CN110736427B - 反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统及定位方法，包括小车组件、升降组件、旋转组件、摄像照明组件；所述小车组件上安装有前侧接近传感器和后侧接近传感器、开有探测孔；前侧接近传感器的探测工位点、后侧接近传感器的探测工位点、探测孔的圆心位于同一圆弧线上，且探测孔的圆心位于前侧接近传感器的探测工位点与后侧接近传感器的探测工位点之间；所述圆弧线的圆心为反应堆压力容器法兰的圆心；当探测孔位于任意一个反应堆压力容器法兰上螺孔的正上方时，该螺孔为待查螺孔，则前侧接近传感器的探测工位点位于该待查螺孔前方任意一个螺孔的切线A上，则后侧接近传感器的探测工位点位于该待查螺孔后方任意一个螺孔的切线B上。

Description

反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统及定位方法

技术领域

本发明涉及核电站设备检测领域，具体反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统及定位方法。

背景技术

“华龙一号”反应堆取消了反应堆压力容器下封头贯穿件，堆芯测量仪表需要从堆顶引入。反应堆堆芯测量探测器组件总共48个，其中有44支堆芯中子-温度探测器组件和4支压力容器水位探测器组件，分为12组分布在12个堆芯测量管座上，每个管座上有3-4个中子-温度探测器组件(SVRD)。每2-3个换料周期需要拆除并更换SVRD中集成的自给能中子探测器(SPND)。在每次拆除及更换探测器组件前，探测器组件连同上部堆内构件存放于堆内构件存放架上，拆除时，需先探测器组件拆除装置定位至待拆除探测器组件的正上方，方可进行后续的缩容工作。

目前国内外大多核电站探测器的设计寿命与反应堆设计寿命相同，即一般情况下在反应堆寿期内无需更换探测器组件，故探测器拆除及更换方面的工作开展较少，目前尚未查到有关探测器组件定位方面的文献。

在反应堆燃料装卸过程中，需每次对待拆除的燃料组件进行定位。在装卸料前，装卸料机在堆厂房进行现场组装并调试，并在干态下对堆芯燃料组件位置进行标定，得到全部燃料组件的位置坐标数据，下次装卸料时，直接利用该数据进行定位。

而在探测器组件拆除过程中，上部堆内构件连同其上的探测器组件需每次从堆芯中吊出并存放于堆内构件水池的堆内构件存放架上，探测器组件自身的位置偏差较大；其次，探测器组件拆除装置在拆除探测器组件时就位于装卸料轨道上，拆除完成后存放于AC厂房，需适应两台机组的装卸料轨道偏差。故装卸料机预先进行位置标定的方法在进行探测器组件拆除时已无法满足拆除探测器组件的定位精度要求。

发明内容

本发明提供了一种可以解决拆装从堆顶引入探测器组件的定位系统，以及配套的定位方法。

本发明通过下述技术方案实现：

反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统，包括位于堆内构件水池边沿处的装卸料轨道，装卸料轨道上架设有沿装卸料轨道移动的小车，所述小车上装载有沿垂直方向移动的大车，所述大车底部插入到堆内构件水池的水面以下，且其大车底部装载有水下耐辐照相机、导向筒，所述导向筒内配置有探测器组件拆除装置；

还包括控制器，所述控制器获取水下耐辐照相机的拍摄图像,根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析，获得目标待拆除探测器组件的位置坐标，控制器根据目标待拆除探测器组件的位置坐标驱动小车、大车，使得导向筒悬置于待拆除探测器组件正上方。

在本发明中采用了大车、小车进行对探测器组件拆除装置进行粗定位、同时水下耐辐照相机和控制器组成了机器视觉装置，从而实现精定位的全闭环定位方式，可实时在线采集约水深3m核辐射环境中探测器组件的位置坐标数据，并将该数据传送给控制器从而控制大车、小车，驱动大车、小车运动，完成探测器组件拆除装置、导向筒相对待拆除探测器组件的精确定位，无需事先在装卸料轨道上调试，并可适应于多台机组在探测器组件拆除过程中的定位需求。本发明采用了全闭环伺服控制原理，对目标对象实际位置数据进行实时在线采集，并反馈到控制系统里进行伺服控制。

