CN112730422A - 一种核电站安全壳缺陷检测方法及系统 - Google Patents

一种核电站安全壳缺陷检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种核电站安全壳缺陷检测方法及系统，应用于核电站安全壳缺陷检测系统，包括：云台、可转动设置在云台上的相机、分别与云台和相机通信连接的控制装置；方法包括：对核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得云台的绝对坐标；基于相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域；获取每个待检测区域的中心点坐标；根据云台的绝对坐标和每个待检测区域的中心点坐标，确定云台对应每个待检测区域的方位信息；根据方位信息控制云台，以控制相机对每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像；对每个待检测区域的图像进行缺陷检测。本发明不受天气影响，避免高空作业，且作业效率显著提高。

Description

一种核电站安全壳缺陷检测方法及系统
技术领域
本发明涉及核电站安全壳缺陷检测的技术领域，更具体地说，涉及一种核电站安全壳缺陷检测方法及系统。
背景技术
对于核电站安全壳外观检查，对于安全壳裸露在外的部分结构的外观检查，基本采用使用吊篮的人工检查方案。其中，使用吊篮的人工检查方案：对于单层安全壳，可利用安全壳环梁作为支点使用吊篮，工作人员在吊篮中对安全壳混凝土外表面进行检查。这种方案使用裂缝对比卡或者裂缝测宽仪进行裂缝宽度测量，使用激光测距仪对缺陷进行定位。
然而，现有的方案存在以下问题：
受天气影响较大：现有方案需要使用吊篮，在大风、大雨、大雪等天气无法作业。受法规要求限制，CTT试验(安全壳试验)最高压力平台持续时间有限，若此期间为恶劣天气，将无法完成此阶段的裂缝监测。
高空作业风险较大：现有方案需要人工爬上吊篮进行作业，属于高空特种作业，有中暑、高空坠落等风险。
作业效率低：现有方案中的吊篮移动速度慢，作业效率低，而且安全壳吊篮造价高，一般不能多个吊篮同时作业。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种核电站安全壳缺陷检测方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电站安全壳缺陷检测方法，应用于核电站安全壳缺陷检测系统，所述核电站安全壳缺陷检测系统包括：云台、可转动设置在所述云台上的相机、分别与所述云台和所述相机通信连接的控制装置；所述方法包括：
对所述核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得所述云台的绝对坐标；
基于所述相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域；
获取每个待检测区域的中心点坐标；
根据所述云台的绝对坐标和所述每个待检测区域的中心点坐标，确定所述云台对应所述每个待检测区域的方位信息；
根据所述方位信息控制所述云台，以控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像；
对所述每个待检测区域的图像进行缺陷检测。
其中，所述对所述核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得所述云台的绝对坐标包括：
获取安全壳外表面的三维模型；
在所述安全壳外表面确定三个可识别点；
基于所述三个可识别点，获得所述云台的绝对坐标。
其中，所述基于所述三个可识别点，获得所述云台的绝对坐标包括：
基于所述三个可识别点，获取所述三个可识别点的已知绝对坐标；
将所述相机的视野中心对准所述三个可识别点，以获得所述云台相对于所述三个可识别点的方位信息；
根据所述三个可识别点的已知绝对坐标和所述云台相对于所述三个可识别点的方位信息，计算所述云台的绝对坐标；所述云台相对于所述三个可识别点的方位信息包括：所述云台相对于所述三个可识别点的三组方位角和仰角。
其中，所述每个待检测区域的方位信息包括：云台相对于每个待检测区域的方位角和仰角；
所述根据所述方位信息控制所述云台，以控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像包括：
控制所述云台的方位角和仰角，使所述云台的方位角和仰角依次调整至所述每个待检测区域的方位角和仰角，以控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像。
其中，所述控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照包括：
根据所述每个待检测区域的方位角和仰角、所述云台的绝对坐标、以及安全壳外表面的三维曲面，计算出每个待检测区域的中心点的绝对坐标和所述云台至每个待检测区域的中心点的距离；
将所述相机的焦距调整为所述云台至每个待检测区域的中心点的距离，并控制所述云台的方位角和仰角依次调整至所述每个待检测区域的方位角和仰角，以对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照。
其中，所述对所述每个待检测区域的图像进行缺陷检测包括：
对所述每个待检测区域的图像进行识别；
根据识别结构判断所述待检测区域是否有缺陷；
若是，对所述缺陷的尺寸进行测量，以获得所述缺陷的横向尺寸和纵向尺寸。
其中，所述方法还包括：
对所述缺陷的尺寸进行校正。
其中，所述对所述缺陷的尺寸进行校正包括：
根据所述云台的绝对坐标与所述相机的尺寸，计算所述相机的绝对坐标；
