CN109997202A - 用于检测和/或检查圆柱形部件表面上的磨耗的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测和/或检查圆柱形部件(8)的表面上的磨耗(4)的设备(2)和方法,所述部件特别是核电站的棒状部件,特别是燃料棒、控制棒、中子源棒、吸收棒和/或喷枪,该设备包括:光源(10),用于将光投射到所述圆柱形部件(8)的表面区域(6)上,图像检测单元(12),特别是相机,用于检测所述表面区域(6)的图像,光被投射在所述表面区域上,和/或用于检查所述圆柱形部件(8)的所述表面区域(6)。其中该光源(10)是裂隙灯,其在光束平面(E)中发射光,以及所述图像检测单元(12)的光轴(A)与所述光源(10)的光束平面(E)成一定角度(α)地定向。

Description

用于检测和/或检查圆柱形部件表面上的磨耗的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于检测和/或检查圆柱形部件的表面上的磨耗的设备和方法,所述部件特别是核电站的棒状部件或在核电站中使用的部件,特别是燃料棒、控制棒、中子源棒、吸收棒和/或喷枪。
背景技术
在核技术设施或核电站中采用的圆柱形或棒状部件的表面上,可能出现材料磨耗形式的损伤,例如,由于温度波动、材料疲劳、材料超载或连续地在核技术设施的操作期间而突然导致的部件表面上的碎片剥落,例如由于材料腐蚀、清除(Fredding)或由第二主体产生的影响。这种磨耗可能影响部件的安全性相关性并因此影响部件的使用能力,从而有必要评估部件的表面上的磨耗程度,以便能够判断是否可以继续使用该组件而不会危及核技术设施的安全操作。在该评估中,磨耗的形状以及磨耗的深度都很重要。
到目前为止已知的是,在磨耗区域中在切线方向上、即垂直或横向于棒状部件的纵轴地扫描部件的表面,例如借助于在部件表面上予以引导的探针。通过以计算的方式评估在此过程中检测的测量值,可以确定与在未受损状态下部件的圆形包络之间的偏差并因此确定磨耗。然而,该方法具有以下缺陷:待测试的部件必须从所有侧面充分接近,以便能在其表面上引导探针,以及探针不具有无限小的半径,以便不通过扫描本身对该部件造成损伤。然而,由于探针被实施为具有有限小的半径,只能近似地扫描边缘的过渡。
此外,已知通过用合适的材料填充磨耗而产生该磨耗的模印的方法,该模印接着在实验室中借助于三维测量加以分析,以确定磨耗的形状和/或深度。然而,该方法非常耗时,因为必须例如在核电站的燃料元件冷却池中从部件移除模印,并且通常在核电站外的热室中进行评估。
发明内容
因此,本发明的任务是说明一种设备和一种方法,利用它们可以可靠地和以较少的耗费来检测和检查圆柱形部件的表面上的磨耗。
第一项任务通过具有根据权利要求1的特征的设备来解决。有利的实施方式和扩展分别在从属权利要求中加以说明。
用于检测和/或检查圆柱形部件的表面上或圆柱形部件的表面中的磨耗的设备,所述部件特别是核电站的棒状部件或在核电站中采用的部件,特别是燃料棒、控制棒、中子源棒、吸收棒和/或喷枪,该设备包括光源,其用于将光投射到圆柱形部件的表面区域上。此外,该设备包括图像检测单元,特别是相机,用于检测或拍摄圆柱形部件的表面区域的图像,光被投射在所述表面区域上,和/或用于检查圆柱形部件的表面区域。此外,该设备包括评估单元,用于基于图像中检测到的表面区域的实际表面与圆柱形部件的理想圆柱表面的偏差来确定磨耗的程度。在此情况下,该光源是裂隙灯,其将光基本上在光束平面中发射到部件上。光源关于圆柱形部件被布置成,使得光束平面被垂直于圆柱形部件的纵轴定向。该图像检测单元在检查磨耗期间可以定位在第一取向上,而且图像检测单元的光轴与光源的光束平面成一定角度地定向或取向。在这种情况下,光轴进一步尤其被定向成使得其与圆柱形部件的中心纵轴相交。此外,图像检测单元优选地被取向为,使得圆柱形部件在图像中以垂直位置显示。
此外,为了检测磨耗,即为了定位和/或发现缺陷或磨耗,图像检测单元优选地可定位在第二取向上,其中在第二取向上,光轴垂直于圆柱形部件的纵轴并因此平行于光源的光束平面地定向。图像检测单元的第一取向和第二取向都是可变的,从而实现光轴与光束平面相交时的不同角度,并且可以检测到圆柱形部件的不同纵向部分。图像检测单元因此是可移动和/或可旋转地例如布置在燃烧元件冷却池处的支承设备上。
