巡检机器人中的指针式仪表读数识别系统
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基于图像识别技术的变电站视频监控系统设计摘要:基于功能分布的传统变电站视频监控系统,可在视频采集终端和客户等多个硬件主机的作用下实现远程控制节点的统一管理。
但是,对于连续视频图像来说,识别系统信息的准确性相对较低,执行监控指令花费的时间太长,使得对变电站主控节点进行持续监控和管理变得困难。
为了解决上述问题,本文介绍了图像识别技术,设计了一种新型变电站视频监控系统。
通过支持外围监视主机等硬件设备,它完成了视频图像的灰度处理,从而大大减少了传输监视指令所需的运行时间。
本文主要分析了基于图像识别技术的变电站视频监控系统设计。
关键词:图像识别技术;C/S体系;ActiveX 控件;周界主机;图像灰度化;数据库表引言图像识别是一种新型实用应用软件,可按计算机设备分析、处理和理解图像数据。
它通常是一种与深层学习算法相关的基本表达式形式,可以同时处理多个不同的应用程序对象或目标。
在变电站基础设施施工现场,图像识别技术可用于视频数据的初步处理,通常需要进行图像采集、图像预处理和特征提取等多种处理过程。
在变电站监控视频中,要识别的图像只能保持分散分布,这需要多个整体规划过程来聚合信息参数。
1、系统软件设计在相关设备的支持下,根据监控图像分类、视频图像灰度处理和数据库表的建立过程,构建了系统的软件运行环境,并设计了基于侦察技术的变电站视频监控系统。
1.1监控图像分类监控图像分类是变电站视频监控系统设计中的必要处理环节。
它可以确定图像数据设置的应用范围,同时根据既定的识别原则,在每个区域中输入图像节点,然后计算与持续监视的视频对象相关的处理权重,从而提高图像块中所有像素的平均透明度,并实现以下目标通常,处理后的视频图像数据具有更强的完整表达能力,可以直接描述该区域中节点组织的平均传输概率,因此主监视主机可以直接选择具有近似重算结果的视频图像节点。
1.2存储数据库表数据库表可以存储与变电站视频监控系统相关的图像信息设置,在主存储主机的操作下,灰度视频图像可以再次转换为彩色表达式,从而大大提高最终生成的视频图像的输出连续性。
科技风2021年2月水利电力DOI:10.19392/ki.1671-7341.202105093机器人关键技术综述变电站智能巡检景凯凯袁顺刚胡林林许继电源有限公司河南许昌46100摘要:变电站智能巡检机器人系统以自主或遥控的方式,在无人值守的环境中,完成对室外高压设备进行红外温度监测和仪表液位的图像识别等任务,替代人工完成巡检中遇到的繁、难、险和重复性的工作。
本文介绍了变电站智能巡检机器人的系统组成,重点探讨了巡检机器人的关键技术,包括行走机构、导航控制技术、视觉伺服校正技术及图像识别等技术,展望巡检机器人的发展方向及应用前景,为变电站巡检机器人的更新迭代提供参考方向。
关键词:变电站;巡检机器人;导航;图像识别;关键技术目前,全国多数变电站电力设备巡检仍为人工巡检方式。
巡检人员的巡视内容主要包括设备温度、仪表表计读数、或高压电缆的接头状态等,巡视内容固定单一,巡视人员工作效率较低*1+$随着电网安全运行的要求越来越高,变电站使用智能化设备的必要性也越来越强,能够使用一套既能对变电站设备自动进行数据采集,又能对所得数据进行全面综合分析和比较的智能化无轨机器人系统,是非常必要的。
近年来,随着变电站巡检机器人持续深化应用,机器人已可代替人工完成变电站高压变电设备的所有巡检作业。
采用变电站巡检机器人可提高变电站的数字化程度和全方位监控的自动化水平,有效保障设备安全可靠运行,提高安全生产工作效率和质量1变电站巡检机器人系统组成变电站智能巡检机器人系统分为三层体系架构,分别为:车载子系统、本地监控后台及远程集控后台。
车载子系统通过无线局域网与本地监控后台进行数据、图像、视频等信息交互,远程集控后台通过申请的电网专网对本地监控后台、车载子系统进行任务下派、状态监控及数据管理。
车载子系统由控制单元、导航单元、行走机构、供电单元及传感单元组成,其中传感单元包括云台、可见光相机、红外热像仪及拾音检测装置。
