CN114893359A - 一种基于ar设备的风电轮毂智能巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，所述巡检系统包括服务器、处理器、以及无人机，还包括路径规划模块、数据回传模块、交互模块、成像调节模块，所述路径规划模块用于对所述无人机的巡检路径进行规划，以配合所述无人机风电轮毂进行巡检；所述数据回传模块用于将所述无人机采集的巡检数据进行回传，并配合所述交互模块实时对所述风电轮毂进行交互；所述成像调节模块用于对AR设备成像角度和显示大小进行调节，以对风电轮毂的异常位置进行查看。本发明通过路径规划模块与数据回传模块相配合，使巡检数据能通过AR设备进行查看，使得风电轮毂的当前状态能直观的查看，提升风电轮毂巡检的精准性和高效性。
Description
技术领域
本发明涉及风电场巡检技术领域，尤其涉及一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统。
背景技术
目前传统的风电机组叶片检测，通常采用人工爬上风力发电机，采用高空作业进行检测，不仅会花费大量的人力，而且存在较大的安全隐患。
如CN112598637A现有技术公开了一种风电机组叶片巡检叶片区域路线自动飞行方法，前无人机搭载图像采集装置进行风电机组叶片检测通常采用操作员遥控无人机飞行实现巡检，或者通过提前规划路径，以引导无人机完成自动追踪巡检。由于每次巡检风机叶片所处位置不同，因此路径也会发生较大的变化。操作员遥控难度大，并不能很好的进行操控，提前规划路径不能有效的对各种环境下的风电机组进行巡检，造成巡检结果不准确的问题。
另一种典型的如CN213574475U的现有技术公开的一种风电机组机舱智能巡检装置，风电机组机舱巡检能够及时处理风电机运行中出现的小问题，保障风电机正常的运行，而目前巡检采用的人力巡检缺陷较多，工作量大，增加了工作人员的劳动力，例行巡检时需爬上爬下，出现人力浪费及安全问题，且巡检慢，检查不彻底，降低了工作效率，继而满足不了使用者的需求，保障不了使用者的利益。
再来看如CN110212451B的现有技术公开的一种用于电力巡检中能实时监测设备故障并节省人力的电力AR智能巡检系统，目前电力设备巡检大多采用的常规方法是通过对设备目视及辅助测温等工具检测，比如采用手持红外热成像传感器、可见光摄像机、指示电筒、温湿度传感器、气体传感器等电力设备检测仪器，对现场设备的拍照和录像进行视频传输，巡检功能管理功能相对较弱，需要大量人工处理，操作不便，记录繁琐，容易造成人为因素的失误，同时电力设备状态信息传输不及时，无法实时的智能识别设备及检测锁定故障。
为了解决本领域普遍存在交互性能差、巡检强度大、操作员遥控难度大、路径规划精度差、智能程度低、查看角度范围小和预警手段差等等问题，作出了本发明。
发明内容
本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统。
本发明采用如下技术方案：
一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，所述巡检系统包括服务器、处理器、以及无人机，所述巡检系统还包括路径规划模块、数据回传模块、交互模块、成像调节模块，所述服务器分别与所述路径规划模块、所述数据回传模块、所述交互模块和所述成像调节模块连接；
所述路径规划模块用于对所述无人机的巡检路径进行规划，以配合所述无人机风电轮毂进行巡检；
所述数据回传模块用于将所述无人机采集的巡检数据进行回传，并配合所述交互模块实时对所述风电轮毂进行交互；
所述成像调节模块用于对AR设备的成像角度和显示大小进行调节，以对风电轮毂的异常位置进行查看；
所述路径规划模块包括路径规划单元和任务状态监控单元，所述路径规划单元用于对所述无人机的飞行路径和巡检点位进行规划；所述任务状态监控单元用于对所述无人机的巡检任务进行监控；
所述路径规划单元获取一个风电轮毂的巡检点位序列{S1，S2，…，SN}，其中，Si为第i个巡检点位，i∈N；
各个巡检点位之间的路程LN根据下式进行计算：
式中，
为Sj-1、Sj巡检点位之间的直线距离；N为巡检点位的总数量；dmin为最小安全距离；R为风电轮毂的半径；α为风电轮毂的弧度，α＝π/3；