所述大车底部装载有核用水下灯。

根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析的过程又有三种方法：逐点视觉定位法、分组视觉定位法及视觉标定法。

因此：

所述控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用分组视觉定位法进行位置分析。实际上表达了控制器配置有分组视觉定位法的计算程序。

所述控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用逐点视觉定位法进行位置分析。实际上表达了控制器配置有逐点视觉定位法的计算程序。

所述控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用视觉标定法进行位置分析。实际上表达了控制器配置有视觉标定法的计算程序。

基于所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用分组视觉定位法进行位置分析时，

包括以下步骤：

S1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

S2、粗定位：

探测器组件分为N组：Z1、Z2…ZN，每组探测器组件含4根探测器组件：A、B、C、D，控制器按照理论坐标将探测器组件拆除装置运动到当前目标组探测器组件上方；

S3、精定位：

控制水下耐辐照相机高度，使视场范围可观测到当前目标组探测器组件的A、B、C、D全部4根探测器组件，控制器通过水下耐辐照相机采集当前目标组探测器组件的组内4根探测器组件的图像并进行处理，计算出4根探测器组件的实际位置坐标，控制器根据4根探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车使探测器组件拆除装置运动到4根探测器组件的实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业。

基于所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用逐点视觉定位法进行位置分析时，

包括以下步骤：

M1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

M2、粗定位：

探测器组件分为N组：Z1、Z2…ZN，每组探测器组件含4根探测器组件：A、B、C、D，控制器按照理论坐标将探测器组件拆除装置运动到当前目标组探测器组件上方；

M3、精定位：

控制器控制水下耐辐照相机、以每次只采集当前目标组探测器组件内1根探测器组件图像的方式、获得当前1根探测器组件实际位置坐标，然后根据实际位置坐标进行探测器组件拆除装置运动定位和拆除作业。

M3、精定位的具体步骤为：

M31、1根探测器组件精定位：控制水下耐辐照相机高度，使视场范围可观测到当前目标组探测器组件其中1根探测器组件；控制器通过水下耐辐照相机采集当前目标组探测器组件的图像并进行处理，计算出当前1根探测器组件的实际位置坐标，控制器根据当前1根探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车使探测器组件拆除装置运动到当前1根探测器组件的实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业；

M32、精定位复位：

使探测器组件拆除装置复位运动到当前目标组探测器组件的正上方；

M33、循环操作：

重复M3、M4、直到将剩余3根探测器组件拆除。

基于所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用视觉标定法进行位置分析时，

包括以下步骤：

D1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

D2、视觉标定：

D21、控制器通过水下耐辐照相机采集三根或三根以上具有特征的探测器组件的图像并进行处理，计算得到对应特征点的实际位置坐标；

D22、将特征点的实际位置坐标与特征点的理论位置坐标比较，得出实际位置坐标与理论位置坐标的关系A；

D23、将剩余探测器组件的理论位置坐标以关系A进行映射，得出剩余剩余探测器组件的实际位置坐标；

D3、定位：

控制器根据探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车，使探测器组件拆除装置运动到实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业。

D21的方式具体为：

D211、控制水下耐辐照相机高度，使视场范围可观测到其中1根具有特征点的探测器组件；

D212、控制器通过水下耐辐照相机采集当前1根具有特征点的探测器组件的图像并进行处理计算出当前1根具有特征点的探测器组件的特征点的实际位置坐标；

D213、重复D211、D212获取其余具有特征点的探测器组件的特征点的实际位置坐标。

本发明采用的是利用理论位置坐标进行粗定位，然后采用水下耐辐照相机进行视觉上的精定位，在提高效率的基础上，其精度能保障到0.3mm。因此，其有别与传统的装卸料机拆装法，相比传统的装卸料机拆装法，本发明为了适配探测器组件需每次从堆芯中吊出并存放于堆内构件水池的堆内构件存放架上的要求，因此需要设计的大车、小车配合，但大车小车配合运动，由于探测器组件本身存在定位偏差，在加上存在较大的轨道偏差。因此，对于本领域来说，仅利用大车小车配合运动进行定位是无法满足定位需求的，因此，本发明设置了水下照相定位的定位系统，同时水下照相定位配合大车小车的粗定位，加上水下照相定位的精定位互相配合，从而提高定位精度。