2关键技术分析2.1行走机构行走机构是巡检机器人执行巡检任务的基础,控制机器人前进、后退,转弯及停止动作,行走机构根据移动方式的不同,可分为履带式、轨道式和轮式三种,分别应用于不同的场景,其中轮式运动机构在变电站巡检机器人中被广泛使用。
百分表的自动识别系统设计Design of Automatic Recognition Of Certigratemeter(四川大学)韦海盛唐臻宇耿海翔WEI HAISHENG TANG ZHENYU GENG HAIXIANG摘要:通过摄像头TWAIN接口将百分表图像提取出来后,使用区域分割的方法,将仪表表盘各个部分特征提取出来:采用消影法获得指针,Ostu的类间方差方法分割二值化指针,Hough 变换获得指针边缘直线进而得到表盘中心,并利用百分表的特征将数字与刻度分离并分别进行标记与识别。
通过实验可以看到,这种基于数字、刻度与指针进行综合识别的方法,具有良好的识别效果。
关键词:百分表; 图像识别; 霍夫变换;最大类间方差Abstract: After detection of the certigratemeter by camera through TWAIN interface, every part of the meter can be obtained by region segmentation: achieve points by shadow elimination, segment the binary pointers by the way of criterion of maximum between-cluster which is put forward by Ostu, acquire the edge line of the points and center by Hough transform , and then stamp and recognise them after separating the numbers and grates according to the image character of Dial Indicator. Finally, the experiment shows that the method of synthetical recognition to numbers, grates, and pointers is very feasible.Keyword: Dial Indicator, Image Recognition,Hough transform, criterion of maximum between-cluster中图分类号:TP391 文献标识码:A1. 引言百分表与千分表是一种在汽车、精密加工、机械制造等行业常用的测长仪器。
序号项目名称申报单位14,5,6,7-四氢噻吩并[3,2-c]吡啶盐酸盐的合成工艺开发湖北大学
24G安全技术研究项目湖北大学
3UV固化双面粘胶带改进及助粘剂研发湖北大学
4V50生产工艺改进湖北大学
5大遗址保护地下微振动高精度探测系统湖北大学
6地衣芽胞杆菌蛋白酶缺失的蛋白表达体系湖北大学
7反渗透纯水机节水技术开发湖北大学
8废旧橡胶的回收与利用-废胶粉与聚丙烯成型技术开发湖北大学
9高精度多轴智能磨床技术研究与开发湖北大学
10功能型沥青路面技术开发湖北大学
11黄金选矿剂的研制湖北大学
12基于可逆感温变色技术的多功能可视温 绝缘材料及相关电力器材的研究与开发湖北大学
13健亲宝APP软件开发(安卓版)湖北大学
14健亲宝医院局域网医护检测系统湖北大学
15具高冲击性之聚丙烯弹性体组合物及其制备方法湖北大学
16聚合物水泥混凝土管道输电材料湖北大学
17膜的新应用技术开发湖北大学
18湿法磷酸生产阻垢机理和阻垢工艺研究湖北大学
19湿写干擦白板笔墨水的开发湖北大学
20食品嘌呤吸附材料的研究开发及产业化技术湖北大学
21水性环氧树脂乳液湖北大学
22水性铝箔转移胶粘剂研发湖北大学
23唐山新希望六和饲料有限公司高档水产料、猪料生产线控制系统程序开发湖北大学
24线型低密度聚乙烯(LLDPE)滚塑发泡成型技术开发湖北大学
25硝基甲烷工业废水综合利用研究湖北大学
26乙烯基/丙烯酰氧基硅氧烷共聚物的研发开发湖北大学
