基于无人机的原煤仓衬板瑕疵检测系统研究

摘要

火力发电作为我国电力能源的供应的主要部分，为我国的经济发展做出了重要的贡献。虽然随着技术的发展，火力发电厂的技术已经有了很大的提高，但是作为保障火力发电厂正常工作的原煤仓检测依旧停留在比较原始的阶段。其检测全部依靠人工来完成，不仅危险程度高，检测效率低下，而且不能做到对原煤仓衬板的完全检测，给安全生产带来隐患。鉴于此，设计一套专用设备来辅助原煤仓衬板检测显得非常重要。随着科学技术的不断发展和理论上的逐步完善，无人机技术也越来越成熟，在广泛的领域取得了应用，例如电线检测，农田作业，公共安全等领域。因此本设计将无人机引入原煤仓衬板检测中。
　　1.本设计提出了用无人机进行原煤仓衬板瑕疵检测的解决方案，并搭建了无人机实现平台。对现在原煤仓衬板检测中存在的问题进行综合分析，并与其他解决方案进行了对比，提出了用无人机进行检测的方案。该方案主要由无人机平台，控制系统，室内定位系统以及图像采集和传输系统组成。
　　2.搭建了无人机室内定位系统，进行了相关实验和仿真，证明了该定位方案的可行性。本设计采用6个激光测距模块和惯性传感器组成了捷联惯导系统，对系统软件进行了软件仿真和实验测试，基本上实现了无人机的室内定位功能。
　　3.搭建了无人机的控制系统，实现了无人机手动飞行和自主飞行的自由切换。通过分析飞控的控制信号，搭建了实现飞行模式切换的硬件电路，并在此基础上开发了控制软件并进行了测试，设定功能均得到实现。
　　4.搭建了图像采集传输硬件电路并设计了瑕疵在线检测系统，实现了对原煤仓瑕疵的在线检测功能。通过运动相机，无线图传以及视频采集卡搭建了图像采集传输系统，对比了各种边缘检测算法并寻找到最适应于本条件的边缘检测算法，在此基础上利用OpenCV和DirectShow实现了在PC端对采集图像的收集和检测的功能。
　　通过本设计研究和实验，证明了无人机在原煤仓衬板检测应用中的可行性并找到相应的技术难点，为后续研究和相关产品的研发提供的一定的借鉴。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

第二章 煤仓衬板检测无人机系统设计

2.1无人机工作环境及被检测物

2.2 无人机硬件平台搭建

第三章 无人机室内定位

3.1 室内定位技术

3.2 无人机室内定位方案选择与设计

3.3 惯性导航理论及其实现

3.4 惯导误差分析

3.5 惯导实现和测试

3.6 多传感器数据融合

第四章 自主飞行控制实现

4.1 控制器信号选择

4.2 Futaba S.bus信号解析

4.3 自动模式和手动模式的切换

第五章 煤仓衬板图像信息采集和分析

5.1 视觉分析基础

5.2基于一阶微分检测图像边缘

5.3 Roberts边缘检测算法

5.4 Sobel边缘检测算法

5.5 Prewitt边缘检测算法

5.6基于二阶微分检测图像边缘

5.7图像信息采集和分析

第六章 结论与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