[发明专利]一种耐辐照的水下变形视觉测量单元及测量方法

说明书

本发明提供一种耐辐照的水下变形视觉测量单元及测量方法，包括：图像采集模块和激光模块，外侧通过钨合金屏蔽层进行核辐射屏蔽；图像采集模块和激光模块的数据线集成后通过水密接插件与外部控制器相连；用于保证测量单元有效工作距离的反射部件；用于安装图像采集模块和激光模块的底座；与底座配合连接形成密封空间的外壳，图像采集模块、激光模块以及反射部件位于该密封空间中，其中两个反射部件位于该密封空间的两端部附近，图像采集模块和激光模块位于两个反射部件之间。本发明不仅具备抗辐照性能，还具备深水防水效果，通过卡箍连接块安装到不锈钢连接管，集成多组视觉测量单元，可进行燃料组件深水、辐照环境下的瞬态非接触式变形测量。

技术领域

本发明涉及核电站燃料组件变形测量领域，具体地，涉及的是一种基于双光刀线激光三角测量原理的非接触式视觉测量单元及测量方法。

背景技术

燃料组件由控制棒、上管座、上格架、导向管、燃料棒、中间格架、下格架、下管座以及其他组件构成，是核能系统产生能量的核心部件，它长期工作在高温、高压、高辐射的循环水中，受装配应力和热应力等诸多因素的影响，容易发生弯曲变形、扭曲变形等，变形严重时更会影响到燃料棒的正常插入，危及反应堆的安全运行。

为了保障核能开发过程中的安全，核电站需要定期对堆芯内的燃料组件及其它部件进行检修作业，通过检测结果来评定变形是否处于安全范围内，从而提醒工作人员及时地更换燃料组件。由于燃料组件长期工作于辐射环境中，对它采用接触式测量方式会受到极大的限制，这就迫切需求燃料组件的非接触式检测技术。

国外方面，瑞典Mabema公司基于单光刀线激光三角测量原理研发设计的视觉测量单元，主要包括工业相机、镜头、激光器、外壳等。测量系统采用模块化设计理念，8组视觉测量单元安装在管道对齐，当悬挂燃料组件和测量系统后，该系统大概在3秒内测量燃料组件，然后转动90度三次，完成燃料组件四面测量的总时间约40秒，整体精度优于0.5mm，但该测量单元测量精度较低，测量效率有待提高。

国内方面，中国科学院光电技术研究所设计的双目耐辐照相机模块，主要包括耐辐照镜头、传感器、控制传输单元和机械主体四部分，所有部件通过铝合金外壳实现密封，基于图像域算法处理来计算燃料组件变形状态，但基于双目视觉的水下相机模块，对相机标定要求更高，极线几何约束不再准确，测量距离较近，测量精度较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种耐辐照的水下变形视觉测量单元及测量方法，具备一定抗辐照性能和深水防水效果，能够进行燃料组件深水、辐照环境下的瞬态非接触式变形测量，帮助核电站定期对堆芯内的燃料组件及其它部件进行检修作业，辅助筛选判断燃料组件的安全风险程度。

本发明的第一方面，提供一种耐辐照的水下变形视觉测量单元，包括：

激光模块，该模块发射两道激光条纹，且外侧通过钨合金屏蔽层进行核辐射屏蔽；

图像采集模块，该模块采集标定板图像和所述激光模块的激光条纹图像，用于进行相机标定和光平面标定，且所述图像采集模块的外侧通过钨合金屏蔽层进行核辐射屏蔽；所述图像采集模块和激光模块的数据线集成后通过水密接插件与外部控制器相连；

反射部件，该部件用于反射所述激光模块的激光条纹和所述图像采集模块的相机视场，从而保证测量单元的有效工作距离；

底座，用于安装固定所述图像采集模块、所述激光模块和所述反射部件；

外壳，与所述底座配合连接形成密封空间，所述图像采集模块、所述激光模块以及所述反射部件位于该密封空间中，其中两个所述反射部件位于该密封空间的两端部附近，所述图像采集模块和所述激光模块位于两个所述反射部件之间。

优选的，所述图像采集模块附近的反射部件与底座夹角75°，所述激光模块附近的反射部件与底座夹角45°。