[发明专利]通过无人机对风机叶尖跟踪检测时跟丢再捕捉方法及系统

权利要求书

1.一种通过无人机对风机叶尖跟踪检测时跟丢再捕捉方法，所述风机包括风塔和设置在风塔顶端的叶轮、发电机，所述叶轮设置在所述发电机前端以驱动所述发电机，所述叶轮包括连接所述发电机的轮毂和多个沿轮毂周向均匀分布的叶片，将一叶片作为目标叶片，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：控制无人机从所述目标叶片的一侧面进行从叶尖区域至叶根区域飞行并通过无人机上设置的固态雷达对目标叶片进行探测；

步骤S2：当所述固态雷达探测到所述目标叶片时，控制所述无人机与所述目标叶片距离大于等于第一设定距离时确定一飞行路径位置；

步骤S3：控制所述无人机从所述飞行路径位置飞行至叶尖区域再进而由叶尖区域飞行至叶根区域同时通过无人机上设置的固态雷达对目标叶片进行追踪探测；

当在步骤S1至步骤S5中，所述无人机的飞行路线通过如下方式生成：

步骤N1：以风机的风塔的地面中心为原点O建立世界坐标系，所述世界坐标系中，Y轴为竖直向上的方向，Z轴为正南方向，X轴为正东方向；

步骤N2：根据所述世界坐标系进行平移变换和旋转变换生成所述发电机对应的发电机坐标系，根据所述发电机坐标系进行平移变换和旋转变换生成所述轮毂对应的轮毂坐标系，进而根据所述轮毂坐标系进行旋转变换生成每一叶片对应的叶片坐标系；

步骤N3：通过每一叶片对应的叶片坐标系在每一所述叶片的前侧和/或后侧设置多个路径点，每个所述路径点包括地理位置和相机姿态信息，根据所述路径点形成飞行路线；

在每一叶片对应的所述叶片坐标系中确定每一叶片前侧和/或后侧路径点的坐标，具体为：

a＝n/(N-1)；

V_wp[n]＝[a*L,V_dist,H_dist]；

其中，V_wp[n]为编号n的路径点坐标，N为沿叶长度方向的路径点的数量，n为路径点的编号，L为叶片的长度，H_dist为路径点距离叶片中的水平距离，V_dist为路径点距离叶片的垂直距离，当路径点位于叶片前侧时，H_dist为正值，当路径点位于叶片后侧时，H_dist为负值，当路径点位于叶片上侧时，V_dist为正值，当路径点位于叶片下侧面时，V_dist为负值；

所述发电机与所述风塔之间的平移矩阵为(0，Hgt，0)，所述发电机与所述风塔之间的旋转矩阵为(0，Hdg，0)；

所述轮毂与所述发电机之间的平移矩阵为(0，0，Fwd)，所述轮毂与所述发电机之间的旋转矩阵(P，0，R)；

其中，Hgt为风塔高度，具体为地面至轮毂中心的距离，Hdg为风机的朝向角度，Fwd为从轮毂中心至风塔中心的位置，P为轮毂的俯仰角，R为轮毂的转角；

所述风机的朝向角度采用如下步骤计算生成：

步骤M1：控制无人机以风塔高度绕风机飞行，当无人机在飞行过程中，通过图像传感器采集所述叶轮的视频流；

步骤M2：对所述视频流中的叶片进行检测，当检测到风机的三个叶片时，对三个叶片进行实时跟踪，并实时计算三个叶片的相对位置及重叠度；

步骤M3：当检测到两个叶片完全重叠时，认定此时无人机飞行到风轮平面β上，读取此时位置传感器获取的点P₁的位置信息；

步骤M4：根据点P₁的位置信息计算与点P₁以风塔呈轴对称分布的点P₂的第一位置信息；

步骤M5：根据点P₁的位置信息、点P₂的第一位置信息以及地球质心计算出风轮平面β，进而根据所述风轮平面的法向量确定所述风机的朝向角度。

2.根据权利要求1所述的通过无人机对风机叶尖跟踪检测时跟丢再捕捉方法，其特征在于，当在步骤S3中，当所述固态雷达探测到目标叶片时，通过无人机上设置的相机连续采集目标叶片的多张图像；

在所述图像中识别出所述叶片的缺陷，并标注出每一所述缺陷的缺陷位置和缺陷类型以及所述缺陷所在叶片的编号。