一种发电风机桨叶图像采集装置、方法及存储介质与流程

1.本发明实施例涉及自动化检测技术领域，尤其涉及一种发电风机桨叶图像采集装置、方法及存储介质。


背景技术：

2.一般情况下，发电风机都安装在偏远空旷的山区或平原，风机桨叶也长期暴露在自然环境中，对风机桨叶进行定期检查与维护是必不可少的。
3.目前风机桨叶的巡检主要依靠人工进行，通常需要巡检工人携带望远镜观测、攀爬风机或者高空下目测检查，有限的人力需要对几百公里的风机实行有效的检查，其难度不言而喻，同时人工巡检也会带来很多未知隐患。
4.近年来，随着无人机的普及，风机桨叶的巡检工作也引入了无人机技术。现有无人机巡检风机需提前规划无人机飞行航线，而规划无人机飞行航线需要巡检工人携带无人机设备前往现场对巡检目标所在巡检点位进行拍照点人工示教，生成无人机飞行航线文件并进行现场航线验证后保存。在需要对风机进行巡检时，无人机根据保存的飞行航线飞行拍照。但该方法很容易受人为因素以及自然环境因素影响，导致拍摄精度不够，捕捉不到关键位置等问题，且人力成本依然很高。


技术实现要素：

5.本发明提供一种发电风机桨叶图像采集装置、方法及存储介质，以实现准确采集发电风机桨叶图像。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种发电风机桨叶图像采集装置，该装置包括机场底座、无人机、激光雷达和采集控制器；
7.所述机场底座，设置于发电风机主体上，用于放置所述无人机；
8.所述激光雷达，设置于所述机场底座上，用于探测所述无人机的飞行位置，以及所述发电风机各桨叶的桨叶位置，形成位置信息发送至所述采集控制器；
9.所述采集控制器，设置于所述机场底座内，用于根据所述激光雷达发送的位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿，并控制所述无人机飞行至所述目标拍摄位姿对所述目标桨叶进行图像采集。
10.可选的，所述采集控制器，具体用于：
11.接收所述激光雷达发送的位置信息，从所述位置信息中解析得到无人机的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置；
12.根据所述飞行位置和各所述桨叶位置，从未被拍摄的桨叶中选取目标桨叶；
13.将所述目标桨叶的桨叶第一端前侧预设距离确定为目标拍摄位置，并基于所述目标拍摄位置和所述目标桨叶的桨叶位置确定目标云台姿态；
14.控制所述无人机飞行至所述目标拍摄位置，并以所述目标云台姿态拍摄所述目标桨叶。
15.可选的，所述采集控制器，还用于：
16.在控制所述无人机飞行至所述目标拍摄位姿对所述目标桨叶进行图像采集之后，将所述目标桨叶标记为已拍摄桨叶；
17.从未被拍摄的桨叶中重新选取目标桨叶，并控制所述无人机对新选取的目标桨叶进行图像采集，直至所有桨叶都标记为已拍摄桨叶。
18.可选的，所述采集控制器，还用于：
19.获取所述无人机采集的桨叶图像，将所述桨叶图像上传至风机巡检服务器，以便对所述桨叶进行缺陷分析，得到桨叶巡检报告。
20.第二方面，本发明实施例还提供了一种发电风机桨叶图像采集方法，应用于第一方面所述装置中的采集控制器，该方法包括：
21.接收到巡检指令时，控制无人机飞行至巡检初始位置；
22.获取激光雷达发送的位置信息，根据所述位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿，其中，所述位置信息包括所述无人机的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置；
23.控制所述无人机飞行至所述目标拍摄位姿对所述目标桨叶进行图像采集。
24.可选的，所述目标拍摄位姿包括目标拍摄位置和目标云台姿态；
25.相应的，所述根据所述位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿，包括：
26.从所述位置信息中解析得到无人机的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置；
