CN105047239B - 核燃料组件修复跟踪检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核燃料组件修复跟踪检测方法，用于更换核燃料组件内控制视频检测装置之摄像机的跟踪检测，包括：(1)接收到外部输入的跟踪监控命令，依据所述跟踪监控命令将摄像机的拍摄区域设为跟踪点；(2)获取新燃料升降机的编码器信息并依据编码器信息计算新燃料升降机之喇叭口的高度数据，记录跟踪点对应的高度数据H0和摄像机的拍摄角度θ0；(3)依据高度数据H0、拍摄角度θ0和实时的高度数据H1计算拍摄角度θ1并生成角度控制命令；(4)依据角度控制命令控制摄像机镜头对准跟踪点；(5)采集并显示喇叭口处的视频图像。本发明在监控时，可控制摄像机自动对准喇叭口，无需手动调节所述摄像机的俯仰角度，操作简单，检测安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及核发电领域，尤其涉及核发电站核燃料组件修复的检测。
背景技术
燃料组件由核燃料棒、燃料组件格架、压紧弹簧、上管座和下管座等组成。燃料包壳容纳核燃料棒，将燃料与冷却剂隔离开,并包容裂变气体。它是防止放射性粒子外逸的第一道屏障。在正常运行时,核燃料棒由于热膨胀、致密化、肿胀、裂缝和释放的裂变气体都有可能造成燃料包壳变形破裂，导致一次回路冷却剂放射性提高，故需要对燃料组件进行必要的检测，在燃料组件破损时及时更换燃料组件内破损的核燃料棒。
更换燃料组件中核燃料棒的步骤包括，(1)通过燃料组件破损棒定位检测对破损的核燃料棒进行精准的定位，(2)将破损的燃料组件放入新燃料升降机，所述新燃料升降机的喇叭口上安装有一些导向、定位装置以固定燃料组件并便于核燃料棒抽插工具伸入并抓取破损的核燃料棒；(2)拆卸上管座，在喇叭口处安装核燃料棒导向装置；(4)使用核燃料棒抽插工具夹住核燃料棒的上管座，远程控制新燃料升降机动作，以使所述核燃料棒抽插工具将破损的核燃料棒从燃料组件中取出；(5)通过核燃料棒抽插工具将新的核燃料棒插入燃料组件中破损核燃料棒对应的栅格中；(6)将上管座安装回燃料组件上。其中，上述核燃料棒更换时，核燃料棒抽插工具抽插核燃料棒时，往往会由于操作不当造成核燃料棒弯曲、变形等等问题，故需要在抽插核燃料棒的同时通过视频实时监视核燃料棒的更换过程，为此，实际生产中，往往通过一个视频检测装置对准新燃料升降机的喇叭口位置，操作人员通过观察喇叭口位置的视频来判断核燃料棒抽插时是否出现事故，然而，传统工艺中，操作人员在监控视频图像以及抽插棒相应检测数值的同时，必须使用视频检测装置上的角度调节按钮不断地调节视频检测装置中摄像机的俯仰角度，操作人员不但操作复杂，而且在操作失误时往往会使得摄像机不能准确采集喇叭口的视频信息，妨碍监控工作的进行。
故急需一种操作方便的核燃料组件修复跟踪检测方法及装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作方便的核燃料组件修复跟踪检测方法。
本发明的另一目的是提供一种操作方便的抽插核燃料棒跟踪检测装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种核燃料组件修复跟踪检测方法，用于更换核燃料组件内核燃料棒时控制视频检测装置之摄像机的跟踪检测，包括：(1)接收到外部输入的跟踪监控命令，依据所述跟踪监控命令开启跟踪监控进程并执行下一步；(2)将摄像机的拍摄区域设为跟踪点，获取新燃料升降机的拉线编码器的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据，并记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机的拍摄角度θ0，获取新燃料升降机之喇叭口与摄像机之间的水平距离L；(3)实时获取高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和高度数据H1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令；(4)依据所述角度控制命令控制所述摄像机动作以使所述摄像机的拍摄方向对准所述跟踪点；(5)使用摄像机实时采集所述喇叭口处的视频图像；(6)显示所述视频图像。
与现有技术相比，本发明在监控核燃料棒抽插工具更换核燃料棒时，将喇叭口设为跟踪点，可依据新燃料升降机的编码器信息计算摄像机的拍摄角度θ1以生成角度控制命令，依据该角度控制命令调节所述摄像机的俯仰角度，以使抽插核燃料棒时，所述摄像机的拍摄方向自动对准喇叭口，无需操作人员手动调节所述摄像机的俯仰角度，操作简单，检测安全性高。
较佳地，所述步骤(3)具体包括：(31)依据所述水平距离L和拍摄角度θ0计算初始位置时跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D0；(32)实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、垂直距离D0和高度数据H1计算实时的跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D1；(33)依据所述水平距离L和垂直距离D1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令。当然，所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1的计算方法并不限制于该方案，也可以依据其他的方法计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1。