根据各个巡检点位之间的路程以及风电轮毂的结构，则一个所述风电轮毂巡检的总路程D根据下式计算：
D＝6·LN
根据上式计算无人机巡检一个风电轮毂的价值指数CASH：
CASH＝D·(γ1·location+γ2·High+γ3·post+γ4·repellent)
γ1+γ2+γ3+γ4＝1
式中，location为风电轮毂的位置系数；High为无人机巡检高度系数；post为无人机巡检姿势系数；repellent为障碍物调整系数；γ1、γ2、γ3、γ4为权重；
所述价值指数CASH需要满足：
Battery≥2·CASH
式中，Battery为无人机的电池的续航值，满足：
式中，Tem为巡检环境温度补偿系数；η为无人机的电池老化补偿系数；CaN为无人机电池的额定容量；τ为无人机充放电效率；Ca0为无人机巡航时所述电池的当前电量；I(t)为无人机在巡检过程中电池输出的电流；t为巡检的时长。
可选的，所述数据回传模块包括采集单元和地面接收单元，所述采集单元用于采集所述风电轮毂的图像数据；所述地面接收单元用于接收所述采集单元的图像数据；
所述采集单元包括采集探头、姿势调整构件和数据存储器，所述采集探头用于对风电轮毂图像进行采集，以形成巡检数据；所述姿势调整构件用于对所述采集探头的采集角度进行调整；所述数据存储器用于对所述采集探头所采集的图像进行存储；
其中，所述采集单元与所述无人机可拆卸连接。
可选的，所述成像调节模块包括成像单元和调节单元，所述成像单元根据所述数据回传单元的数据进行显示，以形成增强显示；所述调节单元对所述成像单元的显示角度进行调整；
所述成像单元包括AR眼镜、姿势采集构件和数据接收器，所述数据接收器接收所述数据回传模块回传的图像数据，并在所述AR眼镜上进行显示；所述姿势采集构件用于对使用者的姿势进行采集，以调整所述巡检数据的显示角度；
其中，所述AR眼镜的成像角度跟随所述姿势采集构件的数据进行动态调整。
可选的，所述调节单元包括调节器和感应构件，所述调节器用于调整所述姿势采集构件的灵敏度；所述感应构件用于对巡检数据所展示的姿势进行调整，以配合所述成像单元显示不同角度的图像；
其中，所述感应构件包括感应手套、位移传感器和第二姿态传感器，所述感应手套佩戴在所述使用者的手上，以配合所述位移传感器和第二姿态传感器获取所述使用者拨动的位移量和拨动的方向；所述位移传感器和所述第二姿态传感器均设置在所述感应手套上，以获取操作者拨动的距离和拨动的方向；其中，所述成像单元显示的图像响应所述操作者拨动的方向和拨动的距离朝向对应方向和对应距离的转动。
可选的，所述地面接收单元包括地面接收站和信号发射器，所述地面接收站用于接收所述无人机实时回传的采集数据；所述信号发射器用于建立与所述无人机的通信信号，以配合所述地面接收站接收所述采集单元所采集的巡检数据。
可选的，所述巡检系统还包括交互模块，所述交互模块用于对所述无人机的姿势与所述采集模块的采集姿势进行协同交互；
所述交互模块包括交互单元和姿势采集单元，所述姿势采集单元用于采集所述无人机的姿势，以获得无人机的姿势数据；所述交互单元根据无人机的姿势数据与所述采集模块进行交互，以调整所述采集模块的采集姿势；
所述交互单元包括交互器和控制指令存储器，所述交互器根据所述姿势采集单元的姿势与所述采集模块的采集姿势进行交互；
所述控制指令存储器用于对所述交互器发出的交互指令进行存储，以记录所述交互器发出的各个交互指令。
可选的，所述姿势采集单元包括第三姿态传感器和传输器，所述第三姿态传感器用于对所述无人机的俯仰角度进行检测；所述传输器将所述第三姿态传感器采集到的姿势数据传输至所述交互器中。
本发明所取得的有益效果是：
1.通过路径规划模块与数据回传模块相配合，使得无人机的巡检数据能在采集后，回传至地面的接收站中，并通过AR设备进行查看，使得风电轮毂的状态能更加直观的查看，提升风电轮毂巡检的精准性和高效性；
2.通过数据回传模块与成像模块的配合，使风电轮毂的图像能在成像模块上进行显示，使操作者能远程对风电轮毂的巡检数据进行查看；
3.通过成像调节模块接收服务器的巡检数据后，监控者或操作者通过VR设备进行查看，以实现对风电轮毂的查看，提升巡检的协同配合能力和巡检的精准度；
4.通过成像单元与调节单元相互配合，使得风电轮毂的巡检数据能够进行显示，使得操作者能更加直观的查看风电轮毂的状态或缺陷；