27.根据所述飞行位置和各所述桨叶位置，从未被拍摄的桨叶中选取目标桨叶；
28.将所述目标桨叶的桨叶第一端前侧预设距离确定为目标拍摄位置，并基于所述目标拍摄位置和所述目标桨叶的桨叶位置确定目标云台姿态。
29.可选的，所述控制所述无人机飞行至所述目标拍摄位姿对所述目标桨叶进行图像采集，包括：
30.控制所述无人机飞行至所述目标拍摄位置，并调整为目标云台姿态对所述目标桨叶进行拍摄，得到桨叶图像；
31.判断所述桨叶图像内是否包含所述目标桨叶的桨叶第二端图像，若否，控制所述无人机向所述目标桨叶的桨叶第二端方向移动预设距离并继续拍摄，直至最新拍摄的桨叶图像内包含所述目标桨叶的桨叶第二端图像。
32.可选的，在控制所述无人机飞行至所述目标拍摄位姿对所述目标桨叶进行图像采集之后，还包括：
33.将所述目标桨叶标记为已拍摄桨叶；
34.从未被拍摄的桨叶中重新选取目标桨叶，并控制所述无人机对新选取的目标桨叶进行图像采集，直至所有桨叶都标记为已拍摄桨叶。
35.可选的，所述接收到巡检指令时，控制无人机飞行至巡检初始位置，包括：
36.将所述无人机采集的桨叶图像上传至风机巡检服务器，以便对所述桨叶进行缺陷分析，得到桨叶巡检报告。
37.第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本发明任意实施例所述的发电风机桨叶图像采集方法。
38.本发明通过在发电风机上安装发电风机桨叶图像采集装置，该装置包括机场底
座、无人机、激光雷达和采集控制器；机场底座，设置于发电风机主体上，用于放置无人机；激光雷达，设置于机场底座上，用于探测无人机的飞行位置，以及发电风机各桨叶的桨叶位置，形成位置信息发送至采集控制器；采集控制器，设置于机场底座内，用于根据激光雷达发送的位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿，并控制无人机飞行至目标拍摄位姿对目标桨叶进行图像采集。本发明解决了现有风机巡检工作人力成本高，以及无人机根据保存的固定飞行航线飞行拍照，导致拍摄精度不够，捕捉不到关键位置等问题，根据实时检测的桨叶位置对风机桨叶进行精准拍摄，为风机自动化巡检操作奠定了基础。
附图说明
39.图1是本发明实施例一提供的一种发电风机桨叶图像采集装置的结构示意图；
40.图2是本发明实施例一提供的一种发电风机桨叶图像采集装置运行时的原理示意图；
41.图3是本发明实施例二提供的一种发电风机桨叶图像采集方法的流程图。
具体实施方式
42.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构，此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
43.实施例一
44.本发明实施例所提供的发电风机桨叶图像采集装置可以安装在发电风机上，用于采集发电风机的桨叶图像。图1是本发明实施例一提供的一种发电风机桨叶图像采集装置的结构示意图，如图1所示，该发电风机桨叶图像采集装置10可以包括：机场底座11、无人机12、激光雷达13和采集控制器14。
45.机场底座11，可以设置于发电风机主体上，用于放置无人机12。
46.在本实施例中，机场底座11可以设置于发电风机主体上任意一个不影响发电风机运行的位置，例如设置于发电风机的塔筒筒柱上，或者设置于风机机舱后端。在采集发电风机桨叶图像时，无人机12从机场底座11飞出，图像采集完成后，无人机12返回机场底座11中。机场底座11还可以为无人机12提供电源。
47.激光雷达13，可以设置于机场底座11上，用于探测无人机12的飞行位置，以及发电风机各桨叶的桨叶位置，形成位置信息发送至采集控制器14。
48.一般情况下，发电风机可以有三个桨叶，特殊的，可以有两个桨叶或者四个及四个以上桨叶，本发明实施例提供的发电风机桨叶图像采集装置可以应用于任意一种发电风机。
49.在实际应用中，激光雷达13可以周期性的发送雷达信号，实时定位无人机12以及发电风机各桨叶，并将无人机12和各桨叶的位置信息发送至采集控制器14。当无人机12具备定位功能时，也可以由无人机12进行自身定位，将自身的飞行位置实时传送至采集控制器14。