由于本发明的应用环境为水下定位，由于水中有波动，往往会造成照相图像的与理论上的图像存在差异，为了克服该问题，本发明设置了3种特别适应于水下图像的分析方法，从而避免水中波动造成的差异，从而误计算定位坐标。

由于本发明的应用环境为水下定位，由于水波动以及高强度辐射影响，往往会造成照相图像质量较差，其图像质量的与理论上的图像存在差异，为了克服该问题，本发明设置了3种特别适应于波动水环境和高强度辐射影响下图像的分析方法，从而减轻水波动和高强度辐射造成定位坐标误差。

第一种：分组视觉定位法的优势在于：

由于反应堆堆芯测量探测器组件总共48个，其中有44支堆芯中子-温度探测器组件和4支压力容器水位探测器组件，分为12组分布在12个堆芯测量管座上，每个管座上有3-4个中子-温度探测器组件(SVRD)。因此，其中一组内的探测器组件的位置差异不大，因此，可以看出，探测器组件一般都是几个较为集中的甚至在一起的。因此，可以利用粗定位，将大车运动到某一组的探测器组件上方，然后采用全局照相法，将组内的所以探测器组件都拍摄到，在同时获得所有组内探测器组件的实际位置坐标，然后驱动探测器组件拆除装置对组内的探测器组件进行定位拆除。该方法是以一组为单位进行拆除，避免多次粗定位的误差影响，同时，该方法是以组为单位，将图像视场集中到组内，缩小水波动拍摄面积，从而获得更高质量的成像。

第二种：逐点视觉定位法的优势在于：

相比分组视觉定位法，其也是采用先对某一组的探测器组件的粗定位，有别于分组视觉定位法的是，其采用非组内探测器组件全局照相的方法，即，一次照相仅拍摄组内探测器组件种的1根探测器组件，因此需要将水下耐辐照相机(4)的视场拉的更靠向1根探测器组件，即视场内的水介质面积更少，因此可以避免水的波动(减速剂流动、密度波动、气泡)对测算精度的影响。有利于计算出更加准确的当前1根探测器组件的实际位置坐标。相比分组视觉定位法，其需要对1组探测器组件粗定位后进行多次拍摄和多次计算单根探测器组件的定位位置。效率上仅会延迟几秒。但其能将图像视场缩小到单根探测器组件的视线内，适应于动态变化明显的水环境。

第三种：视觉标定法的优势在于：

该方法采用的是特征点定位，采用摄像定位技术将目标特征点的实际位置坐标测算出，再算出实际位置坐标与理论位置坐标的关系A，以关系A一次推算出其他探测器组件的实际位置坐标。该方法仅需与目标特征点数相等的拍摄次数，因此，可以选择在水动态变化较弱的短暂时机进行拍摄，其余位置的定位无需再拍摄，这样就可以以最佳的拍摄时机进行获得最佳的定位位置。虽然从原理上，目标特征点数仅需一个即可，但考虑精度和可靠性问题，优选目标特征点数设置为3及3个以上。一般3次即可，因此，可以在拍摄窗口较佳的时间内完成。

本发明的有益效果有：

(1)定位精度高，可达到0.3mm，满足探测器组件拆除过程中探测器组件拆除装置相对待拆除探测器组件的定位要求。

(2)使用简单，无需事先在装卸料轨道上调试，减少了反应堆预装前的调试工作，缩短了预装时间。

(3)适应性强，可用于同设计系列的多台机组。

(4)适应恶劣的工作环境，可工作在深水高辐射环境中。

(5)降低了设备的设计、制造及装配难度。由于采用了全闭环的定位方式，对设备自身的精度要求降低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

附图1为本发明结构侧视示意图。

附图2为本发明探测器组件布局示意图。

图中附图标记分别表示为：

1、大车；2，小车；3，导向筒；4，水下耐辐照相机；5，核用水下灯；6，待拆除探测器组件；7，水面；8，装卸料轨道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示：

