一种风电机组桨叶健康状态巡检设备及方法

技术领域：

本发明为隧道监控技术领域，特别是涉及一种风电机组桨叶健康状态巡检设备及方法。

背景技术：

风电机组的叶片直接承受风载并长期面对各种侵蚀,容易产生各种状况，如产生裂纹，裂纹通常产生在叶片的边缘、顶部或者尖端处，叶片的状态直接影响风电机组发电效率和使用寿命。因此，每隔一段时间都需要对叶片表面进行检测和维护，以延长使用寿命。

公开号为CN 208216994 U的中国专利公开了一种风电机组叶片检测用无人机，上述技术方案是通过无人机直接携带图像采集设备飞临叶片获取叶片的图像信息，由于携带的图像采集设备数量有限，为了保证图像清晰图像采集设备只能对叶片表面逐步进行检测，比较浪费时间，同时，由于叶片呈不规则状、面积比较大且表面颜色相对单一，在无人机进行位移检测过程中，很容易漏掉一部分区域，不能对叶片的全部区域进行检查。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：现有检测装置对叶片逐步进行检测时工作时间长、及容易漏掉部分待检测区域的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种技术方案是：一种风电机组桨叶健康状态巡检设备，包括旋翼无人机、视觉传感器、遥控器和显示器，所述旋翼无人机包括飞控系统、通迅链路、电机、桨叶、电池和机架，所述遥控器通过通迅链路与飞控系统通讯，并控制电机带动桨叶进行旋转，实现对旋翼无人的飞行控制，所述视觉传感器设置在所述机架上并通过通迅链路与显示器通讯，把采集的图像发送到显示器上进行显示，其特征是：所述机架包括环形架和支撑架；

所述支撑架为至少两个，且环绕所述环形架均匀设置，所述支撑架的一端与所述弧形架连接，所述支撑架的另一端与所述电机连接；

相邻两个所述支撑架之间的所述环形架上设置有开口朝上的电池仓，所述电池设置在所述电池仓内；

至少两个所述视觉传感器沿所述环形架均匀设置，且所述视觉传感器的镜头朝向所述环形架的轴线。

进一步的，所述环形架上设置有云台相机。

进一步的，所述环形架为由至少两个弧形杆通过连接螺栓可拆卸拼装而成，所述支撑架与环形架通过螺栓可拆卸连接，且所述飞控系统、通迅链路、电机、桨叶、电池之间的连接线路均为通过插头插销插拔式连接。

进一步的，所述环形架、支撑架和电池仓均为铝合金材质，且所述环形架和支撑架为管材。

进一步的，所述飞控系统、通迅链路、电机、桨叶、电池之间的连接线路沿管材内部铺设或通过轧带沿管材外部铺设，且用于插拔式连接的插头插销处于环形架和支撑架的可拆卸连接处，并露在管材外侧。

进一步的，所述支撑架呈L状结构，使所述桨叶处在所述环形架下侧与电池仓底部之间。

进一步的，所述支撑架和视觉传感器均为至少四个。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种技术方案是：根据上述所述巡检设备的一种风电机组桨叶健康状态巡检方法，其步骤是：步骤一、组装所述巡检设备；

步骤二、调整风叶的停止位置，使待检测的风叶处于竖直状态；

步骤三、通过遥控器控制电机带动桨叶旋转，从而实现环形架的飞行移动，待环形架飞行到风叶的最下端后，通过遥控器使环形架套在风叶上并沿风叶的轴线先向上后向下移动，视觉传感器对叶片四周的图像进行两次采集；

步骤四、显示器对视觉传感器采集的图像进行显示，人员通过显示器上显示的图像对叶片外观进行检查，完成一片风叶的检查；

步骤五、重复步骤二、步骤三和步骤四，直至所有的风叶检查完毕。

进一步的，所述巡检设备组装的过程为：弧形杆通过连接螺栓组装成环形架后，把支撑架通过连接螺栓连接在弧形架上，通过插头插销连通连接电路，把电池放置在电池仓内，打开电源开关，实现飞控系统与遥控器的连通，视觉传感器与显示器连通，从而完成巡检设备的组装。

进一步的，所述飞行移动过程中，通过云台相机7采集飞行路径周围的环境信息，并把采集的环境信息发送到显示器3进行显示。

本发明的有益效果为：

1、本申请在现有旋翼无人机的基础上对其机架进行改进，使机架中部呈圆环状的环形架，在进行巡检时直接把环形架套在叶片上，通过环绕环形架设置的视觉传感器同时对叶片的四周进行图像采集，从而快速实现对叶片检测，提高工作效率，并解决漏掉部分待检测区域的问题。

2、本申请电池仓设置在相邻两个支撑架之间的环形架上，对电池的设置位置进行改进，增加电池的数量，增加续航的同时，使电池保持对称状态，便于进行移动操控，况且电池仓的开口朝上，便于电池的拿取安装。

3、本申请中视觉传感器为至少两个，且沿环形架均匀设置，同时视觉传感器的镜头朝向环形架的轴线，在环形架套在叶片上时保证各视觉传感器的图像采集区域相互连通形成环绕叶片的环形采集区，从而在环形架沿叶片的轴线上下移动时，实现对叶片表面的两次图像采集，方便快捷。