较佳地，所述拍摄角度为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与水平方向的夹角。当然，所述拍摄角度也可以为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与其他基准方向的夹角。
较佳地，实时获取所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度，依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。
较佳地，所述步骤(1)之前还包括：接收外部输入的摄像控制命令，并将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置之摄像机拍摄角度，以使所述摄像机对准所述新燃料升降机之喇叭口。
较佳地，所述步骤(1)之后还包括：(2a)实时接收外部输入的摄像控制命令，并将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置之摄像机拍摄角度，依据当前摄像机的拍摄区域更新跟踪点。该方案可实时更新所述跟踪点，可在抽插核燃料棒的同时依据需要调节跟踪点的位置，避免在跟踪点不当时需要停止跟踪监控进程。
本发明还公开了一种抽插核燃料棒跟踪检测装置，包括：视频检测装置，包括摄像主体，所述摄像主体伸入乏燃料水池并包括摄像机、照明灯和二维马达，所述摄像机采集视频图像，所述二维马达依据角度调节信号调节所述摄像机的拍摄角度；控制器，依据跟踪监控命令启动并将摄像机的拍摄区域设为跟踪点，获取新燃料升降机的拉线编码器的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据，并记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机的拍摄角度θ0，获取新燃料升降机之喇叭口与摄像机之间的水平距离L，实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和实时的高度数据H1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令；所述操控屏接收外部输入的控制命令并显示所述视频图像，所述控制命令包括跟踪监控命令。
与现有技术相比，本发明在监控核燃料棒抽插工具更换核燃料棒时，可将喇叭口设为跟踪点，依据新燃料升降机的编码器信息计算摄像机的拍摄角度θ1以生成角度控制命令，依据该角度控制命令调节所述摄像机的俯仰角度，以使所述摄像机的拍摄方向自动对准喇叭口，无需操作人员手动调节所述摄像机的俯仰角度，操作简单，检测安全性高。
较佳地，所述控制器计算所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1的方法为：依据所述水平距离L和拍摄角度θ0计算初始位置时跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D0；实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、垂直距离D0和高度数据H1计算实时的跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D1；依据所述水平距离L和垂直距离D1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令。
较佳地，所述拍摄角度为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与水平方向的夹角。当然，所述拍摄角度也可以为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与其他基准方向的夹角。
较佳地，获取所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度，依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。
较佳地，所述控制命令包括摄像控制命令，所述控制器将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置之摄像机拍摄角度，并依据所述摄像机的拍摄区域更新跟踪点。
附图说明
图1是本发明所述核燃料组件修复跟踪检测方法的流程图。
图1a-图1b是计算角度控制命令的示意图。
图2a-图2b是本发明所述视频检测装置采集视频图像的工作示意图。
图2c是图2b的部分放大示意图。
图3是本发明所述抽插核燃料棒跟踪检测装置的结构框图。
图4是本发明所述摄像主体的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
