CN112117017A - 一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置和方法，所述检测装置包括图像采集系统3和图像分析测量系统，所述图像采集系统3安装在驱动杆2上方。图像采集系统3采集驱动杆头部齐平度的图片并保存，图像分析测量系统以图像采集系统保存的图片为处理对象，通过图像测量技术计算出驱动杆高度差的实际尺寸，从而判断驱动杆是否脱扣和连接到位。本发明通过图像采集系统3采集驱动杆头部齐平度的图片，通过图像分析测量系统基于图像测量技术计算出驱动杆的高度差，实现驱动杆高度差的非接触式远程测量，从而判断各个驱动杆是否脱扣和连接到位，保证了解锁检查工作的质量，提高了工作的效率，克服了以往接触式测量的弊端。

Description

一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置和方法
技术领域
本发明涉及核电站反应堆控制棒驱动杆解锁检查技术领域，具体涉及一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置和方法。
背景技术
在压水堆核电站现场安装、反应堆停堆换料以及在役检查期间，控制棒驱动杆组件与控制棒组件之间要进行解锁(脱扣和连接)，为了保证安全，要检查解锁是否到位。
在停堆换料以及在役检查期间，反应堆堆腔具有强放射性，操作人员不能接近，而且控制棒组件位于堆腔换料水池水面下4米多深，检查控制棒驱动杆解锁是否到位时，工作人员只能进行远距离水下操作，难度比较大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，包括图像采集系统和图像分析测量系统，所述图像采集系统安装在驱动杆上方。
图像采集系统采集驱动杆头部齐平度的图片并保存，图像分析测量系统以图像采集系统保存的图片为处理对象，通过图像测量技术计算出驱动杆高度差的实际尺寸，从而判断驱动杆是否解锁(脱扣和连接)到位。
优选地，所述图像采集系统包括摄像头、支撑杆、高度微调挂架、电缆和控制箱，所述支撑杆的一端与摄像头连接，所述支撑杆的另一端与高度微调挂架连接，所述摄像头通过电缆连接控制箱。
支撑杆固定摄像头，高度微调挂架调节摄像头的高度至与驱动杆头部齐平，摄像头对驱动杆进行视频检查，控制箱通过电缆接收摄像头拍摄的视频图像，并将得到的视频图像信息转换为数字信息进行存储和处理，最终记录保存为图片。
优选地，所述摄像头与支撑杆通过紧固件连接。
优选地，所述摄像头为水下作业耐辐照摄像头。
优选地，所述水下作业耐辐照摄像头内部装有俯仰驱动电机和图像传感器芯片，具有照明功能和俯仰可调功能。
优选地，所述支撑杆用于提供摄像头的安装平台，由若干根长杆通过端面对接螺纹锁紧的方式连接而成，长杆的数量和长度可根据实际需要选择。
优选地，所述支撑杆为碳纤维材质以减轻重量。
优选地，所述高度微调挂架包括固定夹、挂钩、支撑杆夹具、上下微调装置和微调旋转手柄，所述挂钩挂在驱动杆上方设备的栏杆上，所述固定夹一端固定在挂钩的圆杆上，另一端固定在驱动杆上方设备的栏杆的圆杆上，所述上下微调装置上安装支撑杆夹具，所述支撑杆夹具夹持固定支撑杆，所述上下微调结构与旋转手柄通过操作丝杆导向机构连接。上下微调装置通过旋转手柄操作丝杆导向机构使自身上下移动，以达到微调摄像头高度的目的。
优选地，所述固定夹通过半圆加紧结构固定在驱动杆上方设备的栏杆的圆杆上。
优选地，所述半圆加紧结构的数量为2个。
优选地，所述支撑杆夹具通过卡箍结构来夹持固定支撑杆。
优选地，所述电缆为水下耐辐照电缆。
优选地，所述控制箱为加装图片采集卡的电脑。
优选地，所述图像分析测量系统为图像分析测量软件，安装在电脑上。
本发明的另一目的是提供一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量方法，包括如下步骤：
1、图像采集系统采集驱动杆顶端的平视图片并保存；
2、图像分析测量系统以图像采集系统保存的图片为处理对象，以驱动杆直径的实际尺寸为已知尺寸，手动捕捉图片上的图上尺寸，根据图上尺寸与实际尺寸成比例的原理，计算出驱动杆高度差的实际尺寸。
优选地，所述图上尺寸包括驱动杆高度差的图上尺寸和驱动杆直径的图上尺寸，所述驱动杆高度差的实际尺寸通过以下计算公式计算得到：
驱动杆高度差的实际值＝(驱动杆高度差的图上尺寸/驱动杆直径的图上尺寸)*驱动杆直径的实际值。
本发明的有益技术效果：
本发明通过图像采集系统采集驱动杆头部齐平度的图片，通过图像分析测量系统基于图像测量技术计算出驱动杆的高度差，实现驱动杆高度差的非接触式远程测量，从而判断各个驱动杆是否解锁(脱扣和连接)到位，保证了解锁检查工作的质量，提高了工作的效率，克服了以往接触式测量的弊端。
附图说明
图1为驱动杆安装示意图。
图2为驱动杆分布示意图。
图3为图像采集系统工作示意图(侧面)。
图4为图像采集系统工作示意图(正面)。
图5为图像采集系统结构示意图(侧面)。
图6为图像采集系统结构示意图(正面)。
图7为摄像头采集图片示意图。
图8为高度微调挂架结构示意图。
图9为图像分析测量软件的操作界面。
其中：
1-上部堆内构件、2-驱动杆、3-图像采集系统、4-高度微调挂架、31-摄像头、32-支撑杆、33-高度微调挂架、34-电缆、35-控制箱、41-固定夹、42-挂钩、43-支撑杆夹具、44-上下微调装置、45-微调旋转手柄。