4、本申请中环形架上云台相机的设置，实现在环形架移动过程中对周边环境进行信息采集，并在显示器上进行显示，便于人员操控环形架进行移动，实现环形架快速套在叶片上并沿叶片的轴线进行移动，防止与叶片发生碰撞。

5、本申请中环形架为由至少两个弧形杆通过连接螺栓可拆卸拼装而成，支撑架与环形架通过螺栓可拆卸连接，实现环形架的拆卸，便于进行运输，连接线路均为通过插头插销插拔式连接，便于进行快速连接。

6、本申请中环形架、支撑架和电池仓均为铝合金材质，且所述环形架和支撑架为管材，铝合金相对于碳纤维和玻璃纤维成本低，其中铝合金为高强度轻质铝合金，保证支撑强度的同时减轻重量，管材状进一部增加机架强度。

7、本申请中连接线路沿管材铺设保证稳定的同时，防止连接线路晃动影响飞行安全，且插头插销形成的连接线路插拔式结构处于环形架和支撑架的可拆卸连接处，在对环形架和支撑架进行可拆卸连接时便于实现连接线路的可拆卸连接，同时拆卸下来的连接线路与管材链接为一体，在次使用时无需重新铺设连接线路，直接通过插头插销连接后即可使用。

8、本申请中由于支撑架呈L状结构，使所述桨叶处在所述环形架下侧与电池仓底部之间，降低了桨叶的高度，实现在环形架套在叶片上时，在环形架处于叶片最顶部时增大桨叶与轮毂的距离，保证操作安全，且桨叶处在电池仓底部上侧，在降落在地面上时，电池仓底部与地面接触进行支撑，保证桨叶与地面具有一定距离，防止桨叶与地面上的其他物体接触受损。

9、本申请中支撑架为至少四个，形成多旋翼飞行装置，多旋翼增加飞行稳定性，增设动力冗余，在某一个桨叶出现问题时，不会影响坠机，视觉传感器为至少四个，在环形架套在叶片上时，便于对叶片的四周进行图像采集，防止遗漏。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中六幅，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的结构示意图。

图2为图1中去掉视觉传感器和遥控器后的主视图。

图3为图2的俯视图。

图4为环形架的结构示意图。

图5为图4中D的放大图。

图6为本申请的使用状态图。

图中，1-视觉传感器、2-遥控器、3-显示器、4-桨叶、5-电池、6-机架、7-云台相机、8-、9-、10-；

61-环形架、62-支撑架、63-电池仓；

611-弧形杆、612-连接螺栓；

A-风叶、B-轮毂、C-塔筒。

具体实施方式：

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。

本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

实施例一

如图1-3和图6所示，一种风电机组桨叶健康状态巡检设备，包括旋翼无人机、视觉传感器1、遥控器2和显示器3，旋翼无人机包括飞控系统、通迅链路、电机、桨叶4、电池5和机架6，遥控器2通过通迅链路与飞控系统通讯，并控制电机带动桨叶4进行旋转，实现对旋翼无人的飞行控制，视觉传感器1设置在机架6上并通过通迅链路与显示器3通讯，把采集的图像发送到显示器3上进行显示，机架6包括环形架61和支撑架62；在现有旋翼无人机的基础上对其机架6进行改进，使机架6中部呈圆环状的环形架61，在进行巡检时直接把环形架61套在叶片上，通过环绕环形架61设置的视觉传感器1同时对叶片的四周进行图像采集，从而快速实现对叶片检测，提高工作效率，并解决漏掉部分待检测区域的问题。

支撑架62为至少两个，且环绕环形架61均匀设置，支撑架62的一端与弧形架连接，支撑架62的另一端与电机连接；相邻两个支撑架62之间的环形架61上设置有开口朝上的电池仓63，电池5设置在电池仓63内；请电池仓63设置在相邻两个支撑架62之间的环形架61上，对电池5的设置位置进行改进，增加电池5的数量，增加续航的同时，使电池5保持对称状态，便于进行移动操控，况且电池仓63的开口朝上，便于电池5的拿取安装。

至少两个视觉传感器1沿环形架61均匀设置，且视觉传感器1的镜头朝向环形架61的轴线；在环形架61套在叶片上时保证各视觉传感器1的图像采集区域相互连通形成环绕叶片的环形采集区，从而在环形架61沿叶片的轴线上下移动时，实现对叶片表面的两次图像采集，方便快捷。

其中，支撑架62和视觉传感器1均为至少四个；支撑架62为至少四个，形成多旋翼飞行装置，多旋翼增加飞行稳定性，增设动力冗余，在某一个桨叶4出现问题时，不会影响坠机，视觉传感器1为至少四个，在环形架61套在叶片上时，便于对叶片的四周进行图像采集，防止遗漏。

实施例二

如图1-3所示，本实施例是在实施例一的基础上增加云台相机7等技术特征获得的，其余技术特征与实施例一相同，相同之处在此不做赘述，其中，本实施例与实施例一的不同之处在于：环形架61上设置有云台相机7。