50.采集控制器14，可以设置于机场底座11内，用于根据激光雷达13发送的位置信息
选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿，并控制无人机12飞行至目标拍摄位姿对目标桨叶进行图像采集。
51.在本实施例中，采集控制器14可以与激光雷达13通过有线或者无线方式进行通讯，采集控制器14接收激光雷达13发送的位置信息，可以解析得到无人机12的飞行位置以及各桨叶的桨叶位置，根据飞行位置和各桨叶位置的相对距离，从未被拍摄的桨叶中选取一个桨叶作为目标桨叶，并通过计算确定无人机12适合拍摄的目标拍摄位姿。采集控制器14可以与无人机12建立无线通讯联系，将目标拍摄位姿信息发送至无人机12，使无人机12根据目标拍摄位姿对目标桨叶进行图像采集。
52.可选的，采集控制器14可以具体用于：
53.接收激光雷达13发送的位置信息，从位置信息中解析得到无人机12的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置；
54.根据飞行位置和各桨叶位置，从未被拍摄的桨叶中选取目标桨叶；
55.将目标桨叶的桨叶第一端前侧预设距离确定为目标拍摄位置，并基于目标拍摄位置和目标桨叶的桨叶位置确定目标云台姿态；
56.控制无人机飞行至目标拍摄位置，并以目标云台姿态拍摄目标桨叶。
57.在本实施例中，桨叶第一端可以取桨叶叶尖或桨叶根部任意一端，桨叶根部可以指桨叶连接转轴的一端，桨叶叶尖可以指桨叶远离转轴的一端。当桨叶第一端表示桨叶叶尖时，可以用桨叶第二端表示桨叶根部，同理，当桨叶第一端表示桨叶根部时，可以用桨叶第二端表示桨叶叶尖。
58.实际应用时，采集控制器14可以根据无人机12的飞行位置和各桨叶的桨叶位置，确定无人机12与各桨叶的相对关系，从未被拍摄的桨叶中选取一个距离无人机12最近的桨叶作为目标桨叶。此时可以将目标桨叶的桨叶第一端前侧预设距离确定为目标拍摄位置，再根据无人机12当前的飞行位置和目标桨叶的桨叶位置融合算出无人机12拍摄目标桨叶时最佳的云台姿态，将该云台姿态确定为目标云台姿态。采集控制器14控制无人机12飞行至目标拍摄位置以目标云台姿态拍摄目标桨叶即可。
59.可选的，采集控制器14还可以用于：
60.在控制无人机12飞行至目标拍摄位姿对目标桨叶进行图像采集之后，将目标桨叶标记为已拍摄桨叶；
61.从未被拍摄的桨叶中重新选取目标桨叶，并控制无人机12对新选取的目标桨叶进行图像采集，直至所有桨叶都标记为已拍摄桨叶。
62.具体的，在无人机12对目标桨叶进行拍摄，完成图像采集之后，采集控制器14可以从未被拍摄的桨叶中重新选取一个桨叶作为新的目标桨叶，并控制无人机12对其进行图像采集，直到所有的桨叶都完成图像采集操作。
63.可选的，采集控制器14还可以用于：
64.获取无人机12采集的桨叶图像，将桨叶图像上传至风机巡检服务器，以便对桨叶进行缺陷分析，得到桨叶巡检报告。
65.具体的，采集控制器14可以与风机巡检服务器建立无线通讯联系，将无人机拍摄的桨叶图像上传至风机巡检服务器，风机巡检服务器即可依据桨叶图像对风机桨叶现状进行分析，得到相应的桨叶巡检报告。
66.示例性的，图2是本发明实施例一提供的一种发电风机桨叶图像采集装置运行时的原理示意图。如图2所示，发电风机桨叶图像采集装置10设置于风机机舱后端，当采集控制器接收到巡检指令，或者到达预设的巡检时间时，采集控制器控制无人机从机场底座中飞出，可以先向上飞行至01位置，再向风机前侧飞行至02位置，无人机在02位置时，可以调整自身朝向，使无人机上的摄像头面向发电风机。激光雷达将实时获取的无人机的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置形成位置信息发送至采集控制器，采集控制器接收到位置信息后选取了距离无人机最近的桨叶作为目标桨叶，03位置为目标拍摄位置，并计算得到最佳的云台姿态作为目标云台姿态。采集控制器控制无人机飞行至03位置以目标云台姿态拍摄目标桨叶即可。在对目标桨叶进行拍摄时，可以控制无人机向04位置移动，拍摄多张桨叶图像，以便完整的显示目标桨叶，对桨叶进行缺陷分析时更加准确。当拍摄完该目标桨叶时，无人机可以停留在04位置，也可以返回02位置，等待采集控制器重新选取新的目标桨叶后再进入图像采集操作。完成所有桨叶的图像采集工作后，无人机可以返回至机场底座内。
