[发明专利]一种基于无人机的风力发电机叶片损伤在线检测方法

说明书

本发明公开一种基于无人机的风力发电机叶片损伤在线检测方法，是将摄像机及二轴云台均安装在无人机上，再将平面镜固定在二轴云台的横滚转台上，平面镜镜面朝向光学镜头且与光学镜头轴线呈一定角度，检测时平面镜正对叶片叶尖部位并使镜面影像反射至光学镜头，再由摄像机获取风机叶片连续图像。本发明所用摄像机对现有技术进行了改进，其视频流模式及拍照模式的图像无需切换并行输出，将拍照模式的图像以连续的方式进行存储，使得连续拍照图像达到25帧每秒。可准确测量风机运行角速度，并将摄像机对叶片从叶尖至叶根连续拍照图像进行精准拼接，同时可使平面镜(摄像机)追踪风机的最大转速，实现对风机叶片的快速、准确的损伤检测。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机叶片损伤检测方法，尤其是一种基于无人机的风力发电机叶片损伤在线检测方法。

背景技术

风机(风力发电机)叶片是风电机组的重要组成部分，一般由玻璃纤维复合材料制成，因受外界冲击，难免会出现不同程度的表面破损和内部裂痕等损伤，严重时会导致断裂。发生断裂时，三叶片平衡旋转状态被破坏，发电机组瞬间剧烈振动，若机组保护失效或刹车装置延迟动作，将对发电机组轴系、塔筒以及相邻叶片带来严重损害，甚至导致整台机组损坏，因此需要定期对风机叶片进行检测。

以往对风机叶片损伤的检测方法已经由人工发展到探伤设备(超声波等音频设备及红外、可见光等视频设备)检查，但是，检查过程仍需关停被检风机，使风力发电企业因此而产生巨大经济损失。申请号为201811144527.6的中国发明专利申请公开了一种风力发电机组叶片损伤在线检测方法，是将固定有光学镜头的六自由度云台安装在移动设备上，然后控制六自由度云台跟踪叶片转动获取叶片连续的多部位图像(如图13所示)，最后由微处理器完成叶片完整图像拼接和叶片损伤检查。可以在风机运行过程中检测叶片损伤状况，避免因停机检测叶片损伤给风力发电企业带来的经济损失。然而，存在如下问题：

(1)六自由度云台可旋转角度范围相对较小(横摇、纵倾和偏航最大±30度)，难以适用于因风机高度大而导致拍摄仰角过大的情形；

(2)转动速度受限，难以追踪风力发电机组叶片的最大转速；

(3)体积大、质量重，安装不便。

无人机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机，具有体积小、重量轻及随意移动等优点，特别是部分无人机上设置有稳定平台(稳台)，稳定平台内置的角度传感器可实时测量无人机悬停时的倾斜角度，进而通过纠偏使平台始终处于稳定的水平状态。因此，将摄像机固定在无人机稳台上可不受俯仰和水平角度限制，任何倾角都可实现拍摄。但是，现有无人机拍摄并不能实现跟踪叶片转动以获取叶片连续的多部位图像。

现有的二轴云台有横滚转台及俯仰转台且分别由电机控制，相比六自由度云台具有体积小、质量轻、成本低及便于安装等优点，若将摄像机固定在横滚转台上，则摄像机可随横滚转台实现X轴水平及Y轴竖直(俯仰)均360度转动。但是，由于现有无人机难以承受载有摄像机的二轴云台的转动力矩，因此无法将载有摄像机的二轴云台安装在无人机上实现跟踪叶片转动以获取叶片连续的多部位图像。同时，如果用固定在横滚转台上的现有摄像机跟踪风机叶片转动直接获取叶片连续的多部位图像，则会出现出现各画面叶片边缘之间有夹角的情况，难以实现图像拼接。

因此，迄今为止并没有将无人机与二轴云台结合实现风力发电机叶片损伤在线检测的相关报道。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种基于无人机的风力发电机叶片损伤在线检测方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于无人机的风力发电机叶片损伤在线检测方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

步骤1.安放设备