TWI571720B - 風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法 - Google Patents

Description

風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法

本發明係關於一種風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法，尤其是一種能夠利用無人飛行器檢查風力發電機葉片檢查系統及其檢查方法。

風力發電不僅能夠提供人類生活所需之電能，同時又能兼顧環境保護與永續能源的發展。習用風力發電裝置係利用來自大自然的風力，帶動一葉片旋轉，藉由該葉片旋轉時所產生之軸功，驅動一發電機以產生電能。該風力發電裝置純粹將風能再利用來產生電能，符合當代環保議題，可避免在電能的生成轉換過程中對環境造成惡性負擔，因而帶來相當的經濟效益。

然而，風力發電機之葉片在運轉過程中容易磨損，更可能受到外部環境(例如：雷電、風沙、暴雨及冰雹等)影響而產生損傷。倘若該葉片發生損耗卻未及時被察覺修復，風力發電機就可能產生運轉異常、噪音提高甚至葉片斷裂等情形。

由於風力發電機的造價相當昂貴，為了避免葉片損耗所帶來的負面影響，風力發電機之葉片必須定期進行檢查。其中，傳統檢查風力發電機葉片裂痕、腐蝕及損傷的方法為使用望遠鏡，由人力以視覺檢查，然而這種方法需消耗大量人力，且容易因人為疏忽及望遠鏡解析度問題而無法確實發現損傷的位置。為此，部分廠商選擇於風力發電機之機艙、塔 筒或葉片的位置設置攝影機或檢測裝置，用以偵測葉片是否發生損耗。惟，上述方式需在每一座風力發電機都設置攝影機或檢測裝置，所需成本較高，且風力發電機均設置於風速強勁的地區，所述攝影機或檢測裝置本身容易故障損壞，不符合經濟效益。

請參照第1圖所示，係一種習知風力發電機之葉片檢查系統9及其檢查方法，透過一無人飛行器91(unmanned aerial vehicle,UAV)對一風力發電機92之葉片921進行拍攝，讓檢修人員能夠利用該無人飛行器91所拍攝的影像判斷該葉片921是否發生損耗。其中，該無人飛行器91包含一攝影機911及一距離感測器912，該攝影機911用以拍攝該葉片921的影像，該距離感測器912則用以偵測該無人飛行器91與該葉片921的距離，以避免該無人飛行器91撞擊該葉片921。

然而，該無人飛行器91無法判斷該無人飛行器91與該葉片921的相對位置，更加無法判斷該攝影機911所拍攝之影像是否包含該葉片921的二側緣。因此，實際操作該無人飛行器91進行檢查時，需仰賴檢修人員遙控該無人飛行器91以調整該攝影機91的位置，以確保該攝影機911能在正確的位置拍攝該葉片921之影像，使其拍攝的影像包含該葉片921的二側緣。換言之，習知風力發電機之葉片檢查方法需仰賴人力調整該攝影機91的位置才能順利對該葉片921進行拍攝，導致其執行過程較為不便。況且，檢修人員必須持續遙控該無人飛行器91沿著該葉片921飛行，該攝影機911才能對整個葉片921進行拍攝。據此，該風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法需消耗人力以控制該無人飛行器91沿著該葉片921飛行，導致檢修人員必須全程操控該無人飛行器91，具有人力成本較高的問題。

再者，雖然該距離感測器912能用以偵測該無人飛行器91與該葉片921的距離，然而該距離感測器912係為紅外線距離感測器等距 離感測裝置，使其必須正對該葉片921方能進行距離偵測。一旦該無人飛行器91在飛行過程中稍有偏移，導致該距離感測器912無法正對該葉片921時，該距離感測器912就無法判讀該無人飛行器91與該葉片921的距離。據此，該無人飛行器91在檢查過程中仍然存在與該葉片921撞擊之風險。

綜上所述，上述風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法需仰賴人力遙控該無人飛行器91，以確保該攝影機911拍攝的影像包含完整的葉片921，使其具有檢查過程不便、所需人力成本較高的問題，且該無人飛行器91在檢查過程中存在與該葉片921撞擊之風險。

本發明之一目的係提供一種風力發電裝置之葉片檢查系統，透過在風力發電機之葉片上設置一辨識標，根據一無人飛行器該能夠利用影像中的辨識標誌來判斷該無人飛行器與該葉片的相對位置。

本發明之另一目的係提供一種風力發電裝置之葉片檢查系方法，可藉由一控制器自動控制該無人飛行器沿著該葉面飛行，使該無人飛行器能夠自動拍攝取得該葉片的完整影像。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有：一種風力發電裝置之葉片檢查系統，用以對一風力發電機進行檢查，該風力發電機包含一葉片，該風力發電機具有一旋轉軸向，且該葉片包含一第一端部及一第二端部，該葉片具有由該第一端部延伸至該第二端部的一延伸方向，該檢查系統包含：一無人飛行器，該無人飛行器設有一控制器及一攝影裝置，該攝影裝置耦接該控制器；及一辨識標誌，設置於該葉片之一表面，該辨識標誌包含一帶狀符號及數個指向符號，該帶狀符號包含相互平行之第一側緣及一第二側緣，該第一側緣及該第二側緣均沿著該延伸方向延伸，所述數個指向符號係於該延伸方向上間隔設置， 各該指向符號具有不同的圖形態樣。

其中，各該指向符號包含至少一個幾何形狀，且各該指向符號所具有之幾何形狀的數量不相等，使得各該指向符號形成具有不同圖形態樣的符號。藉此，該控制器可以根據該影像中的指向符號來判斷該無人飛行器在該葉片之延伸方向上的位置。

其中，各該指向符號包含一幾何形狀，且各該指向符號所具有之幾何形狀的顏色、樣式、尺寸或形狀不同，使得各該指向符號形成具有不同圖形態樣的符號。藉此，該控制器可以根據該影像中的指向符號來判斷該無人飛行器在該葉片之延伸方向上的位置。