具体实施方式
本发明提供一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，包括图像采集系统3和图像分析测量系统，所述图像采集系统3安装在驱动杆2上方。
图像采集系统3采集驱动杆头部齐平度的图片并保存，图像分析测量系统以图像采集系统保存的图片为处理对象，通过图像测量技术计算出驱动杆高度差的实际尺寸。
进一步地，所述图像采集系统包括摄像头31、支撑杆32、高度微调挂架33、电缆34和控制箱35，所述支撑杆32的一端与摄像头31连接，所述支撑杆32的另一端与高度微调挂架33连接，所述摄像头31通过电缆34连接控制箱35。
支撑杆固定摄像头31，高度微调挂架33调节摄像头31的高度至与驱动杆头部齐平，摄像头31对驱动杆进行视频检查，控制箱35通过电缆34接收摄像头31拍摄的视频图像，并将得到的视频图像信息转换为数字信息进行存储和处理，最终记录保存为图片。
进一步地，所述摄像头31与支撑杆32通过紧固件连接。
进一步地，所述摄像头31为水下作业耐辐照摄像头。
进一步地，所述水下作业耐辐照摄像头内部装有俯仰驱动电机和图像传感器芯片，具有照明功能和俯仰可调功能。
进一步地，所述支撑杆32用于提供摄像头31的安装平台，由若干根长杆通过端面对接螺纹锁紧的方式连接而成，长杆的数量和长度可根据实际需要选择。
进一步地，所述支撑杆32为碳纤维材质以减轻重量。
进一步地，所述高度微调挂架33包括固定夹41、挂钩42、支撑杆夹具43、上下微调装置44和微调旋转手柄45，所述挂钩42挂在驱动杆上方设备的栏杆上，所述固定夹41固定在驱动杆上方设备的栏杆的圆杆上，所述上下微调装置44上安装支撑杆夹具43，所述支撑杆夹具43夹持固定支撑杆32，所述上下微调结构与旋转手柄45通过操作丝杆导向机构连接。上下微调装置44通过旋转手柄45操作丝杆导向机构使自身上下移动，以达到微调摄像头高度的目的。
进一步地，所述固定夹41通过半圆加紧结构固定在驱动杆上方设备的栏杆的圆杆上。
进一步地，所述半圆加紧结构为2个。
进一步地，所述支撑杆夹具43通过卡箍结构来夹持固定支撑杆32。
进一步地，所述电缆34为水下耐辐照电缆。
进一步地，所述控制箱35为加装图片采集卡的电脑。
进一步地，所述图像分析测量系统为图像分析测量软件，安装在电脑上。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“相机控制”单元模块，所述“相机控制”单元模块包括“变倍-”功能模块、“变倍+”功能模块、“调焦-”功能模块、“调焦+”功能模块、“光圈-”功能模块和“光圈+”功能模块，分别用于观察图像放大率是否缩小、观察图像放大率是否增大、观察图像的清晰度是否变低、观察图像的清晰度是否变高、观察图像亮度是否减弱以及观察图像亮度是否增强。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“电机控制”单元模块，所述“电机控制”单元模块包括“上”功能模块、“下”功能模块、“左”功能模块、“右”功能模块、“照明-”功能模块和“照明+”功能模块，分别用于观察相机视场是否往上移动、观察相机视场是否往下移动、观察相机视场是否往左移动、观察相机视场是否往右移动、观察图像亮度是否减弱以及观察图像亮度是否增强。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“打开图像”功能模块，用于浏览打开图像信息。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“截图”功能模块，用于保存当前画面到选择的地址。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“保存图片”功能模块，用于当前图片进行保存。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“保存路径”功能模块，用于提供图片文件保存地址的选择功能。
进一步地，所述图像分析测量软件在启动“截图”功能模块后，启动“测量”功能模块前，需要输入标定参考物的真实尺寸。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“标定线1”功能模块，用于确定图像需要标定的起始位置。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“标定线2”功能模块，用于确定图像需要标定的终结位置。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“关闭图像”功能模块，用于关闭图片文件。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“测量”功能模块，用于观察图像进入测量模式。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“测量平面”操作按钮，生成测量平面基准线。
进一步地，所述图像分析测量系统包括“测量平面调节”单元模块，所述“测量平面调节”包括“上升”功能模块、“下降”功能模块、“顺时针”功能模块和“逆时针”功能模块，用于向上调节基准线位置、向下调节基准线位置、顺时针旋转调节基准线、逆时针旋转调节基准线。
