CN203299134U - 基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置 - Google Patents

基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置 Download PDF

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本实用新型公开了一种基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,由四轴飞行器、飞行控制系统、图片采集系统和地面图像处理系统构成,所述飞行控制系统由机载飞行控制单元和地面控制单元组成,所述图像采集系统由摄像单元、无线图像传输装置和图像实时存储单元组成。本实用新型的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,在不用人工望远镜观察的情况下,通过四轴飞行器精确导航技术和所携带的图像采集和处理技术实现都风力发电机叶片表面裂纹的检测。

Description

基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电机叶片表面裂纹检测领域,特别涉及一种基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置。
背景技术
风力发电机具有低碳环保、系统控制可靠、单机容量大等特点,成为电力系统新兴的重要发展趋势之一。风力发电机的叶片是风力发电机很重要的组成部分,针对风力发电机叶片表面裂纹的相关检测也就十分必要和重要了。
目前针对风力发电机叶片表面裂纹的检测方法主要是人工观察,最多使用的辅助工具是望远镜,这种方法不仅耗费很多人力,而且存在人眼误差、经验误差等,检测的过程还要让叶片停止转动,这也在很大程度上不利于工程进度。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本实用新型提供了一种基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,由四轴飞行器、飞行控制系统、图片采集系统和地面图像处理系统构成,所述飞行控制系统由机载飞行控制单元和地面控制单元组成,所述图像采集系统由摄像单元、无线图像传输装置和图像实时存储单元组成,其特征在于:所述四轴飞行器包括主机体,四组电机安装罩、四组支撑臂和形状相同且成对的几何旋翼,四组电机安装罩分别通过支撑臂与主机体相连接,所述几何旋翼分别设置在电机安装罩上,所述四轴飞行器呈“十”字状,所述四组支撑臂处于同一平面且相互之间的夹角为90°,所述主机体的轴向上设置贯通的安装通道,所述安装通道内部设置有自适应配合调整装置。
进一步的,所述主机体上设置有所述机载飞行控制单元和安装平台,所述安装平台通过所述自适应配合调整装置与主机体相连接,所述安装平台上设置安装有所述摄像单元。
进一步的,所述自适应调整装置包括外环体和内环体,所述外环体的左右两侧分别通过第一阻尼轴承与安装通道的内壁相连接且与四组支撑臂所处的平面相平行;所述内环体设置在外环体内部并且与外环体处于同一平面上,所述内环体的上下两侧分别通过第二阻尼轴承与外环体的上下两侧相连接,;所述第一阻尼轴承和第二阻尼轴承两者的轴线夹角为90°。
进一步的,所述安装平台的下部与内环体的上部相连接,所述内环体的下部安装有配重块。
进一步的,所述机载飞行控制单元包括单片机主控板、三自由度陀螺仪、飞行姿态调整摄像头和三轴加速度器。
进一步的,所述机载飞行控制单元包括OSD自动导航仪和高度传感器。
进一步的,所述机载飞行控制单元还包括高精度测距仪。
进一步的,所述摄像单元包括可调节装置和高精度摄像装置,所述高精度摄像装置通过可调节装置与安装平台固定连接,所述可调节装置包括旋转底座、垂直高度调节支杆和水平长度调节支杆,所述旋转底座通过第一步进电机来固定在安装平台上;所述垂直高度调节支杆的一端与旋转底座相连接,另一端与水平长度调节支杆相连接,所述垂直高度调节支杆上设置有第二步进电机;所述水平长度调节支杆水平设置,一端与垂直高度调节支杆相连接,另一端固定高精度摄像装置,所述水平长度调节支杆上设置第三步进电机。
进一步的,所述地面图像处理系统由图像处理计算机、无线图像接收器、图像采集卡组成。
本实用新型的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,在不用人工望远镜观察的情况下,通过四轴飞行器精确导航技术和所携带的图像采集和处理技术实现都风力发电机叶片表面裂纹的检测。   
有益效果:
本实用新型的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置具有超强空中稳定性的四轴飞行器作为基本设备载体,通过无线摄像控制、高精度测距实现风力发电机叶片位置的自动感知与巡线,并且能够将高精度拍照设备移动至风力发电机叶片的待检测部位,从而实现无人控制下的自动风力发电机叶片表面裂纹检测与识别。
四轴飞行器通过机载飞行控制单元能够实现自动控制飞行,也能够通过遥控器单元实现地面控制,控制方式灵活多变、高效独特;自适应调整装置能够保证在飞行器受外界干扰发生倾斜或者由于螺旋桨高速转动使机身发生抖动时,通过轴承与配重块的作用,有效减少高精度摄像机的抖动和倾斜,保障摄像装置的正常工作;