反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统，包括位于堆内构件水池边沿处的装卸料轨道8，装卸料轨道上架设有沿装卸料轨道移动的小车2，所述小车2上装载有沿垂直方向移动的大车1，所述大车1底部插入到堆内构件水池的水面7以下，且其大车底部装载有水下耐辐照相机4、导向筒3，所述导向筒3内配置有探测器组件拆除装置；

还包括控制器，所述控制器获取水下耐辐照相机4的拍摄图像,根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析，获得目标待拆除探测器组件的位置坐标，控制器根据目标待拆除探测器组件的位置坐标驱动小车2、大车1，使得导向筒3悬置于待拆除探测器组件正上方。

在本发明中采用了大车、小车进行对探测器组件拆除装置进行粗定位、同时水下耐辐照相机4和控制器组成了机器视觉装置，从而实现精定位的全闭环定位方式，可实时在线采集约水深3m核辐射环境中探测器组件的位置坐标数据，并将该数据传送给控制器从而控制大车、小车，驱动大车、小车运动，完成探测器组件拆除装置、导向筒相对待拆除探测器组件的精确定位，无需事先在装卸料轨道上调试，并可适应于多台机组在探测器组件拆除过程中的定位需求。本发明采用了全闭环伺服控制原理，对目标对象实际位置数据进行实时在线采集，并反馈到控制系统里进行伺服控制。

所述大车底部装载有核用水下灯5。

根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析的过程又有三种方法：逐点视觉定位法、分组视觉定位法及视觉标定法。

因此：

所述控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用分组视觉定位法进行位置分析。实际上表达了控制器配置有分组视觉定位法的计算程序。

所述控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用逐点视觉定位法进行位置分析。实际上表达了控制器配置有逐点视觉定位法的计算程序。

所述控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用视觉标定法进行位置分析。实际上表达了控制器配置有视觉标定法的计算程序。

本发明采用的是利用理论位置坐标进行粗定位，然后采用水下耐辐照相机进行视觉上的精定位，在提高效率的基础上，其精度能保障到0.3mm。因此，其有别与传统的装卸料机拆装法，相比传统的装卸料机拆装法，本发明为了适配探测器组件需每次从堆芯中吊出并存放于堆内构件水池的堆内构件存放架上的要求，因此需要设计的大车、小车配合，但大车小车配合运动，由于探测器组件本身存在定位偏差，在加上存在较大的轨道偏差。因此，对于本领域来说，仅利用大车小车配合运动进行定位是无法满足定位需求的，因此，本发明设置了水下照相定位的定位系统，同时水下照相定位配合大车小车的粗定位，加上水下照相定位的精定位互相配合，从而提高定位精度。

实施例2

如图2所示：

基于所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用分组视觉定位法进行位置分析时，

包括以下步骤：

S1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

S2、粗定位：

探测器组件分为12组：Z1、Z2…Z12，每组探测器组件含4根探测器组件：A、B、C、D，控制器按照理论坐标将探测器组件拆除装置运动到当前目标组探测器组件上方；

S3、精定位：

控制水下耐辐照相机4高度，使视场范围可观测到当前目标组探测器组件的A、B、C、D全部4根探测器组件，控制器通过水下耐辐照相机4采集当前目标组探测器组件的组内4根探测器组件的图像并进行处理，计算出4根探测器组件的实际位置坐标，控制器根据4根探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车使探测器组件拆除装置运动到4根探测器组件的实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业。

具体的，参考图2，以以拆除Z1组为例：

S2、粗定位：

控制器按照理论坐标(720，1364)将探测器组件拆除装置运动到Z1组探测器组件上方；

S3、精定位：

控制水下耐辐照相机4高度，使视场范围可观测到当前Z1组探测器组件的A、B、C、D全部4根探测器组件，控制器通过水下耐辐照相机4采集当前Z1组探测器组件的组内4根探测器组件的图像并进行处理，计算出4根探测器组件的实际位置坐标，控制器根据4根探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车使探测器组件拆除装置运动到4根探测器组件的实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业。待全部完成此4根探测器的拆除工作后，开始Z2组探测器组件的拆除。

