[发明专利]一种激光净空雷达监测风机净空距离时的标定方法及辅助装置

权利要求书

1.用于风机净空距离监测及标定的辅助装置，其特征在于：包括显示屏、数据转换接口、数据存储及处理平台；所述显示屏一端与电源电性连接，另一端通过数据转换接口与测量风机净空距离的净空雷达电性连接；

所述数据存储及处理平台，用于储存净空雷达传送的图像数据，以及在图像的特定像素上进行叠加标记处理。

2.根据权利要求1所述的用于风机净空距离监测及标定的辅助装置，其特征在于：其中标记处理，包括采用特定符号进行表征图像中的至少某一个点位置、方位的标定，及定位亮斑中心点、存储及输出特定的虚拟标记，其中特定符号包括但不限于采用圆点、横纵线、交叉十字、规则形状中至少一种。

3.一种激光净空雷达监测风机净空距离时的标定方法，其特征在于：所述标定方法采用权利要求1或2所述的用于风机净空距离监测及标定的辅助装置，具体步骤为

步骤一：组装激光测距模块及摄像头

将多个激光测距模块与一个摄像头，，固定安装在同一个刚性基板上底面，其中至少一个激光测距模块的视场与摄像头的视场中心保持基本平行，其中设定此平行的激光测距模块的激光束为“原点激光束”，设置测量出摄像头传感器中心点与该测距模块光学孔径中心点的距离，记为摄像头/原点激光束中心距为1～10cm；

步骤二：室内标定

在室内通过用于风机净空距离监测及标定的辅助装置进行虚拟标定，进行对多个激光测距模块与一个摄像头在平面上的激光束光斑显示、虚拟标记投影、互相对齐处理后，获得虚拟标记文件；

步骤三：初步安装激光净空雷达

将步骤一中结构装在一保护外壳内，组装为激光净空雷达，将激光净空雷达放置在风机的机舱内或机舱外要求的位置，进行初步固定；

步骤四：投射虚拟标记文件并调整雷达姿态

将激光净空雷达摄像头连接标定辅助装置，装置显示摄像头俯视状态下风机附近地面图像，然后将虚拟标记叠加于地面图像上，同时在地面上进行测量找点并放置标记物、对激光净空雷达位置调整使虚拟标记与标记物重合，最后获得标准标定结果；

步骤五：固定安装雷达

固定激光净空雷达姿态，使得激光净空雷达的原点激光束均按照实际要求投射在地面标记物的对应位置，完成标定。

4.根据权利要求3所述激光净空雷达监测风机净空距离时的标定方法，其特征在于：步骤一中，所述刚性基板，用于所有激光测距模块、摄像头的相对位置、相对姿态不发生变化；当激光净空雷达多于1组时，按照步骤一中与原点激光束的相对位置，进行调整。

5.根据权利要求3所述激光净空雷达监测风机净空距离时的标定方法，其特征在于：步骤二，具体的方法为：

(1)首先在室内标定原点激光束与摄像头的相对位置，使摄像头及激光测距模块朝向一个较远距离的、与激光束垂直的平面上；

(2)将摄像头采集的数据通过接口连接显示屏，通过数据存储及处理平台对采集的图像进行，在特定像素上叠加标记处理、以及追踪亮斑中心点；

(3)将所有测距激光模块上电，使激光光源出光，光束打在平面上，此时数据存储及处理平台显示的摄像头拍摄的图像中，会出现激光测距模块发出的光束在其前方平面上打出的光斑，进行追踪光斑中心点，及计算出其坐标、加载虚拟标记；

(4)在数据存储及处理平台进行图像标定处理时，将虚拟标记的原点位置进行自动或人工对齐原点激光束对应的亮斑中心点，并自动补偿“摄像头/原点激光束中心距”以确保摄像头与原点激光束的完全平行；标定后，输出或导出“虚拟标记文件”。

6.根据权利要求5所述激光净空雷达监测风机净空距离时的标定方法，其特征在于：步骤(3)中，标记处理时，标记符号为直角坐标系符号、圆圈、三角形、星形、矩形、箭头、曲线、直线中至少一种。

7.根据权利要求3-5任一所述激光净空雷达监测风机净空距离时的标定方法，其特征在于：其中所述摄像头为红外摄像头，能够拍摄到激光光束。

8.根据权利要求3或5所述激光净空雷达监测风机净空距离时的标定方法，其特征在于：步骤四中，具体的方法为：

(1)获得地面上机舱俯视图像及叠加虚拟标记文件

激光净空雷达固定安装在风机的机舱上，获得将摄像头拍摄的俯视状态下风机一侧的地面机舱观测到的风机附近地面图像；

通过显示屏与摄像头数据接口连接，在数据存储及处理平台内显示步骤二获得的“虚拟标记文件”，与获得的地面图像，进行叠加虚拟标记文件；

(2)地面标定

通过对净空距离的计算及测量的方式，在地面上，获得原点激光束和/或其他激光束打在地面上的位置和/或指向，并在相应位置放置较大的标记物，标记物用于标记原点激光束在地面的落点位置及其他激光束连线的方向，或标记其他激光束落点位置；光线不好，采用物补光或放置LED灯方式标记；

(3)调整激光净空雷达姿态校正地面标定

通过调整激光净空雷达的指向、横滚角度、俯仰角度，进行调整摄像头视场位置，使虚拟标记对齐地面上对应的标记物位置，获得最终地面标定结果；

(4)完成雷达标定

雷达姿态完成调整，此时雷达的原点激光束按要求打在地面标记物的相应位置，其他激光束也打在相应位置。