一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，包括：燃料棒视觉编码模块，用于采集燃料棒棒束端板的图像进行编码定位；防护定位模块，用于防护固定燃料棒棒束并调整燃料棒位置；表面缺陷视觉定位模块，用于采集燃料棒棒束外环表面的图像；缺陷3D测量模块，用于测量燃料棒表面的轮廓和缺陷参数。本发明专利技术在基于机器视觉进行图像采集定位的基础上，进行3D非接触式的缺陷检测，可以实现对燃料棒棒束外环表面的快速、一致性的高精度测量；取代了人工对燃料棒表面缺陷的目检，避免了人工目检过程中容易漏检、精度较低和效率低下的问题。精度较低和效率低下的问题。精度较低和效率低下的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置


[0001]本专利技术涉及燃料棒检测
，尤其是涉及一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置。

技术介绍

[0002]核燃料棒是核反应堆的第一道安全屏障，对防止核泄漏起着至关重要的作用。核燃料棒包壳表面及焊缝表面缺陷超标可能引起核燃料棒的破损，直接影响到核电站反应堆的安全运行。目前对燃料棒的表面检查方法通常是人工目视检查，发现缺陷再用显微镜测量伤深，只能参考标样目测对比给出缺陷等级，且传统的三坐标测量方式，柔性较差，测量精度受人工因素影响，偏差较大，圆柱形燃料棒束也很难平稳地放置在大理石平台上，测量基准和具体尺寸计算程序亦难以确定，效率低、易漏检。除了采用人工目视检测外，超声和涡流检测技术也用来检测核燃料棒缺陷，但是其通常是检测包壳内部缺陷。X光射线也可用于检测核燃料棒缺陷，其通常是检测焊缝内部气孔、熔深等。
[0003]在中国专利文献上公开的“乏燃料棒检验用阵列涡流探头”，其公开号为CN104569147A，公开日期为2015
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29，包括探头骨架和设置在探头骨架外围的探头外壳，所述探头骨架上设有用于放置检测线圈的平底孔，所述探头外壳上设有引线槽，所述平底孔内检测线圈的线头通过探头外壳上的引线槽引入到插座上。该专利技术的阵列涡流探头，能够快速、准确地发现乏燃料棒的内壁缺陷以及穿透性缺陷，且不需要复杂的机械扫查装置，即可实现对缺陷走向和形状的成像显示。但是该技术中重点在于对燃料棒内部缺陷的检测，且涡流检测容易受方向影响，其检测灵敏度无法检测燃料棒表面的微小缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中人工对燃料棒表面进行目检效率低下且偏差较大的问题以及现有技术中缺少自动对燃料棒表面进行缺陷检测技术的问题，提供了一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，在基于机器视觉进行图像采集定位的基础上，进行3D非接触式的缺陷检测，可以实现对燃料棒棒束外环表面的快速、一致性的高精度测量。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，包括：燃料棒视觉编码模块，用于采集燃料棒棒束端板的图像进行编码定位；防护定位模块，用于防护固定燃料棒棒束并调整燃料棒位置；表面缺陷视觉定位模块，用于采集燃料棒棒束外环表面的图像；缺陷3D测量模块，用于测量燃料棒表面的轮廓和缺陷参数。
[0006]本专利技术中防护定位模块位于燃料棒棒束的正下方将燃料棒棒束垂直固定，燃料棒视觉编码模块位于燃料棒棒束的正上方，实时拍摄棒束顶端端板的图像并传输到处理模块分析得到棒束的倾斜方向和角度以及对每个燃料棒进行编码，表面缺陷视觉定位模块可以采集其视野内对应编码燃料棒的表面图像并传输到处理模块分析得到每一个编码燃料棒
表面的缺陷位置，然后将对应编码燃料棒旋转到3D测量区域并控制缺陷3D测量模块对每一个缺陷进行精确的三维尺寸数据测量，减少在表面缺陷检测过程中的人力因素，提高检测精度。
[0007]作为优选，所述燃料棒视觉编码模块设置在燃料棒棒束正上方，所述燃料棒视觉编码模块包括有第一图像采集模块和设置在第一图像采集模块与棒束之间的多角度环形全光谱LED光源。本专利技术中采用多角度环形全光谱LED光源可以把燃料棒棒束顶端端板的表面和边缘都进行拍摄得到完全的图像，从而提高根据图像计算得到的燃料棒棒束倾斜方向和角度的精度；同时LED光源由频闪光源控制器触发点亮，同时同步触发CCD面阵相机对棒束端板进行成像，从而提高成像的清晰度。
[0008]作为优选，所述防护定位模块设置有调平机构和电机，所述调平机构配合燃料棒视觉编码模块的首张端板图像反馈的棒束倾斜方向和角度，可以调整防护定位模块的平面让棒束保持垂直，所述电机可以带动棒束沿着中心垂线转动特定的角度。本专利技术中防护定位模块还设置有夹紧机构用于固定燃料棒棒束，调平机构接收来自处理模块的调平信号进行调平操作，调平信号根据分析得到的棒束倾斜方向和角度给出；电机则接收来自处理模块的旋转信号转动燃料棒棒束，旋转的最小单元角度为一个燃料棒对应于棒束中心的圆心角大小。