实施例3

如图2所示：基于所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用逐点视觉定位法进行位置分析时，

包括以下步骤：

M1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

M2、粗定位：

探测器组件分为N组：Z1、Z2…ZN，每组探测器组件含4根探测器组件：A、B、C、D，控制器按照理论坐标将探测器组件拆除装置运动到当前目标组探测器组件上方；

M3、精定位：

控制器控制水下耐辐照相机4、以每次只采集当前目标组探测器组件内1根探测器组件图像的方式、获得当前1根探测器组件实际位置坐标，然后根据实际位置坐标进行探测器组件拆除装置运动定位和拆除作业。

M3、精定位的具体步骤为：

M31、1根探测器组件精定位：控制水下耐辐照相机4高度，使视场范围可观测到当前目标组探测器组件其中1根探测器组件；控制器通过水下耐辐照相机4采集当前目标组探测器组件的图像并进行处理，计算出当前1根探测器组件的实际位置坐标，控制器根据当前1根探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车使探测器组件拆除装置运动到当前1根探测器组件的实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业；

M32、精定位复位：

使探测器组件拆除装置复位运动到当前目标组探测器组件的正上方；

M33、循环操作：

重复M3、M4、直到将剩余3根探测器组件拆除。

具体的，以拆除Z1组为例：

其中

粗定位：将探测器组件拆除装置按照理论坐标运动到Z1组探测器组件上方，

拆除Z1组中A探测器组件时：

精定位：使视场范围可观测到当前Z1组探测器组件其中A探测器组件，获得A探测器组件的图像并进行处理，计算出A探测器组件的实际位置坐标，然后驱动大车、小车，使用探测器组件拆除装置对A探测器组件进行拆除作业。

复位后，

拆除Z1组中B探测器组件时：

精定位：使视场范围可观测到当前Z1组探测器组件其中B探测器组件，获得B探测器组件的图像并进行处理，计算出B探测器组件的实际位置坐标，然后驱动大车、小车，使用探测器组件拆除装置对B探测器组件进行拆除作业。

再复位后，

拆除Z1组中C探测器组件时：

精定位：使视场范围可观测到当前Z1组探测器组件其中C探测器组件，获得B探测器组件的图像并进行处理，计算出C探测器组件的实际位置坐标，然后驱动大车、小车，使用探测器组件拆除装置对C探测器组件进行拆除作业。

再复位后，

拆除Z1组中D探测器组件时：

精定位：使视场范围可观测到当前Z1组探测器组件其中D探测器组件，获得D探测器组件的图像并进行处理，计算出D探测器组件的实际位置坐标，然后驱动大车、小车，使用探测器组件拆除装置对D探测器组件进行拆除作业。

实施例4

如图2所示：基于所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用视觉标定法进行位置分析时，

包括以下步骤：

D1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

D2、视觉标定：

D21、控制器通过水下耐辐照相机4采集三根或三根以上具有特征的探测器组件的图像并进行处理，计算得到对应特征点的实际位置坐标；

D22、将特征点的实际位置坐标与特征点的理论位置坐标比较，得出实际位置坐标与理论位置坐标的关系A；

D23、将剩余探测器组件的理论位置坐标以关系A进行映射，得出剩余剩余探测器组件的实际位置坐标；

D3、定位：

控制器根据探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车，使探测器组件拆除装置运动到实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业。

D21的方式具体为：

D211、控制水下耐辐照相机4高度，使视场范围可观测到其中1根具有特征点的探测器组件；

D212、控制器通过水下耐辐照相机4采集当前1根具有特征点的探测器组件的图像并进行处理计算出当前1根具有特征点的探测器组件的特征点的实际位置坐标；

D213、重复D211、D212获取其余具有特征点的探测器组件的特征点的实际位置坐标。

上述实施例2-实施例3、实施例4的应用背景为：

由于本发明的应用环境为水下定位，由于水波动以及高强度辐射影响，往往会造成照相图像质量较差，其图像质量的与理论上的图像存在差异，为了克服该问题，本发明设置了3种特别适应于波动水环境和高强度辐射影响下图像的分析方法，从而减轻水波动和高强度辐射造成定位坐标误差。