本实用新型采用高精度摄像装置,能够拍摄高清晰度的照片和视频,并通过无线传输方式输送至地面图像处理单元进行处理,从而为风力发电机叶片表面裂纹的检测提供第一手的判断资料
摄像单元可保证摄像装置在各个角度的移动,从而大大增加了本实用新型的适用范围,可以深入到一些望远镜达不到的区域,为风力发电机叶片表面裂纹的检测提供全面准确的资料。
本检测装置结构紧凑、设计合理、操作简单、整体费用低廉、具有很好的应用价值和使用前景。
附图说明
图1为本实用新型的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置的示意图;
图2为该基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置的结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1和2所示,基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,由四轴飞行器、飞行控制系统、图片采集系统和地面图像处理系统构成。所述飞行控制系统由机载飞行控制单元和地面控制单元组成;所述图像采集系统由摄像单元、无线图像传输装置和图像实时存储单元组成;所述地面控制单元包括控制微机、无线数据收发模块和遥控装置;所述地面图像处理系统由基于数字图像处理技术对图像进行处理。
四轴飞行器包括主机体1,四组电机安装罩2、四组支撑臂3和多组几何形状相同且成对的几何旋翼4,四组电机安装罩2分别通过支撑臂3与主机体1相连接,所述几何旋翼4分别设置在电机安装罩2上,所述四轴飞行器整体呈“十”字状,所述四组支撑臂3处于同一平面且相互之间的夹角为90°,所述主机体1的轴向上设置贯通的安装通道,所述安装通道内部设置有自适应配合调整装置;
所述主机体1上设置有机载飞行控制单元和安装平台,所述安装平台通过自适应配合调整装置与主机体相连接,所述安装平台上设置安装有摄像单元。
所述自适应调整装置包括外环体和内环体,所述外环体的左右两侧分别通过阻尼轴承与安装通道的内壁相连接且与四组支撑臂所处的平面相平行,所述外环体可以通过阻尼轴承的中轴线为轴来实现前后转动;所述内环体设置在外环体内部并且与外环体处于同一平面上,所述内环体的上下两侧分别通过另一个阻尼轴承与外环体的上下两侧相连接,所述内环体可以通过此阻尼轴承的中轴线为轴来实现左右转动;所述外环体相关的阻尼轴承和内环体相关的阻尼轴承两者的轴线夹角为90°;
所述安装平台的下部与内环体的上部相连接,所述内环体的下部安装有配重块;
所述机载飞行控制单元包括单片机主控板、三自由度陀螺仪、飞行姿态调整摄像头和三轴加速度器,通过三自由度陀螺仪和三轴加速度器将飞行器的飞行姿态信号传输至单片机主控板,单片机主控板自动控制机器人的飞行姿态,还包括OSD自动导航仪和用于测量飞行高度的高度传感器。
所述机载飞行控制单元还包括高精度测距仪,所述高精度测距仪设置在安装平台上,用于测量飞行器与风力发电机叶片表面各个部位的距离。
所述摄像单元包括可调节装置和高精度摄像装置,所述高精度摄像装置通过可调节装置与安装平台固定连接,所述可调节装置包括旋转底座、垂直高度调节支杆和水平长度调节支杆,所述旋转底座通过步进电机来固定在安装平台上,用于实现高精度摄像装置在水平方向上的360°转动;所述垂直高度调节支杆的一端与旋转底座相连接,另一端与水平长度调节支杆相连接,所述垂直高度调节支杆上设置有另外一部步进电机,用于实现高精度摄像装置在垂直方向上的上下移动;所述水平长度调节支杆水平设置,其另一端与垂直高度调节支杆相连接,另一端用于固定高精度摄像装置,所述水平长度调节支杆上设置有第三个步进电机,用于实现高精度摄像装置在水平方向上的前后移动,以上所述三部步进电机均通过遥控装置进行控制。
所述高精度摄像装置摄得的视频和图片通过图像实时存储单元进行存储并通过无线图像传输装置传输至地面图像处理系统。
所述机载飞行控制单元安装在四轴飞行器上,内含自动驾驶仪,对四轴飞行器进行自主飞行控制。
所述遥控装置,主要有地面操作者掌握,可由无线传输和固定在四轴飞行器上的云台相互作用,共同作用于飞行器姿态、行速、高度、方向的控制。
所述飞行控制单元和遥控装置可结合使用,共同发挥作用。
所述地面图像处理系统由图像处理计算机、无线图像接收器、图像采集卡组成。
所述飞行控制单元和遥控装置配合,实现飞行机器人的比例遥控模式RC、指令遥控模式RPV、航点导航模式UAV和计算机遥控模式CPV四种飞行控制模式。
所述自动驾驶仪由GPS自动导航系统、辅助导航系统、超声波避碰系统、无线遥控系统、陀螺仪、加速度计、气压高度计、电子罗盘组成。
所述GPS自动导航系统包括GPS天线。
所述超声波避碰系统包括传感器。
所述无线遥控系统包括遥控器接收器、通信设备、通讯天线。
所述无线图像传输装置采用宽带数字传输技术,传输宽带在2MHZ以上,传输的图像分辨率至少达到528X384像素。
本实用新型的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置以四轴飞行器为载体,搭建有摄像平台,图像采集平台,再结合地面处理中心,就能实现自动检测风力发电机叶片表面裂纹的功能。本实用新型所提方法可节省很多人力资源,亦可在发电力工作的情况下工作,有利于工程进度的进展,复合节能减排的节能思想。

