Sistema de supervisão aérea baseado em navegação visual para detecção de anomalias em instalações de petróleo e gás

This work deals with the development of a prototype of a helicopter quadrotor for monitoring applications in oil facilities. Anomaly detection problems can be resolved through monitoringmissions performed by a suitably instrumented quadrotor, i.e. infrared thermosensors should be embedded. The proposed monitoring system aims to reduce accidents as well as to make possible the use of non-destructive techniques for detection and location of leaks caused by corrosion. To this end, the implementation of a prototype, its stabilization and a navigation strategy have been proposed. The control strategy is based on dividing the problem into two control hierarchical levels: the lower level stabilizes the angles and the altitude of the vehicle at the desired values, while the higher one provide appropriate references signals to the lower level in order the quadrotor performs the desired movements. The navigation strategy for helicopter quadrotor is made using information provided by a acquisition image system (monocular camera) embedded onto the helicopter. Considering that the low-level control has been solved, the proposed vision-based navigation technique treats the problem as high level control strategies, such as, relative position control, trajectory generation and trajectory tracking. For the position control we use a control technique for visual servoing based on image features. The trajectory generation is done in a offline step, which is a visual trajectory composed of a sequence of images. For the trajectory tracking problem is proposed a control strategy by continuous servovision, thus enabling a navigation strategy without metric maps. Simulation and experimental results are presented to validate the proposal

Esta tese trata do desenvolvimento de um protótipo de um helicóptero quadrirrotor para aplicações demonitoramento de instalações petrolíferas. Problemas de detecção de anomalias podem ser resolvidas através de missões de monitoramento executadas pelo quadrirrotor devidamente instrumentado, ou seja, sensores termo-infravermelhos devem ser embarcados. Este sistema de monitoramento proposto, visa reduzir acidentes de trabalho, bem como tornar possível o uso de técnicas não destrutivas para detecção e localização de vazamentos causados por corrosões. Com este fim, a implementação de um protótipo, sua estabilização e uma estratégia de navegação foram propostas. A estratégia de controle baseia-se na divisão do problema de controle em dois níveis hierárquicos: o nível inferior estabiliza os ângulos e a altitude do veículo em valores desejados, enquanto o nível superior encarrega-se de fornecer referências adequadas para o nível inferior, assim, o quadrirrotor deve executar movimentos desejados. A estratégia de navegação do quadrirrotor é feita utilizando informações fornecidas por um sistema de aquisição de imagens (câmera monocular) embarcada no helicóptero. A técnica de navegação proposta trata o problema como estratégias de controle em alto nível, tais como, controle de posição relativa, geração de trajetória e rastreamento de trajetória. O controle de posição é resolvido utilizando técnicas de controle por servovisão baseado em caracterísiticas de imagem. A geração de trajetória é feita num passo off-line, a qual é uma trajetória visual composta por uma sequência de imagens. Já para o rastreamento de trajetórias é proposto uma estratégia de controle por servovisão contínuo, possibilitando assim, uma estratégia de navegação sem precisar de mapas métricos. Resultados experimentais e em simulação são apresentados para validar a proposta