CN105223205A - 核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，包括能够在不同位置分别成像并输出图像信号的远端摄像装置、接收远端摄像装置输出的图像信号并将其转换为串行信号后输出的信号传输装置、在串行信号上叠加信息后输出的叠加器、接收叠加信息后的串行信号的视频采集卡、与视频采集卡相连接并用于显示图像的监视器、与视频采集卡相连接并根据图像信号对待测量目标进行计算测量后输出结果的计算机。计算机利用双目视觉技术而对待测目标进行计算测量。本发明能够实现对自动渗透检查后分隔板的目视检查和准确测量，适用于核电机组的特殊环境。

Description

核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体设计一种用于在核电站蒸汽发生器的分隔板进行自动渗透检查后对结果进行远程检查和测量的自动化系统。

背景技术

随着国内核电行业的快速发展，服役的机组越来越多。根据国外电站的经验反馈以及近年来的研究表明Alloy600材料具有产生一次侧应力腐蚀裂纹(PWSCC)的倾向，因此需要对该部位引入渗透检查。由于检查环境的特殊性，包括高辐射环境、密闭容器内实现检查等，必须使用自动检查方法。在渗透检查后，需要对渗透检查的结果实施远程目视检查，同时对观察到的结果进行测量。而目前国内尚未进行过上述渗透检查，因此，并未见配合渗透检查的远程目视检查及测量的自动化系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种配合核电站蒸汽发生器的分隔板的自动渗透检查，来对检查结果进行目视检查和测量的远程系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，在核电站蒸汽发生器的分隔板进行自动渗透检查后，用于对所述的分隔板进行远程视频检查并对待测量目标进行空间几何长度的测量，所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统包括能够在不同位置分别成像并输出图像信号的远端摄像装置、接收所述的远端摄像装置输出的图像信号并将其转换为串行信号后输出的信号传输装置、在所述的串行信号上叠加信息后输出的叠加器、接收叠加信息后的串行信号的视频采集卡、与所述的视频采集卡相连接并用于显示视频以进行视频检查的监视器、与所述的视频采集卡相连接并根据所述的图像信号对所述的待测量目标进行计算测量后输出结果的计算机。

优选的，所述的远端摄像装置包括摄像机、带动所述的摄像机移动而在不同位置成像的移动机构。

优选的，所述的移动机构包括水平导轨、沿所述的水平导轨在水平方向上移动的小车、竖直安装在所述的小车上的支架、沿所述的支架竖直移动的滑块和控制实现移动并向所述的计算机反馈移动距离的控制箱，所述的摄像机安装在所述的滑块上。

优选的，所述的计算机通过控制信号而与所述的摄像机相连接。

优选的，所述的远端摄像装置与所述的信号传输装置通过高清视频电缆相信号连接。

优选的，所述的信号传输装置包括接收所述的远端摄像机输出的图像信号并转换为光信号输出的第一光端机、接收所述的第一光端机输出的光信号并将其无损转换为串行信号输出的第二光端机。

优选的，所述的第一光端机与所述的第二光端机通过光纤相信号连接。

优选的，所述的计算机利用双目视觉技术而对所述的待测目标进行计算测量。

优选的，所述的远端摄像装置输出的图像信号为高清视频信号。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够实现对自动渗透检查后分隔板的目视检查和准确测量，适用于核电机组的特殊环境。

附图说明

附图1为本发明的系统功能原理示意图。

附图2为摄像机测量的坐标模型示意图。

附图3为双目立体视觉简易模型。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，在核电站蒸汽发生器的分隔板进行自动渗透检查后，用于对分隔板进行远程目视检查并对待测量目标进行空间几何长度的测量。如附图1所示，该核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统包括远端摄像装置、信号传输装置、叠加器、视频采集卡、监视器以及计算机。

