一种无人机辅助下风力机叶片检修方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种无人机辅助下风力机叶片检修方法及装置，涉及风力机叶片损伤识别和损伤定位技术领域，本申请所提出的方法以风力机轮毂中心为无人机巡检飞行路径辅助基准点，通过无人机对待检叶片按指定路径巡检，并对巡检图像进行误差判定。本申请所提供的检修方法为人工修补叶片提供前期的损伤识别、成本可控，所拍摄的巡检图像与风力机叶片上的区域精确对应，能够进行高效的损伤定位。能够进行高效的损伤定位。能够进行高效的损伤定位。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机辅助下风力机叶片检修方法及装置


[0001]本申请涉及风力机叶片损伤识别和损伤定位
，尤其涉及一种无人机辅助下风力机叶片检修方法及装置。

技术介绍

[0002]风电能源在“双碳”战略目标下将逐渐发挥出其重要影响力，作为推动“30
·
60目标”的主力军，风电产业将在我国“十四五”期间步入加速提质发展的新阶段。在风力机运行过程中，叶片常处于低温、雷击等恶劣气候条件下，其运行过程中长期受到变载荷的激励且易发生腐蚀，从而引起前缘开裂、雷击损坏、结冰、叶根断裂导致叶片处于亚健康工作状态。因此，风电企业通常会定期对叶片进行停机检修，以确保风电机组的稳定运行。
[0003]近年来，随着风力机叶片尺寸的逐渐增大，叶片的损伤修补面临更多新的挑战。风电工人在进行风力机叶片修补时，由于叶片尺寸过大，不能迅速发现叶片损伤部位并到达指定位置进行修补，因此需要长时间在高空作业。现有的风力机叶片修补流程需要耗费大量的人力物力，且长时间的高空作业会加大工人发生安全事故的概率。从检修成本与工人安全的角度出发，有必要提出一种无人机辅助下风力机叶片的停机检修方法，以提升风力机叶片检修过程的效率和安全性。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种无人机辅助下风力机叶片检修方法及装置。
[0005]无人机辅助下风力机叶片检修方法包括：
[0006]步骤S101，以风力机轮毂中心为坐标系原点建立第一空间坐标系，并在所述第一空间坐标系中建立风力机叶片的数学模型；
[0007]步骤S102，基于风力机叶片的数学模型，在风力机叶片表面生成检测路径；
[0008]步骤S103，根据所述检测路径平移映射生成无人机的巡检飞行路径；其中，所述无人机安装有用于对风力机摄像的双目摄像设备和用于发射激光以在风力机上形成激光标记的激光投影装置；
[0009]步骤S104，在无人机进行巡检飞行前，以风力机轮毂中心定位初始位置并采集初始图像；
[0010]步骤S105，识别初始图像中的风力机轮毂中心，并确定初始位置下无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标向量Q0；
[0011]步骤S106，提取初始图像中的激光投影装置在风力机上照射形成的激光标记，并确定初始图像中激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G0；
[0012]步骤S107，根据初始图像中无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标Q0、以及激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G0，确定初始图像中激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量P
g
；其中，P
g
＝G0‑
(
‑
Q0)；
[0013]步骤S108，获取无人机在巡检飞行过程中以设定频率对待检测的风力机叶片进行拍摄采集的L张巡检图像，并在拍摄第q张巡检图像时，确定无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标向量Q
q
，并在第q张巡检图像中，确定激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G
q
；
[0014]步骤S109，根据坐标向量Q
q
和坐标向量G
q
对巡检图像进行误差判定，并根据判定结果确定是否重新拍摄巡检图像；
[0015]步骤S110，根据巡检图像确定风力机叶片是否有损伤，若有，则根据损伤对应的巡检图像，确定损伤位置。
[0016]在一些技术方案中，步骤S109包括：
[0017]步骤S109a，根据无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标向量Q
q
计算推导标记点P
q
，P
q
＝Q
q
‑
Q0；
[0018]步骤S109b，根据激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G
q
计算测量标记点D
q
，D
q
＝Q
q
‑
(P
g
‑
G
q
)；
[0019]步骤S109c，根据推导标记点P
q
和测量标记点D
q
计算误差水平R；误差水平R的计算式为：
[0020]步骤S109d，当误差水平R超过阈值F时，重新拍摄巡检图像。
[0021]在一些技术方案中，步骤S110具体包括：对巡检图像进行图像处理，并提取颜色特征、形状特征和纹理特征，以判定出巡检图像对应的叶片区域的是否损伤以及损伤类型。
[0022]在一些技术方案中，所述损伤类型包括：起鼓、腐蚀、开裂、表面裂纹和砂眼。
[0023]另一方面，本申请还提出了一种无人机辅助下风力机叶片检修装置，包括：
[0024]建立模块，用于以风力机轮毂中心为坐标系原点建立第一空间坐标系，并在所述第一空间坐标系中建立风力机叶片的数学模型；
[0025]检测路径生成模块，用于基于风力机叶片的数学模型，在风力机叶片表面生成检测路径；
