本發(fā)明涉及岸橋檢測技術，更具體地說，涉及一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、岸邊集裝箱起重機簡稱岸橋，是一種高大的機械設備，靜態(tài)高多達90多米，前后大梁總長有超過150米的，可沿碼頭預先鋪設的軌道移動。近一段時間在采用無人機技術對其進行檢測研究，但是由于各種因素，往往檢測工作花費時間較長，且很多時候得不到準確的高清圖像，難以做準確的判斷，或是采用全高清視頻拍攝方法，一次下來產(chǎn)生超大容量的視頻數(shù)據(jù)，后期的處理工作也特別難。很多時候，我們關注的是某個重點區(qū)域，關注的是某個關鍵連接點，需要即時性檢測。不需要那種花費特別大的代價，花費好幾天的時間，去做一些實際上不怎么需要的檢測工作。無人機對岸橋的現(xiàn)行檢測方式的效果和效率都有待改善。

2、數(shù)字孿生技術發(fā)展了多年，部分碼頭也建立了數(shù)字孿生系統(tǒng)，很多碼頭的中控室實現(xiàn)了大屏監(jiān)控設備并操作設備功能。數(shù)字孿生的部分技術已經(jīng)在碼頭上應用起來了，但應用于實際岸橋等設備的檢測工作的還沒有，特別是很多岸橋產(chǎn)品都是多年前的產(chǎn)品。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)及方法，以解決檢測準確度和作業(yè)效率問題，能夠快速實時知悉岸橋的重要部位的圖像顯示狀態(tài)，以便作出正確決策。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)，包括：

4、網(wǎng)站管理平臺，用以實現(xiàn)任務管理、用戶管理、客戶管理和同步存讀數(shù)據(jù)；

5、機庫，設置一臺或多臺，均布置于碼頭上，與所述網(wǎng)站管理平臺建立通訊，所述機庫內(nèi)配套有多臺無人機；

6、較佳的，所述網(wǎng)站管理平臺包括：

7、無人機飛控管理單元，用以規(guī)劃所述無人機的航徑和作業(yè)動作；

8、建模單元，利用數(shù)字孿生技術將檢測區(qū)域建立三維模型；

9、診斷單元，用以診斷所述無人機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

10、數(shù)據(jù)庫，用以同步存讀數(shù)據(jù)。

11、較佳的，所述機庫與所述網(wǎng)站管理平臺之間采用有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡建立通訊。

12、較佳的，所述無人機采用四懸翼無人機。

13、較佳的，所述岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)還包括：

14、中控室，其內(nèi)部布置有顯示屏，所述顯示屏采用多場景的分屏顯示。

15、本發(fā)明第二方面提供了一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測方法，采用本發(fā)明第一方面提供所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟：

16、s1，通過所述無人機掃描拍攝需要檢測的碼頭及港機設備的圖像，通過所述建模單元建立三維模型，所建模型中可移動設備與碼頭及其固定物是分開建立，并給予與實際情況相符的約束關系，建立好的模型導入至所述無人機飛控管理單元中；已經(jīng)有模型的，港機設備位置有變動的，可根據(jù)港機設備實際定位信號，在虛擬環(huán)境中移動港機設備模型，與實際位置對應；

17、s2，在所述三維模型的虛擬仿真界面中規(guī)劃所述無人機需進行三維曲線或折線的作業(yè)軌跡及作業(yè)指令動作，或是將已經(jīng)規(guī)劃好的作業(yè)軌跡及其相關指令動作按照當前的坐標定位進行坐標轉(zhuǎn)換后導入；

