风机叶片表面轮廓线拟合方法、系统、设备和存储介质技术方案

本公开涉及图像处理技术领域，特别涉及一种风机叶片表面轮廓线拟合方法、系统、设备和存储介质。本公开提供的风机叶片表面轮廓线拟合方法，通过获取基于风机叶片的点云数据，进而将数据进行拆分，以得到对应风机叶片不同区域表面的区域点云数据，再由投影操作和曲线拟合最终实现得到拟合轮廓线的目的。本公开还通过分步曲线拟合的方式，对点云数据进行拟合，大大降低了计算设备的计算量，并且还提高了最终得到的轮廓线的精确度。有利于后续叶片表面损伤的精确计算。

Fan blade surface contour fitting method, system, equipment and storage medium

【技术实现步骤摘要】
风机叶片表面轮廓线拟合方法、系统、设备和存储介质
本公开涉及点云曲线拟合领域，特别涉及一种风机叶片表面轮廓线拟合方法、系统、设备和存储介质。
技术介绍
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机的主要部件是伸展数米长的叶片。叶片的转动带动风力发电机内部的电机转动，最终将风能转换为电能输出。叶片的正常运转是风力发电机保持电能平稳有效输出的关键。因此叶片的“健康”对于风力发电机来说至关重要。为了保证叶片始终处于最佳的状态，叶片巡检成为了风力发电机配套运营的常态。尤其在人工智能飞速发展的情况下，利用无人机对叶片进行巡检的方式，正得到越来越广泛的应用。
技术实现思路
本公开的一方面提供了一种风机叶片表面轮廓线拟合方法。所述方法包括如下步骤：获取风机叶片的点云数据；拆分所述点云数据，以得到分别对应所述风机叶片的每个叶面的区域点云数据；在所述区域点云数据中建立多个按照预定间隔排列，且垂直于叶片长度方向的投影面；将所述投影面两侧预定范围内的点沿所述叶片长度方向投影到所述投影面上，以在所述投影面上得到投影点；对每个所述平面上的投影点进行曲线拟合，以在每个所述平面上得到贴合所述叶片表面轮廓的轮廓线。在一实施例中，所述预定间隔为0.4～0.6m。在一实施例中，所述预定间隔为0.5m。在一实施例中，所述预定范围为0.08～0.12m。在一实施例中，所述对每个平面上的投影点进行曲线拟合，以在每个平面上得到贴合叶片表面轮廓的轮廓线的步骤包括：对每个所述投影面上的所述投影点进行初次曲线拟合，以在每个所述投影面上得到一B样条曲线；对所述B样条曲线进行二次曲线拟合，以在每个所述投影面上得到贴合所述叶片表面轮廓的轮廓线。在一实施例中，所述对投影面上的投影点进行初次曲线拟合，以在每个投影面上得到一B样条曲线的步骤包括：利用PCL点云处理工具对所述投影点进行排序处理，以获得按照预定序列排序的有序投影点；对每个所述投影面上的所述有序投影点进行B样条曲线拟合，以得到所述B样条曲线。在一实施例中，所述二次曲线拟合采用贝塞尔曲线拟合方式。本公开的另一方面是提供了一种风机叶片表面轮廓线拟合系统。所述风机叶片表面轮廓线拟合系统用于实现如前所述的风机叶片表面轮廓线拟合方法的步骤。所述风机叶片表面轮廓线拟合系统包括：数据获取模块，用于获取风机叶片的点云数据；数据拆分模块，用于拆分所述点云数据，以得到分别对应所述风机叶片的每个叶面的区域点云数据；点云投影模块，用于将所述投影面两侧预定范围内的点沿所述叶片长度方向投影到所述投影面上，以在所述投影面上得到投影点；点云拟合模块，用于对每个所述平面上的投影点进行曲线拟合，以在每个所述平面上得到贴合所述叶片表面轮廓的轮廓线。本公开的再一方面还提供了一种风机叶片表面轮廓线拟合设备。所述风机叶片表面轮廓线拟合设备包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如本公开前一方面所述的风机叶片表面轮廓线拟合方法的步骤。本公开的最后一方面则是提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的风机叶片表面轮廓线拟合方法的步骤。一方面，本公开提供的风机叶片表面轮廓线拟合方法，通过获取基于风机叶片的点云数据，进而将数据进行拆分，以得到对应风机叶片不同区域表面的区域点云数据，再由投影操作和曲线拟合最终实现得到拟合轮廓线的目的。另一方面，本公开还通过分步曲线拟合的方式，对点云数据进行拟合，大大降低了计算设备的计算量，并且还提高了最终得到的轮廓线的精确度。有利于后续叶片表面损伤的精确计算。附图说明附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于示例的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。图1是本公开风机叶片表面轮廓线示意图；图2是本公开一实施例所展示的风机叶片表面轮廓线拟合方法的步骤流程图；图3是本公开一实施例提供的优选的曲线拟合方法的步骤流程图；图4是本公开一实施例提供的风机叶片表面轮廓线拟合系统模块连接示意图；图5是本公开一实施例提供的风机叶片表面轮廓线拟合设备的结构示意图；图6是本公开一实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。具体实施方式通过上述说明可知，叶片是风力发电机的重要组成部分，叶片的“健康”对于风力发电机来说至关重要。为了保持叶片始终处于最佳状态，叶片巡检工作成为了风力发电机配套运营的常态。传统的叶片巡检方式，是利用在地面的人工进行远距离观察，对于高度较高或者叶长较长的风机，还会配置望远镜等设备以辅助查看。显然，由于距离的限制，这种传统的人工巡检方式很难查看到叶片上比较细小的损伤。因此在实际工作中，人工巡检的方式也严重困扰着风电行业的运营者和生产商。随着人工智能技术的发展，利用无人机对风机叶片进行巡检的新方式逐渐进入人们的视野。利用无人机对风机叶片进行巡检，具体来说，是利用无人机携带拍摄器材，飞行到风机叶片所处的高度位置，并按照预定的飞行路径进行飞行；在飞行过程中不断地对叶片进行拍照，最终对拍摄的照片上的叶片图像进行缺陷分析。对于获取的图像进行人工分析，显然不能得到理想的结果(人工处理的能力和效率难以应对庞大数量的图像带来的挑战)。但是利用计算机，结合图像处理的方式也往往因为无法获得精确的风机叶片表面轮廓线而导致计算出的损伤大小(通常指损伤的长、宽和/或面积)容易出现严重误差。本公开所指的风机叶片表面轮廓线可以参考图1中的轮廓线1。它是与风机叶片的一个表面(按照无人机全面获取风机叶片的要求，通常会把风机叶片的表面沿长度方向分成几个区域，例如可以按照风机的实际空间位置，将风机叶片分为前叶面、后叶面、下叶面(叶片在水平状态下时仰视角度所看到的面)和上叶面(叶片在水平状态下时俯视角度所看到的面))贴合，且与叶片的长度方向存在夹角(通常会设置成90°)的一种线，容易理解，这里的贴合是指线条与叶片表面具有一致的起伏变化。本公开提供的方法是可以得到对应(贴合)风机叶片的其中一个面的轮廓线，但这也容易启示本领域技术人员，将其推广到环绕风机叶片的轮廓线(例如垂直于叶片长度方向环绕的轮廓线)为了解决现有技术存在的问题，提高获取的风机叶片表面轮廓线的精确度，专利技术人通过创造性的劳动提出了一种风机叶片表面轮廓线拟合方法。该方法能够得到精确的贴合风机叶片表面的轮廓线，为后续的叶片表面的损伤大小计算奠定了有利基础。以下结合附图和具体实施例对本公开提出的风机叶片表面轮廓线拟合方法作进一步详细说明。根据权利要求书和下面说明，本公开的优点和特征将更清楚。需说明的内容是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风机叶片表面轮廓线拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：/n获取风机叶片的点云数据；/n拆分所述点云数据，以得到分别对应所述风机叶片的每个叶面的区域点云数据；/n在所述区域点云数据中建立多个按照预定间隔排列，且垂直于叶片长度方向的投影面；/n将所述投影面两侧预定范围内的点沿所述叶片长度方向投影到所述投影面上，以在所述投影面上得到投影点；/n对每个所述平面上的投影点进行曲线拟合，以在每个所述平面上得到贴合所述叶片表面轮廓的轮廓线。/n