因此,利用所述设备,圆柱形部件的表面或外壳面上出现的(材料)磨耗应当被光学检测,并且特别是还应当被更精确地检查和评估。如果圆柱形部件的表面具有磨耗,则该磨耗的深度和轮廓或形状都应当得到分析。为此,光投射到具有或包括至少一部分磨耗的表面区域上,即投射到磨耗部位上或磨耗部位的至少一部分。接着由图像检测单元对由光源照射的表面区域拍摄照片。
本发明的想法在于,作为光源采用裂隙灯,其基本上在光束平面中发射光,即该光源产生并发射清晰界定的狭缝状的光束。裂隙灯将光投射于其上的表面区域因此同样是狭窄的,并沿圆柱形部件的表面主要在切向方向上延伸。图像检测单元或相机的可视区域包括光源的投射到圆柱形部件上的光束的子区域(圆周角)。由此得到根据本发明的优点:可以在由相机检测的图像上尽可能好地识别所投射的光束的空间扩展。在该图像中,所投射的光束在圆柱形部件的外壳面上或者在圆柱形部件表面的无磨耗且因此未受损的区域中显示为椭圆。在其中已发生磨耗的区域中,实际表面偏离理想的圆柱形外壳面,使得所投射的光束的图像也偏离椭圆形状。基于所投射的光束与理想椭圆形的该偏离,可以确定磨耗的程度,即特别是磨耗的深度和/或轮廓。
为此,图像检测单元关于光源被布置成,使得图像检测单元的光轴以这样的角度与光束平面相交,使得具有较大深度的磨耗可以在图像中完全显示而不会使所投射的光束被包围磨耗的表面区域的边缘或突起覆盖。因此,磨耗越深,图像检测单元和光束平面之间的角度被选择得越平坦。磨耗在圆柱形部件的纵向方向上延伸得越多,该角度就可以越大,这使得磨耗程度的评估变得容易。有利的是,角度可以是在约30℃-50℃的范围中,无论是对图像检测单元的观察方向是倾斜向下还是倾斜向上,因为在此椭圆形状假定具有足够大的形状,这简化了评估,而且所投射的光束仍然不会明显地被边缘或突起覆盖。图像检测单元和光源关于圆柱形部件侧向错开地定位。该设备在此情况下可沿圆柱形部件的纵轴或在圆柱形部件的水平方向上可变地定位,以及可在圆柱形部件的切线方向上或在圆柱形部件的垂直方向上可变地定位,即可移动到在圆柱形部件的纵向和切线方向上的不同位置(只要可达),以便能检查在圆柱形部件的不同纵向部分中的表面区域或磨耗部位。
为了检查表面区域或为了确定损伤的程度,即特别是为了确定磨耗的深度和/或轮廓,作为该设备的一部分设置评估单元。用于评估照片或图像信息的评估单元通常被构造为单独的计算机。在考虑图像检测单元、光源和圆柱形部件彼此之间的几何布置的条件下,图像检测单元的照片在评估单元中以摄影测量的方式被评估和分析。
该设备的另一个优点在于,作为图像检测单元可以采用现场已经存在的那些已经被用于视觉检查的相机,使得设备技术耗费很低,因此成本很低。此外,使用裂隙灯也存在优点,在光束平面内的损伤或磨耗部位即使在存在轻微侧凹的情况下也具有非常好的和例如相对于使用激光明显改进的照射。
如已经提及的,光源关于圆柱状部件优选被布置成使得光束平面垂直于圆柱形部件的纵轴定向。投射到圆柱形部件的表面上的光或投射到圆柱形部件的表面上的光束因此在圆柱形部件的垂直于纵轴延伸的横向方向上延伸,并且光被投射到其上的表面区域是部件的外体线。由此在表面区域无磨耗或未受损的情况下,投射到圆柱形部件的表面上的光束在由相机检测的图像中显示为椭圆的一部分。基于表面的测描与椭圆形状的偏离,可以识别在表面上的损伤或磨耗,其程度可以通过几何和/或数学的考虑精确地确定。
此外,在一种优选实施方式中光源关于圆柱形部件被布置成使得光束平面在切线方向或横向方向上完全检测圆柱形部件。
在另一种优选的实施方式中,图像检测单元关于光源被布置成,使得图像检测单元的光轴在光束平面上的垂直投影与光源的光束平面的中心纵轴重合地延伸。因此,图像检测单元和光源关于圆柱形部件的纵向方向彼此重叠地布置。图像检测单元因而相对于由光源照射的表面区域居中布置,这对于图像的拍摄以及在确定磨耗程度时都是有利的。
