Sistema estéreo embarcado em RPAS aplicado a fotogrametria para medição de cenas não preparadas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.Na exploração de petróleo e gás offshore, a conexão entre as estruturas em solo marinho e a plataforma pode ser realizada por risers flexíveis. Estes são dutos com características especiais e compostos por diversas camadas. Esses componentes operam em condições ambientais e operacionais extremas sendo necessária sua inspeção periódica, incluindo inspeções de sua superfície externa, que tradicionalmente é realizada por escaladores industriais na região emersa. Recentemente, estão sendo utilizadas técnicas de inspeção visual remotas com auxílio de câmeras e veículos Remotely Piloted Aircraft System (RPAS), popularmente conhecidos como drones, foram realizados e existe um esforço para desenvolvimento de técnicas ópticas de medição 3D para a realização de inspeção dimensional destes risers. A técnica de medição fotogramétrica pode ser utilizada para inspeção industrial, onde a cena a ser medida é preparada com escalas de comprimento conhecido possibilitando definir a escala nas medições. Devido a impossibilidade de preparar as cenas na inspeção offshore, a posição e orientação da câmera portada pelo RPAS pode ser utilizada para definir a escala das medições de forma indireta, que reduz a qualidade das medições. Com o objetivo de realizar a inspeção dimensional de forma remota utilizando um RPAS e melhorar a definição da escala das medições foi desenvolvido e integrado um sistema de visão estéreo onde a distância entre as duas câmeras do sistema (baseline) é utilizado como referência de escala para as medições. A solução proposta é analisada em comparação com a técnica fotogramétrica com as informações de posição e orientação fornecidas pelo sistema de navegação do RPAS com base no sistema GNSS ou RTK. A análise metrológica do sistema é baseada na medição de corpos de prova e artefatos calibrados. Os resultados experimentais apontam a viabilidade de se utilizar um sistema estéreo embarcado em RPAS para inspeção quantitativa fotogramétrica com definição de escala em locais de difícil acesso, como plataformas de extração offshore.Abstract: In offshore oil and gas exploration, a connection between the structures on the seabed and the platform can be made by flexible risers. These are ducts with special characteristics and composed of several layers. These components operate under extreme environmental and operational conditions, requiring periodic circulation, including inspections of their external surface, traditionally carried out by industrial climbers in the emerged region. Recently, the first tests of remote visual visit using the Remote Piloted Aircraft System (RPAS), popularly known as drones, were carried out and there is an effort to develop optical 3D survey techniques for the realization of the dimensional realization of these risers. The photogrammetric measurement technique can be used to supply industrial, where the scene to be measured is prepared with scales of known length, making it possible to define the scale in the chosen ones. It obtains the impossibility of preparing the scenes in the offshore passage, the position and orientation of the camera carried by the RPAS can be used to define the scale of the options indirectly, with significant loss in the quality of the included ones. In order to perform a dimensional navigation remotely using an RPAS and improve a definition of the scale of the categories, a stereo vision system was developed and integrated where the distance between the two cameras of the system (baseline) is used as a scale reference for how the proposed solution is analyzed in comparison with a photogrammetric technique with the position and orientation information provided by the RPAS navigation system based on the GNSS or RTK system. A metrological analysis of the system is based on calibrated specimens and artifacts. The experimental results point to the feasibility of using a stereo system embedded in RPAS to perform the photogrammetric quantitative with definition of a local scale that is difficult to access, such as offshore extraction platforms