5.通过飞行姿势调整采集单元的采集角度，使得采集单元能准确的对准风电轮毂，以获得风电轮毂的巡检数据；
6.通过交互模块与采集单元的配合，使得采集单元在对风电轮毂进行检测的过程中，能根据无人机的姿势进行动态调整采集单元的采集姿势，以提升采集单元对风电轮毂的精准采集。
7.通过感应手套和AR眼镜相互配合，使得操作者的拨动方向和拨动量能匹配相对应转动角度的风电轮毂上的巡检数据，提升操作者使用的便捷性和舒适性，也进一步提升对风电轮毂的精准查看，也兼顾整个巡检系统的高效查询和多次核验，防止巡检过程中出现的纰漏，提升对风电轮毂查询的巡检质量。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1为本发明的整体方框示意图。
图2为本发明的无人机与采集单元的结构示意图。
图3为本发明的风电轮毂与路径规划模块规划的巡检路线的示意图。
图4为本发明的无人机飞行的巡检路线的示意图。
图5为本发明的感应手套与AR眼镜的映射场景示意图。
图6为本发明的感应手套的拨动方向的场景示意图。
图7为本发明的感应手套与AR眼镜显示的巡检图像的控制流程示意图。
附图标号说明：1-采集探头；2-无人机；3-螺旋桨；4-姿势调整构件；5-风电轮毂；6-巡检点位；7-AR眼镜；8-感应手套。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一。
根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本实施例提供一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，所述巡检系统包括服务器、处理器、以及无人机，所述巡检系统还包括路径规划模块、数据回传模块、交互模块、成像调节模块，所述服务器分别与所述路径规划模块、所述数据回传模块、所述交互模块和所述成像调节模块连接；
所述路径规划模块用于对所述无人机的巡检路径进行规划，以配合所述无人机风电轮毂进行巡检；
所述数据回传模块用于将所述无人机采集的巡检数据进行回传，并配合所述交互模块实时对所述风电轮毂进行交互；
所述成像调节模块用于对AR设备的成像角度和显示大小进行调节，以对风电轮毂的异常位置进行查看；
所述巡检系统还包括处理器，所述处理器分别与所述路径规划模块、所述数据回传模块、所述交互模块和成像调节模块控制连接，并基于所述处理器对所述路径规划模块、所述数据回传模块、所述交互模块和成像调节模块进行集中控制，以提升对风电轮毂的巡检精度，也兼顾对风电轮毂查看的便捷性和舒适性；
通过路径规划模块与所述数据回传模块相互配合，使得无人机的巡检数据能在采集后，回传至地面的接收站中，并通过AR设备进行查看，更加的精准的查看巡检位置的状态；
其中，通过所述数据回传模块与所述成像模块的配合，使风电轮毂的图像能在所述成像模块上进行显示，使得操作者能远程对所述风电轮毂的巡检数据进行查看；
另外，在对所述风电轮毂进行巡检之前，通过所述路径规划模块对所述无人机的巡检路径进行规划，并将规划好的数据传输至无人机上，使得所述无人机能根据设定的巡检线路执行巡检任务；
其中，所述无人机包括无人机本体、微控制器、螺旋桨、避障单元和控制单元，所述微控制器分别与所述避障单元和所述控制单元控制连接，并基于所述微控制器的控制，使得所述无人机能够根据巡检线路执行巡检任务；所述螺旋桨用于提供对无人机的上升力，以促使无人机能对多个巡检点位进行巡检；
所述避障单元用于对巡检过程的障碍物进行避障，以提升无人机的巡检的安全性；其中，所述避障单元是本领域的技术人员熟知的技术手段，因而在此不再一一赘述；
所述控制单元用于对所述螺旋桨的爬升力和无人机的移动速度进行控制，提升无人机对巡检点位的精准巡检；
另外，所述螺旋桨设置在所述无人机本体的周侧，以提供所述无人本体进行移动，以达到对风电轮毂进行巡检的目的；
其中，所述路径规划模块包括路径规划单元和任务状态监控单元，所述路径规划单元用于对所述无人机的飞行路径和巡检点位进行规划；所述任务状态监控单元用于对所述无人机的巡检任务进行监控；
所述路径规划单元获取一个风电轮毂的巡检点位序列{S1，S2，…，SN}，其中，Si为第i个巡检点位，i∈N；
各个巡检点位之间的路程LN根据下式进行计算：