67.本实施例的技术方案，通过在发电风机上安装发电风机桨叶图像采集装置，该装置包括机场底座、无人机、激光雷达和采集控制器；机场底座，设置于发电风机主体上，用于放置无人机；激光雷达，设置于机场底座上，用于探测无人机的飞行位置，以及发电风机各桨叶的桨叶位置，形成位置信息发送至采集控制器；采集控制器，设置于机场底座内，用于根据激光雷达发送的位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿，并控制无人机飞行至目标拍摄位姿对目标桨叶进行图像采集。本发明解决了现有风机巡检工作人力成本高，以及无人机根据保存的固定飞行航线飞行拍照，导致拍摄精度不够，捕捉不到关键位置等问题，根据实时检测的桨叶位置对风机桨叶进行精准拍摄，为风机自动化巡检操作奠定了基础。
68.实施例二
69.图3为本发明实施例一提供的一种发电风机桨叶图像采集方法的流程图，本实施例可适用于采集发电风机桨叶图像的情况，该方法可以由发电风机桨叶图像采集装置中的采集控制器来执行，该装置可以通过软件和/或硬件实现。
70.如图3所示，该方法具体包括如下步骤：
71.步骤310、接收到巡检指令时，控制无人机飞行至巡检初始位置。
72.其中，巡检初始位置可以根据实际场景具体设定，可以设置在发电风机正上方，也可以设置在发电风机前侧某一位置。
73.具体的，当采集控制器接收到巡检指令，或者到达预设的巡检时间时，采集控制器可以控制无人机从机场底座中飞出，飞行至巡检初始位置。
74.步骤320、获取激光雷达发送的位置信息，根据位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿。
75.其中，位置信息包括无人机的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置。
76.具体的，采集控制器可以接收激光雷达发送的位置信息，解析得到无人机的飞行位置以及各桨叶的桨叶位置，根据飞行位置和各桨叶位置的相对距离，从未被拍摄的桨叶中选取一个桨叶作为目标桨叶，并通过计算确定无人机适合拍摄的目标拍摄位姿。
77.可选的，目标拍摄位姿可以包括目标拍摄位置和目标云台姿态。
78.相应的，根据位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿可以根据以下步骤实
现：
79.s3201、从位置信息中解析得到无人机的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置。
80.s3202、根据飞行位置和各桨叶位置，从未被拍摄的桨叶中选取目标桨叶。
81.s3203、将目标桨叶的桨叶第一端前侧预设距离确定为目标拍摄位置，并基于目标拍摄位置和目标桨叶的桨叶位置确定目标云台姿态。
82.具体的，采集控制器可以根据无人机的飞行位置和各桨叶的桨叶位置，确定无人机与各桨叶的相对关系，从未被拍摄的桨叶中选取一个距离无人机最近的桨叶作为目标桨叶。此时可以将目标桨叶的桨叶第一端前侧预设距离确定为目标拍摄位置，再根据无人机当前的飞行位置和目标桨叶的桨叶位置融合算出无人机拍摄目标桨叶时最佳的云台姿态，将该云台姿态确定为目标云台姿态。
83.步骤330、控制无人机飞行至目标拍摄位姿对目标桨叶进行图像采集。
84.具体的，采集控制器可以将目标拍摄位姿信息发送至无人机，控制无人机根据目标拍摄位姿对目标桨叶进行图像采集。
85.可选的，步骤330可以根据以下步骤实现：
86.s3301、控制无人机飞行至目标拍摄位置，并调整为目标云台姿态对目标桨叶进行拍摄，得到桨叶图像。
87.在实际应用中，由于发电风机体积较大，风机桨叶也长达数米，在进行高精度拍摄时，很难用一张图像呈现出整个桨叶，因此可以对桨叶进行多次拍摄。采集控制器控制无人机飞行至目标拍摄位置拍摄到桨叶图像时，可以对桨叶图像进行分析，即进行s3302。
