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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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基于激光联动扫描的单目动态三维主动热成像研究

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红外与激光工程 2024年第6期53卷 50-60页

作者：邓堡元何赟泽王洪金邓群王耀南湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023

为了满足对非平面碳纤维复合材料无损检测的需求,文中提出了一种仅使用一台热像仪对运动试件进行主动三维热成像的系统,称为单目动态三维主动热成像。该系统融合了检测对象的三维轮廓与和主动热成像检测,能够对具有复杂几何形状的复合... 详细信息

为了满足对非平面碳纤维复合材料无损检测的需求,文中提出了一种仅使用一台热像仪对运动试件进行主动三维热成像的系统,称为单目动态三维主动热成像。该系统融合了检测对象的三维轮廓与和主动热成像检测,能够对具有复杂几何形状的复合材料试件进行检测,并给出直观的热成像缺陷检查结果。不同于传统的三维主动热成像检测方法需要额外的三维相机获取检测对象表面轮廓信息;该系统不需要独立的三维传感器,而热像仪同时作为三维传感器与温度传感器。为了实现这一功能,在线激光联动扫描热成像的基础上,文中提出了一个统一联动扫描模型和针孔相机投影模型的数学模型,将线激光作为主动热成像的热激励和三维重建的空间编码。在算法中,该模型实现了对重构热图序列和三维形状点云的无特征配准,该配准方法工作快速、稳健,不需要关键点。标准高度试件标定实验结果表明:在1~150mm的高度测量范围,平均误差0.16mm,最大误差不超过0.25 mm。碳纤维进气管实验表明,该方法具有大尺寸碳纤维复合材料三维温度场重建与检测检测能力。文中提出的单目三维动态热成像系统结构简单、工作稳定,可用于在生产线的三维测量、缺陷检测和质量控制。

关键词：红外无损检测缺陷检测激光联动扫描热成像三维热成像图像配准

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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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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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基于偏振信息图像增强的多目标检测

电子测量与仪器学报 2023年第3期37卷 29-38页

作者：韩浩何赟泽杜旭王洪金湖南大学电气与信息工程学院长沙410012

偏振是光的重要特性之一,偏振成像技术能够获取场景中目标的强度信息和偏振信息,偏振信息能够反映出目标物体表面的材质特征。本文针对雾霾天气状况下道路场景中常见目标识别结果的准确性要求,提出了两种基于偏振信息的图像增强方案。... 详细信息

偏振是光的重要特性之一,偏振成像技术能够获取场景中目标的强度信息和偏振信息,偏振信息能够反映出目标物体表面的材质特征。本文针对雾霾天气状况下道路场景中常见目标识别结果的准确性要求,提出了两种基于偏振信息的图像增强方案。首先经过多次采集实验,经过数据清洗、图像标注构建偏振数据集,共4649张图像和31877个标签。针对雾霾轻度污染的场景,通过区域自动生长算法分割出偏振强度图像中的天空区域,根据天空区域的偏振度和偏振角信息以及大气物理散射模型反演出目标反射光,从而实现图像去雾。针对雾霾重度污染的场景,使用小波变换的方式对图像进行增强,利用偏振度图像来增强强度图像中的目标轮廓。使用图像灰度方差和图像信息熵作为图像质量评价指标,使用YOLO v5s深度学习网络进行目标检测。实验结果表明,雾霾轻度污染的情况下,图像质量和目标检测准确性均有所提升,图像信息熵提升了3.36%,灰度方差提升了40.27%,目标检测mAP达到了76.40%,提升了12.69%;雾霾重度污染的情况下,目标检测mAP提升约1.69%。

关键词：偏振成像去雾 YOLO v5 目标检测

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初中数学教学中有效提问的实践与探究

读写算 2022年第26期 97-99页

作者：王洪金福建省福清第一中学

随着新课改的逐渐深入，教学内容与方式也在逐步地改进。在初中数学领域，教师在课堂上以提出问题的方式帮助学生从多维度分析问题，帮助提高学生自身的数学创新能力以及应用能力。学生通过探究问题，并在解决问题的过程中不断地自我提... 详细信息