式中，
为Sj-1、Sj巡检点位之间的直线距离；N为巡检点位的总数量；dmin为最小安全距离；R为风电轮毂的半径；α为风电轮毂的弧度，α＝π/3，如图3、图4中所示的加粗圆弧所示；其中，风电轮毂设置为三个扇叶，三个扇叶之间的间隔距离为60°；
根据各个巡检点位之间的路程以及风电轮毂的结构，则一个所述风电轮毂巡检的总路程D根据下式计算：
D＝6·LN
式中，常数6为一个三叶片的风电轮毂巡检路程总数；
根据上式计算无人机巡检一个风电轮毂的价值指数CASH：
CASH＝D·(γ1·location+γ2·High+γ3·post+γ4·repellent)
γ1+γ2+γ3+γ4＝1
式中，location为风电轮毂的位置系数，其值根据所述无人机与风电轮毂的距离有关；High为无人机巡检高度系数，其值与所述风电轮毂的高度有关；post为无人机巡检姿势系数，其值根据所述无人机在巡检时无人机的巡检姿势有关，姿势摆动越大，则耗电量越大；repellent为障碍物调整系数；γ1、γ2、γ3、γ4为权重；
所述价值指数CASH需要满足：
Battery≥2·CASH
式中，Battery为无人机的电池的续航值，满足：
式中，Tem为巡检环境温度补偿系数，其值与无人机使用的环境有关；η为无人机的电池老化补偿系数，与电池的使用时间有关；CaN为无人机电池的额定容量；τ为无人机充放电效率；Ca0为无人机巡航时所述电池的当前电量；I(t)为无人机在巡检过程中电池输出的电流；t为巡检的时长；
值得注意的是，以上是对巡检一个风电轮毂所做的设定，若巡检多个风电轮毂，则应考虑两个风电轮毂之间的距离和巡检风电轮毂的数量进行综合考量，这是本领域的技术人员所熟知的，在此不再一一赘述；
可选的，所述数据回传模块包括采集单元和地面接收单元，所述采集单元用于采集所述风电轮毂的图像数据；所述地面接收单元用于接收所述采集单元的图像数据；
所述采集单元包括采集探头、姿势调整构件和数据存储器，所述采集探头用于对风电轮毂图像进行采集，以形成巡检数据；所述姿势调整构件用于对所述采集探头的采集角度进行调整；所述数据存储器用于对所述采集探头所采集的图像进行存储；其中，所述采集单元与所述无人机可拆卸连接；
所述姿势调整构件包括支撑杆、角度检测件、调整座和调整驱动机构，所述调整座用于对所述采集探头进行支撑，所述支撑杆的一端与所述无人机的机本体进行连接，并设置在所述无人机本体的前端；所述支撑杆的另一端朝向远离所述无人机本体的一侧伸出，且其端部与所述调整座铰接；所述调整驱动机构设置在所述调整座上，并驱动所述调整座沿着铰接位置进行转动；所述角度检测件用于对所述调整座的转动角度进行检测；
其中，所述采集探头与所述调整座可拆卸连接；
在本实施例中，所述采集单元设置在所述无人机本体上，且所述采集单元与所述无人机本体可拆卸连接，其中，对于不同巡检精度可以选用不同分辨率的采集探头，以提升所述采集单元能对所述风电轮毂的巡检范围和巡检精度；
可选的，所述地面接收单元包括地面接收站和信号发射器，所述地面接收站用于接收所述无人机实时回传的采集数据；所述信号发射器用于建立与所述无人机的通信信号，以配合所述地面接收站接收所述采集单元所采集的巡检数据；
所述信号发射器还可用于向所述无人机发出允许传输的信号；且当所述无人机接收到所述信号接收器发出的信号后，可以向所述数据接收器发出巡检的数据，使得无人机巡检和数据传输的同步传输；
其中，所述地面接收站在接收所述无人机发出的巡检数据，同时，在所述数据接收器在接收所述巡检数据后，则传输至中央控制中心或服务器中，使得监控者或操作者可以同步通过成像调节模块对巡检数据进行查看；
所述成像调节模块接收到所述服务器的巡检数据后，所述监控者或所述操作者通过VR设备进行查看，以实现对所述风电轮毂的查看，提升巡检的协同配合能力和巡检的精准度；
其中，所述成像调节模块包括成像单元和调节单元，所述成像单元根据所述数据回传单元的数据进行显示，以形成增强显示；所述调节单元对所述成像单元的显示角度进行调整；
通过成像单元与所述调节单元相互配合，使得风电轮毂的巡检数据能够进行显示，使得操作者能更加直观的查看风电轮毂的状态或缺陷；