其中，該葉片具有與該表面相切且垂直該延伸方向的一正交方向，各該指向符號所包含的幾何形狀為相對該正交方向不對稱的形狀。藉此，各該指向符號能夠指出該延伸方向。

其中，各該指向符號所包含的幾何形狀為指向該葉片之第一端部或第二端部的箭頭、三角形、五邊形、梯形或V字形。藉此，各該指向符號能夠指出該延伸方向。

其中，該帶狀符號二端分別連接該葉片之第一端部及第二端部，該第一側緣與該第二側緣之間具有固定的一間距。藉此，該控制器可以根據該影裝置所拍攝之影像中的帶狀符號判讀該無人飛行器與該葉片的距離。

其中，該帶狀符號包含數個區段，所述數個區段係於該延伸方向上間隔設置，各該區段均包含一第一側緣、一第二側緣及二基準線，其中一基準線二端分別連接該第一側緣及該第二側緣於該延伸方向上之一側的端點，另一基準線二端分別連接該第一側緣及該第二側緣於該延伸方向上之另一側的端點，該二基準線係垂直該第一側緣及第二側緣。藉此，該控制器可以根據各該區段的形狀判斷該攝影裝置與該葉片的相對角度， 該控制器更能夠使該攝影裝置保持正對該葉片，使得該檢查系統的設置不會受到風力發電機之葉片弧度或葉片與該葉片與風力發電機之旋轉軸向的角度差異所影響，具有提升適用範圍之功效。

如上所述風力發電裝置之葉片檢查系統，其中，該葉片在該旋轉軸向上之二側分別為一第一表面及一第二表面，該第一表面及該第二表面分別設有一辨識標誌。藉此，該檢查系統可供同時對該葉片的第一表面及第二表面進行檢查，以更進一步提升檢查便利性。

一種風力發電裝置之葉片檢查方法，係利用一無人飛行器之一攝影裝置拍攝一風力發電機之葉片，該無人飛行器包含耦接該攝影裝置之一控制器，該風力發電機具有一旋轉軸向，該葉片在該旋轉軸向上之二側分別為一第一表面及一第二表面，且該葉片包含一第一端部及一第二端部，該葉片具有由該第一端部延伸至該第二端部的一延伸方向，該葉片之第一表面設有一辨識標誌，該辨識標誌包含一帶狀符號及數個指向符號，該帶狀符號包含相互平行之第一側緣及一第二側緣，該第一側緣及該第二側緣均沿著該延伸方向延伸，所述數個指向符號係於該延伸方向上間隔設置，各該指向符號具有不同的圖形態樣，該檢查方法包含：控制該無人飛行器飛行至該攝影裝置能夠拍攝該第一表面以取得一影像的位置，該影像包含該辨識標誌之帶狀符號及至少一個指向符號；以該控制器接收該影像，該控制器根據該影像中的辨識標誌來判斷該無人飛行器與該葉片的相對位置，並調整該無人飛行器在垂直該旋轉軸向之平面上的位置，以確保該辨識標誌形成於該影像中的一預定位置，且該控制器根據該影像中的帶狀符號來判斷該無人飛行器與該葉片的距離，並調整該無人飛行器在該旋轉軸向上的位置，使該無人飛行器與該葉片具有一預定距離；該控制器根據該影像中的指向符號來判斷該無人飛行器在該延伸方向上的位置，並且根據該延伸方向以及該無人飛行器在該延伸方向上的位置來規劃一飛行路 徑；及該控制器控制該無人飛行器沿著該飛行路徑飛行，使該攝影裝置在該葉片的第一端部及第二端部之間進行連續拍攝，以取得該第一表面的完整影像，進而供檢查該第一表面是否發生損耗。

其中，當該無人飛行器與該葉片具有該預定距離，且該辨識標誌形成於該攝影裝置所拍攝之影像中的預定位置時，該影像包含該葉片的二側緣。藉此，該控制器可以自動調整該攝影裝置的位置，以確保該攝影裝置能在正確的位置拍攝該葉片之影像，使其拍攝的影像包含該葉片的二側緣，而無須仰賴人力操作，具有提升檢查便利性之功效。

其中，若該影像僅包含該帶狀符號之第一側緣或第二側緣的其中一個，該控制器係控制該無人飛行器沿著一調整方向飛行，該調整方向為該影像中的該第一側緣或第二側緣朝向該指向符號的方向，使得該攝影裝置再次拍攝之影像同時包含該第一側緣及該第二側緣。藉此，該控制器可以自動調整該攝影裝置的位置，使得該攝影裝置拍攝之影像能夠包含完整的辨識標誌。

其中，該控制器預設一基準點，並且判斷該影像中的帶狀符號是否通過該基準點，以判斷該辨識標誌是否位於該預定位置，若該帶狀符號通過該基準點即判定該辨識標誌已位於一預定位置；若該帶狀符號並未通過該基準點，則該控制器控制該無人飛行器以持續調整該攝影裝置的位置，使該影像中的帶狀符號能夠通過該基準點。藉此，該控制器可以自動調整該無人飛行器在垂直該旋轉軸向之平面上的位置，以確保該辨識標誌能夠形成於該攝影裝置所拍攝之影像中的預定位置。

其中，該控制器預設一像素距離標準值，該像素距離標準值為該無人飛行器與該葉片具有該預定距離時，該攝影裝置所拍攝之影像中的該第一側緣與該第二側緣間的像素距離，該控制器將該影像中該第一側緣與該第二側緣間的像素距離與該像素距離標準值進行比對，以判斷該無 人飛行器與該葉片的距離，並透過調整該無人飛行器在該旋轉軸向上的位置，使該第一側緣與該第二側緣於該攝影裝置再次拍攝之影像中的像素距離等於該像素距離標準值。藉此，該控制器可以自動調整該無人飛行器在該旋轉軸向上的位置，進而使該無人飛行器與該葉片具有該預定距離。

其中，該風力發電機包含一軸心，該葉片之第一端部結合於該軸心，該葉片之第二表面亦設有一辨識標誌，當該控制器控制該無人飛行器沿著該飛行路徑飛行，以取得該第一表面的完整影像後，該控制器進一步控制該無人飛行器繞過該葉片之第二端部，以控制該無人飛行器飛行至該攝影裝置能夠拍攝該第二表面以取得另一影像的位置，該另一影像包含該第二表面上的辨識標誌之帶狀符號及至少一個指向符號，並重複執行上述步驟以取得該第二表面的完整影像，進而供檢查該第二表面是否發生損耗。藉此，該檢查方法可供同時對該葉片的第一表面及第二表面進行檢查，以更進一步提升檢查便利性。

