一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统技术方案

本实用新型专利技术属于蒸汽发生器传热管及类似换热设备的无损检测与维修技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统。该系统能够在传热管检查时采集蒸汽发生器内部图像，使得检修装置在运动时避免对蒸汽发生器产生碰撞，还能够通过视频图像进行精度控制，使检查装置运动精度更为准确。其特征在于：它包括环境摄像头，定位摄像头，交换机和工业计算机组成，摄像机通过网络交换机把视频信号传输给上位机，从而实现蒸汽发生器水室内部图像采集和视频图像精度控制两个功能。

A kind of environment image acquisition system of steam generator water chamber

【技术实现步骤摘要】
一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统
本技术属于蒸汽发生器传热管及类似换热设备的无损检测与维修
，具体涉及一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统。
技术介绍
为了保证核电站关键设备蒸汽发生器安全可靠运行，必须定期对其传热管进行检修。通用的做法是运用氦质谱检漏、涡流检查等手段，通过检查装置定期开展传热管在役检查，对存在超标缺陷的传热管及时采取堵管等技术手段使其退役，从而能确保核电站安全运行。核电站有高温气冷堆等核电堆型和压水堆等堆型，结构形式存在较大差异，运行环境也迥然不同，而且蒸汽发生器水室内光线少，因此定位机器人在其中作业受到的限制比较多，如高温气冷堆蒸汽发生器水室空间尺寸远远小于压水堆核电站的水室，对设备的尺寸限制大；水室内还有节流组件会对检修设备有较多限制；而且压水堆的水室是半球形结构，在管板和球面边缘的夹角空间也会对检查装置的运动会有较大影响，也产生边缘不可达现象。
技术实现思路
为了给蒸汽发生器传热管进行自动化检查，目前的办法是通过检查装置运载检修工具至传热管处实施作业。由于蒸汽发生器的特有结构限制、检查装置设备传动机构的精度以及检查装置装配使用过程中产生的误差无法完全消除，这就导致在实施传热管检查作业时会存在一定的定位精度问题。因此专利技术一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统，该系统能够在传热管检查时采集蒸汽发生器内部图像，使得检修装置在运动时避免对蒸汽发生器产生碰撞，还能够通过视频图像进行精度控制，使检查装置运动精度更为准确。本技术是这样实现的：一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统，它包括环境摄像头，定位摄像头，交换机和工业计算机组成，摄像机通过网络交换机把视频信号传输给上位；所述的环境摄像头和定位摄像头结构包括视窗、环形光源、焦距镜头、镜头转换接头、摄像头本体；摄像头本体采用高清摄像机，灯光光源系统采用均匀分布的环形光源，光源散射在管板正下方；环境摄像头和定位摄像头具有数字变倍和光学变倍两种功能；其中，数字变倍使用图像信号采集电路；另一个是光学变倍，即通过调整焦距镜头实现；摄像头为预留环形光源的安装空间，用镜头转换接头进行连接，环形光源和视窗通过导热硅胶与镜头转换接头上端连接。环境摄像头采集水室内环境图像以及检修设备的整体状态。环境摄像头可安装在检查装置上，也可加装云台和吸盘使其吸附在蒸汽发生器水室内壁上。工业计算机上的主控软件控制环境摄像头图像视野及检查装置的运动。环境摄像头与定位摄像头均为高清网络数字摄像机。本技术的有益效果是：1.蒸汽发生器水室环境图像采集系统主要包含环境摄像头1，定位摄像头2，交换机和工业计算机组成，摄像机通过网络交换机把视频信号传输给上位机，从而实现蒸汽发生器水室内部图像采集和视频图像精度控制两个功能。2.环境摄像头1和定位摄像头2结构主要包括视窗7、环形光源8、焦距镜头9、镜头转换接头10、摄像头本体11。采用均匀分布的环形光源8，光源散射在管板正下方。环境摄像头和定位摄像头具有数字变倍和光学变倍两种功能。摄像头安装有环形光源，为水室内提供稳定光源。3.环境摄像头可安装在检查装置3上，也可加装云台和吸盘使其吸附在蒸汽发生器水室内壁4上。环境摄像头可实时观测水室内情况和检查装置的运动状态，避免检查装置与内壁或者节流组件等结构碰撞4.由于定位精度的判定需要定位摄像头2和检查装置3的相对位置，所以定位摄像头2安装检查装置3上，摄像头的图像数据信号经岛内机箱集成，通过网络光纤传输至岛外控制系统并显示；在核岛外的工业计算机上的主控软件能控制环境摄像头图像视野和检查装置3的运动；5.检查装置3通过定位摄像头2实现运动精度的控制，检查装置3开始正式检测之前，应首先对检查装置3进行原点坐标的标定，以保证检查装置后续检测工作的精确度，原点坐标的标定可通过环境摄像头1确认。如果存在偏差，即可并结合定位摄像头进行微调。6.