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引入人员反馈的风机叶片红外缺陷测量技术

中国测试 2024年第1期50卷 32-38页

作者：王洪金杜旭赵丽劼何赟泽李杰湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014

在实现风机叶片巡检的无人化和智能化的过程中,数据集的准备与标注严重影响深度学习网络的预测准确性。这一点在基于无人机载红外热成像尤为重要,不同于可见光检测:由于红外相机像素有限,导致缺陷在检测图像上像素少、温差小、缺陷温度... 详细信息

在实现风机叶片巡检的无人化和智能化的过程中,数据集的准备与标注严重影响深度学习网络的预测准确性。这一点在基于无人机载红外热成像尤为重要,不同于可见光检测:由于红外相机像素有限,导致缺陷在检测图像上像素少、温差小、缺陷温度表征因缺陷种类变化等问题。仅依赖一次数据标定的网络识别准确率较低,且数据集标注的差异对识别精度带来严重影响。为此,提出基于人在回路的风机叶片智能红外缺陷检测与测量的方法,将人员反馈引入到网络性能迭代中,并且通过缺陷局部假设解决在缺陷面积测量中的温度表征随种类变化的问题。实验表明,引入人为参与的方法能有效地提高风机叶片缺陷检测识别率。在自制的风机叶片红外数据集中,第二次数据迭代的mAP@0.5比第一次数据标注提高22.94%,第三次数据迭代的mAP@0.5比第二次数据迭代提高27.8%。

关键词：缺陷检测深度学习风机叶片 YOLOv5l模型人在回路

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基于改进NCC算法的大尺寸原位风机叶片可见光图像拼接

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：王洪金刘香怡何赟泽文灿彭一誉王彦鑫王耀南湖南大学电气与信息工程学院湖南大学深圳研究院

风机叶片的原位检修与维护对保证风电机组的安全运行起着至关重要的作用，目前主流的无人机巡检方式需要对风机叶片图像进行全景拼接以进一步定位分析叶片的微小缺陷和评估叶片的整体状态。针对风机叶片结构单一纹理稀疏难以拼接的问题... 详细信息

风机叶片的原位检修与维护对保证风电机组的安全运行起着至关重要的作用，目前主流的无人机巡检方式需要对风机叶片图像进行全景拼接以进一步定位分析叶片的微小缺陷和评估叶片的整体状态。针对风机叶片结构单一纹理稀疏难以拼接的问题，提出一种改进归一化互相关NCC算法的图像拼接技术，利用Canny边缘检测算法提取叶片边缘并进行筛选去重得到边界坐标，将NCC算法沿叶片边界坐标搜索匹配以简化搜索路径加快运算速度，同时增加关键信息的权重提高拼接准确率，并结合图像金字塔粗-精匹配思想对算法进行进一步加速，最终根据得到的最佳匹配位置获取空间对应关系实现图像拼接。实验结果表明，所提方法的匹配耗时约为原始NCC算法的6%，其他经典灰度匹配算法的3%～10%，同时也低于其它改进的NCC算法。其拼接成功率为94.74%，高于所有对比方法，最终成功获取了风机叶片可见光全景图像，表明该方法对大尺寸风机叶片可见光图像全景拼接具有良好的稳定性。

关键词：风机叶片图像拼接改进NCC算法模板匹配边界搜索

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激光热成像无损检测研究进展(特邀)

红外与激光工程 2024年第7期53卷 41-56页

作者：何赟泽陈琦王洪金邓堡元杨瑞珍王耀南湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

红外热成像是无损检测技术的典型代表。按有无外部激励源,红外热成像可大致分为被动式热成像与主动式热成像两类。其中,以激光作为激励源的主动式热成像,因其输出功率稳定、能量分布均匀、可控性强等诸多优势于近些年得到了广泛的应用... 详细信息

红外热成像是无损检测技术的典型代表。按有无外部激励源,红外热成像可大致分为被动式热成像与主动式热成像两类。其中,以激光作为激励源的主动式热成像,因其输出功率稳定、能量分布均匀、可控性强等诸多优势于近些年得到了广泛的应用。文中首先介绍了激光热成像无损检测系统的构成与激光热成像的分类,并进一步探讨了激光热成像无损检测系统的优化与相关图像处理方法,并从应用角度对现有主要研究工作进行了综述、分析、总结与对比。目前,基于激光热成像的无损检测方法在实际应用过程中存在精度不够,效率偏低,检测对象受限等问题。为提升检测效果,研究人员从激励方式、检测条件、图像处理等方面出发提出了多类优化策略。随着新一代信息技术的发展与检测技术精度要求的提高,激光热成像无损检测从裂纹等表面缺陷的检测,拓展至包括分层、脱粘等内部缺陷检测,从缺陷定性分析拓展至缺陷定量计算,从二维缺陷识别拓展至三维缺陷重构。通过详细分析现有研究,认为提升激光源性能、开发小型便携式激光器、结合智能算法的三维缺陷定量检测等是激光热成像无损检测未来的发展方向。

