【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风电叶片无损检测领域，具体涉及一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法。
技术介绍
1、。风电叶片是风力发电机组的关键部件，其安全可靠性对整个风电机组的稳定运行起着非常重要的作用。叶片在严酷的自然环境中服役，长期承受疲劳载荷和环境载荷的共同作用，极易产生损伤，进一步演化可能导致叶片本体破裂或断裂。我国的风电产业经历高速发展期后，正处于维护成本的制高点和设备出质保的危险期。据调查，一些风电场叶片损坏率高达40％-50％，运行现状不容乐观。
2、目前，在役风电叶片检测主要采用传统的检测方式。工作人员通过望远镜或观鸟镜等设备远距离目视观测，对于早期微小损伤的检测能力不足，且主要依靠工作人员经验判断，受人为因素影响大。定期检测通常依靠大型机械与动力设备将工作人员吊装到叶片位置，采用接触式检测手段完成，很好地解决了远距离观测带来的不利影响，但单个机组至少需要3天时间，耗费了大量的人力和物力，且工作人员需要高空作业，存在一定的安全风险。
3、无人机航拍的方式可以克服上述困难，目前主要基于无人机搭载可见光视觉传感器实现叶片表面损伤的检测，非接触、效率高，但该方法受光照影响大，降低了损伤识别的成功率，且对于表下和内部损伤无法实现。被动式红外热像技术既可以实现叶片表面损伤的检测，也可以实现表下损伤的检测，但该技术受环境气候条件影响大，仅仅依靠自然激励，不是所有的损伤均能被成功检测。本专利技术正是在现有技术的基础上，对此进行技术创新和完善，公开一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法。
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1、本专利技术的目的是提供一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，以解决望远镜对早期微小损伤的检测能力不足，定期检测效率低且耗费大量人力和物力，无人机辅助的视觉航拍不能检测表下和内部损伤，被动式红外热像技术受环境气候条件影响大等问题。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，以主无人机、副无人机作为载运工具，主无人机包括激光激励子系统、主飞行控制子系统和主路径规划子系统；副无人机包括红外热像子系统、副飞行控制子系统和副路径规划子系统；
4、所述方法步骤包括：
5、步骤a：巡检前，将被测叶片的姿态调整为叶尖朝上，展向方向垂直于水平地面。
6、步骤b：以轮毂的中心为原点，以被测叶片的叶尖方向为y轴的正向、y轴正向顺时针旋转90°为x轴的正向，建立风电机组所在平面坐标系。
7、步骤c：巡检前，所述主无人机从塔基周围起飞，飞行至与轮毂中心同一高度，在轮毂左侧方悬停。
8、步骤d：所述副无人机在主无人机悬停后，从塔基周围起飞，飞行至轮毂中心正前方一定距离处悬停。
9、步骤e：所述主无人机根据规划路径飞行，对被测叶片辅助激光激励进行加热，飞行中相距被测叶片表面一定距离。
10、步骤f：所述副无人机与主无人机同一时间以同一速度飞行，二者相距一定距离，沿着规划路径采集被测叶片加热后的温度场分布图。
11、步骤g：待所述被测叶片完成巡检后，所述主无人机、副无人机沿规划路径返回至地面。
12、步骤h：重复步骤a-g，完成同一风电机组其他两支叶片的巡检。
13、优选的，所述步骤c中，主无人机从轮毂下方距塔基前方15m处起飞，飞行至与轮毂中心同一高度，悬停位置与轮毂正前方平面的垂直距离为10m，与x-y轴平面的夹角为θ。
14、所述步骤d中，副无人机从轮毂下方距塔基前方20m处起飞，飞行至与轮毂正前方10m处悬停。
15、所述步骤e、f中，规划路径的具体步骤为：
16、步骤1：主无人机、副无人机以速度v，沿y轴正向从叶根垂直飞行至叶尖，副无人机红外热像子系统采集叶片前缘表面的温度场分布图；
17、步骤2：主无人机、副无人机分别在水平方向沿逆时针旋转90°，以速度v垂直运动到叶根位置，副无人机红外热像子系统采集叶片迎风面表面的温度场分布图；
18、步骤3：主无人机、副无人机再次在水平方向沿逆时针旋转90°，以速度v垂直运动到叶尖位置，副无人机红外热像子系统采集叶片后缘表面的温度场分布图；
19、步骤4：主无人机、副无人机继续在水平方向沿逆时针旋转90°，以速度v垂直运动到叶根位置，副无人机红外热像子系统采集叶片背风面表面的温度场分布图。
20、所述步骤e中，主无人机在沿规划路径飞行时，相距被测叶片9-10m。