参考图1，本发明公开了一种核燃料组件修复跟踪检测方法100，用于更换核燃料组件内核燃料棒时控制视频检测装置之摄像机的跟踪检测，包括：(11)接收到外部输入的跟踪监控命令，依据所述跟踪监控命令开启跟踪监控进程并执行下一步；(12)将摄像机的拍摄区域设为跟踪点，获取新燃料升降机的拉线编码器的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据，并记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机的拍摄角度θ0；(13)获取新燃料升降机之喇叭口与摄像机之间的水平距离L，实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和实时的高度数据H1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令；(14)依据所述角度控制命令控制所述摄像机动作以使所述摄像机的拍摄方向对准所述跟踪点；(15)使用摄像机实时采集所述喇叭口处的视频图像；(16)显示所述视频图像。与现有技术相比，本发明在监控核燃料棒抽插工具更换核燃料棒时，可将喇叭口设为跟踪点，依据新燃料升降机的编码器信息计算摄像机的拍摄角度θ1以生成角度控制命令，依据该角度控制命令调节所述摄像机的俯仰角度，以使所述摄像机的拍摄方向自动对准喇叭口，无需操作人员手动调节所述摄像机的俯仰角度，操作简单，检测安全性高。
参考图2b，在本实施例中，所述拍摄角度为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与水平方向的夹角θ。
较佳者，所述步骤(13)中还包括，实时获取所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度，依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。该方案中，从视频检测装置之摄像机获取拍摄角度θ(t)，获取高度数据H(t)，依据拍摄角度θ(t)和高度数据H(t)校正水平距离L。
参考图1a和图1b，在本实施例中，所述步骤(13)具体包括：(131)依据所述水平距离L和拍摄角度θ0计算初始位置时跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D0；(132)实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、垂直距离D0和实时的高度数据H1计算实时的跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D1；(133)依据所述水平距离L和垂直距离D1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令。
较佳者，所述步骤(11)之前还包括：接收外部输入的摄像控制命令，并将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置之摄像机拍摄角度，以使所述摄像机对准所述新燃料升降机之喇叭口。
较佳者，所述步骤(11)之后还包括：(12a)实时接收外部输入的摄像控制命令，并将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置之摄像机拍摄角度，依据当前摄像机的拍摄区域更新跟踪点。
较佳者，较佳地，所述步骤(14)具体为：依据所述角度控制命令控制所述摄像机动作以使所述摄像机的拍摄方向对准所述跟踪点并记录当前的高度数据和拍摄角度，并依据当前的高度数据和拍摄角度更新所述跟踪点的高度数据H0和拍摄角度θ0。当然，所述高度数据H0和拍摄角度θ0也可以一直为初始状态下跟踪点的高度数据H0和拍摄角度θ0，此时所述步骤(14)具体为：依据所述角度控制命令控制所述摄像机动作以使所述摄像机的拍摄方向对准所述跟踪点并结束本次摄像机的控制动作。
参考图3，本发明还公开了一种抽插核燃料棒跟踪检测装置200，包括控制器22、视频检测装置21和操控屏23，所述控制器22与新燃料升降机300的拉线编码器301相连并获得所述拉线编码器301的编码器信息，控制器22依据跟踪监控命令启动并将摄像机31的拍摄区域设为跟踪点，获取新燃料升降机300的拉线编码器301的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据，并记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机31的拍摄角度θ0；获取新燃料升降机300之喇叭口302与摄像机31之间的水平距离L，获取实时的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和实时的高度数据H1计算视频检测装置21之摄像机31的拍摄角度θ1并生成角度控制命令；所述操控屏23接收外部输入的控制命令并显示所述控制器22输入的视频图像，所述控制命令包括跟踪监控命令。与现有技术相比，本发明可将喇叭口302设为跟踪点，在监控核燃料棒抽插工具400更换燃料组件500内的核燃料棒501时，可依据新燃料升降机300的编码器信息计算摄像机31的拍摄角度θ1以生成角度控制命令，依据该角度控制命令调节所述摄像机31的俯仰角度，以使所述摄像机31的拍摄方向自动对准喇叭口302，无需操作人员手动调节所述摄像机31的俯仰角度，操作简单，检测安全性高。