由于摄像机的安装位置和蒸汽发生器水室是相对固定的，那么摄像机采集到的图像中需要进行图像识别的区域相对于整张图像的区域也是固定的，在采集到的图片中截取需要进行图像识别的区域；对截取的区域进行灰度化、二值化、滤波等预处理操作；再使用找圆特征识别算法识别出二值图像中符合要求的类圆多边形区域，再通过拟合算法，对识别得到的多边形类圆区域进行圆拟合，拟合得到管板孔区域的圆心坐标及半径，最后与图像中心进行比较得到管板孔圆心与图像中心的差值，即检查装置的中心定位偏差。如果偏差小于精度控制设定值，则检查装置3成功到达预定坐标，否则将检测到的相对位置坐标转化为电机的运动参数，反馈给上位机进行补偿。附图说明图1是本技术的水室环境图像采集系统图；图2是本技术的环境和定位摄像头结构图图3是本技术的视频图像精度控制流程图；图4是本技术的高温气冷堆水室环境图像采集系统摄像头图图5是本技术的高温气冷堆水室定位摄像头精度控制图其中：1.环境摄像头，2.定位摄像头，3.检查装置，4.水室内壁，5.传热管，6.节流组件，7.视窗，8.环形光源，9.焦距镜头，10.镜头转换接头，11.摄像头本体，12.吸枪装置。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行进一步描述。如图1至图5所示，一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统，包括环境摄像头1，定位摄像头2，交换机和工业计算机组成，摄像机通过网络交换机把视频信号传输给上位机，从而实现蒸汽发生器水室内部图像采集和视频图像精度控制两个功能。水室内部图像采集主要通过环境摄像头采集水室内环境图像以及检修设备的整体状态，避免检查装置3与蒸汽发生器内部结构如水室内壁4，传热管5或者节流组件6等发生碰撞；视频图像精度控制则是通过定位摄像头2采集图像，利用机器视觉技术计算出理论位置和实际位置的偏差，再进行软件计算补偿差值，再通过电机等运动执行机构调整，从而达到减小系统误差的目的。所述的环境摄像头1和定位摄像头2结构主要包括视窗7、环形光源8、焦距镜头9、镜头转换接头10、摄像头本体11。摄像头本体11采用高清摄像机，良好的光照条件是得到清晰的图像的必要条件，蒸汽发生器传热管检查期间，为克服水室内光线不足的问题，图像采集系统设备提供足够的照明，灯光光源系统采用均匀分布的环形光源8，光源散射在管板正下方。环境摄像头和定位摄像头具有数字变倍和光学变倍两种功能。其中，数字变倍使用图像信号采集电路，对所采集到的整幅图像中的某一个区域单独进行放大，由于这种放大的过程中使用了插值算法，会导致图像的清晰度不如未放大状态；另一个是光学变倍，即通过调整焦距镜头9实现，进行光学变焦会引起摄像机视角大小和放大倍数的变化。在使用过程中一般先在视角较大的模式下观察水室内整体情况，当检查装置在工作时观察到异常情况发生时，可放大异常区域进一步观察。摄像头为预留环形光源8的安装空间，用镜头转换接头10进行连接，环形光源8和视窗7通过导热硅胶与镜头转换接头10上端连接。环境摄像头1可安装在检查装置3上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统，其特征在于：它包括环境摄像头(1)，定位摄像头(2)，交换机和工业计算机组成，摄像机通过网络交换机把视频信号传输给工业计算机；所述的环境摄像头(1)和定位摄像头(2)结构包括视窗(7)、环形光源(8)、焦距镜头(9)、镜头转换接头(10)、摄像头本体(11)；摄像头本体(11)采用高清摄像机，所述环境摄像头(1)和定位摄像头(2)采用均匀分布的环形光源(8)，光源散射在管板正下方；环境摄像头和定位摄像头具有数字变倍和光学变倍两种功能；其中，数字变倍使用图像信号采集电路；另一个是光学变倍，即通过调整焦距镜头(9)实现；摄像头为预留环形光源(8)的安装空间，用镜头转换接头(10)进行连接，环形光源(8)和视窗(7)通过导热硅胶与镜头转换接头(10)上端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽发生器水室环境图像采集系统，其特征在于：它包括环境摄像头(1)，定位摄像头(2)，交换机和工业计算机组成，摄像机通过网络交换机把视频信号传输给工业计算机；所述的环境摄像头(1)和定位摄像头(2)结构包括视窗(7)、环形光源(8)、焦距镜头(9)、镜头转换接头(10)、摄像头本体(11)；摄像头本体(11)采用高清摄像机，所述环境摄像头(1)和定位摄像头(2)采用均匀分布的环形光源(8)，光源散射在管板正下方；环境摄像头和定位摄像头具有数字变倍和光学变倍两种功能；其中，数字变倍使用图像信号采集电路；另一个是光学变倍，即通过调整焦距镜头(9)实现；摄像头为预留环形光源(8)的安装空间，用镜头转换接头(10)进行连接，环形光源(8)和视窗(7)通过导热硅胶与镜头转...

【专利技术属性】
技术研发人员：高厚秀，汪兆军，王金龙，聂炜超，肖镇官，韩捷，吴东栋，杨帆，
申请(专利权)人：核动力运行研究所，中核武汉核电运行技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42