27智能交流固态继电器研发湖北大学
28自交联水性聚氨酯制备及中试湖北大学
29自组织多跳通信网技术研发湖北大学
30AT1632芯片产品研发湖北大学
31声纳湿端数据采集传输通用新系统新技术研究湖北大学
32物联网智慧小微物体互联技术设计研发湖北大学
33油色谱数据处理主板开发湖北大学
34中小学英语学习平台-安卓客户端湖北大学
35立式捏合机测绘及三维建模湖北工程学院
36新型环保阻燃特种工程复合材料湖北工程学院
37POSS防老化剂在丁腈橡胶中的应用湖北工业大学
“阿帕奇”家族面面观可帕奇"家族面面观直升机作为超低空火力平反应迅速,机动灵活,隐作战能力和生存能力较强可遂行支援登陆作战,掩火力支援,攻击坦克任务,侦察,空中指挥电子战等有较大的作战弹性,因而为"战场上的多面手".美奇就是其中的佼佼者,它争,海湾战争中都有着优.在海湾战争中.美军一武装直升机营在攻击伊军师时.仅用5O分钟就摧毁克和装甲车84辆,火炮38辆.而在整个战争期的AH-64武装直升机共飞WORLDFLlGHT行了18700多小时,任务完成率超过9O%.这样的表现使其备受青睐很多国家都表达了对AH一64的采购意向."阿帕奇"的问世上世纪7O年代初.AH-1在越战中表现优异.为提高陆军快速反应和三维"空间作战能力.美国陆军决心发展更先进的战斗直升机,提出了"先进空中火力支援系统(AAFSS)计划.洛克希德公司为此研制了一款名为"夏延人"的AH-56武装直升机.该机试图提高直升机的飞行速度加强对地面部队的火力支援能力.直升机采用旋文/史大智任瑞东吕军翼加尾部螺旋桨推进方式旋转射手舱也有问题.高速俯冲攻击方式也使载机生存能力较弱.不久美国陆军便取消了该计划.并于1972年底提出一项替代计划——"先进技术攻击直升机"(AAH)计划.AAH计划旨在研发一种具有良好的机动性,全天候昼夜飞行作战能力,良好的生存能力和抗坠毁性的攻击直升机.在设计上,强调低空渗透.测定目标,远距离发射武器等各种作战能力.经过9O天的设计竞标.美国陆军于1973年6月选定了贝尔直升机公司(设计制造了AH-1"眼镜蛇")和休斯直升机公司的设计方案.并决定由两家公司"阿帕奇"家族各研制两架试飞原型机和一架地面试验机进行评比和测定.贝尔公司设计的是贝尔409,即Y AH-63原型机;休斯公司设计的是休斯77,即Y AH-64原型机.1976年5月美国陆军开始对两家公司的原型机进行性能测试.经过9O小时的试飞对比美国陆军于1976年底评定休斯公司的Y AH-64在飞行表现,座舱配置和系统整合上比较优秀于是全面发展休斯77{Y AH-64)编号定为AH-64A.1977年初,休斯公司开始第二阶段研制工作:继续对机体进行研究与改进:进一步对机载电子设备,火控系统,航电设备等进行飞行试验;选定目标截获和识别瞄准具及飞行员夜视传感器.1981 年底,美国军方正式把AH-64A命名为"阿帕奇(Apache).从此美国新一代武装直升机"阿帕奇"宣告诞生.阿帕奇传说是北美印地安部落的一位勇士,他骁勇善战.族人奉他为勇敢和胜利的代表.并把部落命名为阿帕奇族.而阿帕奇族在印第安史上也以强悍着称.由此可见美军将AH-64A命名为"阿帕奇"的寓意.经过修改定型AH-64A于1981年开始量产,1984年1月第一架量产型AH-64A正式交付美国陆军.1985年8月美国麦道公司收购了休斯直升机公司麦道后来又并入波音公司现在的"阿帕奇自然就成了波音公司旗下的直升机.1986年7月第一支阿帕奇部队达到初始作战能力.在1989年12 月入侵巴拿马的"正义事业行动中82师第1攻击直升机营的11架AH-64A首次投入实战.AH-64A,家族长子AH-64A在装备之初.无论是机体设计,动力系统.还是机载装备, 火控系统都是当时最先进的.有些设计甚至在今天也无以伦比.特别是结构设计别具一格.使它具有较好的机动性能以及战场生存能力. 而在以后的改进中.在机体设计上基本未做大的变动.仍然保留了初始的结构."阿帕奇"采用四片桨叶全铰接式旋翼系统,旋翼直径14.63米. 桨叶弦长0.53米.桨尖后掠以提升旋翼的高速性能.桨叶上装有除冰装置,可以折叠或拆卸.机身采用传统的半硬壳结构后面有垂尾和水平尾翼尾桨位于尾梁左侧尾梁也可折叠.