在本实施例中，环形架61上云台相机7的设置，实现在环形架61移动过程中对周边环境进行信息采集，并在显示器3上进行显示，便于人员操控环形架61进行移动，实现环形架61快速套在叶片上并沿叶片的轴线进行移动，防止与叶片发生碰撞。

实施例三

如图4-5所示，本实施例是在实施例二的基础上对环形架61等技术特征进行详细描述获得的，其余技术特征与实施例二相同，相同之处在此不做赘述，其中，本实施例与实施例二的不同之处在于：环形架61为由至少两个弧形杆611通过连接螺栓612可拆卸拼装而成，支撑架62与环形架61通过螺栓可拆卸连接，且飞控系统、通迅链路、电机、桨叶4、电池5之间的连接线路均为通过插头插销插拔式连接。

在本实施例中，环形架61为由至少两个弧形杆611通过连接螺栓612可拆卸拼装而成，支撑架62与环形架61通过螺栓可拆卸连接，实现环形架61的拆卸，便于进行运输，连接线路均为通过插头插销插拔式连接，便于进行快速连接。

实施例四

如图1-5所示，本实施例是在实施例三的基础上对环形架61和支撑架62等技术特征进行详细描述获得的，其余技术特征与实施例三相同，相同之处在此不做赘述，其中，本实施例与实施例三的不同之处在于：环形架61、支撑架62和电池仓63均为铝合金材质，且环形架61和支撑架62为管材。

其中，飞控系统、通迅链路、电机、桨叶4、电池5之间的连接线路沿管材内部铺设或通过轧带沿管材外部铺设，且用于插拔式连接的插头插销处于环形架61和支撑架62的可拆卸连接处，并露在管材外侧。

在本实施例中，环形架61、支撑架62和电池仓63均为铝合金材质，且环形架61和支撑架62为管材，铝合金相对于碳纤维和玻璃纤维成本低，其中铝合金为高强度轻质铝合金，保证支撑强度的同时减轻重量，管材状进一部增加机架6强度。

其中，连接线路沿管材铺设保证稳定的同时，防止连接线路晃动影响飞行安全，且插头插销形成的连接线路插拔式结构处于环形架61和支撑架62的可拆卸连接处，在对环形架61和支撑架62进行可拆卸连接时便于实现连接线路的可拆卸连接，同时拆卸下来的连接线路与管材链接为一体，在次使用时无需重新铺设连接线路，直接通过插头插销连接后即可使用。

实施例五

如图1和图3所示，本实施例是在实施例四的基础上对支撑架62等技术特征进行详细描述获得的，其余技术特征与实施例四相同，相同之处在此不做赘述，其中，本实施例与实施例四的不同之处在于：支撑架62呈L状结构，使桨叶4处在环形架61下侧与电池仓63底部之间。

在本实施例中，由于支撑架62呈L状结构，使桨叶4处在环形架61下侧与电池仓63底部之间，降低了桨叶4的高度，实现在环形架61套在叶片上时，在环形架61处于叶片最顶部时增大桨叶4与轮毂B的距离，保证操作安全，且桨叶4处在电池仓63底部上侧，在降落在地面上时，电池仓63底部与地面接触进行支撑，保证桨叶4与地面具有一定距离，防止桨叶4与地面上的其他物体接触受损。

上述各实施例公开的装置综合形成的整体技术方案进行使用的方式是本申请公开的另一种技术方案，该技术方案是：一种风电机组桨叶健康状态巡检方法，其步骤是：

步骤一、组装所述巡检设备。

其中，所述巡检设备组装的过程为：弧形杆611通过连接螺栓612组装成环形架61后，把支撑架62通过连接螺栓612连接在弧形架上，通过插头插销连通连接电路，把电池5放置在电池仓63内，打开电源开关，实现飞控系统与遥控器2的连通，视觉传感器1与显示器3连通，从而完成巡检设备的组装。

步骤二、调整风叶A的停止位置，使待检测的风叶A处于竖直状态。

步骤三、通过遥控器2控制电机带动桨叶4旋转，从而实现环形架61的飞行移动，待环形架61飞行到风叶A的最下端后，通过遥控器使环形架61套在风叶A上并沿风叶A的轴线先向上后向下移动，视觉传感器1对叶片四周的图像进行两次采集。

其中，所述飞行移动过程中，通过云台相机7采集飞行路径周围的环境信息，并把采集的环境信息发送到显示器3进行显示，便于人员根据周围环境通过控制器控制环形架61飞行移动，防止与周围物体发生碰撞。

视觉传感器1对叶片四周的图像进行两次采集的过程为：环形架61沿风叶A的轴线先向上移动到顶部时对叶片A四周的图像进行第一次采集，环形架61沿风叶A的轴线后向下移动到顶部时对叶片A四周的图像进行第二次采集。

步骤四、显示器3对视觉传感器1采集的图像进行显示，人员通过显示器3上显示的图像对叶片A外观进行检查，完成一片风叶A的检查。

步骤五、重复步骤二、步骤三和步骤四，直至所有的风叶检查完毕。

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。