风机叶片的无人机自主巡检系统
发布时间：2021-04-21 04:53
近些年来我国风电事业不断发展,风电场的规模也在不断扩大,传统的人工巡检方法已经无法满足风力发电机巡检的安全性和高效性。随着无人机技术不断发展,将无人机用于巡检领域会具有很高的实用价值,也是国内外研究的热点。本文针对风力发电机叶片,提出并实现了一种基于四旋翼无人机的自主巡检系统。该自主巡检系统,核心创新点是设计并实现了一种视觉测量算法对巡检目标进行定位,其中视觉测量算法的定位精度以及稳定性保证了系统可靠和高效,此外,还针对风力发电机的结构特性进行了相应分析,设计出针对性的航迹规划方案。主要内容包括:1)结合风力发电场的特殊作业场景,研究无人机在特殊环境下作业的特性,给出了自主巡检系统的设计方案,将系统分为无人机和地面站软件两大主要组成部分。在此基础上总结出在系统设计过程中硬件配置的需求,并分析给出合适的硬件配置选型,同时对相关预处理操作进行说明。2)分析导航相关坐标系的原理以及相互之间的转换关系,根据相机成像原理,将GPS信息和像素坐标信息相结合,设计并实现了一种用于定位的视觉测量算法,只需对巡检目标航拍几张照片,就可以利用照片信息计算出巡检目标所处的地理坐标位置。3)根据风力发电机的结...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 风力发电机的分类
1.3 国内外研究现状
1.3.1 风力发电发展现状
1.3.2 多旋翼无人机的发展现状
1.3.3 自主巡检研究现状
1.4 本文主要内容和结构安排
第二章 自主巡检系统的设计方案
2.1 风电自主巡检场景分析
2.2 风电自主巡检作业需求
2.3 自主巡检系统主要内容
2.4 自主巡检系统组成
2.5 无人机主要模块
2.5.1 机身模块
2.5.2 定位系统
2.5.3 云台模块
2.6 地面站软件
2.7 本章小结
第三章 视觉测量算法设计
3.1 导航相关坐标系与转换
3.1.1 导航相关坐标系
3.1.2 两个坐标系之间相互转换
3.2 视觉测量算法设计
3.2.1 相机模型
3.2.2 相机成像中坐标变换
3.2.3 视觉测量算法方案设计
3.3 最优化算法
3.3.1 线性搜索法
3.3.2 信赖区域法
3.4 软件设计与实现
3.5 本章小结
第四章 风电巡检航迹规划
4.1 风机巡检流程概述
4.2 风机结构已知的巡检
4.3 风机结构未知的巡检
4.4 航迹规划模块设计
4.5 本章小结
第五章 自主巡检系统测试
5.1 实验设计
5.1.1 实验方案
5.1.2 硬件准备
5.1.3 实验软件实现
5.2 实验结果分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国风电设备行业发展现状及发展趋势[J]. 李松峰. 价值工程. 2019(33)
[2]基于无人机的风电叶片巡检[J]. 王鹏. 中国新技术新产品. 2019(22)
[3]人工智能技术在风电机组智能巡检中的应用[J]. 段慧云,汪洋青. 科学技术创新. 2019(30)
[4]植保无人机操作三注意[J]. 朱广凯. 现代农机. 2019(04)
[5]无人机在风机叶片检测中的应用[J]. 贺斌,贾建华,赵峰,宋嵘. 电工技术. 2019(13)
[6]面向铁路巡检的无人机飞行路径规划方法[J]. 王泉东,伍道乐,杨岳,罗意平,魏晓斌. 铁路计算机应用. 2019(06)
[7]积极发展风电成为主力电源之一[J]. 赵龙生,钟史明,王肖祎. 机械制造与自动化. 2019(03)
[8]如何利用无人机技术提升风电设备管理水平[J]. 李硕. 企业科技与发展. 2019(06)
[9]无人机云台的设计与研究[J]. 翟昱博,郝广平. 内江科技. 2019(01)
[10]有关风电巡检系统的研究[J]. 熊文欢,仲启端,陈鑫铎. 电子技术与软件工程. 2019(02)