机身中部两侧装有一对短翼翼下各有两个外挂点.机身后缘装有襟翼,可为直升机提供部分升力.阿帕奇的旋翼和机身均能抵抗一发12.7毫米13径穿甲弹或一发23毫米口径爆破弹.座舱为纵列式前舱为副驾驶员/炮手舱,后座为驾驶员舱,后座比前座略高保证了后舱驾驶员有良好的视野.后舱驾驶员座椅靠近机身转动中心,可近实时感受直升机姿态变化,有利于操纵直升机贴地飞行.前后座舱均有装甲.动力系统采用两台通用电气公司的T7OO—GE一7O1涡轴发动机.并列安装在机身肩部.单台最大功率1265千瓦两台发动机的关键部位也有装甲保护,中间有机身隔开,相距较远.如果有一台发动机被击中损坏.另外一台可以继续工作.提高了生存能力.起落架为后三点式.但不能收放.除了装备一般的通信,导航和WORLDFLIGHT环球飞行33行情报站救生等设备外."阿帕奇"还装有目标截获/识别系统(TADS)和飞行员夜视系统(PNVS).目标截获/识别系统使飞行员能在任何气象条件下远距离精确搜索,探测,识别和攻击目标.而飞行员夜视系统能使飞行员在各种速度和高度条件下具有夜视能力.实现贴地飞行."阿帕奇"在复杂气象条件和夜间条件下的作战能力提高了.除了一门XM一23O—E1链式机炮,"阿帕奇"还可挂载16枚AGM一114"地狱火"半主动激光制导反坦克导弹,或4枚"毒刺"空空导弹,或4具19联装7O毫米火箭发射器.具备攻击多目标能力. AH.-64A主要性能数据如下:最大外挂重量771千克,最大起飞重量9525千克,最大允许速度365千米/小时,最大平飞速度和巡航速度均为296千米/小时,最大垂直爬升率127米/秒实用升限6400米,悬停高度(有地效)4570 米,(无地效)3505米.最大航程(内部燃油)482千米最大续航时间315小时,最大航程482千米.升级计划AH-64A在1984年投入现役时,堪称当时最先进的武装直升机, 但在使用中也暴露了不少问题.一是目标截获/识别系统和飞行员夜视系统(TADS/PNVS)使用8—12微米的长波长红外感测器,易受天气干扰:二是AGM一114"地狱火"导弹采用激光制导.激光波束会因雨, 雾等天气因素干扰而降低或失去制导作用,另外该型导弹是半主动弹. 发射后载机头部的激光目标指示器必须持续照射目标,降低了载机的隐蔽能力,受敌地面防空火力攻击的可能性增大:三是AH-64A操纵复杂,维护困难.在初始设计AH- 64A时,虽已考虑到减轻飞行员负荷的问题,但由于配备了精密导航攻击系统,座舱内的各类开关总数高达1200多个.飞行员的操作负担依IEl很大.另外.AH-64A部分子系统仍采用直接缆线连结,而未全面通过1553数据总线交联.增加了系统的复杂度.也给维护带来许多困难.因此,美国陆军在AH-64A尚未交付时.便于1983年要求休斯公司研发改进方案.在休斯公司并入麦道公司后.由麦道接手其后续研制工作.麦道公司最初提出的改良方案是"先进型阿帕奇"计划.主要改进项目包括改良座舱,更新火控系统与机炮,在垂直尾梁上安装摄像机,提高飞行安全性和降低尾旋翼受损机率.另外麦道还考虑增加另一套1553数据总线以连结更多新的航电设备,并预定增配毒刺导弹.为解决阿帕奇"在恶劣天气下的作战问题,美国陆军还在1985年与马汀?马里塔公司签定了研制"机载恶劣天候武器系统"(AAWWS)的合约开发一套可与34环球飞行WORLDFLIGHT"阿帕奇"家族所致,通过更换新材料制成的螺栓得以解决.AH-64A于1986年7月具备初始作战能力.在1989年12月入侵巴拿马的作战中,美国陆军第82师第1攻击直升机营的11架AH-64A首次投入实战.而在其后的海湾战争中阿帕奇更是得到大量的应用.美国陆军一共投入277架AH-64A.AH-64A+与AH-64B这两种型号是根据1991年海湾战争的使用经验提出的改进型."沙漠风暴行动后.针对AH一64A在实战中暴露出的问题和不足.美国陆军提出一系列称为AH一64A+的改进建议,主要项目包括:导航系员夜视系统(PNVS)参与飞行测试.马汀?马里塔公司的产品(左)最终战胜对手诺思罗普公司的产品(右)统方面,换装内嵌GPS的新型惯性导航系统(EGI)与近地警告系统及ARN-149机载测向系统:通信系统方面重新布置VHF无线电天线与发射机位置,改善贴地飞行时的VHF/ FM通信能力,增配SINCGARSVHF无线电与新型无线电: 识别系统方面则是改进敌我识别应答机加装A VR-2激光预警接收机机体方面除更换新的旋翼翼片,为发动机增设防沙过滤装置外.