Claims (9)

1.一种基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,由四轴飞行器、飞行控制系统、图片采集系统和地面图像处理系统构成,所述飞行控制系统由机载飞行控制单元和地面控制单元组成,所述图像采集系统由摄像单元、无线图像传输装置和图像实时存储单元组成,其特征在于:所述四轴飞行器包括主机体(1),四组电机安装罩(2)、四组支撑臂(3)和形状相同且成对的几何旋翼(4),四组电机安装罩(2)分别通过支撑臂(3)与主机体(1)相连接,所述几何旋翼(4)分别设置在电机安装罩(2)上,所述四轴飞行器呈“十”字状,所述四组支撑臂(3)处于同一平面且相互之间的夹角为90°,所述主机体(1)的轴向上设置贯通的安装通道,所述安装通道内部设置有自适应配合调整装置。
2.如权利要求1所述的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,其特征在于:所述主机体(1)上设置有所述机载飞行控制单元和安装平台,所述安装平台通过所述自适应配合调整装置与主机体(1)相连接,所述安装平台上设置安装有所述摄像单元。
3.如权利要求2所述的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,其特征在于:所述自适应调整装置包括外环体和内环体,所述外环体的左右两侧分别通过第一阻尼轴承与安装通道的内壁相连接且与四组支撑臂所处的平面相平行;所述内环体设置在外环体内部并且与外环体处于同一平面上,所述内环体的上下两侧分别通过第二阻尼轴承与外环体的上下两侧相连接,;所述第一阻尼轴承和第二阻尼轴承两者的轴线夹角为90°。
4.如权利要求3所述的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,其特征在于:所述安装平台的下部与内环体的上部相连接,所述内环体的下部安装有配重块。
5.如权利要求1所述的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,其特征在于:所述机载飞行控制单元包括单片机主控板、三自由度陀螺仪、飞行姿态调整摄像头和三轴加速度器。
6.如权利要求5所述的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,其特征在于:所述机载飞行控制单元包括OSD自动导航仪和高度传感器。
7.如权利要求5所述的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,其特征在于:所述机载飞行控制单元还包括高精度测距仪。
8.如权利要求2所述的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,其特征在于:所述摄像单元包括可调节装置和高精度摄像装置,所述高精度摄像装置通过可调节装置与安装平台固定连接,所述可调节装置包括旋转底座、垂直高度调节支杆和水平长度调节支杆,所述旋转底座通过第一步进电机来固定在安装平台上;所述垂直高度调节支杆的一端与旋转底座相连接,另一端与水平长度调节支杆相连接,所述垂直高度调节支杆上设置有第二步进电机;所述水平长度调节支杆水平设置,一端与垂直高度调节支杆相连接,另一端固定高精度摄像装置,所述水平长度调节支杆上设置第三步进电机。
9.如权利要求1所述的基于四轴飞行器的风力发电机叶片表面裂纹检测装置,其特征在于:所述地面图像处理系统由图像处理计算机、无线图像接收器、图像采集卡组成。
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