[0026]飞行路径生成模块，用于根据所述检测路径平移映射生成无人机的巡检飞行路径；其中，所述无人机安装有用于对风力机摄像的双目摄像设备和用于发射激光以在风力机上形成激光标记的激光投影装置；
[0027]定位模块，用于在无人机进行巡检飞行前，以风力机轮毂中心定位初始位置并采集初始图像；
[0028]识别模块，用于识别初始图像中的风力机轮毂中心，并确定初始位置下无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标向量Q0；
[0029]提取模块，用于提取初始图像中的激光投影装置在风力机上照射形成的激光标记，并确定初始图像中激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G0；
[0030]向量确定模块，用于根据初始图像中无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标Q0、以及激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G0，确定初始图像中激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量P
g
；其中，P
g
＝G0‑
(
‑
Q0)；
[0031]获取模块，用于获取无人机在巡检飞行过程中以设定频率对待检测的风力机叶片进行拍摄采集的L张巡检图像，并在拍摄第q张巡检图像时，确定无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标向量Q
q
，并在第q张巡检图像中，确定激光标记相对于双
目摄像设备光学中心的坐标向量G
q
；
[0032]判定模块，用于根据坐标向量Q
q
和坐标向量G
q
对巡检图像进行误差判定，并根据判定结果确定是否需要重新拍摄巡检图像；
[0033]损伤确定模块，用于根据巡检图像确定风力机叶片是否有损伤，若有，则根据损伤对应的巡检图像，确定损伤位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机辅助下风力机叶片检修方法，其特征在于，包括：步骤S101，以风力机轮毂中心为坐标系原点建立第一空间坐标系，并在所述第一空间坐标系中建立风力机叶片的数学模型；步骤S102，基于风力机叶片的数学模型，在风力机叶片表面生成检测路径；步骤S103，根据所述检测路径平移映射生成无人机的巡检飞行路径；其中，所述无人机安装有用于对风力机摄像的双目摄像设备和用于发射激光以在风力机上形成激光标记的激光投影装置；步骤S104，在无人机进行巡检飞行前，以风力机轮毂中心定位初始位置并采集初始图像；步骤S105，识别初始图像中的风力机轮毂中心，并确定初始位置下无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标向量Q0；步骤S106，提取初始图像中的激光投影装置在风力机上照射形成的激光标记，并确定初始图像中激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G0；步骤S107，根据初始图像中无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标Q0、以及激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G0，确定初始图像中激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量P
g
；其中，P
g
＝G0‑
(
‑
Q0)；步骤S108，获取无人机在巡检飞行过程中以设定频率对待检测的风力机叶片进行拍摄采集的L张巡检图像，并在拍摄第q张巡检图像时，确定无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标向量Q
q
，并在第q张巡检图像中，确定激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G
q
；步骤S109，根据坐标向量Q
q
和坐标向量G
q
对巡检图像进行误差判定，并根据判定结果确定是否重新拍摄巡检图像；步骤S110，根据巡检图像确定风力机叶片是否有损伤，若有，则根据损伤对应的巡检图像，确定损伤位置。2.根据权利要求1所述的无人机辅助下风力机叶片检修方法，其特征在于，步骤S109包括：步骤S109a，根据无人机的双目摄像设备光学中心在第一空间坐标系中的坐标向量Q
q
计算推导标记点P
q
，P
q
＝Q
q
‑
Q0；步骤S109b，根据激光标记相对于双目摄像设备光学中心的坐标向量G
q
计算测量标记点D
q
，D
q
＝Q
q
‑
(P
g
‑
G
q
)；步骤S109c，根据推导标记点P
q
和测量标记点D
q
计算误差水平R；误差水平R的计算式为：步骤S109d，当误差水平R超过阈值F时，重新拍摄巡检图像。3.根据权利要求1所述的无人机辅助下风力机叶片检修方法，其特征在于，步骤S110具体包括：对巡检图像进行图像处理，并提取颜色特征、形状特征和纹理特征，以判定出巡检图像对应的叶片区域的是否损伤以及损伤类型。4.根据权利要求3所述的无人机辅助下风力机叶片检修方法，其特征在于，所述损伤类型包括：起鼓、腐蚀、开裂、表面裂纹和砂眼。
5.一种无人机辅助下风力机叶片检修装置，其特征在于，包括：建立模块，用于以风力机轮毂中心为坐标系原点建立第一空间坐标系，并在所述第一空间坐标系中建立风力机叶片的数学模型；检测路径生成模块，用于基于风力机叶片的数学模型，在风力机...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景云，王文韫，戴巨川，张磊安，刘卫生，冯学斌，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：