还换装新的飞控电脑;火控与武器系统方面,提高TADS/PNVS与机炮的精度.增加使用"毒刺" 空空导弹的能力.此外,还改善了直升机的可靠性,适用性和可维护性.WORLDFLIGHT环球飞行35行情报站1990年,"长弓"雷达的研制成功,与之配套的AGM一114L毫米波主动雷达制导型"地狱火"导弹也于年底开始研制,于是美国陆军决定发展一种加装"长弓"雷达的新型阿帕奇,并于1991年制定了一份批次升级计划,预定将549架AH-64A升级为AH-64B.AH-64B的升级项目与AH-64A+大致相同.只是增加了一套可通过UHF/VHF无线电发送战术资料的自动目标转交系统(ATHS).由于"长弓"雷达的研制进展迅速,美国陆军后来又决定将AH~64A直接升级为采用更多先进技术的新构型,即后来的AH-64D,于是AH-64B计划便在1992年中止.不过美国陆军自1993年起仍陆续为现役机队安装某些AH-64A+/AH一64B计划中的子系统,如GPS与SINCGARS无线电等.AH-84C/D麦道公司的"多阶段改良计划"中止后,美国陆军于1990年与麦道公司签定了另一份合约.用以发展称作AH-64C/D的新机型,核心是为阿帕奇加装APG-78(V)"长弓"雷达以及换装功率加大的T700-GE- 701C涡轮轴发动机.为了节省预算, 美军方决定AH~64C/D全部由现役的AH一64A改造.并采用"高低搭配"的方式.将227架AH-64A升级为包含所有升级项目的AH-64D. 而另外的540架不安装"长弓"雷达与T700~GE-701C发动机,称为AH一64C.AH一64C虽然没有装备"长弓"雷达,但由于加装了自动目标转交系统,各载机之间可互相交换目标数据信息从而达到情报共享. 而AGM一114L采用中段惯性导航+ 末段主动雷达制导,具有"发射后不管"能力.AH-64C收到友机发来的目标数据信息后,经过座标转换即可将初始座标数据输给AGM一114L.导弹发射后可根据输入的航向信息飞向目标,等导弹接近目标时再开启导弹上的毫米波雷达寻的器, 锁定目标.美国陆军计划原定装备26个营的AH-64C/D,每个攻击直升机营辖3个连,每个连装备3架AH-64D 与5架AH-64C,计划自1995年开始接收完成升级工程的AH-64D.不过到1993年底,美国陆军决定取消AH-64C这个编号,统-tB所有升级的机型代号定为AH一64D.其中装有"长弓"雷达的机型称为"长弓阿帕奇",而未安装雷达者则仍然称为"阿帕奇".两种机型除了雷达外,机体36环球飞行WORLDFLIGHT结构与所有航电设备均完全相同"长弓阿帕奇""长弓阿帕奇"就是换装了"长弓"雷达的AH-64D.从外表上看,除了旋翼轴顶上多了个扁圆形的天线罩以外,"长弓阿帕奇"与"阿帕奇"似乎没有什么区别,但实际上"长弓阿帕奇"技术水平和综合作战能力都有显着的提高.麦道公司曾宣称,要将现役的AH-64A全部改装成AH-64C/D,而且还将扩大生产新的AH-64C/D供应国外客户.以便与欧洲直升机公司的"虎"式贝尔公司的"超级眼镜蛇"阿古斯塔公司的"猫鼬"以及南非和俄罗斯生产的武装直升机竞争.经改型后.AH-64D的各项能力确实有了较大提高.其升级的主要内容有:1.加装"长弓"雷达"长弓雷达采用35GHz毫米波频率,具备相当高的分辨率在激光目标指示器因气候烟雾等因素而性能下降时,使载机仍能保持远距离的接战能力.雷达由4个外场可更换部件组成,包括旋翼轴安装套件,可程式化信号处理器,低功率无线电频率部件以及APR-48A 雷达频率干扰器.为降低载机暴露的可能性,"长弓雷达还应用了许多低截获率技术.如采用35GHz的发射频率采用较大的天线以减少旁波瓣的泄漏降低发射功率和峰值功率,以降低敌方探测出"长弓"雷达信号的机率."长弓"雷达有三种基本操作模式:对空模式对地模式分别用于对空中飞行目标,地面及低空飞行目标的侦测,定位,分类与优先程度判定:地形剖面模式用来在天气恶劣时为飞行员提供贴地飞行的导航辅助.