88.s3302、判断桨叶图像内是否包含目标桨叶的桨叶第二端图像。
89.可以理解的是，桨叶第一端和桨叶第二端是桨叶的两个端点，本实施例是将桨叶第一端前侧预设距离确定为目标拍摄位置，因此可以判断断桨叶图像内是否包含桨叶第二端的图像，如果包含，可以认为已经将目标桨叶的全部进行了图像采集，如果没有包含桨叶第二端图像，则可以进行s3303。
90.s3303、控制无人机向目标桨叶的桨叶第二端方向移动预设距离并继续拍摄，直至最新拍摄的桨叶图像内包含目标桨叶的桨叶第二端图像。
91.示例性的，如图2所示，03位置为目标拍摄位置，当无人机在03位置拍摄得到的桨叶图像不包含目标桨叶的桨叶第二端图像，采集控制器可以控制无人机向04位置移动并不断拍摄，直到无人机在04位置拍摄得到的桨叶图像包含目标桨叶的桨叶第二端图像，此时认为已经采集到了目标桨叶的全部图像，对该目标桨叶的图像采集操作结束。
92.本实施例的技术方案，可以应用于实施例一所述装置中的采集控制器，通过接收到巡检指令时，控制无人机飞行至巡检初始位置，获取激光雷达发送的位置信息，根据位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿，其中，位置信息包括无人机的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置，控制无人机飞行至目标拍摄位姿对目标桨叶进行图像采集。本发明解决了现有风机巡检工作人力成本高，以及无人机根据保存的固定飞行航线飞行拍照，导致拍摄精度不够，捕捉不到关键位置等问题，根据实时检测的桨叶位置对风机桨叶进行精准拍摄，为风机自动化巡检操作奠定了基础。
93.在上述技术方案的基础上，本发明实施例提供的发电风机桨叶图像采集方法还可
以进行以下步骤：
94.将目标桨叶标记为已拍摄桨叶；从未被拍摄的桨叶中重新选取目标桨叶，并控制无人机对新选取的目标桨叶进行图像采集，直至所有桨叶都标记为已拍摄桨叶。
95.具体的，在无人机对一个目标桨叶进行拍摄，完成采集之后，采集控制器可以将该目标桨叶标记为已拍摄桨叶，然后从未被拍摄的桨叶中重新选取一个桨叶作为新的目标桨叶，并控制无人机对新选取的目标桨叶进行图像采集，直到所有的桨叶都完成图像采集操作。
96.将无人机采集的桨叶图像上传至风机巡检服务器，以便对桨叶进行缺陷分析，得到桨叶巡检报告。
97.具体的，采集控制器可以与风机巡检服务器建立无线通讯联系，将无人机拍摄的桨叶图像上传至风机巡检服务器，风机巡检服务器即可依据桨叶图像对风机桨叶现状进行分析，得到相应的桨叶巡检报告。
98.实施例三
99.本发明实施例三还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种发电风机桨叶图像采集方法，该方法包括：
100.接收到巡检指令时，控制无人机飞行至巡检初始位置；
101.获取激光雷达发送的位置信息，根据所述位置信息选取目标桨叶并确定目标拍摄位姿，其中，所述位置信息包括所述无人机的飞行位置以及发电风机各桨叶的桨叶位置；
102.控制所述无人机飞行至所述目标拍摄位姿对所述目标桨叶进行图像采集。
103.当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的发电风机桨叶图像采集方法中的相关操作。
104.通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-only memory,rom)、随机存取存储器(random access memory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
105.值得注意的是，上述发电风机桨叶图像采集装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
106.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。