此外,有利的是,图像检测单元布置在距圆柱形部件、更确切地说在距圆柱形部件的表面一定距离处和/或在距光束平面或光源一定距离处,使得光束投射到其上的表面区域和/或圆柱形部件能够在垂直于其纵轴定向的横向方向上完全成像在相机的图像中。换言之,投射到表面上的光束在此情况下完全位于图像检测单元的视场中,其中圆柱形部件在横向方向上也尽可能全图像地布置。
为了减少来自环境的干扰光的入射,在一种优选的扩展中规定,光源和相机被布置在壳体内,优选地布置在共同的壳体内,该壳体在朝向圆柱形部件的侧上在相机的视场中和/或沿着由光源发射的光束的光束平面具有开口和/或透光区域。为了使得能够在水下进行检查,例如,检查燃烧元件冷却池中的燃料棒,相机和光源都已经构造为防水。然而还可以想到将两个部件布置在共同的防水壳体中。
第二个任务通过具有根据权利要求6的特征的方法解决。有利的实施方式和扩展分别在从属权利要求中加以说明。
在用于检测和/或检查圆柱形部件的表面上或者在圆柱形部件的表面区域中的磨耗的方法中,所述圆柱形部件特别是核电站的棒状部件或在核电站中采用的部件,特别是燃料棒、控制棒、中子源棒、吸收棒和/或喷枪,特别是采用具有上述特征的设备,其中利用光源产生光并且投射到圆柱形部件的表面区域上,并且其中图像检测单元检测圆柱形部件的、光被投射在其上的表面区域的图像。在这种情况下,光源是裂隙灯,其在光束平面中发射光,其中光束平面垂直于圆柱形部件的纵轴地定向。图像检测单元的光轴至少在第一取向上与裂隙灯的光束平面成一定角度地定向。在此情况下,基于图像中检测到的表面区域的实际表面与圆柱形部件的理想圆柱表面的偏离来确定磨耗程度。
通过使用裂隙灯(如已经提到的,由于光在光束平面中的发射,尽管可能存在边缘或突起,但利用裂隙灯仍然实现了对损伤或磨耗部位的良好照射),该方法特别是适用于检测和/或分析材料磨耗,它们位于观察方向的正面,并且主要沿着圆柱形部件的纵轴传播。
在一种有利的实施方式中,光被投射在其上的表面区域和/或圆柱形部件在垂直于纵轴定向的横向方向上完全被检测在图像检测单元的图像中。
在该方法中,光源优选地被定位成使得用光源照射和用图像检测单元检测的表面区域具有至少一个无磨耗的、未受损的子部分或子区域。基于无磨耗的、未受损的子部分的由图像检测单元检测的图像,即基于其图像显示,有利地确定在额定状态中对圆柱形部件的表面或外壳面成像的函数,特别是椭圆函数。额定状态在此情况下可以理解为圆柱形部件的表面或外壳面在表面区域中处于未受损状态。首先,从图像信息中对所投射的图像点进行摄影测量的抽象(亮度差)。接着借助于对图像点的已知数学拟合运算来确定椭圆函数。为了可视地确认计算的正确性,椭圆函数可以首先被投影回图像。基于此函数可以对表面区域的每个位置确定外半径,圆柱形部件在未受损状态下的图像显示中具有或可能具有该外半径,下面将该外半径称为圆柱形部件的额定半径。因此,椭圆函数描述了部件在其切线方向上的无损伤表面。外半径或额定半径分别从椭圆的中心开始在径向方向上确定。
在有利扩展中,从在未受损状态下对圆柱形部件的表面成像的函数,特别是椭圆函数和/或圆柱形部件在图像显示中的相应额定半径和圆柱形部件的真实额定半径中确定针对在图像显示中的额定半径和真实的额定半径之间的比例的校准因子。真实的额定半径在此情况下应理解为,圆柱形部件在未受损状态下和在真实显示中的外半径,也就是其实际的外半径,其对于圆柱形部件的整个外周面是恒定的。实际的外半径或真实的额定半径是已知的,例如从核电站的构建计划、部件附图或组件附图等中已知。
正如已经描述的那样,光源优选地定位成使得被照射和检测的表面区域具有至少一个具有磨耗、也就是受损的子部分或子区域。基于由图像检测单元检测的、受损子部分的图像,在受损子部分的至少一个位置处确定实际半径。接着基于针对该位置确定的校准因子,确定圆柱形部件的对应于图像显示中的实际半径的真实的实际半径。因此,实际半径应理解为圆柱形部件在图像显示中的所述位置或磨耗部位处的局部外半径,而真实的实际半径应理解为圆柱形部件在实际状态下或在受损状态以及在实际显示中的局部外半径,也就是其在所述位置或磨耗部位处的实际外半径。从圆柱形部件的已知的真实的额定半径和确定的真实的实际半径中可以确定在径向方向上该位置处的磨耗深度。