其中，該風力發電機包含一軸心及數個葉片，各該葉片之第一端部結合於該軸心，所述數個葉片在垂直該旋轉軸向的平面上具有相等的夾角，該無人飛行器的控制器預先儲存該夾角以及各該葉片至該軸心中央的的距離，當該控制器控制該無人飛行器沿著該飛行路徑飛行，以取得其中一葉片之第一表面的完整影像後，該控制器進一步控制該無人飛行器在垂直該旋轉軸向的平面上相對該軸心移動該夾角，使該攝影裝置能夠接續對另一葉片進行拍攝。藉此，該檢查方法可以自動對該風力發電機的每一個葉片進行檢查，以更進一步提升檢查便利性。

其中，該帶狀符號包含數個區段，所述數個區段係於該延伸方向上間隔設置，各該區段均包含一第一側緣、一第二側緣及二基準線，其中一基準線二端分別連接該第一側緣及該第二側緣於該延伸方向上之一側的端點，另一基準線二端分別連接該第一側緣及該第二側緣於該延伸方 向上之另一側的端點，該二基準線係垂直該第一側緣及第二側緣，該控制器在規劃該飛行路徑前，係根據該影像中任一區段的形狀來判斷該攝影裝置與該葉片的相對角度，並控制該無人飛行器以調整該攝影裝置與該葉片的相對角度，使該攝影裝置能夠正對該葉片。詳言之，該控制器係控制使該區段在該攝影裝置所拍攝之影像中形成矩形，使該攝影裝置能夠正對該葉片。藉此，該控制器能夠使該攝影裝置保持正對該葉片，使得該檢查方法的執行不會受到風力發電機之葉片弧度或葉片與該葉片與風力發電機之旋轉軸向的角度差異所影響，具有提升適用範圍之功效。

藉由上述本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法，該無人飛行器之控制器可以自動調整該攝影裝置的位置，使該攝影裝置所拍攝的影像包含該葉片的二側緣，具有提升檢查便利性之功效。該控制器可以自動控制該無人飛行器沿著該葉面飛行，使該攝影裝置能夠拍攝取得該葉片的完整影像，具有降低人力成本之功效。該控制器可以根據該攝影裝置所拍攝的影像來判斷該無人飛行器與該葉片的距離，並且以該控制器自動調整斷該無人飛行器與該葉片的距離，具有大幅降低無人飛行器與該葉片撞擊的風險之功效。

〔本發明〕

1‧‧‧無人飛行器

11‧‧‧控制器

12‧‧‧攝影裝置

2‧‧‧風力發電機

21‧‧‧葉片

21a‧‧‧第一表面

21b‧‧‧第二表面

211‧‧‧第一端部

212‧‧‧第二端部

22‧‧‧軸心

3‧‧‧辨識標誌

31‧‧‧帶狀符號

31a‧‧‧區段

311‧‧‧第一側緣

312‧‧‧第二側緣

313‧‧‧基準線

32‧‧‧指向符號

321‧‧‧三角形

X‧‧‧旋轉軸向

θ‧‧‧夾角

Y‧‧‧延伸方向

D‧‧‧間距

A‧‧‧調整方向

C‧‧‧基準點

d0‧‧‧像素距離標準值

d1‧‧‧像素距離值

P‧‧‧飛行路徑

P1‧‧‧第一飛行路徑

P2‧‧‧第二飛行路徑

r‧‧‧半徑

〔習知〕

9‧‧‧風力發電機之葉片檢查系統

91‧‧‧無人飛行器

911‧‧‧攝影機

912‧‧‧距離感測器

92‧‧‧風力發電機

921‧‧‧葉片

第1圖：係一種習知風力發電機之葉片檢查系統之架構示意圖。

第2圖：係本發明一實施例之架構示意圖。

第3圖：係本發明一實施例之攝影裝置對葉片之第一表面進行拍攝時的示意圖。

第4a圖：係本發明一實施例之攝影裝置所拍攝的影像僅包含帶狀符號之第一側緣的示意圖。

第4b圖：係本發明一實施例之攝影裝置所拍攝的影像中辨識標誌已 位於一預定位置的示意圖。

第5a圖：係本發明一實施例之攝影裝置在無人飛行器與葉片的距離小於一預定距離時所拍攝之影像的示意圖。

第5b圖：係本發明一實施例之攝影裝置在無人飛行器與葉片的距離等於一預定距離時所拍攝之影像的示意圖。

第6圖：係本發明一實施例之控制器控制該無人飛行器沿著一第一飛行路徑飛行的示意圖。

第7圖：係本發明一實施例之控制器控制該無人飛行器沿著一第二飛行路徑飛行的示意圖。

第8圖：係本發明一實施例之控制器控制該無人飛行器繞過該第二端部的示意圖。

第9圖：係本發明一實施例之攝影裝置對葉片之第二表面進行拍攝時的示意圖。

第10圖：係本發明一實施例之控制器控制該無人飛行器在垂直旋轉軸向的平面上相對該軸心移動一夾角的示意圖。

第11圖：係本發明一實施例之辨識標誌的帶狀符號包含數個區段的示意圖。

第12圖：係本發明一實施例之攝影裝置並未正對該葉片時的示意圖。

第13圖：係本發明一實施例之攝影裝置並未正對該葉片時所拍攝之影像的示意圖。

第14圖：係本發明一實施例之攝影裝置正對該葉片時的示意圖。

第15圖：係本發明一實施例之攝影裝置正對該葉片時所拍攝之影像的示意圖。

為讓本發明之上述及其它目的、特徵及優點能更明顯易懂， 下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「無人飛行器(unmanned aerial vehicle,UAV)」，係指可受人為遙控飛行，或者受一控制器控制以沿一預定軌跡飛行的飛行裝置，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「耦接」(coupling)，係指二裝置之間藉由有線實體、無線媒介或其組合(例如：異質網路)等方式，使該二裝置可以相互傳遞資料，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參照第2及3圖所示，係本發明一實施例風力發電機之葉片檢查系統，包含一無人飛行器1，該無人飛行器1用以對一風力發電機2進行檢查，該無人飛行器1設有一控制器11及一攝影裝置12，該攝影裝置12耦接該控制器11。該風力發電機2包含數個葉片21及一軸心22，所述數個葉片21分別結合於該軸心22，該風力發電機2具有一旋轉軸向X，所述數個葉片21在垂直該旋轉軸向X的平面上具有相等的夾角θ。舉例而言，在本實施例中，該風力發電機2包含三個葉片21，因此任二個葉片21在垂直該旋轉軸向X的平面上具有呈120°夾角θ。

