栅阵列、红外探测器、光电变换电路、红外图像，红外变像管和可见光图像；/n所述红外探照灯向风机叶片发射红外光线，所述红外镜头用于接收经风机叶片反射后的红外光线，所述光栅阵列用于对红外光线进行聚光处理，所述红外探测器用于接收聚光后的红外光线并将其传输到光电变换电路上，所述光电变换电路用于将红外信号转换电信号并产生记录风机叶片损伤信息的红外图像，所述红外变像管用于将红外图像转换为人眼可见的可见光图像，所述红外图像和可见光图像通过无线网路传输到远程计算机上存储；所述远程计算机用于将红外图像输入至红外图像分类系统进行分类和汇总。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置，其特征在于：包括红外探照灯、红外镜头、光栅阵列、红外探测器、光电变换电路、红外图像，红外变像管和可见光图像；
所述红外探照灯向风机叶片发射红外光线，所述红外镜头用于接收经风机叶片反射后的红外光线，所述光栅阵列用于对红外光线进行聚光处理，所述红外探测器用于接收聚光后的红外光线并将其传输到光电变换电路上，所述光电变换电路用于将红外信号转换电信号并产生记录风机叶片损伤信息的红外图像，所述红外变像管用于将红外图像转换为人眼可见的可见光图像，所述红外图像和可见光图像通过无线网路传输到远程计算机上存储；所述远程计算机用于将红外图像输入至红外图像分类系统进行分类和汇总。


2.根据权利要求1所述的一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的装置，其特征在于：所述红外图像分类系统包括红外图像预处理模块，所述红外图像预处理模块用于将红外图像进行预处理操作后输入到红外图像目标分割模块，所述红外图像目标分割模块用于将红外图像进行图像切片、选定有效信息操作后输入到红外特征提取模块，所述红外特征提取模块用于对风机叶片信息有效特征进行筛选并输入至红外图像分类识别模块。


3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种基于红外成像技术探测风机叶片损伤的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）由无人机平台携带权利1-2任意一项所述的探测风机叶片损伤的装置至风机叶片表面；
步骤2）由红外探照灯沿着风机叶片的根部至叶尖或叶尖至根部发射红外光线进行探照；
步骤3）调整红外镜头的视角，使其能够接收到来自风机叶片区域反射的红外光线；
步骤4）接收到的红外光线由光栅阵列聚光后进入红外探测器，并照射到光电转换电路上，由光电转换电路将红外信号转换电信号，电信号经光电转换电路后产生记录风机叶片损伤信息的红外图像；
步骤5）将红外图像通过无线网路传输的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓阳，王运方，李琰，崔恺，许宜菲，
申请(专利权)人：河北新天科创新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13