关键词：无损检测激光热成像缺陷检测红外图像处理

风机叶片内部缺陷日光激励动态热成像方法研究

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电子测量与仪器学报 2024年第1期38卷 64-71页

作者：彭一誉何赟泽虞俊锋孙高森李响王洪金周勃王耀南湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 湖南大学深圳研究院深圳518000 沈阳工业大学建筑与土木工程学院沈阳110870

针对在役风力发电机组叶片内部缺陷类型难以区分的问题,本文提出了基于自然日光激励的动态热成像检测理论与方法,并进行有限元仿真模拟与试件实验研析了自然日光激励下风机叶片不同内部缺陷的动态热成像规律。首先,建立风机叶片切片的... 详细信息

针对在役风力发电机组叶片内部缺陷类型难以区分的问题,本文提出了基于自然日光激励的动态热成像检测理论与方法,并进行有限元仿真模拟与试件实验研析了自然日光激励下风机叶片不同内部缺陷的动态热成像规律。首先,建立风机叶片切片的有限元传热仿真模型,通过数值计算揭示脱粘、积水两类典型内部缺陷在日光激励热传导物理场下热特征的变化规律;其次,对叶片切片进行同质加工,并利用无人机搭载热成像载荷搭建了日光激励热成像检测平台;最后,在自然日光激励条件下进行全天不同时段下的日光激励热成像实验。仿真和实验结果表明,风机叶片内部脱粘、积水两类典型缺陷在日光激励下将导致表面温度场呈现不同的变化趋势,脱粘缺陷会导致风机叶片表面对应区域出现高温异常到低温异常的动态演化,积水则相反,上述规律将为在役风机叶片的智能运维提供新的方法论。

关键词：风机叶片内部缺陷日光激励动态热成像

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以产业需求为导向的产教融合研究生培养模式探索与实践

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高教学刊 2024年第8期10卷 34-37页

作者：刘敏王耀南江未来何赟泽湖南大学电气与信息工程学院长沙410000

为顺应社会经济高速发展对人才的迫切需求,促进人才培养供给侧和产业需求侧结构要素全方位融合,进一步优化产教融合人才培养模式,解决现阶段存在的校企合作不稳定、产学相对脱节、多主体协同机制不完善的问题,湖南大学控制科学与工程学... 详细信息

为顺应社会经济高速发展对人才的迫切需求,促进人才培养供给侧和产业需求侧结构要素全方位融合,进一步优化产教融合人才培养模式,解决现阶段存在的校企合作不稳定、产学相对脱节、多主体协同机制不完善的问题,湖南大学控制科学与工程学科提出以产业需求为导向的“两翼支撑-三维协同-四链贯通”深度产教融合人才培养模式,以构建校内校外双实践平台为两翼支撑,完善学校、企业、政府三维协同机制,贯通产业链、教育链、实践链及人才链,将产教融合贯通产学研全过程,全面提升研究生的专业实践能力,在新时代高层次应用型工科人才的培养上取得显著的成效,实现研究生培养模式改革和产业迭代双统筹发展,可供国内外高校借鉴。

关键词：工科专业研究生人才培养创新实践能力培养产教融合多元主体协同

新工科背景下机器人工程人才培养体系的建设——以湖南大学机器人工程专业为例

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教育教学论坛 2024年第4期 1-4页

作者：刘敏王耀南张辉何赟泽湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 湖南大学机器人学院湖南长沙410082

随着新兴产业的兴起和新经济的发展,目前机器人工程等新工科人才培养体系存在教学资源不足、培养模式单一以及课程内容陈旧等问题,无法满足国家和产业发展对高素质新工科人才的需求。因此,湖南大学机器人工程专业立足国家战略和前沿产... 详细信息

随着新兴产业的兴起和新经济的发展,目前机器人工程等新工科人才培养体系存在教学资源不足、培养模式单一以及课程内容陈旧等问题,无法满足国家和产业发展对高素质新工科人才的需求。因此,湖南大学机器人工程专业立足国家战略和前沿产业需求,致力于培养多学科交叉型创新创业人才,提出了“三轴支撑—两链融合”的机器人工程专业人才培养体系。该模式自实施以来,在机器人工程领域人才培养方面取得了突出的应用成效,可供国内外高校借鉴。

关键词：新工科机器人工程多学科交叉

基于GOOSE-VMD的GaN HEMT器件应力波检测与分析

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：王洪金常珊何赟泽耿学锋邓堡元刘松源湖南大学电气与信息工程学院湖南大学深圳研究院中国电力科学研究院有限公司