其中，各該葉片21在該旋轉軸向X上之二側分別為一第一表面21a及一第二表面21b，該第一表面21a與該第二表面21b可以各為一迎風面及一背風面，各該葉片21之第一表面21a設有一辨識標誌3，該辨識標誌3包含一帶狀符號31及數個指向符號32。該辨識標誌3可以為以顏料塗布於該葉片21所形成的塗層；或者，該辨識標誌3也可以為包覆於該葉片21外周的膠膜、結合於該葉片21的飾板或一體成形於該葉片21的有色區塊，本發明並不加以限制。

更詳言之，各該葉片21包含結合於該軸心22之一第一端部211及遠離該軸心22之一第二端部212。該葉片21具有一延伸方向Y，該延伸方向Y即該葉片21由該第一端部211延伸至該第二端部212的方向， 該延伸方向Y通常為一徑向方向(即垂直且通過該旋轉軸向X的方向)，惟本發明不以此為限；實際上，在部分市售風力發電機中，其葉片在停機狀態下會相對該旋轉軸向X摺收，使得該葉片並不會垂直該風力發電機的旋轉軸向X。該帶狀符號31可以沿著該延伸方向Y延伸，且該帶狀符號31二端可以分別連接該葉片21之第一端部211及第二端部212。該帶狀符號31包含相互平行之第一側緣311及一第二側緣312，該第一側緣311及該第二側緣312均沿著該延伸方向Y延伸。據此，該第一側緣311與該第二側緣312之間具有固定的一間距D。

所述數個指向符號32係於該延伸方向Y上間隔設置，且，各該指向符號32具有不同的圖形態樣，其中該圖形態樣指的是各該指向符號所包含之圖形的數量、顏色、樣式、尺寸或形狀等特徵。詳言之，各該指向符號32包含至少一個幾何形狀，該幾何形狀可以為箭頭、三角形、五邊形、梯形、V字形或各種能夠指出該延伸方向Y的形狀；實際上，請續參照第3圖所示，該葉片21與其第一表面21a相切(當該第一表面21a為平面時，即平行於該第一表面21a)且垂直該延伸方向Y的一正交方向Z，各該指向符號32所包含的幾何形狀只要為相對該正交方向Z不對稱的形狀，即可用以指出該延伸方向Y，係本領域技術人員所能理解者。其中，所述數個指向符號32係較佳於該延伸方向Y上呈等間距設置，惟本發明不以此為限。所述數個指向符號32可以設置於該帶狀符號31的第一側緣311與第二側緣312之間；惟所述數個指向符號32也可以與該第一側緣311重疊、設置於該第一側緣311外側、與該第二側緣312重疊或設置於該第二側緣312外側。

值得注意的是，各該指向符號32所具有之幾何形狀的數量可以不相等，使得各該指向符號形成具有不同圖形態樣的符號，在本實施例中，各該指向符號32係包含數量不相等的三角形321，所述三角形321 係指向該葉片21之第二端部212，因此各該指向符號32能夠指出該延伸方向Y。其中，愈靠近該葉片21之第一端部211的指向符號32所包含的三角形321數量愈少，而愈靠近該葉片21之第二端部212的指向符號32所包含的三角形321數量愈多，使得各該指向符號32形成不同的符號，且接近該第一端部211的指向符號32可以包含單一個三角形321。然而，各該指向符號32除了透過包含數量不相等的幾何形狀以相互區隔外，各該指向符號32也可以具有顏色不同、樣式不同或尺寸不同的幾何形狀，使得各該指向符號32形成具有不同圖形態樣的符號。舉例而言，各該指向符號32可以包含顏色不同的三角形321；或者，各該指向符號32可以包含樣式不同的三角形321(例如：中空三角形、實心三角形或邊長比例不同的三角形等)；或者，各該指向符號32可以包含尺寸不同的三角形321；又或者，各該指向符號32可以包含不同的幾何形狀(例如前述箭頭、三角形、五邊形、梯形或V字形)，均能使各該指向符號32形成具有不同圖形態樣的符號。此外，各該指向符號32所包含的三角形321除了可以指向該葉片21之第二端部212外，也可以指向該葉片21之第一端部212，以指出與該延伸方向Y相反之方向，藉此，使用者或電腦(如上述無人飛行器1之控制器11)均能將該三角形321所指方向反轉180°以取得該延伸方向Y，係本領域技術人員所能理解者。

本發明的檢查方法可以運用上述實施例風力發電機之葉片檢查系統執行，該檢查方法包含：控制該無人飛行器1飛行至其攝影裝置12能夠拍攝一葉片21之第一表面21a以取得影像的位置，所述動作可以由人為遙控遙控完成，或者，該無人飛行器1之攝影裝置12能夠儲存一風力發電場之各個風力發電機2的地圖(例如：GPS座標值)，使得所述動作能夠由該控制器1自動完成。

由於該攝影裝置12耦接該控制器11，因此該控制器11可以 接收該攝影裝置12所拍攝之影像，該影像為該葉片21之第一表面21a的影像，因此該影像將包含該辨識標誌3。其中，該辨識標誌3之帶狀符號31可以沿著該葉片21之延伸方向Y延伸，且該辨識標誌3包含數個於該延伸方向Y上間隔設置的指向符號32，因此該影像將包含該辨識標誌3之帶狀符號31及至少一個指向符號32。該控制器11可以根據該影像中的辨識標誌3判斷該攝影裝置12的位置是否恰當，進而控制該無人飛行器1以調整該攝影裝置12的位置。舉例而言，請參照第4a圖所示，係該攝影裝置12對該葉片21之第一表面21a拍攝所取得之一影像，該影像中可能僅包含部分的辨識標誌3。詳言之，該影像僅包含該帶狀符號31的第一側緣311，該帶狀符號31的第二側緣312則被排除在畫面中。據此，該控制器11可以控制該無人飛行器1沿著一調整方向A飛行，使得該攝影裝置12再次拍攝之影像能夠包含完整的辨識標誌3。該調整方向A為該第一側緣311朝向該指向符號32的方向。

