用于风力发动机的外形残缺识别平台的制作方法

1.本发明涉及风力发动机领域，尤其涉及一种用于风力发动机的外形残缺识别平台。


背景技术：

2.风力发动机中，风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由若干只叶片组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。(还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同)
3.由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
4.铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。
5.目前，由于大多数风力发动机需要借助野外环境的风力来提高其发电效能，因而将这些风力发动机建造在野外。然而野外复杂的环境很有可能对风力发动机的外形造成不利影响，例如高风速下的异物撞击、飞鸟的侵蚀以及设备的老化，都有可能造成风力发动机外形残缺，如果在野外采用人工监控方式对风力发动机外形残缺程度进行辨识和处理，需要消耗大量的人力成本和时间成本。


技术实现要素：

6.为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种用于风力发动机的外形残缺识别平台，能够采用无人化的视觉监控机制对风力发动机的外形残缺程度执行现场的实时检测，并在外形残缺程度超限时执行相应指令的报警操作，从而减少风力发动机监控需要的人力成本和时间成本。
7.为此，本发明至少具备以下几处重要的发明点：
8.(1)基于风力发动机的漆体的颜色成像特征执行像素点级别的高精度的风力发动机现场几何外形检测操作，为后续的风力发动机的外形残缺程度的判断提供关键数据；
9.(2)采用几何分析设备用于将接收到的现场几何外形与风力发动机主体出厂外形的匹配百分比作为外形匹配程度，以及在所述外形匹配程度低于预设百分比阈值时，执行机体残缺指令的发出。
10.根据本发明的一方面，提供了一种用于风力发动机的外形残缺识别平台，所述平台包括：
11.风力发动机主体，包括辅助采集机构、机壳、叶轮叶片、发动机定子、风力测量机构、风速测量机构、底板、偏航电机、塔架、发动机转子、变桨机构；
12.其中，在所述风力发动机主体内，所述辅助采集机构设置在所述塔架对面，用于面对所述叶轮叶片执行图像数据采集动作，以获得实时采集画面。
13.更具体地，在所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中：
14.在所述风力发动机主体内，所述机壳设置在所述塔架的顶端，所述变桨机构、所述发动机定子和所述发动机转子都设置在所述机壳内，所述底板设置在所述机壳底部。
15.更具体地，在所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中：
16.在所述风力发动机主体内，所述风力测量机构设置在所述机壳的壳体上，用于测量所述机壳位置的实时风力，所述风速测量机构设置在所述风力测量机构的附近，用于测量所述机壳位置的实时风速。
17.更具体地，在所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中，所述平台还包括：
18.滤波执行机构，设置在所述机壳内，通过无线网络与所述辅助采集机构连接，用于对接收到的实时采集画面执行引导滤波处理，以获得对应的滤波执行画面；
19.均衡控制机构，设置在所述机壳内，与所述滤波执行机构连接，用于对接收到的滤波执行画面执行基于密度函数的直方图均衡处理，以获得对应的均衡执行画面；
20.轮廓提取设备，与所述均衡控制机构连接，用于基于风力发动机主体的涂漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出；
21.几何分析设备，与所述轮廓提取设备连接，用于将接收到的现场几何外形与风力发动机主体出厂外形的匹配百分比作为外形匹配程度输出；
22.其中，所述几何分析设备还用于在所述外形匹配程度低于预设百分比阈值时，执行机体残缺指令的发出；
23.其中，基于风力发动机主体的涂漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出包括：基于风力发动机主体的白漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出；
24.其中，基于风力发动机主体的白漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出包括：所述风力发动机主体的白漆颜色特征为预设亮度上限阈值和预设亮度下限阈值构成的数值区间，所述预设亮度上限阈值大于所述预设亮度下限阈值且所述预设亮度上限阈值和所述预设亮度下限阈值的取值都大于128；
25.其中，基于风力发动机主体的白漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出还包括：将所述均衡执行画面中亮度值与风力发动机主体的白漆颜色特征匹配的像素点作为发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出；
26.其中，将所述均衡执行画面中亮度值与风力发动机主体的白漆颜色特征匹配的像
素点作为发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出包括：将所述均衡执行画面中亮度值在预设亮度上限阈值和预设亮度下限阈值构成的数值区间内的像素点作为发动机像素点。
27.根据本发明的另一方面，还提供了一种用于风力发动机的外形残缺识别方法，所述方法包括使用如上述的用于风力发动机的外形残缺识别平台以采用针对性的几何外形匹配机制对风力发动机的外形残缺程度执行现场的实时检测。
具体实施方式
28.下面将对本发明的用于风力发动机的外形残缺识别平台的实施方案进行详细说明。
29.风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机 充电器 数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
30.一般说来，三级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速为每秒9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒6米时，只有16千瓦；而风速每秒5米时，仅为9.5千瓦。可见风力愈大，经济效益也愈大。
31.目前，由于大多数风力发动机需要借助野外环境的风力来提高其发电效能，因而将这些风力发动机建造在野外。然而野外复杂的环境很有可能对风力发动机的外形造成不利影响，例如高风速下的异物撞击、飞鸟的侵蚀以及设备的老化，都有可能造成风力发动机外形残缺，如果在野外采用人工监控方式对风力发动机外形残缺程度进行辨识和处理，需要消耗大量的人力成本和时间成本。