第三代功率半导体器件—氮化镓高电子迁移率晶体管器件(GaN HEMT)以其耐压耐温的优异特性在电力电子与通讯电子领域广泛应用。GaN HEMT器件通常工作在高温大功率等严苛的外部条件下，为了避免其突然失效对电力电子设备的正常运行产生影... 详细信息

第三代功率半导体器件—氮化镓高电子迁移率晶体管器件(GaN HEMT)以其耐压耐温的优异特性在电力电子与通讯电子领域广泛应用。GaN HEMT器件通常工作在高温大功率等严苛的外部条件下，为了避免其突然失效对电力电子设备的正常运行产生影响，对其进行主动实时的状态检测有着极其重要的意义。通过在不同温度和漏源电压条件下设计并进行重复性实验，提取分析GaN HEMT器件开通和关断瞬间产生应力波能量的变化来探讨温度和漏源电压对GaN HEMT器件的影响。针对器件应力波采集过程中易受噪声干扰的问题，提出一种基于GOOSE鹅优化算法的变分模态分解(VMD)的应力波去噪算法。实验结果表明，所提出的GOOSE-VMD信号处理方法能够在最大程度保留应力波信号特征的同时取得良好的降噪效果；器件应力波能量与漏源电压具有良好的正相关关系；器件应力波能量随着温度升高而减小，但当温度升高至82.05℃之后，应力波能量随着温度升高而增大。

关键词： GaN HEMT 应力波变分模态分解鹅优化算法温度漏源电压

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基于视觉修正的激光雷达体积测量方法

仪器仪表学报 2023年第10期44卷 48-59页

作者：郭隆强何赟泽杜旭郭昱良付玉轩湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 湖南大学深圳研究院深圳518000 中南大学自动化学院长沙410083

针对激光雷达点云数据稀疏、扰动、存在噪声和其他方法难以迁移,实时性差等难题,面向“L”型小尺寸目标研究了一种基于视觉修正的激光雷达体积测量方法。该方法首先通过联合标定和时间戳最近邻匹配实现相机与激光雷达数据的对齐;然后经... 详细信息

针对激光雷达点云数据稀疏、扰动、存在噪声和其他方法难以迁移,实时性差等难题,面向“L”型小尺寸目标研究了一种基于视觉修正的激光雷达体积测量方法。该方法首先通过联合标定和时间戳最近邻匹配实现相机与激光雷达数据的对齐;然后经过目标检测算法获取图像中目标的信息,与此同时对点云数据执行地面分割得到地面点云与非地面点云,利用视觉投影和点云聚类实现目标点云的分割,使用KDtree找到目标点云附近的地面点云;最后,设计了一种三维框的拟合算法初步完成点云目标三维框的粗拟合,并建立视觉修正模型对于目标三维框进行细修正,从而实现目标体积的计算。实验结果表明,对于武器箱道具、医疗箱和油桶等“L”型物体,提出的算法在一定范围内,体积测量的平均相对误差小于4.44%、最大误差小于6.12%、最大重复性小于5.61%,并且基于视觉的修正模型大幅提高了算法的精度和稳定性,在嵌入式平台的处理1帧用时55 ms,能够实现实时高精度的体积测量,具有良好的工程应用前景。

关键词：体积测量点云聚类目标检测视觉修正

IGBT关断时刻的应力波测量优化及影响因素分析

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电工技术学报 2022年第21期37卷 5503-5512页

作者：耿学锋何赟泽王广鑫刘松源李运甲湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)是电能变换的核心器件,其健康状态与系统的可靠运行直接相关。声发射(AE)是一种快速、无损、在线的检测方法,广泛应用于电力行业,在IGBT的状态评估中具有潜在的应用价值。已有的研究表明:IGBT在关断瞬间能够... 详细信息

绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)是电能变换的核心器件,其健康状态与系统的可靠运行直接相关。声发射(AE)是一种快速、无损、在线的检测方法,广泛应用于电力行业,在IGBT的状态评估中具有潜在的应用价值。已有的研究表明:IGBT在关断瞬间能够产生应力波(SW),且AE传感器能够对应力波信号进行测量,但在测量时容易受到周围电场的干扰。该文分析了普通AE传感器干扰信号产生的原因,提出基于差分式AE传感器的应力波测量方法,并从理论角度论证了差分式AE传感器的抗干扰机理。搭建试验平台,通过试验证明差分式AE传感器具有较好的抗电气干扰能力,能够对IGBT关断应力波进行有效地提取。进一步地,对不同关断电流条件下的IGBT进行应力波的测量和分析,发现关断电流与应力波的强度强相关,可为后续探索应力波产生机理及实现IGBT在线监测提供参考。

关键词：声发射 IGBT关断应力波干扰抑制