18、s3，在所述三維模型的虛擬仿真界面上進行仿真作業(yè)，驗證及判斷所述無人機的作業(yè)軌跡及作業(yè)指令動作的可行性；

19、s4，若可行，則執(zhí)行步驟s5，若不可行，則返回步驟s2；

20、s5，所述無人機按照規(guī)劃的安全航線飛行至指定的檢測區(qū)域；

21、s6，所述無人機按照規(guī)劃并驗證過的軌跡及任務開始進行作業(yè)；

22、s7，所述無人機通過通訊傳輸模塊將采集數(shù)據(jù)傳輸至所述網(wǎng)站管理平臺；

23、s8，所述網(wǎng)站管理平臺調(diào)用建模功能模塊對所述三維模型進行局部更新或整體更新，在虛擬環(huán)境中即時映射設備實體的當前狀態(tài)，同時調(diào)用診斷系統(tǒng)對所采集數(shù)據(jù)進行診斷，包括歷史數(shù)據(jù)對比及病害識別診斷；

24、s9，所述網(wǎng)站管理平臺出具結(jié)論及報告。

25、較佳的，所述建模單元對碼頭及港機設備分別進行三維仿真建?；蛉S實體建模；

26、并將所述碼頭上固定部分和可移動部分進行分開建模。

27、較佳的，所述三維模型中的虛擬場景與實際場景按照1：1比例建立，并在所述顯示屏上進行清晰顯示。

28、較佳的，所述無人機的作業(yè)任務動作包括全自動模式和半自動模式；

29、所述全自動模式為所述無人機在收到作業(yè)任務后，由操作人員下達開始工作、起飛指令后全自動的完成后續(xù)的數(shù)據(jù)采集工作；

30、所述半自動模式為所述無人機全自動飛行，手動對焦拍攝獲取數(shù)據(jù)；或者所述無人機自動飛行在規(guī)劃位待進行拍攝獲取數(shù)據(jù)時，手動微調(diào)整所述無人機的位置,手動對焦拍攝獲取數(shù)據(jù)。

31、較佳的，所述無人機采用目標識別算法進行數(shù)據(jù)采集；

32、所述無人機飛控管理單元采用圖像識別算法對所述無人機采集的圖像進行處理，并輸出參考結(jié)果；

33、所述診斷單元中布置有圖像算法模型。

34、本發(fā)明所提供的一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)及方法，將無人機技術和數(shù)字孿生技術結(jié)合起來，其中也應用了目標識別算法及精細化的避障軌跡規(guī)劃方法；通過映射岸橋的實時狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)的對比和病害識別的結(jié)合對岸橋設備的安全可靠性趨勢提供一種直觀的圖像視覺及數(shù)字化的顯現(xiàn)參考，讓設備真正達到使用前檢測的要求，提升了vt檢測效率，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)及結(jié)果，能做出正確的決策，增加了岸橋設備的安全性及使用的安全可靠性，同時也提高了生產(chǎn)效率。

技術特征：

1.一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)站管理平臺包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述機庫與所述網(wǎng)站管理平臺之間采用有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡建立通訊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述無人機采用四懸翼無人機。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)還包括：

6.一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-5之一所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測方法，其特征在于：所述建模單元對碼頭及港機設備分別進行三維仿真建?；蛉S實體建模；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測方法，其特征在于：所述三維模型中的虛擬場景與實際場景按照1：1比例建立，并在所述顯示屏上進行三維顯示。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測方法，其特征在于：所述無人機的作業(yè)任務動作包括全自動模式和半自動模式；

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測方法，其特征在于：所述無人機采用目標識別算法進行數(shù)據(jù)采集；

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)，包括：網(wǎng)站管理平臺，用以實現(xiàn)任務管理、用戶管理、客戶管理和同步存讀數(shù)據(jù)；機庫，布置于碼頭上，與所述網(wǎng)站管理平臺建立通訊，所述機庫內(nèi)可配套有多臺無人機，或者港口碼頭上布置多臺機庫和無人機。本發(fā)明還公開了一種利用無人機的岸橋數(shù)字孿生檢測方法。本發(fā)明提升了VT檢測效率，增加了岸橋設備的安全性及使用的安全可靠性，能夠快速實時知悉岸橋的重要部位的圖像信息及對應數(shù)字化信息，以便作出正確決策，從而也提高了生產(chǎn)效率。

技術研發(fā)人員：羅磊,鄭猛,倪濤濤,楊仁民,張凱杰,顧理紅
受保護的技術使用者：上海振華重工（集團）股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30