32.为了克服上述不足，本发明搭建了一种用于风力发动机的外形残缺识别平台，能够有效解决相应的技术问题。
33.根据本发明实施方案示出的用于风力发动机的外形残缺识别平台包括：
34.风力发动机主体，包括辅助采集机构、机壳、叶轮叶片、发动机定子、风力测量机构、风速测量机构、底板、偏航电机、塔架、发动机转子、变桨机构；
35.其中，在所述风力发动机主体内，所述辅助采集机构设置在所述塔架对面，用于面对所述叶轮叶片执行图像数据采集动作，以获得实时采集画面。
36.接着，继续对本发明的用于风力发动机的外形残缺识别平台的具体结构进行进一步的说明。
37.所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中：
38.在所述风力发动机主体内，所述机壳设置在所述塔架的顶端，所述变桨机构、所述发动机定子和所述发动机转子都设置在所述机壳内，所述底板设置在所述机壳底部。
39.所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中：
40.在所述风力发动机主体内，所述风力测量机构设置在所述机壳的壳体上，用于测
量所述机壳位置的实时风力，所述风速测量机构设置在所述风力测量机构的附近，用于测量所述机壳位置的实时风速。
41.所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中还可以包括：
42.滤波执行机构，设置在所述机壳内，通过无线网络与所述辅助采集机构连接，用于对接收到的实时采集画面执行引导滤波处理，以获得对应的滤波执行画面；
43.均衡控制机构，设置在所述机壳内，与所述滤波执行机构连接，用于对接收到的滤波执行画面执行基于密度函数的直方图均衡处理，以获得对应的均衡执行画面；
44.轮廓提取设备，与所述均衡控制机构连接，用于基于风力发动机主体的涂漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出；
45.几何分析设备，与所述轮廓提取设备连接，用于将接收到的现场几何外形与风力发动机主体出厂外形的匹配百分比作为外形匹配程度输出；
46.其中，所述几何分析设备还用于在所述外形匹配程度低于预设百分比阈值时，执行机体残缺指令的发出；
47.其中，基于风力发动机主体的涂漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出包括：基于风力发动机主体的白漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出；
48.其中，基于风力发动机主体的白漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出包括：所述风力发动机主体的白漆颜色特征为预设亮度上限阈值和预设亮度下限阈值构成的数值区间，所述预设亮度上限阈值大于所述预设亮度下限阈值且所述预设亮度上限阈值和所述预设亮度下限阈值的取值都大于128；
49.其中，基于风力发动机主体的白漆颜色特征识别所述均衡执行画面中的每一个发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出还包括：将所述均衡执行画面中亮度值与风力发动机主体的白漆颜色特征匹配的像素点作为发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出；
50.其中，将所述均衡执行画面中亮度值与风力发动机主体的白漆颜色特征匹配的像素点作为发动机像素点，并将所述均衡执行画面中的各个发动机像素点围设的最大封闭轮廓的几何外形作为现场几何外形输出包括：将所述均衡执行画面中亮度值在预设亮度上限阈值和预设亮度下限阈值构成的数值区间内的像素点作为发动机像素点。
51.所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中还可以包括：
52.flash储存设备，与所述几何分析设备连接，用于存储所述风力发动机主体出厂外形。
53.所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中：
54.所述滤波执行机构内置无线通信单元和画面转换单元，所述无线通信单元设置在所述机壳内，通过无线网络与所述辅助采集机构连接，用于接收所述实时采集画面。
55.所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中：
56.所述画面转换单元与所述无线通信单元连接，用于对接收到的实时采集画面执行引导滤波处理，以获得对应的滤波执行画面。
57.所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中：
58.所述几何分析设备还用于在所述外形匹配程度高于等于所述预设百分比阈值时，执行机体完整指令的发出。
59.同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种用于风力发动机的外形残缺识别方法，所述方法包括使用如上述的用于风力发动机的外形残缺识别平台以采用针对性的几何外形匹配机制对风力发动机的外形残缺程度执行现场的实时检测。
60.另外，所述用于风力发动机的外形残缺识别平台中，可以采用dsp芯片来实现所述几何分析设备。dsp芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的dsp指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，dsp芯片一般具有如下的一些主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。(3)片内具有快速ram，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。(5)快速的中断处理和硬件i/o支持。(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。(7)可以并行执行多个操作。(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
61.采用本发明的用于风力发动机的外形残缺识别平台，针对现有技术中野外环境的风力发动机外形监控困难的技术问题，通过引入像素点级别的针对性视觉检测机制完成对风力发动机的外形残缺程度的现场判断，从而实现了对风力发动机外形的无人化管理。
62.以上所述，仅为本技术实施例的具体实施方式，但本技术实施例的保护范围并不局限于此，任何在本技术实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本技术实施例的保护范围之内。因此，本技术实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。