當該攝影裝置12所拍攝之影像已包含完整的辨識標誌3(同時包含該第一側緣311及該第二側緣312)時，該控制器11可以進一步判斷該辨識標誌3是否位於該影像中的一預定位置(例如：中心位置)，舉例而言，請參照第4b圖所示，該控制器11可以預設一基準點C，並且判斷該影像中的帶狀符號31是否通過該基準點C，若該帶狀符號31已通過該基準點C即判定該辨識標誌3已位於一預定位置；若該帶狀符號31並未通過該基準點C，則該控制器11可以控制該無人飛行器1以持續調整該攝影裝置12的位置，使該攝影裝置12所拍攝之影像中的帶狀符號31能夠通過該基準點C，進而使該辨識標誌3能夠形成於該影像中的預定位置。如上所述，該控制器11可以根據該影像中的辨識標誌3來判斷該無人飛行器1與該葉片21的相對位置，進而調整該無人飛行器1在垂直該旋轉軸向X之平面上的位置，以確保該辨識標誌3能夠形成於該攝影裝置12所拍攝之 影像中的預定位置。

此外，由於該帶狀符號31之第一側緣311與第二側緣312之間具有固定的間距D，該控制器11可以根據該影裝置12所拍攝之影像中的帶狀符號31判讀該無人飛行器1與該葉片21的距離。更詳言之，該控制器1可以預設一像素距離標準值d0，該像素距離標準值d0為該無人飛行器1與該葉片21具有一預定距離時，該攝影裝置12所拍攝之影像中，該帶狀符號31之第一側緣311與第二側緣312間的像素距離。

藉此，請參照第5a圖所示，係為該無人飛行器1與該葉片21的距離小於該預定距離時，該攝影裝置12對該葉片21之第一表面21a拍攝所取得之一影像。其中，該帶狀符號31之第一側緣311與第二側緣312具有一像素距離值d1，該像素距離值d1將大於該控制器1所預設的像素距離標準值d0，因此該控制器1可以判定該無人飛行器1與該葉片21過於接近，並且控制該無人飛行器1沿著該旋轉軸向X飛行，以擴大該無人飛行器1與該葉片21的距離。反之，若該像素距離值d1小於該像素距離標準值d0時，該控制器1可以控制該無人飛行器1沿著與該旋轉軸向X相反之方向飛行，以縮小該無人飛行器1與該葉片21的距離。

據此，請參照第5b圖所示，該控制器1可以根據該影像中該第一側緣311與該第二側緣312間的像素距離來判斷該無人飛行器1與該葉片21的距離，進而調整該無人飛行器1在該旋轉軸向X上的位置，使該帶狀符號3之第一側緣311與第二側緣312於該攝影裝置12所再次拍攝之影像中的像素距離等於該像素距離標準值d0，進而使該無人飛行器1與該葉片21具有該預定距離。其中，當該無人飛行器1與該葉片21具有該預定距離，且該辨識標誌3能夠形成於該攝影裝置12所拍攝之影像中的預定位置時，該影像包含該葉片21的二側緣，且該葉片21較佳於該影像中佔有足夠大的比例。

如前所述，該辨識標誌3的指向符號32能夠指出該葉片21之延伸方向Y，且各該指向符號32係為不同的符號，因此該控制器11還可以根據該影像中的指向符號32來判斷該無人飛行器1在該延伸方向Y上的位置。據此，該控制器11可以根據該延伸方向Y以及該無人飛行器1在該延伸方向Y上的位置來規劃一飛行路徑P，該飛行路徑P較佳平行於該延伸方向Y，且該控制器11可控制該無人飛行器1沿著該飛行路徑P飛行，使該攝影裝置12能夠在該葉片21的第一端部211及第二端部212之間進行連續拍攝，以取得該葉片21之第一表面21a的完整影像。

更詳言之，如第5a圖所示，若該攝影裝置12所拍攝之影像中，該指向符號32包含二個三角形321，該控制器11可以判定該無人飛行器1在該延伸方向Y上位於該葉片21的第一端部211及第二端部212之間。因此，請參照第6圖所示，該控制器11可以規劃一第一飛行路徑P1，以控制該無人飛行器1沿著與該延伸方向Y相反的方向飛行，使該攝影裝置12能夠對該葉片21的第一端部211進行拍攝；接著，請參照第7圖所示，該控制器11可以規劃一第二飛行路徑P2，以控制該無人飛行器1沿著與該延伸方向Y飛行，使該攝影裝置12能夠連續拍攝該葉片21的影像直到該攝影裝置12完成拍攝該葉片21的第二端部212。藉此，該第一飛行路徑P1及該第二飛行路徑P2即構成完整的一飛行路徑P，使該攝影裝置12能夠取得該葉片21之第一表面21a的完整影像。

所述葉片21之第一表面21a的完整影像可以暫存於該控制器1中，或者透過無線傳輸至一外部儲存裝置或一輸出裝置(例如：螢幕)，使得檢修人員能夠透過檢視所述影像來檢查該葉片21之第一表面21a是否發生損耗。或者，本發明風力發電機之葉片檢查方法也可以搭配一影像辨識系統，以對所述影像進行影像分析來偵測該葉片21之第一表面21a是否發生損耗。