所述成像单元包括AR眼镜、姿势采集构件和数据接收器，所述数据接收器接收所述数据回传模块回传的图像数据，并在所述AR眼镜上进行显示；所述姿势采集构件用于对使用者的姿势进行采集，以调整所述巡检数据的显示角度；其中，所述AR眼镜的成像角度跟随所述姿势采集构件的数据进行动态调整；
所述AR眼镜佩戴在所述操作者上，并通过所述数据接收器将所述巡检数据显示在所述AR眼镜上；
所述姿势采集构件设置在所述AR眼镜上，并用于检测所述检测者头部的转动数据；其中，所述姿势采集构件包括若干个第一姿态传感器和姿势存储器，所述姿势存储器用于存储所述第一姿态传感器的姿势数据；
各个所述第一姿态传感器获取所述眼镜的空间变化数据，并根据所述第一姿态传感器的位置调整所述巡检数据的显示角度；
另外，除了通过所述姿势采集构件对所述巡检数据的显示角度调整外，还可通过所述调节单元对所述巡检数据的显示角度进行调整；
其中，所述调节单元包括调节器和感应构件，所述调节器用于调整所述姿势采集构件的灵敏度；
所述调节器包括电子面板和调整旋钮，所述电子面板与所述调整旋钮控制连接，使得所述调整旋钮的转动角度，以匹配对应的灵敏度；
所述感应构件用于对巡检数据所展示的姿势进行调整，以配合所述成像单元显示不同角度的图像；
在所述感应构件使用前，需要将所述感应构件与所述VR眼镜进行配对，以形成交互控制链路，使得所述感应构件的拨动方向能匹配所述巡检图像转动方向；其中，所述感应构件向某个放向进行拨动，则所述巡检数据的显示方向也会跟随所述感应构件的方向进行显示角度的调整；
其中，所述感应构件包括感应手套、位移传感器和第二姿态传感器，所述感应手套佩戴在所述使用者的手上，以配合所述位移传感器和第二姿态传感器获取所述使用者拨动的位移量和拨动的方向；所述位移传感器和所述第二姿态传感器均设置在所述感应手套上，以获取操作者拨动的距离和拨动的方向；其中，所述成像单元显示的图像响应所述操作者拨动的方向和拨动的距离朝向对应方向和对应距离的转动；
其中，所述位移传感器在对所述操作者进行位移检测的过程中，对所述感应手套的移动的距离进行检测；所述第二姿态传感器对所述操作者的移动的方向进行检测，通过所述位移传感器和所述第二姿态传感器的数据，使得所述巡检数据的转动方向能够朝向所述位移传感器和所述第二姿态传感器的数据所指定的方向和偏移量进行转动；
所述采集模块在对所述风电轮毂进行巡检的过程中，需要根据所述无人机的姿势动态调整所述采集模块的采集姿势，以促使对所述风电轮毂的高效巡检；
其中，所述巡检系统还包括交互模块，所述交互模块用于对所述无人机的姿势与所述采集模块的采集姿势进行协同交互；
所述交互模块包括交互单元和姿势采集单元，所述姿势采集单元用于采集所述无人机的姿势，以获得无人机的姿势数据；所述交互单元根据所述无人机的姿势数据与所述采集模块进行交互，以调整所述采集模块的采集姿势；通过所述交互单元使所述采集模块的采集姿势与无人机的当前姿势进行交互，提升采集模块对风电轮毂巡检点位的巡检精度；
所述交互单元包括交互器和控制指令存储器，所述交互器根据所述姿势采集单元的姿势与所述采集模块的采集姿势进行交互；
所述控制指令存储器用于对所述交互器发出的交互指令进行存储，以记录所述交互器发出的各个交互指令；
可选的，所述姿势采集单元包括第三姿态传感器和传输器，所述第三姿态传感器用于对所述无人机的俯仰角度进行检测；所述传输器将所述第三姿态传感器采集到的姿势数据传输至所述交互器中；
当所述姿势采集单元对所述无人机的飞行姿势进行采集后，通过所述飞行姿势调整所述采集单元的采集角度，使得所述采集单元能准确的对准所述风电轮毂，以获得所述风电轮毂的巡检数据；另外，所述采集单元接收到所述交互单元发出的交互指令后，执行对所述采集探头角度的调整，使得所述采集探头能对准需要采集的巡检点位，以实现对所述巡检点位进行图像或视频数据的采集；
通过所述交互模块与所述采集单元的配合，使得所述采集单元在对所述风电轮毂进行检测的过程中，能根据所述无人机的姿势进行动态调整所述采集单元的采集姿势，以提升所述采集单元对所述风电轮毂的精准采集。
实施例二。
本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进，根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，还在于所述无人机在对所述风电轮毂的多个角度的数据，且各个所述风电轮毂的巡检数据均对应存储在服务器中，且各个风电轮毂的巡检数据均通过设有对应的标记标签，使得所述成像调节模块能在进行显示的过程中，选择不同标记标签的所述巡检数据进行显示，使得操作者能对风电轮毂不同的角度进行查看；