远端摄像装置设置在核岛设备侧，其用于在不同的位置上对分隔板进行多次成像，并分别生成图像信号输出。这里的图像信号包括动态的视频信号以及静态的图片信号两种。该远端摄像装置可以采用多台(例如两台)摄像机共同来进行成像，以获取多个图像。而本实施例中，仅采用一台摄像机来在不同位置成像。具体的，远端摄像装置包括摄像机、带动摄像机移动而在不同位置成像的移动机构。摄像机用于采集视频图像，其输出格式为1080P全高清图像，其可采用如下规格的产品：有效像素为238万，最高帧率达到60帧/秒。该远端摄像装置输出的视频信号为高清视频信号，相比常规的模拟视频信号，视频质量、清晰度和分辨率等有了极大的提升。计算机通过485串行信号接口传递的控制信号而与摄像机相连接，从而能够通过计算机来控制摄像机的缩放、对焦和菜单选择等功能。移动机构至少能够带动摄像机在平行于分隔板的一个平面上任意移动至两个位置，例如：移动机构包括水平导轨、沿水平导轨在水平方向上移动的小车、竖直安装在小车上的支架、沿支架竖直移动的滑块和控制箱，摄像机安装在滑块上，控制箱用于控制移动机构带动摄像机的移动，并能够向计算机反馈摄像机的移动距离。

信号传输装置用于接收远端摄像装置输出的图像信号并将其转换为串行信号后输出，该信号传输装置与远端摄像装置通过高清视频电缆相信号连接。具体的，信号传输装置包括接收远端摄像机输出的图像信号并转换为光信号输出的第一光端机、接收第一光端机输出的光信号并将其无损转换为串行信号输出的第二光端机，第一光端机与第二光端机通过光纤相信号连接。通常，第一光端机可以设置在核岛设备侧，例如设置在远端摄像装置中的控制箱内，而第二光端机则可以设置在接口盒内。图像信号经过两次转换后输出。

叠加器用于在信号传输装置输出的串行信号上叠加信息，所叠加的信息包括汉字和字符等，用于图像的说明和标记等。

视频采集卡用于接收叠加信息后的串行信号。监视器与视频采集卡相连接，从而可以显示视频采集卡所接收到的串行信号对应的图像，从而进行视频检查。计算机也与视频采集卡相连接，且计算机中运行有采集及测量分析软件，可以根据串行信号对应的图片信号而对图像中的待测量目标进行计算测量后输出结果。这里，计算机利用双目视觉技术而对待测目标进行计算测量。所谓双目视觉技术是指利用双目视觉的像差，类似人的双眼，实现对空间几何长度的测量。实际应用中，通常利用两个已知间距的摄像头采集图像，通过两个摄像头采集的图像像差，计算其空间几何关系，实现测量功能。而本申请中，只设置有一个摄像机，带动其运动的移动机构能够在运动时反馈实际的运动距离，因此，可以分别在两个位置采集两帧图像，以此实现测量功能。

测量的理论模型如下：

摄像机的光轴并非平行安装，而是成一定的夹角安装，建立直角坐标系，对于空间中的任意一个物点的坐标描述，如附图2所示：

其中O_c为摄像机的光轴中心，O_cX_cY_cZ_c组成摄像机坐标系，OXYZ组成世界坐标系，oxy组成摄像机成像平面物理坐标系。P(X,Y,Z)为空间中的一物点，p′(x,y)是P点在成像平面上的投影点。根据该成像模型,空间物点P(X,Y,Z)与像点p′(x,y)之间的关系可以表示为

$Zc\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{fr}}_1& {\mathrm{fr}}_2& {\mathrm{fr}}_3& {\mathrm{ft}}_1\\ {\mathrm{fr}}_4& {\mathrm{fr}}_5& {\mathrm{fr}}_6& {\mathrm{ft}}_2\\ r_7& r_8& r_9& {\mathrm{ft}}_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\\ 1\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中， $r=\left[\begin{array}{ccc}{r}_1& r_2& r_3\\ r_4& r_5& r_6\\ r_7& r_8& r_9\end{array}\right]$ 和 $t=\left[\begin{array}{c}{t}_1\\ t_2\\ t_3\end{array}\right]$ 分别为世界坐标系到摄像机坐标系的旋转矩阵和平移矩阵。f为摄像机的焦距，Zc为非零常数。

为了对系统结构参数进行分析，这里构建如图3所示的立体视觉系统。在该系统结构中，三坐标系处于同一平面内,其中Y轴垂直纸面向里,世界坐标系OXYZ与摄像机坐标系原点O_cX_cY_cZ_c重合，两次成像摄像机间距为L。两光轴夹角为2θ根据上述结构，可以确定两摄像机组成的方程组为：

