一种利用多旋翼无人机测量铁塔法兰贴合率的方法与流程

本发明涉及无人机飞行控制与计算机视觉交叉融合的技术领域，特别涉及一种基于线划计算的利用多旋翼无人机测量铁塔法兰贴合率的方法。

背景技术：

近年来，无人机得到了快速的发展，其具有飞行稳定、易操控、低噪声、安全危害性小等特点，在航空摄影、电力巡检、灾情考察、军事侦察等多个领域得到越来越广泛的应用。在铁塔巡检工作中，传统的方法大多采用人工的方式对铁塔进行巡检，手工测量法兰的间隙量，并根据测量得到的间隙量计算法兰贴合率，这种传统的方法不仅人为干预较大，测量数据不准确，而且对巡检人员而言存在一定的安全隐患。为此，也有采用无人机对铁塔进行巡检的，这样可以有效地降低成本，减轻劳动量，并且解决人工巡检所带来的安全问题。然而，现有的无人机对铁塔的巡检技术的智能性和可靠性较低，计算效率较低，难以满足现有的铁塔巡检的要求。

为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题：针对传统的人工方式进行铁塔巡检和现有的无人机进行铁塔巡检存在的问题，而提供一种智能性和可靠性高、计算效率高、测量数据精确、降低成本、安全性高的基于线划计算的利用多旋翼无人机测量铁塔法兰贴合率的方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种利用多旋翼无人机测量铁塔法兰贴合率的方法，包括以下步骤：

1)图像采集步骤，采用搭载在多旋翼无人机上的摄像头对铁塔上包含有法兰贴合处的区域的前、后、左、右四个方位进行图像采集，并形成所述包含有法兰贴合处的区域的前视图、后视图、左视图以及右视图；

2)线划步骤，将所述前视图、后视图、左视图以及右视图进行描边，从而确定描边后的前视图、后视图、左视图以及右视图中的法兰贴合处的法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4、；

3)比例计算步骤，将法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4向上或向下平移N1、N2、N3、N4次后，使得法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4的位移量等于法兰厚度X，并通过公式Yi＝Xi/Ni，其中1≤i≤4，i为整数，这样分别计算出法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4；

4)贴合面角度计算步骤，根据法兰间隙量Y1和Y2计算出法兰贴合处在前后方向上的贴合面角度α，根据法兰间隙量Y3和Y4计算出法兰贴合处在左右方向上的贴合面角度β；

5)贴合率计算步骤，根据贴合面角度α、β并结合间隙低于0.2mm以下的面积为贴合面积的要求来计算得到法兰贴合处的区域的贴合面积，根据公式贴合率＝贴合面积/总面积来计算得到贴合率。

由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：本发明采用基于数字线划的测量方法，从而无需对图像进行其他检测。采用直线段合并的方法，避免了细碎短小直线段的干扰，同时降低了计算量，本发明可应用于多旋翼无人机对铁塔法兰贴合率的巡检中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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一些实施例，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是本发明的图像采集步骤中对法兰贴合处的区域的前、后、左、右四个方位进行图像采集的示意图。

图2是本发明所要测量的铁塔上包含有法兰贴合处的区域的剖面图。

图3是本发明的法兰贴合角度计算示意图。

图4是本发明的法兰贴合平面角度示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明的一种利用多旋翼无人机测量铁塔法兰贴合率的方法，包括以下步骤：

1)图像采集步骤，参见图1，采用搭载在多旋翼无人机上的摄像头对铁塔上包含有法兰贴合处的区域的前、后、左、右四个方位进行图像采集，并形成所述包含有法兰贴合处的区域的前视图CamA、后视图CamC、左视图CamB以及右视图CamD；

2)线划步骤，参见图2，将前视图CamA、后视图CamC、左视图CamB以及右视图CamD进行放大，并采用绘图软件对前视图CamA、后视图CamC、左视图CamB以及右视图CamD进行描边，从而确定描边后的前视图CamA、后视图CamC、左视图CamB以及右视图CamD中的法兰贴合处的法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4；

3)比例计算步骤，参见图2，采用制图软件AutoCAD或其他专业二维制图软件分别将法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4向上或向下平移N1、N2、N3、N4次后，使得法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4的位移量等于法兰厚度X，其中，法兰厚度X为已知量，然后通过公式Yi＝Xi/Ni，其中1≤i≤4，i为整数，这样分别计算出法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4；

4)贴合面角度计算步骤，参见图3，根据法兰间隙量Y1和Y2计算出法兰贴合处在前后方向上的贴合面角度α，根据法兰间隙量Y3和Y4计算出法兰贴合处在左右方向上的贴合面角度β；

5)贴合率计算步骤，按照《塔桅杆安装与维护规范47—2》文件中的规范，假设0.2mm以下间隙可以忽略不计，那么所有间隙在0.2mm以下组成的面积均可计算在贴合面积内，参见图4，将法兰间隙量Y1、Y2、Y3、Y4比作为十字坐标系，例如，法兰间隙量Y1<法兰间隙量Y2，法兰间隙量Y3<法兰间隙量Y4，那么虚线L1左侧的面积即为贴合面积，以及虚线L2下侧的面积即为贴合面积，这样就可以计算得到法兰贴合处的区域的贴合面积，根据公式贴合率＝贴合面积/总面积来计算得到贴合率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。