其中，对不同角度的巡检数据进行标记标签的标记，是本领域的技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中不再一一赘述；
通过各个不同标记标签的巡检数据建立起所述风电轮毂的巡检数据模型；所述操作者通过AR眼镜查看所述风电轮毂的数据时，可通过建立的巡检数据模型进行逐个角度的查看，其中，通过感应手套建立起对所述巡检数据模型配对关系后，当所述感应手套进行角度的调整时，所述AR眼镜中查看的巡检数据的角度也会跟随调整，这是本领域的技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中不再一一赘述；
同时，所述姿势采集单元在对所述操作者的拨动方向和拨动距离的数据，匹配对应角度的标记标签的巡检数据，使得所述操作者能通过AR眼镜查看不同角度的风电轮毂上的巡检数据；
所述姿势采集单元在对所述操作者的手套的姿势进行姿势的采集，并根据所述感应手套的姿势触发对所述巡检数据的显示角度的调整；
值得注意的是，显示的所述巡检数据在所述AR眼镜上进行显示；
所述姿势采集单元获取所述感应手套的初始位置(X0，Y0，Z0)、以及所述感应手套的最终位置(Xi，Yi，Zi)，则初始位置和最终位置之间的距离D根据下式进行计算：
若D的距离超过设定的抖动距离阈值Dmin，则认为感应手套正在对所述巡检数据的显示方向进行调整；其中，对所述巡检图像调整量Delay满足：
式中，λ为巡检数据的调整灵敏度；η为巡检数据的调整比例系数，所述调整比例系数等于所述感应手套调整量与巡检数据的显示范围之比；
通过所述感应手套和AR眼镜的相互配合，使得所述操作者的拨动方向和拨动量，匹配相对应转动角度的所述风电轮毂上的巡检数据，也进一步提升操作者使用的便捷性和舒适性，提升对风电轮毂的精准查看，也兼顾整个巡检系统的高效查询和多次核验，防止巡检过程中出现的纰漏，提升对风电轮毂查询的巡检质量。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。
Claims (7)
1.一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，所述巡检系统包括服务器、处理器、以及无人机，其特征在于，所述巡检系统还包括路径规划模块、数据回传模块、交互模块、成像调节模块，所述服务器分别与所述路径规划模块、所述数据回传模块、所述交互模块和所述成像调节模块连接；
所述路径规划模块用于对所述无人机的巡检路径进行规划，以配合所述无人机风电轮毂进行巡检；
所述数据回传模块用于将所述无人机采集的巡检数据进行回传，并配合所述交互模块实时对所述风电轮毂进行交互；
所述成像调节模块用于对AR设备的成像角度和显示大小进行调节，以对风电轮毂的异常位置进行查看；
所述路径规划模块包括路径规划单元和任务状态监控单元，所述路径规划单元用于对所述无人机的飞行路径和巡检点位进行规划；所述任务状态监控单元用于对所述无人机的巡检任务进行监控；
所述路径规划单元获取一个风电轮毂的巡检点位序列{S1，S2，…，SN}，其中，Si为第i个巡检点位，i∈N；
各个巡检点位之间的路程LN根据下式进行计算：
式中，
为Sj-1、Sj巡检点位之间的直线距离；N为巡检点位的总数量；dmin为最小安全距离；R为风电轮毂的半径；α为风电轮毂的弧度，α＝π/3；
根据各个巡检点位之间的路程以及风电轮毂的结构，则一个所述风电轮毂巡检的总路程D根据下式计算：
D＝6·LN
根据上式计算无人机巡检一个风电轮毂的价值指数CASH：
CASH＝D·(γ1·location+γ2·High+γ3·post+γ4·repellent)
γ1+γ2+γ3+γ4＝1
式中，location为风电轮毂的位置系数；High为无人机巡检高度系数；post为无人机巡检姿势系数；repellent为障碍物调整系数；γ1、γ2、γ3、γ4为权重；
所述价值指数CASH需要满足：
Battery≥2·CASH
式中，Battery为无人机的电池的续航值，满足：