第一种：分组视觉定位法的优势在于：

由于反应堆堆芯测量探测器组件总共48个，其中有44支堆芯中子-温度探测器组件和4支压力容器水位探测器组件，分为12组分布在12个堆芯测量管座上，每个管座上有3-4个中子-温度探测器组件(SVRD)。因此，其中一组内的探测器组件的位置差异不大，因此，可以看出，探测器组件一般都是几个较为集中的甚至在一起的。因此，可以利用粗定位，将大车运动到某一组的探测器组件上方，然后采用全局照相法，将组内的所以探测器组件都拍摄到，在同时获得所有组内探测器组件的实际位置坐标，然后驱动探测器组件拆除装置对组内的探测器组件进行定位拆除。该方法是以一组为单位进行拆除，避免多次粗定位的误差影响，同时，该方法是以组为单位，将图像视场集中到组内，缩小水波动拍摄面积，从而获得更高质量的成像。

第二种：逐点视觉定位法的优势在于：

相比分组视觉定位法，其也是采用先对某一组的探测器组件的粗定位，有别于分组视觉定位法的是，其采用非组内探测器组件全局照相的方法，即，一次照相仅拍摄组内探测器组件种的1根探测器组件，因此需要将水下耐辐照相机(4)的视场拉的更靠向1根探测器组件，即视场内的水介质面积更少，因此可以避免水的波动(减速剂流动、密度波动、气泡)对测算精度的影响。有利于计算出更加准确的当前1根探测器组件的实际位置坐标。相比分组视觉定位法，其需要对1组探测器组件粗定位后进行多次拍摄和多次计算单根探测器组件的定位位置。效率上仅会延迟几秒。但其能将图像视场缩小到单根探测器组件的视线内，适应于动态变化明显的水环境。

第三种：视觉标定法的优势在于：

该方法采用的是特征点定位，采用摄像定位技术将目标特征点的实际位置坐标测算出，再算出实际位置坐标与理论位置坐标的关系A，以关系A一次推算出其他探测器组件的实际位置坐标。该方法仅需与目标特征点数相等的拍摄次数，因此，可以选择在水动态变化较弱的短暂时机进行拍摄，其余位置的定位无需再拍摄，这样就可以以最佳的拍摄时机进行获得最佳的定位位置。虽然从原理上，目标特征点数仅需一个即可，但考虑精度和可靠性问题，优选目标特征点数设置为3及3个以上。一般3次即可，因此，可以在拍摄窗口较佳的时间内完成。同时，由于其是处于强辐射环境，对摄像机的防护无法做到最佳，因此应尽量再摄像机拍摄成像最佳时机完成，再本定位方法中，其采用较少的拍摄次数就可以完成所有探测器组件的定位，因此，其避免后续每个探测器组件的拍摄后，随着次数增加导致后期的成像不好的问题。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统，其特征在于，包括位于堆内构件水池边沿处的装卸料轨道（8），装卸料轨道上架设有沿装卸料轨道移动的小车（2），所述小车（2）上装载有沿垂直方向移动的大车（1），所述大车（1）底部插入到堆内构件水池的水面（7）以下，且其大车底部装载有水下耐辐照相机（4）、导向筒（3），所述导向筒（3）内配置有探测器组件拆除装置；

还包括控制器，所述控制器获取水下耐辐照相机（4）的拍摄图像，根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析，获得目标待拆除探测器组件的位置坐标，控制器根据目标待拆除探测器组件的位置坐标驱动小车（2）、大车（1），使得导向筒（3）悬置于待拆除探测器组件正上方；

控制器配置有：分组视觉定位法的计算程序、逐点视觉定位法的计算程序、视觉标定法的计算程序；

控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析的过程有：分组视觉定位法、逐点视觉定位法及视觉标定法；

分组视觉定位法的过程为：每次定位，采集当前目标组探测器组件的组内4根探测器组件的图像并进行处理，计算出4根探测器组件的实际位置坐标；

逐点视觉定位的过程为：每次定位，只采集当前目标组探测器组件内1根探测器组件图像的方式、获得当前1根探测器组件实际位置坐标；

视觉标定法的过程为：只进行一次定位，采集三根以上具有特征的探测器组件的图像并进行处理，计算得到对应特征点的实际位置坐标；将特征点的实际位置坐标与特征点的理论位置坐标比较，得出实际位置坐标与理论位置坐标的关系A；再将剩余探测器组件的理论位置坐标以关系A进行映射，得出剩余探测器组件的实际位置坐标。

