Towards Operating Wind Turbine Inspections using a LiDAR-equipped UAV

要約

この研究では、無人航空機 (UAV) を利用して回転する風力タービンのローターブレードを自律的に目視検査するための新しい技術が開発されました。
このアプローチは、当面の動的環境によってもたらされる課題と、動くローターブレードから安全な距離を維持するという要件に対処します。
UAV ベースの検査技術を適用すると、これらの危険性が軽減され、通常の風力発電所の運転停止を伴う従来の風力タービン検査方法に伴う費用も軽減されます。
私たちが提案するシステムには、アルゴリズムとセンサー技術が組み込まれています。
UAV 自体の位置に対する回転風力タービンの相対位置を正確に識別するために、光検出測距 (LiDAR) センサー システム、慣性測定ユニット、および GPS に依存しています。
この位置が決定されると、適切な軌道を生成し、ブレードが近づくとジンバル システムに取り付けられたカメラを起動することにより、回転するローター ブレードの非破壊視覚分析が実行されます。
この新しい技術は、回転風力タービンの UAV 検査に関する既存の研究に基づいて構築されており、実際の風力発電所アプリケーションから収集されたデータを使用して経験的に検証されています。
この記事は、インフラ検査の安全性と効率性を向上させるという継続的な傾向に貢献します。
また、橋や送電線など、他の種類のインフラストラクチャへの応用の可能性を備えた、将来の研究のための優れた基盤も提供します。

要約(オリジナル)

In this study, a novel technique for the autonomous visual inspection of rotating wind turbine rotor blades utilizing an unmanned aerial vehicle (UAV) was developed. This approach addresses the challenges presented by the dynamic environment at hand and the requirement of maintaining a safe distance from the moving rotor blades. The application of UAV-based inspection techniques mitigates these dangers and the expenses associated with traditional wind turbine inspection methods which involve halting normal wind farm operations. Our proposed system incorporates algorithms and sensor technologies. It relies on a light detection and ranging (LiDAR) sensor system, an inertial measurement unit, and a GPS to accurately identify the relative position of the rotating wind turbine with respect to the UAV’s own position. Once this position is determined, a non-destructive visual analysis of the rotating rotor blades is performed by generating a suitable trajectory and triggering a camera fitted on a gimbal system as the blades approach. This new technique, built upon the existing research on UAV inspection of rotating wind turbines, has been empirically validated using data collected from real-world wind farm applications. This article contributes to the ongoing trend of enhancing the safety and efficiency of infrastructure inspection. It also presents a good base for future research, with potential applications for other types of infrastructure, such as bridges or power lines.

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