[发明专利]一种面向风机叶片巡检的无人机自动航迹线规划方法

说明书

本发明公开一种面向风机叶片巡检的无人机自动航迹线规划方法，包括以下步骤：建立风机模型，根据巡检要求将风机模型进行网格化处理，得到风机面图形学模型，在模型的每个网格面片的基础上规划候选航迹点区域，保证航迹点区域中选择出的航迹点至少可见一个完整的面片区域，保证获取完整的风机表面图像；基于候选航迹点区域进行航迹点采样，完成航迹点优化；完成航迹线规划；进行风机姿态的识别并完成航迹线的调整。本发明基于模型生成航迹路径规划，再根据现场风机信息进行调整，对硬件要求低，所规划路径可靠性高，鲁棒性强；利用机器视觉方法获取风机叶片的偏转角度，实现航迹规划的调整，使巡检时不需关注风机的停机角度问题，自动化水平高。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种面向风机叶片巡检的无人机自动航迹线规划方法。

背景技术

目前，对于风机叶片的故障检测，正在兴起许多新型的、高科技的检测方式。针对静态叶片检测，主要包括激光多普勒测震、X射线成像、超声波探测、激光散斑检测、红外线热成像等方法。针对动态叶片检测，主要包括光纤传感、振动监测、电阻应变检测、数字图像处理、声发射等。但这些方法仍处在研发尝试阶段，对于风机叶片的检测应用最多的仍是传统的检测方法。

传统风机叶片巡检方式包括高空绕行下降目测法、高倍望远镜检测和叶片检修平台等。传统的叶片检测方法都是由人工来完成，因此面临安全性差、检测效率低、检测时间长且检测成本高等问题。因此，需要开发一套更加安全有效的巡检系统。

近几年，无人机技术和图像识别技术得到发展，通过无人机获取风机图像，再由图像判断风机是否发生故障的检测方法越来越受到人们的关注，人们把根据无人机图形进行电力设备的检测视为一次空前的技术改革。目前，在电力线路、电力杆塔等巡检领域应用较多的无人机巡检技术，正在向着风机巡检的方向迈进。

现阶段，使用无人机进行风机叶片的巡检过程中，需要至少两名工作人员进行无人机的操控，通过发送指令相互配合，最终完成巡检任务。工作人员操控无人机飞至叶片附近，使用无人机携带的成像设备获取风机叶片表面的图像，然后将图像信息传输至地面站或者无人机，完成一次巡检飞回地面后，再将无人机得到的风机叶片图像信息读取出来。使用无人机巡检代替传统的巡检方式，无疑将会大大降低成本，提高巡检的效率和安全性，即使在偏远山区或者临近海上的区域也可以比较安全的完成巡检任务。但是，手动操控无人机进行风机巡检时，对飞控手的要求较高，人为因素影响大，巡检效率还需要进一步提升，且近距离巡检难以实现。因此，面对以上问题，进行无人机自动化巡检的研究十分有必要。同时，实现自动化巡检将会使风机叶片的巡检效率和巡检安全性得到极大的提升，并且成像质量也可以得到保证。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种面向风机叶片巡检的无人机自动航迹线规划方法，利用迭代重优化的风机航迹线规划方法，可基于风机模型规划最佳的航迹线和航迹点，解决了无人机巡检过程中过于依赖工人经验的问题。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种面向风机叶片巡检的无人机自动航迹线规划方法，包括以下步骤：

首先，建立风机模型，并且根据巡检要求将风机模型进行网格化处理，得到风机面图形学模型，在风机面图形学模型的每个网格面片的基础上规划出候选航迹点区域，保证航迹点区域中选择出的航迹点至少可见一个完整的面片区域，保证获取完整的风机表面图像；随后，基于候选航迹点区域进行航迹点采样，完成航迹点优化；完成航迹线规划；进行风机姿态的识别并完成航迹线的调整。

进一步的，建立风机模型，并且根据巡检要求将风机模型进行网格化处理，得到风机面图形学模型的步骤包括：