式中，Tem为巡检环境温度补偿系数；η为无人机的电池老化补偿系数；CaN为无人机电池的额定容量；τ为无人机充放电效率；Ca0为无人机巡航时所述电池的当前电量；I(t)为无人机在巡检过程中电池输出的电流；t为巡检的时长。
2.根据权利要求1所述的一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，其特征在于，所述数据回传模块包括采集单元和地面接收单元，所述采集单元用于采集所述风电轮毂的图像数据；所述地面接收单元用于接收所述采集单元的图像数据；
所述采集单元包括采集探头、姿势调整构件和数据存储器，所述采集探头用于对风电轮毂图像进行采集，以形成巡检数据；所述姿势调整构件用于对所述采集探头的采集角度进行调整；所述数据存储器用于对所述采集探头所采集的图像进行存储；
其中，所述采集单元与所述无人机可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，其特征在于，所述成像调节模块包括成像单元和调节单元，所述成像单元根据所述数据回传单元的数据进行显示，以形成增强显示；所述调节单元对所述成像单元的显示角度进行调整；
所述成像单元包括AR眼镜、姿势采集构件和数据接收器，所述数据接收器接收所述数据回传模块回传的图像数据，并在所述AR眼镜上进行显示；所述姿势采集构件用于对使用者的姿势进行采集，以调整所述巡检数据的显示角度；
其中，所述AR眼镜的成像角度跟随所述姿势采集构件的数据进行动态调整。
4.根据权利要求3所述的一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，其特征在于，所述调节单元包括调节器和感应构件，所述调节器用于调整所述姿势采集构件的灵敏度；所述感应构件用于对巡检数据所展示的姿势进行调整，以配合所述成像单元显示不同角度的图像；
其中，所述感应构件包括感应手套、位移传感器和第二姿态传感器，所述感应手套佩戴在所述使用者的手上，以配合所述位移传感器和第二姿态传感器获取所述使用者拨动的位移量和拨动的方向；所述位移传感器和所述第二姿态传感器均设置在所述感应手套上，以获取操作者拨动的距离和拨动的方向；其中，所述成像单元显示的图像响应所述操作者拨动的方向和拨动的距离朝向对应方向和对应距离的转动。
5.根据权利要求4所述的一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，其特征在于，所述地面接收单元包括地面接收站和信号发射器，所述地面接收站用于接收所述无人机实时回传的采集数据；所述信号发射器用于建立与所述无人机的通信信号，以配合所述地面接收站接收所述采集单元所采集的巡检数据。
6.根据权利要求5所述的一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，其特征在于，所述巡检系统还包括交互模块，所述交互模块用于对所述无人机的姿势与所述采集模块的采集姿势进行协同交互；
所述交互模块包括交互单元和姿势采集单元，所述姿势采集单元用于采集所述无人机的姿势，以获得无人机的姿势数据；所述交互单元根据无人机的姿势数据与所述采集模块进行交互，以调整所述采集模块的采集姿势；
所述交互单元包括交互器和控制指令存储器，所述交互器根据所述姿势采集单元的姿势与所述采集模块的采集姿势进行交互；
所述控制指令存储器用于对所述交互器发出的交互指令进行存储，以记录所述交互器发出的各个交互指令。
7.根据权利要求6所述的一种基于AR设备的风电轮毂智能巡检系统，其特征在于，所述姿势采集单元包括第三姿态传感器和传输器，所述第三姿态传感器用于对所述无人机的俯仰角度进行检测；所述传输器将所述第三姿态传感器采集到的姿势数据传输至所述交互器中。
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| CN202210559852.9A CN114893359A (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 一种基于ar设备的风电轮毂智能巡检系统 |
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