(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210613311.X (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 上海钊晟传感技 术有限公司 地址 200240 上海市闵行区剑川路951号 零 号湾三号楼N3210室 (72)发明人 不公告发明人 　 (51)Int.Cl. H04N 7/18(2006.01) H04N 5/232(2006.01) F16M 11/06(2006.01) (54)发明名称 一种风电叶片自动追踪扫描探测系统与方 法 (57)摘要 本发明提出一种风电叶片自动追踪扫描探 测系统， 采用三可变电动长焦镜头和千万像素级 工业相机， 安装于电控云台之上。 镜头广角端获 取一组全域叶片图像序列， 通过分析处理得到叶 片的转动速度。 镜头长焦端对准叶片下边缘位 置， 以叶片转动周 期作为图像采集周 期， 通过自 适应调节 算法控制图像采样时刻， 实现对高速转 动叶片的自动追踪， 并获得叶片局部区域的高清 图像。 调节云台俯仰角， 上下扫描整个叶片长度 区域， 通过图像拼接技术获得整个叶片全长的高 清图像， 通过识别算法探测叶片损伤缺陷。 这种 技术方案响应迅速、 鲁棒性好， 适合叶片高速旋 转的情形， 智能化程度高， 可全自动完整成整个 叶片的扫描探测， 完全适应风电叶片不停机在线 检测的需求。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114866744 A 2022.08.05 CN 114866744 A 1.一种风电叶片自动追踪扫描探测系统， 其特殊之处在于， 所述的探测系统包括有光 源、 镜头、 相机、 滤光片、 防护罩、 云台、 触摸屏、 控制器、 电源、 机箱， 其中： 所述的光源为激光扩束照明光源， 波长为可见光范围， 扩束角度应保证到达 叶片位置 的照明范围为叶片宽度的2倍左右； 所述的镜头为三可变长焦镜头， 倍数、 焦点、 光圈均可以电控调节； 镜头广角端用于观 测叶片全域范围、 获取叶片转动速度， 镜头长焦端用于观测局部叶片、 识别 细小叶片损伤 缺 陷， 焦点调节用于对叶片全长进行扫描探测时自动改变焦点位置， 光圈调节用于适应不同 叶片表面、 不同天气环境照度条件的全天候探测； 所述的相机为千万像素工业级相机， 以保证能够识别mm级叶片损伤缺陷； 所述的相机 采用千兆网接口输出图像数据， 并于系统集成， 保证抗干扰能力； 所述的滤光片为窄带滤光片， 其中心波长与激光器的波长一致， 提高对环境光 （特别是 天空和太阳光） 干扰的抑制能力； 所述的防护罩具有良好的防护能力， 保证防水、 防尘、 防污能力和电加热功能， 可以适 应复杂环境和高寒地区的气候条件； 所述的云台为电控云台， 左右转角调节用于对准叶片位置， 上下俯仰调节用于对叶片 全长进行扫描探测； 所述的触摸屏为工业级电阻触摸屏， 可以适应风电现场条件下的灰尘、 雨水、 油污等恶 劣条件； 所述的控制器为一体式无风扇工控机， 负责控制云台转动、 镜头调节、 相机图像采集、 数据处理等工作； 所述的电源为可充电式锂电池组， 采用统一的单一规格12VDC， 可由汽车电源供电和充 电， 满足车 载运输和操作的需求； 所述的机箱为高防护等级工业机箱， 可以防水、 防雨、 防尘、 抗震， 机箱具有滚轮底脚， 可以短距离移动， 方便现场操作运输 。 2.根据权利要求1所述的风电叶片自动追踪扫描探测系统， 其特殊之处还在于， 所述的 镜头的与云台的调节均由控制器通过标准串 行通讯接口进 行控制， 以保证探测过程的自动 化与智能化。 3.根据权利要求1所述的风电叶片自动追踪扫描探测系统， 其特殊之处还在于， 所述的 镜头在将变倍置于广角端时， 应保证视场范围略大于叶片回转直径； 相 机连续采集若干幅 叶片图像， 通过计算图像中叶片的角度变化 量与图像之间的时间差得到叶片旋转的速度。 4.根据权利要求1所述的风电叶片自动追踪扫描探测系统， 其特殊之处还在于， 所述的 镜头在将变倍置于长焦端时， 应保证视场范围为叶片宽度的2 倍左右； 相机连续不断地采集 图像， 图像采集周期等于叶片转动周期； 当视场中无叶片或只有部 分叶片时， 自动调节图像 采样的时刻， 使得叶片逐渐出现在视场之中， 由此实现对高速转动叶片的自动追踪。 5.根据权利要求1所述的风电叶片自动追踪扫描探测系统， 其特殊之处还在于， 本发明 提出一种基于上述探测系统的风电叶片转动速度探测方法， 具体过程如下： 打开电源， 调节云台的角度与俯仰， 使得相机 镜头对准叶片中心； 控制镜头变倍至广角端， 保证视场范围略大于叶片直径； 控制相机， 采用固定周期连续采集若干幅图像；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114866744 A 2控制器计算每一幅图像中某个或多个叶片的角度； 控制器计算相邻两幅图像之间的叶片角度差， 并除以图像采集周期， 得出此时叶片转 动速度； 控制器将得到多个叶片速度取计算平均值， 作为 最终的叶片转定 速度。 6.根据权利要求1所述的风电叶片自动追踪扫描探测系统， 其特殊之处还在于， 本发明 提出一种基于上述探测系统的风电叶片自动追踪方法， 具体过程如下： 打开电源， 调节云台的角度与俯仰， 使得相机 镜头对准叶片的下端点； 控制镜头变倍至 长焦端， 保证视场范围约为叶片宽度的2倍左右； 采用叶片转动周期作为固定的图像采样周期， 连续 不断地采集图像； 如果图像中没有叶片出现， 则对下一次图像采集增加一定的延时， 直至 图像中出现叶 片位置。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114866744 A 3