[发明专利]一种核燃料棒位姿自动识别方法

说明书

本发明一种核燃料棒位姿自动识别方法属于机器视觉与核电装备制造自动化技术领域；所述方法包括以下三个步骤：步骤a、提取核燃料棒下端塞的图像特征；步骤b、计算核燃料棒下端塞的空间位姿信息；步骤c、按照空间位姿信息，组装核燃料棒；本发明自动识别方法能够监测核燃料棒的形状变化及位姿变化，为核燃料棒与栅板的自动化组装提供装置基础及理论基础，有利于实现核燃料棒束的自动化组装，不仅可以提高核电装备制造的安全性，而且可以大幅提高核电装备制造的智能化水平。

本申请是发明专利申请《一种核燃料棒位姿自动识别装置与方法》的分案申请。

原案申请日：2016-05-31。

原案申请号：2016103875409。

原案发明名称：一种核燃料棒位姿自动识别装置与方法。

技术领域

本发明一种核燃料棒位姿自动识别方法属于机器视觉与核电装备制造自动化技术领域。

背景技术

伴随着世界各国对清洁能源需要的不断扩大，核电工业也在快速发展。核燃料棒束是核电装备中的核心部件，由核燃料棒与栅板框架组装而成(通过核燃料棒下端塞与栅板框架上的栅板插装而成)，如图1所示。由于核燃料棒会产生核辐射，而核辐射不仅会对环境产生严重污染，而且会对从业人员的身体健康造成巨大伤害，因此，需要对核燃料棒与栅板进行自动化组装，以保证核电装备制造的安全性。

由于核燃料棒为细长圆柱体，在组装的过程中，不仅会因自重产生较大的挠曲变形，而且在移动过程中还会产生振动，要想实现核燃料棒与栅板自动化组装，需要对核燃料棒的形状变化及位姿变化进行监测。因此，构建核燃料棒下端塞空间位姿检测装置，开发下端塞与栅板之间的位姿信息精确、快速识别算法是实现核燃料棒束自动组装的关键。然而，还没有查阅到与核燃料棒束自动组装直接相关的技术。

发明内容

针对核燃料棒束自动组装的技术需求，本发明公开了一种核燃料棒位姿自动识别方法，能够监测核燃料棒的形状变化及位姿变化，为核燃料棒与栅板框架的自动化组装提供装置基础及理论基础，有利于实现核燃料棒束自动化组装，不仅可以提高核电装备制造的安全性，而且可以大幅提高核电装备制造的智能化水平。

本发明的目的是这样实现的：

一种核燃料棒位姿自动识别装置，

在理想状态下，定义核燃料棒轴线方向为Y轴，栅板中面所在的平面与栅板的前端面所在的平面之间的交线所在的方向为Z轴，根据“笛卡尔坐标系右手法则”确定出X轴方向，建立笛卡尔坐标系O-XYZ；

包括正交布置的第一相机和第二相机，

所述第一相机光轴方向平行于Z轴，图像的横、纵坐标分别平行于X轴和Y轴，用于检测核燃料棒下端塞相对于栅板在X轴方向和Y轴方向的位移信息，以及下端塞开口槽绕Y轴旋转的偏转角α和下端塞轴线在XOY平面内的方向角θ；

所述第二相机光轴方向平行于X轴，图像的横、纵坐标分别平行于Y轴和Z轴，用于检测核燃料棒下端塞相对于栅板在Y轴方向和Z轴方向的位移信息，以及下端塞轴线在YOZ平面内的方向角

基于所述的位移信息、偏转角和方向角，识别出核燃料棒下端塞与栅板之间的相对位置和核燃料棒下端塞开口槽与栅板之间的相对姿态。

上述核燃料棒位姿自动识别装置，

定义核燃料棒的下端塞直径为D，开口槽长度为L，开口槽宽度为W₁，栅板框架的宽度为W，高度为H，栅板的厚度为T，下端塞初始位置与栅板框架之间的安全距离为D_S，限定栅板厚度与开口槽宽度之间的最小差值为Δ，即W₁-T≥Δ，图像的识别精度为δ，取δ＝Δ/4；