由此可知，相較前述習知風力發電機之葉片檢查方法係仰賴檢修人員遙控調整該無人飛行器91之攝影機911的位置，來確保該攝影機911能在正確的位置拍攝該葉片921之影像，本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法透過在風力發電機2之葉片21上設置一辨識標誌3，僅需控制該無人飛行器1飛行至其攝影裝置12能夠拍攝該葉片21以取得影像的位置，該控制器11即可根據該影像中的辨識標誌3控制該無人飛行器1以調整該攝影裝置12的位置。其中，該控制器11可以根據該影像中的辨識標誌3來判斷該無人飛行器1與該葉片21的相對位置，進而調整該無人飛行器1在垂直該旋轉軸向X之平面上的位置，以確保該辨識標誌3能夠形成於該攝影裝置12所拍攝之影像中的預定位置。再者，該控制器1可以根據該影像中的帶狀符號3來判斷該無人飛行器1與該葉片21的距離，進而調整該無人飛行器1在該旋轉軸向X上的位置，使該無人飛行器1與該葉片21具有一預定距離。據此，該控制器11可以自動調整該攝影裝置12的位置，以確保該攝影裝置12能在正確的位置拍攝該葉片21之影像，使其拍攝的影像包含該葉片21的二側緣，而無須仰賴人力操作，具有提升檢查便利性之功效。

另一方面，該辨識標誌3的指向符號32能夠指出該葉片21之延伸方向Y，且該辨識標誌3的各指向符號32係為不同的符號，因此該控制器11還可以根據該影像中的指向符號32來判斷該無人飛行器1在該葉片21之延伸方向Y上的位置，並且根據該延伸方向Y以及該無人飛行器1在該延伸方向Y上的位置來規劃一飛行路徑P。據此，該控制器11可以自動控制該無人飛行器1沿著該飛行路徑P飛行，使該攝影裝置12能夠拍攝取得該葉片21的完整影像，相較習知風力發電機之葉片檢查方法需仰賴檢修人員持續遙控該無人飛行器91沿著該葉片921飛行，本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法能夠自動控制該無人飛行器1飛 行以完成檢測，具有降低人力成本之功效。

除此之外，相較習知風力發電機之葉片檢查方法係利用一距離感測器912偵測該無人飛行器91與該葉片921的距離，當該距離感測器912無法正對該葉片921時，該距離感測器912就無法判讀該無人飛行器91與該葉片921的距離。本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法可以根據該攝影裝置12所拍攝的影像來判斷該無人飛行器1與該葉片21的距離，且即使該無人飛行器1在飛行過程中產生偏移，該控制器11仍可根據該影像中的辨識標誌3自動調整該攝影裝置12的位置，因此只要該攝影裝置12所拍攝的影像中包含該葉片21及該辨識標誌3，該控制器11就能夠判斷該無人飛行器1與該葉片21的距離並且自動進行調整，具有大幅降低無人飛行器1與該葉片21撞擊的風險之功效。

請參照第8及9圖所示，本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統中，該葉片21之第二表面21b亦可設有一辨識標誌3。據此，當該控制器11控制該無人飛行器1沿著該飛行路徑P飛行，使該攝影裝置12能夠在該葉片21的第一端部211及第二端部212之間進行連續拍攝，以取得該葉片21之第一表面21a的完整影像後，該控制器11可進一步控制該無人飛行器1繞過該第二端部212，使該攝影裝置12能夠拍攝該葉片21之第二表面21b以取得影像，並且重複執行本發明的檢查方法，以取得該葉片21之第二表面21b的完整影像。藉此，本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法可以同時對該葉片21的第一表面21a及第二表面21b進行檢查，以更進一步提升檢查便利性。

此外，請參照第10圖所示，已知該風力發電機2的數個葉片21在垂直該旋轉軸向X的平面上具有相等的夾角θ，因此該無人飛行器11的控制器1可以預先儲存該夾角θ以及各該葉片21至該軸心22中央的的距離(例如：各該葉片21之第一端部211至該軸心22中央的一半徑 r)。藉此，當該控制器11控制該無人飛行器1取得該葉片21之第一表面21a或第二表面21b的完整影像後，該控制器11可進一步控制該無人飛行器1在垂直該旋轉軸向X的平面上相對該軸心22移動該夾角θ，使該攝影裝置11能夠接續對另一葉片21進行拍攝。更詳言之，以該無人飛行器1停留在該旋轉軸向X上朝向該葉片21之第一端部211為例，該控制器11可以預先儲存各該葉片21之第一端部211至該軸心22中央的半徑r，且該控制器11根據該夾角θ及該半徑r即可以計算驅使該無人飛行器1相對該軸心22移動該夾角θ所需的路徑，因此，該控制器11可以控制該無人飛行器1相對該軸心22移動該夾角θ，使該攝影裝置11能夠接續對另一葉片21進行拍攝。藉此，本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法可以自動對該風力發電機2的每一個葉片21進行檢查，以更進一步提升檢查便利性。

值得注意的是，習知風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法系將該風力發電機92的葉片921視為一平面，然而，本領域技術人員均能理解該葉片921通常具有一弧度。況且，該風力發電機的檢查通常在停機狀態下進行，部分市售風力發電機在停機狀態下為了使葉片能夠確實靜止而不受風力影響，其葉片在停機狀態下會相對該風力發電機的旋轉軸向摺收，使得該葉片並不會垂直該旋轉軸向。據此，當以無人飛行器對該風力發電機進行檢查時，無人飛行器並非僅在垂直該旋轉軸向X的平面上運作，這將造成習知風力發電機之葉片檢查系統運作異常。詳言之，該無人飛行器91之攝影機91可能無法正對該葉片921，將導致該攝影機91無法拍攝該葉片921之特定部位的影像，且該無人飛行器91之距離感測器912亦無法正對該葉片921，使其失去以偵測該無人飛行器91與該葉片921的距離之功能。

為此，請參照第11圖所示，本發明實施例風力發電機之葉 片檢查系統藉由使該辨識標誌3之帶狀符號31包含數個區段31a，可以讓該控制器11判斷該攝影裝置12與該葉片21的相對角度。更詳言之，所述數個區段31a係於該延伸方向Y上間隔設置，各該區段31a均包含一第一側緣311、一第二側緣312及二基準線313，其中一基準線313之二端可以分別連接該第一側緣311及第二側緣312於該延伸方向Y上之一側的端點，另一基準線313二端分別連接該第一側緣311及該第二側緣312於該延伸方向Y上之另一側的端點，且該二基準線313係垂直該第一側緣311及第二側緣312，使得該區段31a形成矩形，藉此，請參照第12及13圖所示，當該攝影裝置12並未正對該葉片21時，由於該葉片21係相對該攝影裝置12之視角非呈90°，該區段31a在該攝影裝置12所拍攝之影像中將形成梯形。據此，該控制器11判斷該攝影裝置12與該葉片21的相對角度，進而控制該無人飛行器1以調整該攝影裝置12與該葉片21的相對角度，使該攝影裝置12能夠正對該葉片21。