为了检查或确定磨耗程度,也就是磨耗在圆柱形部件的纵向方向和横向方向上的轮廓或形状,在本方法的优选实施方式中规定,对至少两个在横向方向上间隔开的位置和/或对位于在纵向方向上间隔开的平面中的至少两个位置确定真实的实际半径。为了确定在不同位置处的实际半径,仅需要一幅图像,在此基础上借助于合适的评估软件确定在不同平面和位置中的多个实际半径。在此,位置和平面用得越多,磨耗的分析就进行得越精确。
如果圆柱形部件在额定状态下的壁厚(也就是额定壁厚)和/或在中空圆柱形部件(例如中空管)情况下的真实的实际半径是已知的,则可以用该方法另外确定在磨耗部位处的实际上的壁厚,也就是实际壁厚,从中特别是可以识别出圆柱形部件的安全相关的局部弱点。
附图说明
下面也基于实施例的描述并参照附图更详细地解释本发明的其他特征和优点。分别在示意性图示中:
图1示出一个用于检测和调查燃料棒的表面上的磨耗的装置,
图2示出图1的燃料棒和装置的沿光束平面E的横截面,
图3示出图2中燃料棒的、由图像检测单元检测的磨耗图像。
具体实施方式
图1示出了用于检测和检查磨耗4的设备2,所述磨耗出现在圆柱形部件8的表面5上。圆柱形部件8当前是压水反应堆的燃料棒。该设备2包括光源10,所述光源将光投射到圆柱形部件8的其中已经发生磨耗4的表面区域6上。光源10是裂隙灯,其在光束平面E中发射光并用该光照亮表面区域6。为了检测由光束照射的表面区域6的图像,设备2具有相机形式的图像检测单元12。图像检测单元12的光轴A定向成与光束平面E成角度α。当前角度α约为35°。此外,图像检测单元12布置在光束平面E上方的距离h处,其中距离h涉及如下点:在该点处图像检测单元12的光轴A与图像检测单元12的物镜系统的外表面相交。此外,该设备包括未在图1中明确示出的评估单元,该评估单元用于基于图像中检测到的表面区域的实际表面与圆柱形部件8的理想圆柱形表面的偏离来确定磨耗4的程度。评估单元例如是单独的计算机,其连接到图像检测单元12。
光源10关于圆柱形部件8布置成使得由光源10发射的光束或在图1中与纸平面垂直相交的光束平面E垂直于部件8的纵轴L或纵向方向L定向。此外,光源10关于圆柱形部件8布置成使得光束平面E在横向方向Q上完全检测圆柱形部件8或完全照亮圆柱形部件8(参见图2)。
图像检测单元12当前关于部件8的纵向方向L布置成使得图像检测单元12的光轴A在光束平面E上的垂直投影MB与光束平面的中心纵轴ML重合(参见图2)。因此图像检测单元12相对于由光源10照射的表面区域6居中布置。
图像检测单元12到圆柱形部件8、更确切地说到圆柱形部件的表面5具有距离s——再次关于如下点,在该点处图像检测单元12的光轴A与图像检测单元12的物镜系统的外表面相交。距离s与距离h在这种情况下依据磨耗部位4或由光源10照射的表面区域6被选择为,使得表面区域6在部件8的纵向方向L上以及圆柱形部件8在垂直于部件8的纵轴L定向的横向方向Q上完全位于图像检测单元12的视场20中。在这种情况下,确保了整个磨耗部位4以及包围它的无磨耗子部分可以完全成像在图像检测单元12的图像中。
为了减少干扰光的入射,光源10和图像检测单元12布置在共同的壳体14内,该壳体仅在其面向圆柱形部件8的前端面16处具有开口18,该开口18位于图像检测单元12的视场20中并且沿着从光源10发射的光的光束平面E。
利用该设备,检测和检查在圆柱形部件8的表面5上的磨耗部位4或磨耗4,或在程度(也就是深度和宽度或轮廓)方面进行分析,并且在安全相关方面进行评估。利用光源10(根据本发明的裂隙灯),其基本上在光束平面E中发射光,所述光束平面当前垂直于部件8的纵轴定向,光被投射到圆柱形部件8的具有磨耗4的表面区域6上。借助于在图2中虚线所示的图像检测单元12或相机,检测光被投射在其上的表面区域6的图像。在图3所示的图像中,在纵向方向L和横向方向Q上都检测到光被投射在其上的整个表面区域6。圆柱形部件8在横向方向Q上完全位于图像检测单元12的视场20中,以便也检测在图像中的无磨耗的子部分22a。由于图像检测单元12以角度α相对于光束平面E定向,圆柱形部件8或其表面5显示为椭圆形或椭圆形的一部分,所述圆柱形部件如图2中所示在真实显示中具有圆形的横截面。