随着新课改的逐渐深入，教学内容与方式也在逐步地改进。在初中数学领域，教师在课堂上以提出问题的方式帮助学生从多维度分析问题，帮助提高学生自身的数学创新能力以及应用能力。学生通过探究问题，并在解决问题的过程中不断地自我提高，其思考空间在解决过程中不断地被打开、被释放。在此过程中，教师只需做到有效地引导即可。基于此，本文从初中数学教学中有效提问教学的价值出发，探究初中数学教学中进行有效提问的策略。

关键词：初中数学有效提问实践

基于可见光和热成像的风机叶片全周期无损检测综述

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机械工程学报 2023年第6期59卷 32-45页

作者：何赟泽李响王洪金侯岳骏张帆牟欣颖刘浩程豪李时华李杰湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙410014

风机叶片在制造、服役和维修阶段的无损检测非常重要。叶片长期在高强度的风力载荷下工作,制造过程产生的任何微小缺陷将在服役中扩大,进一步威胁到风机的正常运行。因而,风机叶片的无损检测一直是工业界与学术界探索的难题。根据叶片... 详细信息

风机叶片在制造、服役和维修阶段的无损检测非常重要。叶片长期在高强度的风力载荷下工作,制造过程产生的任何微小缺陷将在服役中扩大,进一步威胁到风机的正常运行。因而,风机叶片的无损检测一直是工业界与学术界探索的难题。根据叶片视觉检测方法结合无人机技术应用、相关数据包括图像处理方法以及缺陷评判方法的智能程度等方面对前人以及作者所在课题组的前期工作进行综述、总结、分析与对比。目前,可见光视觉检测与红外热成像检测等以视觉为基础的检测手段满足了风机叶片在役运维时非接触、高效、低成本、安全等需求。视觉检测与无人机巡检技术相结合能最大程度的保证人员安全,同时克服了望远镜检测视野受限的难题。然而该检测手段在风机叶片巡检中目前尚存在缺陷定量难、内部缺陷识别率低等方面的不足。通过分析对比可见光检测与热成像检测技术,认为结合智能算法的无人机搭载双光融合检测手段未来有望于解决风机叶片检测中存在的不足。

关键词：风机叶片热成像无损检测机器视觉深度学习

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融合相机与激光雷达的目标检测与尺寸测量

电子测量与仪器学报 2023年第6期37卷 169-177页

作者：吴文涛何赟泽杜旭王洪金王耀南湖南大学电气与信息工程学院长沙410012

针对三维场景下的目标检测与尺寸测量任务,设计了一种融合激光雷达和相机传感器的三维目标检测和尺寸测量算法。使用基于卷积神经网络的二维目标检测器提取目标的二维检测框,结合图像中的二维检测框和几何投影关系获取包含物体的三维视... 详细信息

针对三维场景下的目标检测与尺寸测量任务,设计了一种融合激光雷达和相机传感器的三维目标检测和尺寸测量算法。使用基于卷积神经网络的二维目标检测器提取目标的二维检测框,结合图像中的二维检测框和几何投影关系获取包含物体的三维视锥点云,由欧氏聚类方法获得物体的聚类点云,实现了物体的三维目标检测。提出了基于目标二维检测框的改进尺寸测量方案以替代原有点云聚类后得到的三维框信息,提高了物体尺寸测量的精度。在现有数据集上评估测试了目标检测与尺寸测量的精度,实验结果表明,二维目标检测器YOLOv7在检测数据集上的平均检测精度达到了81%,改进尺寸测量方案在物体尺寸测量时的测量误差在5%以内,对于较远物体或较小物体的目标检测和尺寸测量也具有很好的效果。

关键词：目标检测点云聚类尺寸测量 YOLO v7