博士论文
[1]视觉定位关键技术及其在飞机装配中的应用研究[D]. 刘华.浙江大学 2019
[2]基于计算摄影的运动模糊图像清晰化技术研究[D]. 徐树奎.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]无人机自主导航的单目视觉SLAM技术研究[D]. 谢瑒.南京航空航天大学 2019
[2]基于GPS导航无人机巡线指挥系统设计[D]. 邓荣军.武汉科技大学 2015
本文编号：3151097
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 风力发电机的分类
1.3 国内外研究现状
1.3.1 风力发电发展现状
1.3.2 多旋翼无人机的发展现状
1.3.3 自主巡检研究现状
1.4 本文主要内容和结构安排
第二章 自主巡检系统的设计方案
2.1 风电自主巡检场景分析
2.2 风电自主巡检作业需求
2.3 自主巡检系统主要内容
2.4 自主巡检系统组成
2.5 无人机主要模块
2.5.1 机身模块
2.5.2 定位系统
2.5.3 云台模块
2.6 地面站软件
2.7 本章小结
第三章 视觉测量算法设计
3.1 导航相关坐标系与转换
3.1.1 导航相关坐标系
3.1.2 两个坐标系之间相互转换
3.2 视觉测量算法设计
3.2.1 相机模型
3.2.2 相机成像中坐标变换
3.2.3 视觉测量算法方案设计
3.3 最优化算法
3.3.1 线性搜索法
3.3.2 信赖区域法
3.4 软件设计与实现
3.5 本章小结
第四章 风电巡检航迹规划
4.1 风机巡检流程概述
4.2 风机结构已知的巡检
4.3 风机结构未知的巡检
4.4 航迹规划模块设计
4.5 本章小结
第五章 自主巡检系统测试
5.1 实验设计
5.1.1 实验方案
5.1.2 硬件准备
5.1.3 实验软件实现
5.2 实验结果分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国风电设备行业发展现状及发展趋势[J]. 李松峰. 价值工程. 2019(33)
[2]基于无人机的风电叶片巡检[J]. 王鹏. 中国新技术新产品. 2019(22)
[3]人工智能技术在风电机组智能巡检中的应用[J]. 段慧云,汪洋青. 科学技术创新. 2019(30)
[4]植保无人机操作三注意[J]. 朱广凯. 现代农机. 2019(04)
[5]无人机在风机叶片检测中的应用[J]. 贺斌,贾建华,赵峰,宋嵘. 电工技术. 2019(13)
[6]面向铁路巡检的无人机飞行路径规划方法[J]. 王泉东,伍道乐,杨岳,罗意平,魏晓斌. 铁路计算机应用. 2019(06)
[7]积极发展风电成为主力电源之一[J]. 赵龙生,钟史明,王肖祎. 机械制造与自动化. 2019(03)
[8]如何利用无人机技术提升风电设备管理水平[J]. 李硕. 企业科技与发展. 2019(06)
[9]无人机云台的设计与研究[J]. 翟昱博,郝广平. 内江科技. 2019(01)
[10]有关风电巡检系统的研究[J]. 熊文欢,仲启端,陈鑫铎. 电子技术与软件工程. 2019(02)
博士论文
[1]视觉定位关键技术及其在飞机装配中的应用研究[D]. 刘华.浙江大学 2019
[2]基于计算摄影的运动模糊图像清晰化技术研究[D]. 徐树奎.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]无人机自主导航的单目视觉SLAM技术研究[D]. 谢瑒.南京航空航天大学 2019
[2]基于GPS导航无人机巡线指挥系统设计[D]. 邓荣军.武汉科技大学 2015
本文编号：3151097
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