Calidad y Eficiencia de la Planificación de Trayectorias de Cobertura Iterativa Acoplada para la Inspección de Grandes Estructuras 3D Complejas
Autores: Liu, Xiaodi; Piao, Minnan; Li, Haifeng; Li, Yaohua; Lu, Biao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Calidad y Eficiencia de la Planificación de Trayectorias de Cobertura Iterativa Acoplada para la Inspección de Grandes Estructuras 3D Complejas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Rutas de cobertura
Calidad de inspección
Eficiencia
Planificación iterativa de rutas de cobertura
Generación de puntos de vista
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para permitir que los vehículos aéreos no tripulados generen rutas de cobertura que equilibren la calidad de inspección y la eficiencia al realizar tareas de inspección tridimensional, proponemos un método de planificación de rutas de cobertura iterativa acoplada de calidad y eficiencia (QECI-CPP). Primero, comenzando desde un modelo de malla limpio y refinado, este se segmentó en espacios estrechos y normales, cada uno con configuraciones de restricciones distintas. Durante la fase de inicialización de generación de puntos de vista, se consideraron factores como la resolución de imagen y el grado de ortogonalidad para mejorar la calidad de la inspección a lo largo de la ruta. Luego, el objetivo de optimización fue diseñado para considerar simultáneamente la calidad de la inspección y la eficiencia, con la importancia relativa de estos factores ajustable según los requisitos específicos de la tarea. A través de ajustes y optimizaciones iterativas, la ruta de cobertura fue refinada continuamente. En simulaciones numéricas, el método propuesto se comparó con otros tres métodos clásicos, evaluados en cinco aspectos: resolución de imagen, grado de ortogonalidad, distancia de la ruta, tiempo de computación y costo total de la ruta. Los resultados de la simulación comparativa muestran que el QECI-CPP logra la máxima resolución de imagen y grado de ortogonalidad mientras mantiene la eficiencia de inspección dentro de un tiempo de computación moderado, demostrando la efectividad del método propuesto. Además, la flexibilidad de la ruta planificada se valida ajustando el coeficiente de peso en la función objetivo optimizada.
Descripción
Para permitir que los vehículos aéreos no tripulados generen rutas de cobertura que equilibren la calidad de inspección y la eficiencia al realizar tareas de inspección tridimensional, proponemos un método de planificación de rutas de cobertura iterativa acoplada de calidad y eficiencia (QECI-CPP). Primero, comenzando desde un modelo de malla limpio y refinado, este se segmentó en espacios estrechos y normales, cada uno con configuraciones de restricciones distintas. Durante la fase de inicialización de generación de puntos de vista, se consideraron factores como la resolución de imagen y el grado de ortogonalidad para mejorar la calidad de la inspección a lo largo de la ruta. Luego, el objetivo de optimización fue diseñado para considerar simultáneamente la calidad de la inspección y la eficiencia, con la importancia relativa de estos factores ajustable según los requisitos específicos de la tarea. A través de ajustes y optimizaciones iterativas, la ruta de cobertura fue refinada continuamente. En simulaciones numéricas, el método propuesto se comparó con otros tres métodos clásicos, evaluados en cinco aspectos: resolución de imagen, grado de ortogonalidad, distancia de la ruta, tiempo de computación y costo total de la ruta. Los resultados de la simulación comparativa muestran que el QECI-CPP logra la máxima resolución de imagen y grado de ortogonalidad mientras mantiene la eficiencia de inspección dentro de un tiempo de computación moderado, demostrando la efectividad del método propuesto. Además, la flexibilidad de la ruta planificada se valida ajustando el coeficiente de peso en la función objetivo optimizada.