参考图1a和图1b，其中，在本实施例中，所述控制器22计算所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1的方法为：依据所述水平距离L和拍摄角度θ0计算初始位置时跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D0；实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、垂直距离D0和高度数据H1计算实时的跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D1；依据所述水平距离L和垂直距离D1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令。
参考图4，所述视频检测装置21包括摄像主体211，所述摄像主体211伸入乏燃料水池并包括摄像机31、照明灯32和二维马达34，所述摄像机34采集视频图像，所述二维马达34依据角度调节信号调节所述摄像机31的拍摄角度θ以使摄像机31的拍摄方向对准所述喇叭口302；所述操控屏23接收外部输入的控制命令以控制所述控制器22工作，显示所述控制器22输入的视频图像。如图2b所示，所述拍摄角度为所述视频检测装置21之摄像机31的拍摄方向与水平方向的夹角。
较佳者，所述控制器22获取所述视频检测装置21之摄像机31的拍摄角度，依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。该方案中，从视频检测装置21之摄像机31获取拍摄角度θ(t)，获取所述喇叭口302的高度数据H(t)，依据拍摄角度θ(t)和高度数据H(t)校正水平距离L。
较佳者，所述控制命令包括摄像控制命令，所述控制器22将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置21之摄像机31的拍摄角度，并依据所述摄像机31的拍摄区域更新跟踪点。
参考图2a至图2c，在本实施例中，所述视频检测装置21还包括固定架212和长杆213，所述固定架212与所述长杆213的一端相连并固定于乏燃料水池的池壁上，所述长杆213的另一端伸入所述乏燃料水池并固定所述摄像主体211，所述摄像主体211采集所述视频图像。工作时，先将固定架装乏燃料水池的适当位置，然后将固定有摄像主体211的长杆连接在固定架上，此时摄像主体211伸入所述乏燃料水池。
参考图2a和图2b，描述本实施例中抽插核燃料棒跟踪检测的工作原理，如图2a所示，操作人员将视频检测装置21固定在乏燃料水池内与新燃料升降机沿水平方向的水平距离L的位置，向视频检测装置21输入相应的角度调节信号以调节摄像机31的拍摄方向以使摄像机31的镜头朝向新燃料升降机300的喇叭口302或者直接调节视频检测装置21的高度以使所述视频检测装置21的镜头对准新燃料升降机300的喇叭口302，点击操控界面上的跟踪监控按钮以输入跟踪监控命令，控制器22依据所述跟踪监控命令启动以开始跟踪监控进程，控制器22将当前摄像机31的拍摄区域(新燃料升降机300的喇叭口302)设置为跟踪点，获取新燃料升降机300的拉线编码器301的编码器信息并依据所述编码器信息计算新燃料升降机300之喇叭口302的高度数据和视频检测装置21的摄像机31的拍摄方向，以获得所述跟踪点对应的高度数据H0和拍摄角度θ0；接着，操作人员在新燃料升降机300上输入相应的控制命令以控制新燃料升降机300做相应的升降动作，使核燃料棒抽插工具400将损坏的核燃料棒501从核燃料组件500中抽出或将新的核燃料棒501插入核燃料组件500，如图2b所示，操作人员在新燃料升降机300上输入下降的控制命令以控制新燃料升降机300下降，控制器22依据拉线编码器301的编码器信息获取实时的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和实时的高度数据H1计算视频检测装置21之摄像机31的拍摄角度θ1并生成相应的角度控制命令，视频检测装置21的二维马达34依据所述角度控制命令控制摄像机31转动至θ1度以使得摄像机31的拍摄区域持续对准所述喇叭口302位置，摄像机31持续采集新燃料升降机300的喇叭口302处的视频图像，操作人员可在控制新燃料升降机300动作的同时监控新燃料升降机300之喇叭口302位置的视频图像，以同步了解更换的核燃料棒的抽插状态，从而在不打断核燃料组件修复进程的前提下判断是否出现抽插故障。当然，也可以在初始位置时使摄像主体211的摄像机31与喇叭口302位于同一水平面，使得初始位置处，所述拍摄角度θ0为0度，所述距离数据D0为0。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (11)
1.一种核燃料组件修复跟踪检测方法，用于更换核燃料组件内核燃料棒时控制视频检测装置之摄像机的跟踪检测，其特征在于，包括：
(1)接收到外部输入的跟踪监控命令，依据所述跟踪监控命令开启跟踪监控进程并执行下一步；
(2)将摄像机的拍摄区域设为跟踪点，获取新燃料升降机的拉线编码器的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据，并记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机的拍摄角度θ0，获取新燃料升降机之喇叭口与摄像机之间的水平距离L；