該控制器11可以控制使該無人飛行器1之機身傾斜，以調整該攝影裝置12與該葉片21的相對角度；或者，該無人飛行器1供該攝影裝置12設置的基座(例如：雲台)可另設有供調整該攝影裝置12之角度的馬達，使得該控制器11可以藉由驅動該馬達以調整該攝影裝置12與該葉片21的相對角度，係本領域技術人員所能理解實施者。請參照第14及15圖所示，當該控制器11控制該無人飛行器1以調整使該攝影裝置12正對該葉片21後，該葉片21係相對該攝影裝置12之視角呈90°，故該區段31a在該攝影裝置12所拍攝之影像中將形成矩形。

由此可知，本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法藉由使該辨識標誌3之帶狀符號31包含數個矩形區段31a，可以讓該控制器11判斷該攝影裝置12與該葉片21的相對角度，並且控制該無人飛行器1以調整該攝影裝置12與該葉片21的相對角度，使該攝影裝置12 能夠保持正對該葉片21。據此，該實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法可以適用於各式市售風力發電機，其該檢查系統的設置及該檢查方法的執行不會受到風力發電機之葉片弧度或葉片與該葉片與風力發電機之旋轉軸向的角度差異所影響，具有提升適用範圍之功效。

藉由前揭之結構及步驟特徵，本發明實施例之風力發電裝置之葉片檢查系統及其檢查方法的主要特點在於：透過在風力發電機2之葉片21上設置一辨識標誌3，使得運用該實施例風力發電機之葉片檢查系統的檢查方法可以根據該影像中的辨識標誌3來判斷該無人飛行器1與該葉片21的相對位置，因此該無人飛行器1之控制器11可以自動調整該攝影裝置12的位置，使該無人飛行器1之攝影裝置12所拍攝的影像包含該葉片21的二側緣，確實具有提升檢查便利性之功效。

再者，該辨識標誌3的指向符號32能夠指出該葉片21之延伸方向Y，且該控制器11還可以根據該影像中的指向符號32來判斷該無人飛行器1在該葉片21之延伸方向Y上的位置，因此該控制器11可以自動控制該無人飛行器1沿著該葉面21飛行，使該攝影裝置12能夠拍攝取得該葉片21的完整影像，確實具有降低人力成本之功效。

此外，本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法可以根據該攝影裝置12所拍攝的影像來判斷該無人飛行器1與該葉片21的距離，並且以該控制器1自動調整斷該無人飛行器1與該葉片21的距離，確實具有大幅降低無人飛行器1與該葉片21撞擊的風險之功效。

綜上所述，本發明實施例風力發電機之葉片檢查系統及其檢查方法確可達到提升風力發電機之葉片的檢查便利性、降低檢查所需的人力成本及降低無人飛行器與葉片撞擊的風險等諸多功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定 本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧無人飛行器

11‧‧‧控制器

12‧‧‧攝影裝置

2‧‧‧風力發電機

21‧‧‧葉片

21a‧‧‧第一表面

21b‧‧‧第二表面

211‧‧‧第一端部

212‧‧‧第二端部

22‧‧‧軸心

3‧‧‧辨識標誌

31‧‧‧帶狀符號

311‧‧‧第一側緣

312‧‧‧第二側緣

32‧‧‧指向符號

321‧‧‧三角形

X‧‧‧旋轉軸向

Y‧‧‧延伸方向

Claims (17)