表面区域6在图像中示例性地具有两个无磨耗的子部分22a',它们包括在它们之间的磨耗部位4或受损的子部分22b'。基于无磨耗的子部分22a'可以借助于已知的摄影测量和数学方法确定在额定状态下、即在未受损状态下对圆柱形部件8的表面5进行成像的椭圆函数。该椭圆函数在图3中由实线示出,该实线同时对应于在未受损状态下的部件8的外半径R'A,也就是对应于在图像显示中的额定半径。在此情况下,分别针对在纵向方向上彼此间隔开的不同平面E1,E2来确定椭圆函数。
部件8的真实的额定半径RA、也就是部件8的实际上的外半径是已知的,并且由于圆柱形状或圆形横截面而在整个部件上是恒定的。从在额定状态下对圆柱形部件8的表面5进行成像的椭圆函数和圆柱形部件8的真实的额定半径RA中,可以针对每个径向方向和在关于纵向方向L的每个平面中确定针对图像显示中的额定半径R'A与真实的额定半径RA之间的比例的校正因子。
为了检查磨耗4,接着在表面区域6的图像显示中在位于磨耗部位4的内部、也就是位于受损的子部分22b中的位置P'处确定实际半径R'P。在考虑到先前确定的针对位置P'的校准因子的条件下,确定在位置P处与图像显示中的实际半径R'P对应的、圆柱形部件8的真实的实际半径RP。位置P'、P在此情况下表示关于径向方向连续的点,因此作为校准因子确定针对该径向方向确定的校准因子。
为了分析磨耗部位4的轮廓,借助于上述方法针对两个在横向方向Q上彼此间隔开的位置P1,P2确定至少两个真实的实际半径RP1,RP2,由此可以更精确地确定磨耗4的宽度。此外,对于位于在纵向方向上彼此间隔开的平面E1,E2中的至少两个位置P3,P4,确定真实的实际半径。
基于在额定状态下圆柱形部件8的壁厚d(也就是额定壁厚)以及部件8的真实的内半径RI,还可以确定磨耗部位处的实际上的壁厚,也就是实际壁厚,从中可以识别圆柱形部件的局部弱点。
附图标记列表
2 设备
4 磨耗部位
5 表面
6 表面区域
8 圆柱形部件
10 光源
12 图像检测单元
14 壳体
16 壳体的侧面
18 开口
20 相机的视场
22a 未受损的子区域
22a' 图像显示中的未受损子区域
22b 受损的子区域
22b' 图像显示中的受损子区域
E 光束平面
A 相机的光轴
α 光轴与光束平面之间的角度
L 部件的纵轴
Q 部件的横向方向
ML 光束平面的中心纵轴
MB 光轴在光束平面上的垂直投影
h 相机与光束平面的垂直距离
s 相机与圆柱形部件表面的水平距离
RI 圆柱形部件的内半径
RA 圆柱形部件的额定外半径
R'I 图像显示中圆柱形部件的内半径
R'A 图像显示中圆柱形部件的额定外半径
RP, 圆柱形部件的实际外半径
R'P 图像显示中圆柱形部件的实际外半径
K 校准因子
d 圆柱形部件的壁厚
d' 图像显示中圆柱形部件的壁厚
P 位置

Claims (11)

1.一种用于检测和/或检查圆柱形部件(8)的表面上的磨耗的设备(2),所述圆柱形部件特别是核电站的棒状部件,特别是燃料棒、控制棒、中子源棒、吸收棒和/或喷枪,该设备包括:
-光源(10),其用于将光投射到所述圆柱形部件(8)的表面区域(6)上,
-图像检测单元(12)、特别是相机,用于检测所述表面区域(6)的图像,光被投射在所述表面区域上,和/或用于检查所述圆柱形部件(8)的所述表面区域(6),
-评估单元,用于基于图像中检测到的所述表面区域(6)的实际表面与所述圆柱形部件(8)的理想圆柱形表面的偏离来确定磨耗的程度,
其中该光源(10)是裂隙灯,其在光束平面中发射光,并且所述光源(10)关于所述圆柱形部件(8)被布置成,使得所述光束平面(E)被垂直于所述圆柱形部件(8)的纵轴(L)定向,
以及其中所述图像检测单元(12)的光轴(A)与所述光源(10)的光束平面(E)成角度(α)地定向。
2.根据权利要求1所述的设备(2),其中所述光源(10)关于所述圆柱形部件(8)被布置成,使得所述光束平面(E)在切线方向上完全检测所述圆柱形部件(8)。
3.根据权利要求1或2所述的设备(2),其中所述图像检测单元(12)关于所述光源(10)被布置成,使得所述图像检测单元(12)的光轴(A)至所述光束平面(E)上的垂直投影(MB)与所述光源(10)的光束平面(E)的中心纵轴(ML)重合地延伸。