长弓"雷达一次能扫描机"阿帕奇"家族身前方55平方千米的范围,可标定1024个潜在目标,能同时对128个目标进行分类.并可在前后座舱的多功能显示器上列出最具威胁性的16个目标.同时将目标信息反馈给AGM一114L的寻的器.长弓雷达完全是由外场可更换部件组成,因此任何一架AH- 64D都能在4小时内完成整套"长弓雷达的安装,包括把发动机更换为T700-GE-701c,这种能力美国陆军已在1994年6月验证过.2.加装APR-48A雷达频率千扰器APR-48A雷达频率干扰器其实是一种电子支援设备,它可提供高精度信号源信息以压制敌方防空.以及向"阿帕奇"飞行员提供主动来的"长弓阿帕奇"接近电磁信号发射源的敌我识别.并提供该发射源的相对方位角.系统由外场可更换处理器和一组天线与接收机组成,全重13.4千克,据称可识别超过1OO种雷达的辐射特性, 并可通过用户数据模组及时地更新干扰器信息库中的信息.在对抗敌方防空系统反炮兵雷达时,AH-64D可完全关闭"长弓"雷达,躲在掩蔽物后方而仅依靠干扰器侦测到的信号源信息标定目标. 另外通过改进型调制调解器在2架AH-64D间传输信号源测向信息,干扰器还可实现三角被动测距,进而定位信号源位置.3.简化座舱设备AH-64D的座舱换装了一套称为"人力与人员整合"的数字化座WORLDFLIGHT环球飞行37行情报站舱界面用4台36英寸多功能显示器替代前,后座舱中的传统指针式仪表,引进手握距杆与周期变距操纵杆(HOCAS)"概念,在总距杆与周期变距杆上整合许多系统开关通过操纵杆就可实现更多的功能. 原先位于座舱顶部的控制面板被取消,所有主要控制开关都被整合到操纵杆和显示器周围,开关按钮总数降为200个,仪表布局大幅简化而且多功能显示器显示的图象化信息.也能提供给飞行员更直观的战术态势让飞行员能把精力集中在作战任务上.38环球飞行WORLDFLIGHT4.升级机载航电系统通信系统增设了一套可通过UHF/VHF无线电发送信息的MD- 1295A改进型调制调解器.可同时在4台装备兼容传输协定的终端机之间交换座标信息,长弓"雷达信息战斗损伤评估信息,射击区域划分座标等战术资料信息,传输速率每秒达16000字节该设备有助于飞行员感知战场态势,减少误伤.飞行员也可把"长弓"雷达的信息传给未安装"长弓"雷达的友机或是传送给地面战术作战中心.导航系统方面,以ASN-157替代了原来的ASN一137轻型多普勒导航系统,将ASN-143捷联式姿态航向参考系统(AHRS)与GPS整合为内嵌式GPS/惯性导航系统(EGI),直升机同时安装2套互为备用.EGI可协助飞行员对直升机的位置,航路点,航线和目标座标作息进行精度为2O米以内的精确定位.电子战系统方面,为应对新一代导弹的威胁,洛?马旗下的桑德斯公司正在为AH-64D整合ALQ-212先进威胁红外反制系统(ATIRCM).而ITT公司也正在研制ALQ-211(V)整合射频反制套件(SIRFC).5.飞控系统升级为改善可行性并降低成本.麦道公司重新设计了电气与飞控电脑软硬件.新的飞行管理电脑是飞控系统的核心.它可提供操纵稳定增益系统,电子备用控制系统的全部大气资料处理和管理功能以及尾衍水平尾翼子系统的控制和自动调整功能.而新的飞控软件则能提供姿态保持和高度保持2种主要自动驾驶仪模式,姿态保持模式则包括位置保持,速度保持,姿态保持3个子模式;高度保持模式包括雷达高度保持与气压高度保持2个子模式,分别对应不同飞行包线范围.6.动力系统大功率的T700-GE-701C替换了原来的T700-GE-701.这种发动机虽然是T700-GE-700的一种改进型但单发功率增加了144千瓦.最大功率达到1409千瓦,总压比由原来的17提高到18,紧急输出功率和持续输出都有所提高,尤其是单发动机失效时的紧急额定功率提升了12.5%,耗油率也有所提高.7.武器系统升级AH-64D最重要的武器系统更新是AGM一114L"长弓地狱火"导弹,它与AGM一114K的不同之处在于更换上一具毫米波主动雷达寻的器,同时以新的半球型雷达罩取代AGM一114K的玻璃头罩.AGM~114L 采用中段惯性引导和末段主动雷达寻的制导,不但具备完全的发射后不管的能力,在恶劣天候下的作战能力也有显着提高.