$\left[\begin{array}{ccc}x\sin \mathrm{\θ}-f\cos \mathrm{\θ}& 0& x\cos \mathrm{\θ}+f\sin \mathrm{\θ}\\ y\sin \mathrm{\θ}& \mathrm{-f}& y\cos \mathrm{\θ}\\ -x^{\′}\sin \mathrm{\θ}-f\cos \mathrm{\θ}& 0& x^{\′}\cos \mathrm{\θ}-f\sin \mathrm{\θ}\\ -y^{\′}\sin \mathrm{\θ}& -f& y^{\′}\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ -fL\cos \mathrm{\θ}-x^{\′}L\sin \mathrm{\θ}\\ -y^{\′}L\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(2\right)$

则由式(2)可得： $D_{4\×3}*\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=B---\left(3\right)$

其中， $D_{4\×3}=\left[\begin{array}{ccc}x\sin \mathrm{\θ}-f\cos \mathrm{\θ}& 0& x\cos \mathrm{\θ}+f\sin \mathrm{\θ}\\ y\sin \mathrm{\θ}& \mathrm{-f}& y\cos \mathrm{\θ}\\ -x^{\′}\sin \mathrm{\θ}-f\cos \mathrm{\θ}& 0& x^{\′}\cos \mathrm{\θ}-f\sin \mathrm{\θ}\\ -y^{\′}\sin \mathrm{\θ}& -f& y^{\′}\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(4\right)$

$B=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ -fL\cos \mathrm{\θ}-x^{\′}L\sin \mathrm{\θ}\\ -y^{\′}L\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(5\right)$

最后求得(X，Y，Z)，即

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]={\left(D^{\′}D\right)}^{-1}{D}^{\′}B---\left(6\right)$

通过以上算法，即可求得实际空间中一点的位置，进而即可进行相应的测量，包括长度的测量，面积的测量等。

上述核电站蒸汽发生器分隔板自动渗透检查后远程视频视频检查及测量系统属于国内首创，其利用双目视觉技术进行测量，只要标定摄像机等的测量参数，就可进行测量，当测量距离发生变化时，也能准确测量。而利用一个摄像机采集两处图像的方法，避免了采用两个摄像机分别采集图像后，因两个摄像头的差异造成测量误差。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，在核电站蒸汽发生器的分隔板进行自动渗透检查后，用于对所述的分隔板进行远程视频检查并对待测量目标进行空间几何长度的测量，其特征在于：所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统包括能够在不同位置分别成像并输出图像信号的远端摄像装置、接收所述的远端摄像装置输出的图像信号并将其转换为串行信号后输出的信号传输装置、在所述的串行信号上叠加信息后输出的叠加器、接收叠加信息后的串行信号的视频采集卡、与所述的视频采集卡相连接并用于显示图像以进行视频检查的监视器、与所述的视频采集卡相连接并根据所述的图像信号对所述的待测量目标进行计算测量后输出结果的计算机。

2.根据权利要求1所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，其特征在于：所述的远端摄像装置包括摄像机、带动所述的摄像机移动而在不同位置成像的移动机构。

3.根据权利要求2所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，其特征在于：所述的移动机构包括水平导轨、沿所述的水平导轨在水平方向上移动的小车、竖直安装在所述的小车上的支架、沿所述的支架竖直移动的滑块和控制实现移动并向所述的计算机反馈移动距离的控制箱，所述的摄像机安装在所述的滑块上。

4.根据权利要求2所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，其特征在于：所述的计算机通过控制信号而与所述的摄像机相连接。

5.根据权利要求1所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，其特征在于：所述的远端摄像装置与所述的信号传输装置通过高清视频电缆相信号连接。

6.根据权利要求1所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，其特征在于：所述的信号传输装置包括接收所述的远端摄像机输出的图像信号并转换为光信号输出的第一光端机、接收所述的第一光端机输出的光信号并将其无损转换为串行信号输出的第二光端机。

7.根据权利要求6所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，其特征在于：所述的第一光端机与所述的第二光端机通过光纤相信号连接。

8.根据权利要求1所述的核电站蒸汽发生器分隔板远程视频检查及测量系统，其特征在于：所述的计算机利用双目视觉技术而对所述的待测目标进行计算测量。