【技术特征摘要】
1.一种风机叶片表面轮廓线拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取风机叶片的点云数据；
拆分所述点云数据，以得到分别对应所述风机叶片的每个叶面的区域点云数据；
在所述区域点云数据中建立多个按照预定间隔排列，且垂直于叶片长度方向的投影面；
将所述投影面两侧预定范围内的点沿所述叶片长度方向投影到所述投影面上，以在所述投影面上得到投影点；
对每个所述平面上的投影点进行曲线拟合，以在每个所述平面上得到贴合所述叶片表面轮廓的轮廓线。


2.如权利要求1所述的风机叶片表面轮廓线拟合方法，其特征在于，所述预定间隔为0.4～0.6m。


3.如权利要求2所述的风机叶片表面轮廓线拟合方法，其特征在于，所述预定间隔为0.5m。


4.如权利要求1所述的风机叶片表面轮廓线拟合方法，其特征在于，所述预定范围为0.08～0.12m。


5.如权利要求1所述的风机叶片表面轮廓线拟合方法，其特征在于，所述对每个平面上的投影点进行曲线拟合，以在每个平面上得到贴合叶片表面轮廓的轮廓线的步骤包括：
对每个所述投影面上的所述投影点进行初次曲线拟合，以在每个所述投影面上得到一B样条曲线；
对所述B样条曲线进行二次曲线拟合，以在每个所述投影面上得到贴合所述叶片表面轮廓的轮廓线。


6.如权利要求5所述的风机叶片表面轮廓线拟合方法，其特征在于，所述对投影面上的投影点进行初次曲线拟合，以在...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴昊男，刘迅，苏航，陈小明，仝政霖，
申请(专利权)人：上海扩博智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31