此外,AH一64D又增加了两个外接点,可带4枚"毒刺"4枚"西北风"或2枚"响尾蛇"红外格斗导弹,从而提高了空战能力.除了"长弓地狱火外,AH-64D的机炮也采用新的装填机构, 能显着减少机炮炮弹的装填和弹壳退出的时间.后续升级2006年8月.美陆军与洛马公司签署一份价值1600万美元的合同.为"长弓阿帕奇"直升机安装AN/APR-48A型雷达频率干扰器. 通过使用雷达频率干扰器,长弓阿帕奇将具备态势感知和危险告警能力,提高了直升机的杀伤力和耐久力.可以帮助飞行员高效作业并安全返航.AN/APR一48A通过对敌方雷达发射机进行无源探测,精确识别和准确定位,可提高发完成任务的成功率.雷达频率干扰器可以执行对有威胁的雷达频率进行目标截获的任务.同年10月.洛?马公司开始为阿帕奇攻击直升机的箭头"前视红外(FLIR)系统生产引航和瞄准接收器组件.箭头系统的全称是现代化目标截获和识别瞄准具/飞行员夜视传感器(M-TADS/ PNVS).该系统是洛?马公司和波音公司于2000年10月开始联合研制的一种直升机载瞄准与导航系统.M—TADs/PNVs装有两个子系统,即现代化目标截获识别瞄准具(M-TADS)和现代化飞行员夜视传感器(M—PNVS).M-TADS用于提供昼夜截获与指示目标,而M-PNVS用于在夜间或不良气象条件下辅助飞行员驾驶.作为TADS/PNVS的改进型,M—TADS/PNVS通过二代前视红外技术以及先进的信号处理技术与软件明显提高了性能.2005年5月,第一套"箭头"M-TADS/PNVS正式交付美国陆军.到2009年,"阿帕奇"家族美国陆军计划共采购704套"箭头"M—TADs/PNVs,用于取代"阿帕奇"直升机现装备的TADS/PNVS.此外,美军还对其它系统进行了后续升级,主要内容包括采用商规处理器的新型任务电脑,性能提高数倍;增设拥有导航功能的彩色数字移动地图:安装改进后的HF无线电机和ARC-231"天火"(Skyfire)无线电系统:换装新型发动机T7OO-GE-701D等.■IAH-64D"长弓阿帕奇"采用的AGM-114L"长弓地狱火"导弹WORLDFLIGHT环球飞行39。
巡检机器人中的指针式仪表读数识别系统
摘要:巡检机器人能自动识别仪表设备的状态,先准确定位图像中的仪表设备,在此基础上,实现了仪表读数的自动识别。
关键词:巡检机器人;仪表读数识别;指针提取
巡检机器人主要在户外工作,仪器识别算法需适用于各种不同的光照和天气
情况,基于此,本文提出了一种迭代最大类间方法,解决了由光照或镜面反射引
起的仪器图像过亮或过暗时指针提取问题;提出基于Hough变换的指针角度计算
方法,推导了指针角度与仪表读数间的函数关系,实现了指针仪表读数的自动识别。
一、仪表识别算法概述
变电站的仪表多数安置在室外,巡检机器人采集的仪表图像通常受到环境的
影响。
现有的识别算法为,利用仪表表盘的形状特征,通过模板匹配或椭圆拟合
确定仪表表盘在图像中的基本位置及区域范围。
其算法虽具备一定实时性和鲁棒性,但并不适用于巡检机器人采集到的变电站仪表图像。
这是因变电站设备结构
复杂,在机器人采集到的图像中,背景紊乱,并不仅包含仪表区域,还同时囊括
了其它设备。
在指针识别方面,通常在获取仪表表盘的子图像后,再使用多种的
图像处理方法提取仪表指针的位置及指向方向。
另外,智能机器人能自动实现对
仪表设备的状态识别,必须进行仪表设备在图像中的准确定位,在这基础上,实
现仪表读数的自动识别。
二、指针式仪表读数识别
1、指针区域提取。
在仪器图像采集过程中,由于受仪器玻璃的光照条件或镜面反射的影响,很难提取仪器指针等特征信息,从而影响仪器的读数识别。
因此,在提取指针区域前,需要去除噪声,增强高通图像。
为后续指针中心线的精确提
取提供清晰的图像,从而提高仪器识别的精度。
1)表盘图像去噪。
由于仪器图像在采集过程中会受到噪声的干扰,可采用图
像平滑的方法来降低噪声对仪器图像质量的影响。
如果平滑窗口太大或太小,仪
器图像的细节将变得模糊或边界轮廓将被破坏。
本文采用5*5方形窗口的中值滤
波去除图像噪声,不仅达到了去噪的目的,而且保持了图像的细节信息。
2)高通增强。
为了提高背景与目标区域的灰度差,准确提取指针区域,采用Butterworth高通滤波器对仪器图像进行增强,抑制低频信息。
