[发明专利]一种双无人机搭载主动热成像的风机叶片巡检方法

说明书

本发明公开了一种双无人机搭载主动热成像的风机叶片巡检方法，采用无人机组搭载主动热成像系统（热激励源和热像仪）对风机叶片进行巡检，相对于传统视觉检测，热成像检测不是依据缺陷的视觉形态来确定缺陷尺寸以及种类，而是通过表面区域在给定热激励下的响应来确定，能够有效区别叶片污渍和表面裂纹等缺陷，能够有效检测出在密度和埋藏深度上存在区别的裂痕和雨痕；热激励源作为热源，使热成像检测能够摆脱天气、温差、温度变化速率的影响，提高了检测结果的准确率；主机搭载热激励源，僚机搭载热像仪，保证了加热与采集之间有足够的时间间隔，以便显现深埋缺陷，有利于深埋缺陷的检测。

技术领域

本发明属于风机叶片巡检技术领域，尤其涉及一种双无人机搭载主动热成像的风机叶片巡检方法。

背景技术

在风机机场的运维过程中，由于风机叶片等大部件长期在恶劣自然条件下运行，存在雷击损坏、老化等问题，需要定期检修。根据中国风能协会报告显示，运行五年后是叶片损毁事故的高发期。一般情况下，叶片在运行过程中会逐步老化，后缘容易出现细微裂纹，逐步发展成外蒙皮严重扭曲，后缘蒙皮严重开裂，胶衣出现磨损脱落现象。同时，由于风机所处的地理位置，叶片维修成本通常占总维修成本一半以上。

传统的巡检手段主要依靠操作人员根据经验通过望远镜或者吊篮目视检测。在望远镜检测中，检测人员能够全面检测的部位和能够检测的最小缺陷尺寸都受到缺陷位置、望远镜倍数以及操作人员经验的影响。吊篮检测虽然能够克服这些困难，但是检测每个叶片时长需要8小时以上，而且操作人员作业风险高，不能够频繁进行。

无人机搭载视觉成像检测风机叶片成为替代人工吊篮和望远镜检测的新手段。然而，基于普通视觉的无人机检测方式虽然有快速、无死角、低成本等特点，但是在缺陷的分类和判定上却受到视觉检测本身的限制，例如，难以分别裂痕和雨痕之间的区别、无法及早发现叶片蒙皮表面下的缺陷等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双无人机搭载主动热成像的风机叶片巡检方法，以解决望远镜检测时全面检测的部位和能够检测的最小缺陷尺寸受缺陷位置、望远镜倍数以及经验的影响，吊篮检测时检测效率低、作业风险高等问题，以及普通视觉无人机检测方式在缺陷分类和判定上受到视觉检测本身的限制，难以区分裂痕和雨痕，无法发现叶片蒙皮表明下的缺陷等问题。

本发明独立权利要求的技术方案解决了上述发明目的中的一个或多个。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种双无人机搭载主动热成像的风机叶片巡检方法，应用于无人机组，所述无人机组包括主机和僚机，在所述主机上设置有第一图像采集模块、第一姿态路径规划模块、第一飞行控制模块以及热激励源，在所述僚机上设置有第二图像采集模块、第二姿态路径规划模块、第二飞行控制模块以及热像仪，所述方法包括以下步骤：

步骤1：巡检前，风机叶片呈倒Y字型停止，所述主机和僚机均位于塔筒基底的前方；

在风机叶片的旋转平面建立二维坐标系，所述二维坐标系以轮毂的中心位置为原点，以平行于塔筒且竖直向上的方向为y轴的正方向，所述y轴的正方向顺时针旋转90°为x轴的正方向；

步骤2：巡检时，所述主机飞离地面，当主机飞行至轮毂的前方，且与轮毂的中心位置在同一高度时，主机悬停在轮毂的前方；

步骤3：僚机从地面起飞，当僚机飞行至与主机在同一高度时，僚机悬停于主机的左侧或右侧；

所述主机的左侧与x轴的负方向为同一侧，主机的右侧与x轴的正方向为同一侧；

步骤4：所述主机根据巡检路径绕待检叶片飞行，主机在飞行过程中通过热激励源对待检叶片进行加热；待所述主机飞行一段距离后，所述僚机飞行至轮毂的前方，再跟踪所述主机进行飞行，僚机在飞行过程中通过热像仪采集待检叶片表面的温度响应数据；