[0009]作为优选，所述表面缺陷视觉定位模块设置在燃料棒棒束的侧面，包括有相对设置在棒束两侧的第二图像采集模块和远心照明光源，所述第二图像采集模块和远心照明光源都固定在垂直设置的第一直线运动模组上，实现垂直方向的上下运动。本专利技术中采用远心照明光源，其光源性质类似于激光，在第二图像采集模块中得到的棒束外环表面图像边界非常清晰，可以直接在图像上进行数据测量；若燃料棒表面没有缺陷则得到的图像是均匀的，若燃料棒表面存在缺陷，则在图像上的对应部分为存在弯曲从而可以确定缺陷在燃料棒表面的位置。
[0010]作为优选，所述第一图像采集模块和第二图像采集模块的结构相同，都由CCD面阵相机和远心镜头组合而成。本专利技术中采用CCD面阵相机和远心镜头组合的图像采集模块，因为燃料棒束表面是曲面，用普通的镜头时由于棒束表面到镜头的距离不同会使放大倍数不同从而无法获得需要的二维图像，而远心镜头可以在一定物距范围内使物体图像的放大倍率不会随着物距的变化而变化，从而得到进行缺陷检测时需要的二维图像。
[0011]作为优选，所述缺陷3D测量模块设置在燃料棒棒束的侧面，缺陷3D测量模块与表面缺陷视觉定位模块在空间位置上互不干涉；所述缺陷3D测量模块包括垂直设置的第二直线运动模组和固定在其上的激光轮廓扫描仪，实现垂直方向的上下运动。本专利技术中激光轮廓扫描仪主要用于扫描已经定位的缺陷区域形成点云图像，从而获取更精确的缺陷三维尺寸数据，提高了缺陷检测精度，同时还能对表面缺陷视觉定位模块分析出来的缺陷区域进行进一步验证，提高缺陷检测的正确率。
[0012]作为优选，还包括一种缺陷检测方法，包括：S1、采集燃料棒棒束顶端端板图像，计算棒束的倾斜方向和角度并对燃料棒依次进行编码；S2、根据棒束的倾斜方向和角度进行调平使棒束中心线保持垂直；S3、采集棒束外环表面对应编码燃料棒的图像获取缺陷的位置信息；
S4、将有缺陷的编码燃料棒转动到正对缺陷3D测量模块处，采集缺陷区域的点云图像获取缺陷的三维数据。本专利技术中棒束的倾斜方向和角度是根据S1中获得图像的灰度图经过处理模块分析得到的，根据灰度图中灰度梯度降低的方向确定棒束的倾斜方向，根据灰度梯度的变化率来确定倾斜角度，在进行调平操作后采集得到的燃料棒表面图像精度更高，避免了因为燃料棒束倾斜导致进行外环表面图像采集过程中的失真。
[0013]本专利技术具有如下有益效果：在基于机器视觉进行图像采集定位的基础上，进行3D非接触式的缺陷检测，可以实现对燃料棒棒束外环表面的快速、一致性的高精度测量；取代了人工对燃料棒表面缺陷的目检，避免了人工目检过程中容易漏检、精度较低和效率低下的问题。
附图说明
[0014]图1是本专利技术燃料棒束外环表面缺陷检测装置的示意图；图2是本专利技术实施例中燃料棒棒束的示意图；图3是本专利技术实施例中根据棒束顶端端板图像进行编码的示意图；图中：1、燃料棒棒束；11本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，其特征在于，包括：燃料棒视觉编码模块，用于采集燃料棒棒束端板的图像进行编码定位；防护定位模块，用于防护固定燃料棒棒束并调整燃料棒位置；表面缺陷视觉定位模块，用于采集燃料棒棒束外环表面的图像；缺陷3D测量模块，用于测量燃料棒表面的轮廓和缺陷参数。2.根据权利要求1所述的一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，其特征在于，所述燃料棒视觉编码模块设置在燃料棒棒束正上方，所述燃料棒视觉编码模块包括有第一图像采集模块和设置在第一图像采集模块与棒束之间的多角度环形全光谱LED光源。3.根据权利要求2所述的一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，其特征在于，所述防护定位模块设置有调平机构和电机，所述调平机构配合燃料棒视觉编码模块的首张端板图像反馈的棒束倾斜方向和角度，可以调整防护定位模块的平面让棒束保持垂直，所述电机可以带动棒束沿着中心垂线转动特定的角度。4.根据权利要求1所述的一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，其特征在于，所述表面缺陷视觉定位模块设置在燃料棒棒束的侧面，包括有相对设置在棒束两侧的第二图像采集模块和远心照明光源，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许江华，张志勇，倪军，
申请(专利权)人：杭州安脉盛智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：