21、所述步骤f中，主无人机、副无人机水平相距约6m。
22、主无人机、副无人机规划路径分别是由主路径规划子系统、副路径规划子系统在巡检前根据被测叶片规格和姿态规划生成的。主无人机悬停位置与xy平面的夹角θ＝60°，即与x轴正方向的夹角为120°。
23、所述步骤1中，主无人机、副无人机的飞行速度v＝0.1m/s。
24、与现有技术相比，本专利技术提供的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，通过无人机搭载，采用激光激励+红外热像仪的主动检测方式，相对于被动式红外热像，受环境气候条件影响更小，更有利于表下损伤的检测，同时检出率与检测成功率更高。
25、相对于无人机航拍的视觉检测方式，该方法能够对风电叶片实现更加全面的检测，不仅能够实现表面损伤的检测，还能检测表下及内部损伤。
26、相较于定期接触式检测方式，不仅提高了检测效率，节省了大量的人力和物力，也有效地避免了因工作人员需要高空作业带来的安全风险及人身伤亡事故的发生。
27、相对于使用通过望远镜或观鸟镜等设备远距离目视观测的传统检测方式，提升了对早期微小损伤的检测能力，降低了因工作人员经验不足对损伤的误判。
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1.一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，以主无人机、副无人机作为载运工具；
2.根据权利要求1所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，所述步骤c中，主无人机从轮毂下方距塔基前方15m处起飞，飞行至与轮毂中心同一高度，悬停位置与轮毂正前方平面的垂直距离为10m，与xy平面的夹角为θ。
3.根据权利要求2所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，主无人机悬停位置与xy平面的夹角θ＝60°，即与x轴正方向的夹角为120°。
4.根据权利要求1所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，所述步骤d中，副无人机从轮毂下方距塔基前方20m处起飞，飞行至与轮毂正前方10m处悬停。
5.根据权利要求1所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，所述步骤e中，主无人机在沿规划路径飞行时，相距被测叶片9-10m。
6.根据权利要求1所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，所述步骤f中，主无人机、副无人机水平相距约6m。
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8.根据权利要求1所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，所述步骤e、f中，规划路径的具体步骤为：
9.根据权利要求8所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，所述步骤1中，主无人机、副无人机的飞行速度v＝0.1m/s。
...【技术特征摘要】
1.一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，以主无人机、副无人机作为载运工具；
2.根据权利要求1所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，所述步骤c中，主无人机从轮毂下方距塔基前方15m处起飞，飞行至与轮毂中心同一高度，悬停位置与轮毂正前方平面的垂直距离为10m，与xy平面的夹角为θ。
3.根据权利要求2所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，主无人机悬停位置与xy平面的夹角θ＝60°，即与x轴正方向的夹角为120°。
4.根据权利要求1所述的一种主动式红外热像的在役风电叶片检测方法，其特征在于，所述步骤d中，副无人机从轮毂下方距塔基前方20m处起飞，飞行至与轮毂正前方10m处悬停。
5.根据权利要求1所述的一种主动式红外...
【专利技术属性】
技术研发人员：王健，张永，崔红梅，宗哲英，高靖，苏力德，张龙飞，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，
类型：发明
国别省市：
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