1. 一種風力發電裝置之葉片檢查系統，用以對一風力發電機進行檢查，該風力發電機包含一葉片，該風力發電機具有一旋轉軸向，且該葉片包含一第一端部及一第二端部，該葉片具有由該第一端部延伸至該第二端部的一延伸方向，該檢查系統包含：一無人飛行器，該無人飛行器設有一控制器及一攝影裝置，該攝影裝置耦接該控制器；及一辨識標誌，設置於該葉片之一表面，該辨識標誌包含一帶狀符號及數個指向符號，該帶狀符號包含相互平行之第一側緣及一第二側緣，該第一側緣及該第二側緣均沿著該延伸方向延伸，所述數個指向符號係於該延伸方向上間隔設置，各該指向符號具有不同的圖形態樣。
2. 如申請專利範圍第1項所述風力發電裝置之葉片檢查系統，其中，各該指向符號包含至少一個幾何形狀，且各該指向符號所具有之幾何形狀的數量不相等，使得各該指向符號形成具有不同圖形態樣的符號。
3. 如申請專利範圍第1項所述風力發電裝置之葉片檢查系統，其中，各該指向符號各該指向符號包含一幾何形狀，且各該指向符號所具有之幾何形狀的顏色、樣式、尺寸或形狀不同，使得各該指向符號形成具有不同圖形態樣的符號。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述風力發電裝置之葉片檢查系統，其中，該葉片具有與該表面相切且垂直該延伸方向的一正交方向，各該指向符號所包含的幾何形狀為相對該正交方向不對稱的形狀。
5. 如申請專利範圍第2或3項所述風力發電裝置之葉片檢查系統，其中，各該指向符號所包含的幾何形狀指向該葉片之第一端部或第二端部的箭頭、三角形、五邊形、梯形或V字形。
6. 如申請專利範圍第1項所述風力發電裝置之葉片檢查系統，其中，該 帶狀符號二端分別連接該葉片之第一端部及第二端部，該第一側緣與該第二側緣之間具有固定的一間距。
7. 如申請專利範圍第1項所述風力發電裝置之葉片檢查系統，其中，該帶狀符號包含數個區段，所述數個區段係於該延伸方向上間隔設置，各該區段均包含一第一側緣、一第二側緣及二基準線，其中一基準線二端分別連接該第一側緣及該第二側緣於該延伸方向上之一側的端點，另一基準線二端分別連接該第一側緣及該第二側緣於該延伸方向上之另一側的端點，該二基準線係垂直該第一側緣及第二側緣。
8. 如申請專利範圍第1、2、3、6或7項所述風力發電裝置之葉片檢查系統，其中，該葉片在該旋轉軸向上之二側分別為一第一表面及一第二表面，該第一表面及該第二表面分別設有一辨識標誌。
9. 一種風力發電裝置之葉片檢查方法，係利用一無人飛行器之一攝影裝置拍攝一風力發電機之葉片，該無人飛行器包含耦接該攝影裝置之一控制器，該風力發電機具有一旋轉軸向，該葉片在該旋轉軸向上之二側分別為一第一表面及一第二表面，且該葉片包含一第一端部及一第二端部，該葉片具有由該第一端部延伸至該第二端部的一延伸方向，該葉片之第一表面設有一辨識標誌，該辨識標誌包含一帶狀符號及數個指向符號，該帶狀符號包含相互平行之第一側緣及一第二側緣，該第一側緣及該第二側緣均沿著該延伸方向延伸，所述數個指向符號係於該延伸方向上間隔設置，各該指向符號具有不同的圖形態樣，該檢查方法包含：控制該無人飛行器飛行至該攝影裝置能夠拍攝該第一表面以取得一影像的位置，該影像包含該辨識標誌之帶狀符號及至少一個指向符號；以該控制器接收該影像，該控制器根據該影像中的辨識標誌來判斷該無人飛行器與該葉片的相對位置，並調整該無人飛行器在垂直該旋轉 軸向之平面上的位置，以確保該辨識標誌形成於該影像中的一預定位置，且該控制器根據該影像中的帶狀符號來判斷該無人飛行器與該葉片的距離，並調整該無人飛行器在該旋轉軸向上的位置，使該無人飛行器與該葉片具有一預定距離；該控制器根據該影像中的指向符號來判斷該無人飛行器在該延伸方向上的位置，並且根據該延伸方向以及該無人飛行器在該延伸方向上的位置來規劃一飛行路徑；及該控制器控制該無人飛行器沿著該飛行路徑飛行，使該攝影裝置在該葉片的第一端部及第二端部之間進行連續拍攝，以取得該第一表面的完整影像，進而供檢查該第一表面是否發生損耗。
10. 如申請專利範圍第9項所述風力發電裝置之葉片檢查方法，其中，當該無人飛行器與該葉片具有該預定距離，且該辨識標誌形成於該攝影裝置所拍攝之影像中的預定位置時，該影像包含該葉片的二側緣。
11. 如申請專利範圍第9項所述風力發電裝置之葉片檢查方法，其中，若該影像僅包含該帶狀符號之第一側緣或第二側緣的其中一個，該控制器係控制該無人飛行器沿著一調整方向飛行，該調整方向為該影像中的該第一側緣或第二側緣朝向該指向符號的方向，使得該攝影裝置再次拍攝之影像同時包含該第一側緣及該第二側緣。
12. 如申請專利範圍第9項所述風力發電裝置之葉片檢查方法，其中，該控制器預設一基準點，並且判斷該影像中的帶狀符號是否通過該基準點，以判斷該辨識標誌是否位於該預定位置，若該帶狀符號通過該基準點即判定該辨識標誌已位於一預定位置；若該帶狀符號並未通過該基準點，則該控制器控制該無人飛行器以持續調整該攝影裝置的位置，使該影像中的帶狀符號能夠通過該基準點。
13. 如申請專利範圍第9項所述風力發電裝置之葉片檢查方法，其中，該 控制器預設一像素距離標準值，該像素距離標準值為該無人飛行器與該葉片具有該預定距離時，該攝影裝置所拍攝之影像中的該第一側緣與該第二側緣間的像素距離，該控制器將該影像中該第一側緣與該第二側緣間的像素距離與該像素距離標準值進行比對，以判斷該無人飛行器與該葉片的距離，並透過調整該無人飛行器在該旋轉軸向上的位置，使該第一側緣與該第二側緣於該攝影裝置再次拍攝之影像中的像素距離等於該像素距離標準值。
14. 如申請專利範圍第9項所述風力發電裝置之葉片檢查方法，其中，該風力發電機包含一軸心，該葉片之第一端部結合於該軸心，該葉片之第二表面亦設有一辨識標誌，當該控制器控制該無人飛行器沿著該飛行路徑飛行，以取得該第一表面的完整影像後，該控制器進一步控制該無人飛行器繞過該葉片之第二端部，以控制該無人飛行器飛行至該攝影裝置能夠拍攝該第二表面以取得另一影像的位置，該另一影像包含該第二表面上的辨識標誌之帶狀符號及至少一個指向符號，並重複執行上述步驟以取得該第二表面的完整影像，進而供檢查該第二表面是否發生損耗。
15. 如申請專利範圍第9項所述風力發電裝置之葉片檢查方法，其中，該風力發電機包含一軸心及數個葉片，各該葉片之第一端部結合於該軸心，所述數個葉片在垂直該旋轉軸向的平面上具有相等的夾角，該無人飛行器的控制器預先儲存該夾角以及各該葉片至該軸心中央的的距離，當該控制器控制該無人飛行器沿著該飛行路徑飛行，以取得其中一葉片之第一表面的完整影像後，該控制器進一步控制該無人飛行器在垂直該旋轉軸向的平面上相對該軸心移動該夾角，使該攝影裝置能夠接續對另一葉片進行拍攝。
16. 如申請專利範圍第9項所述風力發電裝置之葉片檢查方法，其中，該 帶狀符號包含數個區段，所述數個區段係於該延伸方向上間隔設置，各該區段均包含一第一側緣、一第二側緣及二基準線，其中一基準線二端分別連接該第一側緣及該第二側緣於該延伸方向上之一側的端點，另一基準線二端分別連接該第一側緣及該第二側緣於該延伸方向上之另一側的端點，該二基準線係垂直該第一側緣及第二側緣，該控制器在規劃該飛行路徑前，係根據該影像中任一區段的形狀來判斷該攝影裝置與該葉片的相對角度，並控制該無人飛行器以調整該攝影裝置與該葉片的相對角度，使該攝影裝置能夠正對該葉片。
17. 如申請專利範圍第16項所述風力發電裝置之葉片檢查方法，其中，該控制器係控制使該區段在該攝影裝置所拍攝之影像中形成矩形，使該攝影裝置能夠正對該葉片。