(3)实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和实时的高度数据H1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令；
(4)依据所述角度控制命令控制所述摄像机动作以使所述摄像机的拍摄方向对准所述跟踪点；
(5)使用摄像机实时采集所述喇叭口处的视频图像；
(6)显示所述视频图像。
2.如权利要求1所述的核燃料组件修复跟踪检测方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：(31)依据所述水平距离L和拍摄角度θ0计算初始位置时跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D0；(32)实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据高度数据H0、垂直距离D0和高度数据H1计算实时的跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D1；(33)依据所述水平距离L和垂直距离D1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令。
3.如权利要求1所述的核燃料组件修复跟踪检测方法，其特征在于，所述拍摄角度为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与水平方向的夹角。
4.如权利要求1所述的核燃料组件修复跟踪检测方法，其特征在于，实时获取所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度，依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。
5.如权利要求1所述的核燃料组件修复跟踪检测方法，其特征在于，所述步骤(1)之前还包括：接收外部输入的摄像控制命令，并将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置之摄像机拍摄角度，以使所述摄像机对准所述新燃料升降机之喇叭口。
6.如权利要求1所述的核燃料组件修复跟踪检测方法，其特征在于，所述步骤(1)之后还包括：(2a)实时接收外部输入的摄像控制命令，并将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置之摄像机拍摄角度，依据当前摄像机的拍摄区域更新跟踪点。
7.一种抽插核燃料棒跟踪检测装置，其特征在于，包括：
视频检测装置，包括摄像主体，所述摄像主体伸入乏燃料水池并包括摄像机、照明灯和二维马达，所述摄像机采集视频图像，所述二维马达依据角度调节信号调节所述摄像机的拍摄角度；
控制器，依据跟踪监控命令启动并将摄像机的拍摄区域设为跟踪点，获取新燃料升降机的拉线编码器的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据，并记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机的拍摄角度θ0，获取新燃料升降机之喇叭口与摄像机之间的水平距离L，实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和高度数据H1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令；
操控屏，接收外部输入的控制命令并显示所述视频图像，所述控制命令包括跟踪监控命令。
8.如权利要求7所述的抽插核燃料棒跟踪检测装置，其特征在于，所述控制器计算所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1的方法为：依据所述水平距离L和拍摄角度θ0计算初始位置时跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D0，实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、垂直距离D0和高度数据H1计算实时的跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D1；依据所述水平距离L和垂直距离D1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令。
9.如权利要求7所述的抽插核燃料棒跟踪检测装置，其特征在于，所述拍摄角度为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与水平方向的夹角。
10.如权利要求7所述的抽插核燃料棒跟踪检测装置，其特征在于，获取所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度，依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。
11.如权利要求7所述的抽插核燃料棒跟踪检测装置，其特征在于，所述控制命令包括摄像控制命令，所述控制器将所述摄像控制命令转换为角度调节信号，依据所述角度调节信号调节所述视频检测装置之摄像机拍摄角度，并依据所述摄像机的拍摄区域更新跟踪点。
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