2.根据权利要求1所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统，其特征在于，所述大车底部装载有核用水下灯（5）。

3.基于权利要求1所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，其特征在于，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用分组视觉定位法进行位置分析时，

包括以下步骤：

S1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

S2、粗定位：

探测器组件分为N组：Z1、Z2 …ZN，每组探测器组件含4根探测器组件：A、B、C、D，控制器按照理论坐标将探测器组件拆除装置运动到当前目标组探测器组件上方；

S3、精定位：

控制水下耐辐照相机（4）高度，使视场范围可观测到当前目标组探测器组件的A、B、C、D全部4根探测器组件，控制器通过水下耐辐照相机（4）采集当前目标组探测器组件的组内4根探测器组件的图像并进行处理，计算出4根探测器组件的实际位置坐标，控制器根据4根探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车使探测器组件拆除装置运动到4根探测器组件的实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业。

4.基于权利要求1所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，其特征在于，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用逐点视觉定位法进行位置分析时，

包括以下步骤：

M1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

M2、粗定位：

探测器组件分为N组：Z1、Z2 …ZN，每组探测器组件含4根探测器组件：A、B、C、D，控制器按照理论坐标将探测器组件拆除装置运动到当前目标组探测器组件上方；

M3、精定位：

控制器控制水下耐辐照相机（4）、以每次只采集当前目标组探测器组件内1根探测器组件图像的方式、获得当前1根探测器组件实际位置坐标，然后根据实际位置坐标进行探测器组件拆除装置运动定位和拆除作业。

5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，

M3、精定位的具体步骤为：

M31、1根探测器组件精定位：控制水下耐辐照相机（4）高度，使视场范围可观测到当前目标组探测器组件其中1根探测器组件；控制器通过水下耐辐照相机（4）采集当前目标组探测器组件的图像并进行处理，计算出当前1根探测器组件的实际位置坐标，控制器根据当前1根探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车使探测器组件拆除装置运动到当前1根探测器组件的实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业；

M32、精定位复位：

使探测器组件拆除装置复位运动到当前目标组探测器组件的正上方；

M33、循环操作：

重复M3、M4、直到将剩余3根探测器组件拆除。

6.基于权利要求1所述的反应堆探测器组件拆除装置机器视觉定位系统的定位方法，其特征在于，控制器根据拍摄图像对目标待拆除探测器组件进行位置分析采用视觉标定法进行位置分析时，

包括以下步骤：

D1、复位：

控制器以大车、小车上的激光测距仪测得的位置数据为参考、计算出探测器组件拆除装置在堆内构件水池的理论位置坐标，控制器再以探测器组件拆除装置的理论位置坐标驱动大车、小车移动，使探测器组件拆除装置按照其在堆内构件水池的理论位置坐标运动至以堆内构件中心点为零点位置的正上方；

D2、视觉标定：

D21、控制器通过水下耐辐照相机（4）采集三根以上具有特征的探测器组件的图像并进行处理，计算得到对应特征点的实际位置坐标；

D22、将特征点的实际位置坐标与特征点的理论位置坐标比较，得出实际位置坐标与理论位置坐标的关系A；

D23、将剩余探测器组件的理论位置坐标以关系A进行映射，得出剩余剩余探测器组件的实际位置坐标；

D3、定位：

控制器根据探测器组件的实际位置坐标控制大车、小车，使探测器组件拆除装置运动到实际位置坐标的上方，然后开始拆除作业。

7.根据权利要求6所述的定位方法，其特征在于，

D21的方式具体为：

D211、控制水下耐辐照相机（4）高度，使视场范围可观测到其中1根具有特征点的探测器组件；

D212、控制器通过水下耐辐照相机（4）采集当前1根具有特征点的探测器组件的图像并进行处理计算出当前1根具有特征点的探测器组件的特征点的实际位置坐标；

D213、重复D211、D212获取其余具有特征点的探测器组件的特征点的实际位置坐标。

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