[發明專利]一種圓柱形燃料棒束外環表面缺陷檢測裝置

在審

• 申請號: 202111614003.0
• 申請日: 2021-12-27
• 公開（公告）號: CN114527130A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 許江華;張志勇;倪軍
• 申請（專利權）人: 杭州安脈盛智能技術有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種圓柱形燃料棒束外環表面缺陷檢測裝置，包括：燃料棒視覺編碼模塊，用于采集燃料棒棒束端板的圖像進行編碼定位；防護定位模塊，用于防護固定燃料棒棒束并調整燃料棒位置；表面缺陷視覺定位模塊，用于采集燃料棒棒束外環表面的圖像；缺陷3D測量模塊，用于測量燃料棒表面的輪廓和缺陷參數。本發明在基于機器視覺進行圖像采集定位的基礎上，進行3D非接觸式的缺陷檢測，可以實現對燃料棒棒束外環表面的快速、一致性的高精度測量；取代了人工對燃料棒表面缺陷的目檢，避免了人工目檢過程中容易漏檢、精度較低和效率低下的問題。

技術領域

本發明涉及燃料棒檢測技術領域，尤其是涉及一種圓柱形燃料棒束外環表面缺陷檢測裝置。

背景技術

核燃料棒是核反應堆的第一道安全屏障，對防止核泄漏起著至關重要的作用。核燃料棒包殼表面及焊縫表面缺陷超標可能引起核燃料棒的破損，直接影響到核電站反應堆的安全運行。目前對燃料棒的表面檢查方法通常是人工目視檢查，發現缺陷再用顯微鏡測量傷深，只能參考標樣目測對比給出缺陷等級，且傳統的三坐標測量方式，柔性較差，測量精度受人工因素影響，偏差較大，圓柱形燃料棒束也很難平穩地放置在大理石平臺上，測量基準和具體尺寸計算程序亦難以確定，效率低、易漏檢。除了采用人工目視檢測外，超聲和渦流檢測技術也用來檢測核燃料棒缺陷，但是其通常是檢測包殼內部缺陷。X光射線也可用于檢測核燃料棒缺陷，其通常是檢測焊縫內部氣孔、熔深等。

在中國專利文獻上公開的“乏燃料棒檢驗用陣列渦流探頭”，其公開號為CN104569147A，公開日期為2015-04-29，包括探頭骨架和設置在探頭骨架外圍的探頭外殼，所述探頭骨架上設有用于放置檢測線圈的平底孔，所述探頭外殼上設有引線槽，所述平底孔內檢測線圈的線頭通過探頭外殼上的引線槽引入到插座上。該發明的陣列渦流探頭，能夠快速、準確地發現乏燃料棒的內壁缺陷以及穿透性缺陷，且不需要復雜的機械掃查裝置，即可實現對缺陷走向和形狀的成像顯示。但是該技術中重點在于對燃料棒內部缺陷的檢測，且渦流檢測容易受方向影響，其檢測靈敏度無法檢測燃料棒表面的微小缺陷。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中人工對燃料棒表面進行目檢效率低下且偏差較大的問題以及現有技術中缺少自動對燃料棒表面進行缺陷檢測技術的問題，提供了一種圓柱形燃料棒束外環表面缺陷檢測裝置，在基于機器視覺進行圖像采集定位的基礎上，進行3D非接觸式的缺陷檢測，可以實現對燃料棒棒束外環表面的快速、一致性的高精度測量。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種圓柱形燃料棒束外環表面缺陷檢測裝置，包括：

燃料棒視覺編碼模塊，用于采集燃料棒棒束端板的圖像進行編碼定位；

防護定位模塊，用于防護固定燃料棒棒束并調整燃料棒位置；

表面缺陷視覺定位模塊，用于采集燃料棒棒束外環表面的圖像；

缺陷3D測量模塊，用于測量燃料棒表面的輪廓和缺陷參數。

本發明中防護定位模塊位于燃料棒棒束的正下方將燃料棒棒束垂直固定，燃料棒視覺編碼模塊位于燃料棒棒束的正上方，實時拍攝棒束頂端端板的圖像并傳輸到處理模塊分析得到棒束的傾斜方向和角度以及對每個燃料棒進行編碼，表面缺陷視覺定位模塊可以采集其視野內對應編碼燃料棒的表面圖像并傳輸到處理模塊分析得到每一個編碼燃料棒表面的缺陷位置，然后將對應編碼燃料棒旋轉到3D測量區域并控制缺陷3D測量模塊對每一個缺陷進行精確的三維尺寸數據測量，減少在表面缺陷檢測過程中的人力因素，提高檢測精度。

作為優選，所述燃料棒視覺編碼模塊設置在燃料棒棒束正上方，所述燃料棒視覺編碼模塊包括有第一圖像采集模塊和設置在第一圖像采集模塊與棒束之間的多角度環形全光譜LED光源。本發明中采用多角度環形全光譜LED光源可以把燃料棒棒束頂端端板的表面和邊緣都進行拍攝得到完全的圖像，從而提高根據圖像計算得到的燃料棒棒束傾斜方向和角度的精度；同時LED光源由頻閃光源控制器觸發點亮，同時同步觸發CCD面陣相機對棒束端板進行成像，從而提高成像的清晰度。