4.根据前述权利要求之一所述的设备(2),其中所述图像检测单元(12)布置得与所述圆柱形部件(8)隔有距离(s)和/或布置得与所述光束平面(E)隔有距离(h),使得光投射到其上的表面区域(6)和/或所述圆柱形部件(8)在垂直于其纵轴(L)定向的横向方向(Q)上能够完全成像在所述图像检测单元(12)的图像中。
5.根据前述权利要求之一所述的设备(2),其中所述光源(10)和所述图像检测单元(12)被布置在壳体(14)内,该壳体在朝向所述圆柱形部件(8)的侧(16)上在所述图像检测单元(12)的视场中和/或沿着由所述光源(10)发射的光的光束平面(E)具有开口(18)和/或透光区域。
6.一种用于检测和/或检查圆柱形部件(8)的表面上的磨耗(4)的方法,所述圆柱形部件特别是核电站的棒状部件,特别是燃料棒、控制棒、中子源棒、吸收棒和/或喷枪,特别是利用根据前述权利要求之一所述的设备,其中利用光源(10)产生光并且投射到所述圆柱形部件(8)的表面区域(6)上,并且其中图像检测单元(12)检测所述圆柱形部件(8)的光被投射在其上的表面区域(6)的图像,
其中所述光源(10)是裂隙灯,其在光束平面(E)中发射光,并且所述光束平面(E)垂直于所述圆柱形部件(8)的纵轴(L)地定向,并且其中所述图像检测单元(12)的光轴(A)与所述裂隙灯的光束平面(E)成角度(α)地定向,
以及其中,基于图像中检测到的所述表面区域(6)的实际表面与所述圆柱形部件(8)的理想圆柱形表面的偏离来确定磨耗(4)的程度。
7.根据权利要求6所述的方法,其中在所述图像检测单元(12)的图像中在垂直于所述纵轴(L)定向的横向方向(Q)上完全检测所述光被投射到其上的表面区域(6)和/或所述圆柱形部件(8)。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其中用所述光源(10)照射和用所述图像检测单元(12)检测的表面区域(6)具有至少一个无磨耗的子部分(22a),并且其中基于在图像中检测的子部分(22a')来确定在额定状态中对所述圆柱形部件(8)的表面进行成像的函数、特别是椭圆函数。
9.根据权利要求8所述的方法,其中从在额定状态下对所述圆柱形部件(8)的表面成像的函数、特别是椭圆函数和所述圆柱形部件(8)的真实额定半径(RA)中确定针对在图像显示中的额定半径(R'A)和真实额定半径(RA)之间的比例的校准因子。
10.根据权利要求9所述的方法,其中用所述光源(10)照射和用所述图像检测单元(12)检测的表面区域(6)具有至少一个具有磨耗(4)的子部分(22b),并且其中基于在图像中检测的子部分(22b')而在所述子部分(22b')的位置(P)处确定实际半径(R'P),并且基于针对该位置(P')确定的校准因子来确定对应于图像显示中的实际半径(R'P)的、所述圆柱形部件(8)的真实的实际半径(RP)。
11.根据权利要求10所述的方法,其中对至少两个在横向方向(Q)上彼此间隔开的位置(P1,P2)和/或对位于在纵向方向上彼此间隔开的平面(E1,E2)中的至少两个位置确定真实的实际半径,以便检查所述磨耗(4)的轮廓。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110455182A (zh) * 2019-07-23 2019-11-15 中广核检测技术有限公司 一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法
CN114427839A (zh) * 2021-12-13 2022-05-03 中国船舶重工集团公司第七一六研究所 基于线结构光的圆柱体直径及凸起高度的测量方法及系统
CN114833648A (zh) * 2022-04-24 2022-08-02 启东市申力高压油泵厂 液压泵轴承磨削工艺中的表面损伤识别及磨削控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801207A (en) * 1985-06-14 1989-01-31 The Broken Hill Proprietary Company Limited Method and apparatus for the optical determination of surface profiles
