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原文传递一种基于图像识别的风力机叶片巡检无人机和巡检方法

专利名称：	一种基于图像识别的风力机叶片巡检无人机和巡检方法
摘要：	本发明涉及风力机叶片巡检领域,公开了一种基于图像识别的风力机叶片巡检无人机和巡检方法，该巡检无人机包括安装在无人机本体上的机载电脑、光学变倍云台相机和广角相机，机载电脑包括飞行控制单元、图像数据处理单元和光学变倍云台相机控制单元；图像数据处理单元根据广角相机拍摄的风力机的空间图像计算出每个风力机叶片的巡检起始位置；图像数据处理单元对光学变倍云台相机拍摄的风力机叶片的图像进行计算处理，并通过光学变倍云台相机控制单元调节光学变倍云台相机的变倍、俯仰角度和偏航角度；在巡检时，巡检无人机悬停不动，通过改变光学变倍云台相机的变倍、俯仰角度和偏航角度对整个风力机叶片进行拍摄。
专利类型：	发明专利
申请人：	无锡风电设计研究院有限公司
发明人：	陆凡;包洪兵;谢振华;俞志强;管彩文
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911393629.6
公开号：	CN111038721A
代理机构：	无锡市汇诚永信专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	朱晓林
分类号：	B64D47/08;B64C27/08;H04N5/232;B;H;B64;H04;B64D;B64C;H04N;B64D47;B64C27;H04N5;B64D47/08;B64C27/08;H04N5/232
申请人地址：	214174 江苏省无锡市惠山经济开发区创惠路1号3018-3030室
主权项：	1.一种基于图像识别的风力机叶片巡检无人机，其特征在于：包括安装在无人机本体上的机载电脑、光学变倍云台相机和广角相机，所述机载电脑包括飞行控制单元、图像数据处理单元和光学变倍云台相机控制单元；所述广角相机用于拍摄风力机的空间图像，所述图像数据处理单元根据广角相机拍摄的风力机的空间图像计算出每个风力机叶片的巡检起始位置；所述光学变倍云台相机用于拍摄每个风力机叶片的图像，所述图像数据处理单元对光学变倍云台相机拍摄的风力机叶片的图像进行计算处理，并通过光学变倍云台相机控制单元调节光学变倍云台相机的变倍、俯仰角度和偏航角度；所述图像数据处理单元通过飞行控制单元控制巡检无人机飞往每个风力机叶片的巡检起始位置。 2.根据权利要求1所述的基于图像识别的风力机叶片巡检无人机，其特征在于：所述巡检无人机为多旋翼无人机。 3.根据权利要求1所述的基于图像识别的风力机叶片巡检无人机，其特征在于：所述图像数据处理单元还信号连接地面控制平台，所述地面控制平台用于在出现突发情况时切换巡检无人机为手动控制。 4.一种基于图像识别的风力机叶片巡检方法，应用如权利要求1-3任一项所述的基于图像识别的风力机叶片巡检无人机，其特征在于，包括以下步骤： S1:所述巡检无人机从风力机风轮正前方起飞，广角相机对风力机进行拍摄，图像数据处理单元根据广角相机传输的图像数据计算出每个风力机叶片的巡检起始位置，接着飞行控制单元控制巡检无人机飞向任一风力机叶片的巡检起始位置悬停； S2：所述光学变倍云台相机控制单元控制光学变倍云台相机捕捉正巡检风力机叶片的表面叶根； S3：捕捉完成后，图像数据处理单元根据光学变倍云台相机拍摄的图像数据计算正巡检风力机叶片的径向方向，然后通过光学变倍云台相机控制单元控制光学变倍云台相机变倍放大直至正巡检风力机叶片的弦长在图像中较饱满、且居中，巡检无人机依旧保持悬停，光学变倍云台相机控制单元控制光学变倍云台相机沿正巡检风力机叶片的径向方向扫掠，扫掠过程中，图像数据处理单元对光学变倍云台相机传送的图像数据进行处理，得到正巡检风力机叶片的弦长变化规律，然后光学变倍云台相机控制单元根据正巡检风力机叶片的弦长变化规律调整光学变倍云台相机的变倍，确保正巡检风力机叶片在图像中的比例及居中位置； S4:光学变倍云台相机控制单元控制光学变倍云台相机扫掠至正巡检风力机叶片的叶尖时，该风力机叶片巡检完成； S5：飞行控制单元控制巡检无人机飞往其余的待巡检风力机叶片，对每个待巡检风力机叶片都进行步骤S2、S3和S4,直至对所有风力机叶片完成巡检。 5.根据权利要求4所述的一种基于图像识别的风力机叶片巡检方法，其特征在于：步骤S1中，每个巡检起始位置距离与待巡检风力机叶片的距离大于50m，且均不在风轮平面内。 6.根据权利要求4所述的一种基于图像识别的风力机叶片巡检方法，其特征在于：步骤S3中，图像数据处理单元对光学变倍云台相机传送的图像数据处理的流程如下： S30：图像数据处理单元将原图像数据插值缩减至100*100，然后将图像数据二值黑白化，所述二值黑白化是指叶片区的像素为1，非叶片区的像素为0； S31：图像数据处理单元根据二值黑白化后的图像数据先计算正巡检风力机叶片的两侧轮廓线，进而得到正巡检风力机叶片的径向方向，接着计算正巡检风力机叶片区面积占整个图像的占比，最后计算图像数据中正巡检风力机叶片的形心位置； S32：图像数据处理单元根据步骤S31中得到的径向方向解耦出光学变倍云台相机的俯仰和偏航角度，根据步骤S31中得到的形心位置调整图像数据的径向垂直方向、并解耦出对应的光学变倍云台相机的俯仰和偏航角度；光学变倍云台相机控制单元根据解耦出的俯仰和偏航角度控制光学变倍云台相机沿径向方向扫掠，根据步骤S31中得到的占比对光学变倍云台相机进行变倍。 7.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的风力机叶片巡检方法，其特征在于：所述图像数据处理单元、光学变倍云台相机控制单元和光学变倍云台相机构成闭环控制，图像数据处理单元对光学变倍云台相机拍摄的正巡检风力机叶片的图像数据处理后，通过光学变倍云台相机控制单元实时调节光学变倍云台相机变倍、俯仰角度和偏航角度，图像数据控制单元通过光学变倍云台相机控制单元调节光学变倍云台相机的变倍时需确保正巡检风力机叶片区面积占整个图像的占比达到50％。
所属类别：	发明专利