3)目标分割。
最大类间方差是一种常用的自适应目标阈值分割算法,对背景
清晰的普通图像具有良好的分割效果,但在对前后景灰度变化不大的情况下,很
难实现目标提取。
在实际变电所采集的指针式仪表灰度图像二值化阈值分割过程中发现,当仪
表图像在过亮或过暗的光照条件下采集时,目标区域和背景区域的灰度变化很小。
采用传统的最大类间方差法进行二值阈值分割后,二值图像中存在较大的黑白区域,无法从仪表表盘区域正确分割,严重影响了后续的指针提取。
鉴于这种现象,在指针区域无法分割的过亮或过暗仪器图像中,背景和目标
间的最大类间方差值较小。
当最大类间方差在区间范围内时,可正确地实现分割,否则分割失败。
最大类间方差可作为衡量指针目标提取是否准确的标准。
基于此
准则,本文提出了一种迭代的最大类方差方法。
采用最大类间方差法对仪器灰度
图像进行第一阈值分割时,最大类间方差在其范围内,相应的阈值为最优阈值,
否则将第一阈值分割中划分的目标类作为第二最大类间方差阈值分割的对象,判
断最大类间方差是否在其范围内。
以此类推直到最大类间方差在其范围内,相应的阈值是最佳分割阈值。
2、指针定位。
如图1所示,仪表图像中指针具有顶端细,底端粗,灰度关于中心线对称的特性,指针的中心线必须穿过旋转轴。
因此,可通过过表盘转动轴心提取指针的中心线来实现指针的定位,并使用直线提取方法来提取指针的中心线。
图1仪表图像中指针特征
Hough变换是一种检测特定边界形状的方法,常用于直线和圆的检测。
它将图像坐标空间转换为参数空间,得到一些峰值,然后通过检测参数空间的峰值给出图像中几何曲线的数学方程。
Hough变换能有效地避免图像中某些特征点的干扰,具有良好的容错性和鲁棒性。
本文提出了一种基于Hough变换的指针定位算法,用于检测过表盘转动轴心的指针位置。
此外,指针的旋转角度限制在仪器量程范围内,在搜索图像的Hough变换值时,可搜索特定角度范围内的直线,从而减少搜索量,提高搜索效率。
三、系统评价与验证
智能巡检机器人系统用于电力系统大型室外变电所仪表的自动识别。
而仪器读取识别系统读取采集到的图像,识别结果存储在数据库中,用于后台数据库和专家系统的监控和数据分析。
仪器识别系统以MATLAB R2014A为软件开发环境进行仿真实验,以实际测试现场采集的指针式仪表为测试对象。
仪表自动识别系统的指针仪表自动识别模块包括读人图像、指针仪表区域定位和仪表识别。
本文提出的指针识别算法主要解决两个关键问题:1)适应各种光照条件下的指针区域自适应提取;2)基于Hough 变换的指针定位和读数识别。
1、自适应指针区域提取算法的验证与分析。
实验分析表明,采用传统的最大类间方差法对仪器图像进行二值化处理,可在正常光照条件下实现对仪器图像的精确分割,而对光线暗淡或摄像机过度曝光时太暗或太亮的仪器图像,由于仪器图像中背景区域和指针表盘区域的灰度差小,传统的最大类间方差法无法提取表盘区域,从而导致后续仪表读数无法识别。
基于此,本文提出的迭代最大类间方差法实现了精确的指针区域提取,分割结果如图2(b)、3(b)所示。
结果表明,迭代最大类间方差法对各种光照条件都具有鲁棒性。
图2
图3
2、指针自动定位与读数识别算法的验证与分析。
指针通过表盘中心的联动轴旋转,转动角度大小体现表计示数。
指针的中心线通过表盘具有旋转轴和直线形状的特点。
本文提出的基于Hough变换的指针中心提取算法,利用指针必须通过表盘转动轴心的约束条件,提高了指针中心线提取和读数识别的精度,缩短了指针中心线的搜索时间。
同时,还解决了指针中心线未通过旋转轴心、偏离指针区域等现象,提高了仪表读数识别的精度。
并且由于角度搜索的范围和过旋转轴的条件受到限制,搜索直线的数据量有一定的减少,减少了内存占用,提高了程序运行速度。
四、结语
近年来,随着国家电网无人值守变电站的大力推广,智能巡检机器人将逐步
取代变电站设备的人工巡检。
巡检机器人携带可见光、红外、声音等多种传感器,采集电力仪表设备的声音和图像信息,采用图像处理和模式识别技术实现对各种
设备状态的自动识别。
参考文献:
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