Визуальная инспекция с помощью автономного дрона

Технологии компьютерного зрения на службе у металлургов

Крупному металлургическому комбинату потребовался визуальный контроль оборудования и ограждающих конструкций. Заказчик хотел усовершенствовать традиционный способ визуальной инспекции металлургического производства.

Обследование оборудования и ограждающих конструкций металлургического комбината при помощи дрона

Основная сложность заключалась в том, что требовалось выполнить осмотр в местах труднодоступных человеку, при этом снизить риски травматизма для персонала при работах на высоте, сократить сроки проведения осмотра, увеличить частоту осмотров.

В качестве решения для безопасной для человека визуальной инспекции выбор пал на беспилотник. Нужен был необычный дрон, он должен уметь летать в замкнутых пространствах без GPS и не реагировать на помехи от металлических предметов. Такой дрон найден и успешно справился со своим заданием. Fast Sense X – оборудован навигационной системой для автономных безопасных полетов в закрытых пространствах. Во время полётов собираются фото и видеоматериалы, а тепловизор установленный на борту отвечает за тепловизионный контроль.

Задачи инспекции

Проведение визуальной инспекции и тепловизионной диагностики троллей в цехах холодного проката с помощью автономных дронов.

Необходимо получать высококачественный фото и видеоматериал, а также тепловизионные снимки, чтобы инженеры могли быстро выявить участки, требующие обслуживания.

В ходе инспекций необходимо выявлять следующие дефекты электротроллей:

1. Дефекты изоляторов (отсутствие, сколы, трещины)

2. Дефекты крепления изоляторов

3. Нарушения геометрии подпитывающей шины

4. Нарушения геометрии троллеи

5. Перегрев токоподводящих контактов

Навигация внутри помещения

Для стабильного полёта дрона с возможностью зависать на месте необходимо точно определять координаты в пространстве. Вне помещений такие координаты дрон получает с помощью глобальных спутниковых систем позиционирования GPS/ГЛОНАСС. Однако, внутри помещений использование GPS невозможно и необходимо иметь другой источник позиционирования.

Для полётов дроны Fast Sense X применяют принцип позиционирования по бортовым стерео видеокамерам с вычислением позиции дрона на борту в реальном времени. Никаких внешних вычислительных устройств / маячков не требуется. Работают технологии компьютерного зрения.

• Ошибка позиционирования составляет порядка 1% от пройденного расстояния
• Ошибка позиционирования может быть скорректирована с помощью визуальных меток (QR кодов), размещенных на месте взлета/посадки, а также в местах начала/конца пролета вдоль троллеи.
• Дрон надежно видит препятствия впереди себя в секторе обзора камеры глубины на расстоянии до 6 м
• На основе облаков точек препятствий с выхода камеры глубины строится единая 3D модель пространства
• По построенном облаку точек и карте изученного пространства дрон способен возвращаться на точку старта после завершения миссии

Пример визуализации траектории

Полёт дрона в помещении

• Навигация работает без сбоев в условиях цеха.
• Дрон способен стабильно летать на расстоянии 1 м от троллеи.
• Полеты могут проводиться как на ручном управлении, так и в полностью автономном режиме.
• Наиболее оптимальный режим полета – автономный режим с возможностью контроля за видеосъемкой и ориентацией камеры оператором.
• Дрон будет лететь автономно по заданному полетному плану. Оператор может в любой момент поставить полет на паузу, например, напротив изолятора, и провести локальные маневры для осмотра точки инспекции.

Результаты инспекции

Для получения качественных фотографий использовалась камера YI4K+ с установленной на дроне LED подсветкой.

В ходе визуальной инспекции троллей были выявлены следующие дефекты: 1) провисание подпитывающей шины 2) изменение геометрии крепления изолятора. Собранные данные помогут оперативно принять решение о критичности и срочности ремонта подстанционного оборудования.

Тепловизионная съёмка

Была проведена тестовая тепловизионная диагностика контактов подводов питаний троллей во время работы мостового крана камерой FLIR DUO. Камера не позволяет измерять абсолютные значения температур объектов в кадре. При этом, тепловизор измеряет относительные температуры объектов в кадре.

Такой вид инспекции позволяет фиксировать превышение температуры токоподводящего контакта над температурой окружающей среды на заданную величину, используя метод сравнения с нагретым эталоном. В ходе диагностики были зафиксированы такие проблемы, как перегрев подводящих контактов.

Инспекция никогда не была такой простой и надёжной

Система Fast Sense X это безопасный и быстрый способ проведения визуальных инспекций на различных промышленных предприятиях.

Независимость дрона от спутниковых систем навигации, полёт на компьютерном зрении. Дрон можно запрограммировать на полностью автономную миссию по заданному маршруту или полуавтономный полёт.

Простота использования системы: выбери задачу - запусти дрон - сформируй отчёт!

Преимущества внедрения технологии инспекции дронами

• Оптимизация затрат;
• Визуальный осмотр объектов в режиме реального времени без остановки производства;
• Сбор достоверной информации в сложных климатических условиях и труднодоступных местах;
• Снижение рисков аварий, угрозы для жизни и здоровья людей;
• Повышение эффективности процессов и рентабельности бизнеса;
• Быстрое реагирование в экстренной ситуации.

Области применения

• Высотные трубы
  Внешняя инспекция высотных труб до 250 метров: буровые вышки, факельная линия, ректификационные колоны
• Резервуары
  Поиск трещин и коррозии на стенках, крыше сосудов и резервуаров, оценка качества очистки
• Трубопроводы и трубные эстакады
  Проверка структурной целостности +Визуальный осмотр трубопроводов противопожарной защиты
• Металлургия
  Инспекция доменных печей, котлов, градирней и дымовых труб, котлов. Внешняя инспекция высотных труб до 250 м
• Горнодобывающая промышленность
  Шахты, оборудование - шаровые мельницы, мельницы SAG и флотационные ячейки. 3D модели очистных забоев для исключения рисков обрушения
• Энергетика
  Осмотр градирней, реакторов, газовых турбин, дамб и плотин
• Производственные цеха
  Осмотр производственных цехов, потолочных конструкций, проверка подкрановых балок, систем противопожарной защиты
• Складирование
  Выборочные циклические проверки, сбор данных, измерение объема сыпучих грузов
• Строительство
  Инспекция кранов и мониторинг процессов в рамках строительства сооружений
• ЛЭП
  Обследование ЛЭП и воздушный осмотр для выявления дефектов изоляторов, дефектов опор и арматуры
• Мосты
  Автомобильные и железнодорожные мосты, мостовых балок и перекрытий, опорных конструкций, трубных эстакад
• Транспорт
  Осмотр железнодорожных составов, самолетов и сопутствующей инфраструктуры
• Морские суда
  Инспекция балластных танков
• Морские порты
  Осмотр и инспекция кранов, погрузочного оборудования, проверка свай в зоне переменного смачивания
• Канализационные коллекторы
  Помещения с большим количеством препятствий и труднодоступных для обзора зон.