[发明专利]基于无人机的风机叶片巡检局部动态路径规划方法及系统有效
申请号: | 202310238545.5 | 申请日: | 2023-03-14 |
公开(公告)号: | CN115951718B | 公开(公告)日: | 2023-05-09 |
发明(设计)人: | 韩梦婷;张翼龙;郭鹏程;汪杨 | 申请(专利权)人: | 风脉能源(武汉)股份有限公司 |
主分类号: | G05D1/10 | 分类号: | G05D1/10 |
代理公司: | 北京轻创知识产权代理有限公司 11212 | 代理人: | 尉保芳 |
地址: | 430206 湖北省*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 无人机 风机 叶片 巡检 局部 动态 路径 规划 方法 系统 | ||
本发明涉及基于无人机的风机叶片巡检局部动态路径规划方法及系统,其方法包括:根据云台相机视角、照片重叠率以及叶根处和叶尖处物距计算出叶根处和叶尖处规划的航路点步长;根据叶根处和叶尖处规划的航路点之间的空间距离以及叶根处和叶尖处规划的航路点步长构建步长等差数列,并计算步长公差;根据步长公差计算出无人机在各个航路点的GPS坐标;对当前航路点进行调整得到当前调整航路点,根据调整前后剩余航线空间距离的比例计算出当前调整航路点处步长。本发明可以拍摄更合适的画幅的风机叶片照片,解决了无人机至风机叶片物距和相机焦距不变时等间距拍摄情况下,在叶根处照片重叠率大幅增加以及叶尖处照片出现漏拍的问题。
技术领域
本发明涉及无人机航路规划领域,具体涉及基于无人机的风机叶片巡检局部动态路径规划方法及系统。
背景技术
风力发电机的叶片运行进入中期后,在反复的疲劳载荷作用下,很多叶片开始出现局部开裂、分层等的问题,部分严重的就会发生断裂。如果我们能够及时发现这些缺陷,在缺陷没有扩展前进行有效修复,就可以避免大多数叶片断裂事故的发生。目前无人机已越来越广泛的用于工业巡检领域,成为给能源行业的企业提供安全、高效的检查和数据收集的有效手段。无人机拍摄风机叶片的照片结合人工智能图像识别算法,就可以提高叶片检查的质量和效率,增加了风场运维的安全性。现有的基于无人机进行全局路径规划的算法很多,基本上只需要计算好拍摄每支叶片的叶尖和叶根端点坐标,无人机实时避障即可完成飞行任务,中间过程并无详细路径规划的方法;若在拍摄的过程中无人机至风机叶片的距离保持一致且相机焦距不变,则叶尖占画幅较小,可能会看不清缺陷细节;叶根占画幅较大,叶片可能会拍摄不全,会出现叶片在照片中画幅不均衡的情况,不利于识别叶片上的缺陷;而且等间距拍摄会出现在叶根处照片重叠率大幅增加以及叶尖处照片出现漏拍的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供基于无人机的风机叶片巡检局部动态路径规划方法及系统,可以拍摄更合适的画幅的风机叶片照片,解决了在叶根处照片重叠率大幅增加以及叶尖处照片出现漏拍的问题,使后期叶片缺陷识别及缺陷定位计算更加精确。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:基于无人机的风机叶片巡检局部动态路径规划方法,利用搭载有云台相机的无人机对风机任一叶片的任一面在叶根和叶尖之间进行巡检,包括以下步骤,
S1,获取云台相机视角,设置云台相机拍摄风机叶片的照片重叠率以及无人机分别在叶根处和叶尖处规划的航路点距离风机叶片的物距,并根据所述云台相机视角、所述照片重叠率以及所述物距,计算出无人机分别在叶根处和叶尖处规划的航路点步长;其中,无人机在叶根处规划的航路点距离风机叶片的物距大于无人机在叶尖处规划的航路点距离风机叶片的物距;
S2,获取无人机分别在叶根处和叶尖处规划的航路点的GPS坐标,并根据无人机分别在叶根处和叶尖处规划的航路点的GPS坐标,计算出无人机在叶根处和叶尖处规划的航路点之间的空间距离;
S3,根据无人机在叶根处和叶尖处规划的航路点之间的空间距离以及无人机分别在叶根处和叶尖处规划的航路点步长构建步长等差数列,并计算出所述步长等差数列的步长公差;
S4,根据所述步长等差数列的步长公差计算出无人机在各个航路点的步长,并结合无人机在叶根处或叶尖处规划的航路点的GPS坐标计算出无人机在各个航路点的GPS坐标,得到规划路径;
S5,控制无人机按照规划路径进行风机叶片巡检;或,在无人机按照规划路径进行风机叶片巡检的过程中,对当前航路点处的无人机的位置进行调整,得到当前调整航路点,根据调整前后剩余航线空间距离的比例计算出无人机在当前调整航路点处步长,并结合无人机在当前调整航路点的GPS坐标计算出无人机由当前调整航路点飞往下一个航路点的GPS坐标。
在上述基于无人机的风机叶片巡检局部动态路径规划方法的基础上,本发明还提供基于无人机的风机叶片巡检局部动态路径规划系统。
基于无人机的风机叶片巡检局部动态路径规划系统,利用搭载有云台相机的无人机对风机任一叶片的任一面在叶根和叶尖之间进行巡检,包括以下模块,
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