进一步地，所述图像分析测量软件包括“测量线”功能模块，用于确定要测量的位置。
本发明的另一目的是提供一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量方法，包括如下步骤：
1、图像采集系统3采集驱动杆2顶端的平视图片并保存；
2、图像分析测量系统以图像采集系统3保存的图片为处理对象，以驱动杆直径的实际尺寸为已知尺寸，手动捕捉图片上的图上尺寸，根据图上尺寸与实际尺寸成比例的原理，计算出驱动杆高度差的实际尺寸。
进一步地，所述图上尺寸包括驱动杆高度差的图上尺寸和驱动杆直径的图上尺寸，所述驱动杆高度差的实际尺寸通过以下计算公式计算得到：
驱动杆高度差的实际值＝(驱动杆高度差的图上尺寸/驱动杆直径的图上尺寸)*驱动杆直径的实际值。
进一步地，所述控制棒驱动杆高度差非接触式测量方法，具体包括如下步骤：
1、启动“打开图像”功能模块，浏览打开摄像头31拍摄的视频图像，观察摄像头31与驱动杆2头部的齐平度，通过高度微调挂架33微调摄像头与大多数驱动杆2顶端齐平；
2、启动“截图”功能模块，保存当前画面到选择的地址，驱动杆2顶端的平视图片被保存；
3、输入驱动杆直径的实际尺寸；
4、启动“标定线1”功能模块和“标定线2”功能模块，确定图片上驱动杆直径的起始位置和终结位置。
5、启动“测量平面”功能模块，生成测量平面基准线；启动“测量线”功能模块，确定图片上驱动杆高度差的测量位置；
6、启动“测量”功能模块，计算出驱动杆高度差的实际尺寸。
进一步地，通过“相机控制”单元模块和“电机控制”单元模块实现对摄像头31的操作控制。
进一步地，所述平面基准线能够通过启动“测量平面调节”单元模块调节。
进一步地，完成测量后，启动“打开图像”功能模块跳出测量模式，重新开始动态监控。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，包括图像采集系统(3)和图像分析测量系统，所述图像采集系统(3)安装在驱动杆(2)上方。
2.根据权利要求1所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，其特征在于，所述图像采集系统包括摄像头(31)、支撑杆(32)、高度微调挂架(33)、电缆(34)和控制箱(35)，所述支撑杆(32)的一端与摄像头(31)连接，所述支撑杆(32)的另一端与高度微调挂架(33)连接，所述摄像头(31)通过电缆(34)连接控制箱(35)。
3.根据权利要求2所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，其特征在于，所述摄像头(31)为水下作业耐辐照摄像头。
4.根据权利要求2或3所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，其特征在于，所述支撑杆(32)由若干根长杆通过端面对接螺纹锁紧的方式连接而成。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，其特征在于，所述高度微调挂架(33)包括固定夹(41)、挂钩(42)、支撑杆夹具(43)、上下微调装置(44)和微调旋转手柄(45)，所述挂钩(42)挂在驱动杆上方设备的栏杆上，所述固定夹(41)一端固定在挂钩(42)的圆杆上，另一端固定在驱动杆上方设备的栏杆的圆杆上，所述上下微调装置(44)上安装支撑杆夹具(43)，所述支撑杆夹具(43)夹持固定支撑杆(32)，所述上下微调结构与旋转手柄(45)通过操作丝杆导向机构连接。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，其特征在于，所述电缆(34)为水下耐辐照电缆。
7.根据权利要求2-6任意一项所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，其特征在于，所述控制箱(35)为加装图片采集卡的电脑。
8.根据权利要求7所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置，其特征在于，所述图像分析测量系统为图像分析测量软件，安装在电脑上。
9.一种控制棒驱动杆高度差非接触式测量方法，包括如下步骤：通过权利要求1-8任意一项所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量装置进行控制棒驱动杆高度差测量，所述图像采集系统采集驱动杆顶端的平视图片并保存，所述图像分析测量系统以图像采集系统保存的图片为处理对象，以驱动杆直径的实际尺寸为已知尺寸，手动捕捉图片上的图上尺寸，根据图上尺寸与实际尺寸成比例的原理，计算出驱动杆高度差的实际尺寸。
10.根据权利要求9所述的控制棒驱动杆高度差非接触式测量方法，其特征在于，所述图上尺寸包括驱动杆高度差的图上尺寸和驱动杆直径的图上尺寸，所述驱动杆高度差的实际尺寸通过以下计算公式计算得到：
驱动杆高度差的实际值＝(驱动杆高度差的图上尺寸/驱动杆直径的图上尺寸)*驱动杆直径的实际值。
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