JPH0593615A (ja) * 1991-10-02 1993-04-16 Hitachi Metals Ltd 断面形状測定方法
CN1107249A (zh) * 1992-12-29 1995-08-23 弗兰克巴尔日燃料制造公司 自动分选圆柱形核燃料丸的光学方法与设备
CN1795363A (zh) * 2003-03-25 2006-06-28 古特霍夫农舒特拉特沙特斯股份公司 无接触动态检测固体轮廓的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2057675B (en) * 1979-07-20 1983-11-16 Hitachi Ltd Photoelectric detection of surface defects
US5090811A (en) * 1989-05-31 1992-02-25 General Electric Company Optical radius gauge
WO2008153141A1 (ja) * 2007-06-15 2008-12-18 The Yokohama Rubber Co., Ltd. 長尺物の外観検査方法及びその装置
DE102013103251B4 (de) * 2013-03-28 2016-05-12 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Erhöhung der Messgenauigkeit bei einer Vermessung mit Lichtschnittsensoren durch gleichzeitige Kalibrierung und Vermeidung von Speckles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801207A (en) * 1985-06-14 1989-01-31 The Broken Hill Proprietary Company Limited Method and apparatus for the optical determination of surface profiles
JPH0593615A (ja) * 1991-10-02 1993-04-16 Hitachi Metals Ltd 断面形状測定方法
CN1107249A (zh) * 1992-12-29 1995-08-23 弗兰克巴尔日燃料制造公司 自动分选圆柱形核燃料丸的光学方法与设备
CN1795363A (zh) * 2003-03-25 2006-06-28 古特霍夫农舒特拉特沙特斯股份公司 无接触动态检测固体轮廓的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110455182A (zh) * 2019-07-23 2019-11-15 中广核检测技术有限公司 一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法
CN114427839A (zh) * 2021-12-13 2022-05-03 中国船舶重工集团公司第七一六研究所 基于线结构光的圆柱体直径及凸起高度的测量方法及系统
CN114427839B (zh) * 2021-12-13 2024-03-19 中国船舶集团有限公司第七一六研究所 基于线结构光的圆柱体直径及凸起高度的测量方法及系统
CN114833648A (zh) * 2022-04-24 2022-08-02 启东市申力高压油泵厂 液压泵轴承磨削工艺中的表面损伤识别及磨削控制方法
CN114833648B (zh) * 2022-04-24 2023-11-28 启东市申力高压油泵厂 液压泵轴承磨削工艺中的表面损伤识别及磨削控制方法

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