根据有缺陷的待检测区域的中心点坐标和所述相机的绝对坐标，计算所述相机与所述有缺陷的待检测区域所形成的水平夹角和垂直夹角；
根据所述相机与所述有缺陷的待检测区域所形成的水平夹角和垂直夹角，对所述有缺陷的待检测区域中的缺陷进行校正，以获得每个缺陷的实际横向尺寸和实际纵向尺寸。
本发明还提供一种核电站安全壳缺陷检测系统，包括：云台、可转动设置在所述云台上的相机、分别与所述云台和所述相机通信连接的控制装置；
所述控制装置用于：
对所述核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得所述云台的绝对坐标；
基于所述相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域；
获取每个待检测区域的中心点坐标；
根据所述云台的绝对坐标和所述每个待检测区域的中心点坐标，确定所述云台对应所述每个待检测区域的方位信息；
根据所述方位信息控制所述云台，以控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像；
对所述每个待检测区域的图像进行缺陷检测。
其中，所述云台包括；支撑部和转动部；
所述支撑部包括：支架，所述转动部可转动设置在所述支架上；所述相机可转动设置在所述转动部上。
其中，所述相机为可自动变焦的长焦相机。
其中，所述云台和所述相机通过有线方式或者无线方式与所述控制装置进行通信连接。
其中，所述控制装置包括：显示模块；
所述显示模块用于对所述相机拍摄得到的每个待检测区域的图像进行显示。
实施本发明的核电站安全壳缺陷检测方法及系统，具有以下有益效果：包括：云台、可转动设置在云台上的相机、分别与云台和相机通信连接的控制装置；方法包括：对核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得云台的绝对坐标；基于相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域；获取每个待检测区域的中心点坐标；根据云台的绝对坐标和每个待检测区域的中心点坐标，确定云台对应每个待检测区域的方位信息；根据方位信息控制云台，以控制相机对每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像；对每个待检测区域的图像进行缺陷检测。本发明不受天气影响，避免高空作业，且作业效率显著提高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的核电站安全壳缺陷检测系统的检测示意图；
图2是本发明实施例提供的核电站安全壳缺陷检测系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的核电站安全壳缺陷检测方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的多个待检测区域划分示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1，图1为本发明提供的核电站安全壳缺陷检测系统的检测示意图。
具体的，如图1所示，该核电站安全壳缺陷检测系统包括：云台、可转动设置在云台上的相机、分别与云台和相机通信连接的控制装置。一些实施例中，云台和相机通过有线方式或者无线方式与控制装置进行通信连接。
如图2所示，本发明实施例的云台包括；支撑部和转动部。支撑部包括：支架，转动部可转动设置在支架上；相机可转动设置在转动部上。其中，该支架可以为三脚支架。
一些实施例中，该相机为可自动变焦的长焦相机。如图2所示，该相机包括：镜头和主机，其中，主机可以通过有线或者无线的方式与控制装置进行通信连接，以接收控制装置发送的控制指令，并根据控制指令调节镜头的焦距。
一些实施例中，云台可根据控制装置下发的控制指令转动，以将相机移动至对应的位置。
一些实施例中，该控制装置包括：显示模块；显示模块用于对相机拍摄得到的每个待检测区域的图像进行显示。进一步地，该显示模块还可以用于对缺陷信息、相机的位置信息、云台的坐标信息等进行显示。
可选的，该显示模块包括但不限于LCD显示屏、LED显示屏、触控显示屏、OLED显示屏、柔性显示屏。
可以理解地，一些实施例中，该控制装置可以为计算机终端。
进一步地，一些实施例中，该控制装置用于：
对核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得云台的绝对坐标；
基于相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域；
获取每个待检测区域的中心点坐标；
根据云台的绝对坐标和每个待检测区域的中心点坐标，确定云台对应每个待检测区域的方位信息；
根据方位信息控制云台，以控制相机对每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像；
对每个待检测区域的图像进行缺陷检测。
参考图3，图3为本发明提供的核电站安全壳缺陷检测方法的流程示意图。
如图3所示，该核电站安全壳缺陷检测方法可应用于本发明实施例公开的核电站安全壳缺陷检测系统，即本发明实施例的核电站安全壳缺陷检测方法可以通过本发明实施例公开的核电站安全壳缺陷检测系统实现。
如图3所示，该核电站安全壳缺陷检测方法包括：
步骤S201、对核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得云台的绝对坐标。
一些实施例中，对核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得云台的绝对坐标包括：获取安全壳外表面的三维模型；在安全壳外表面确定三个可识别点；基于三个可识别点，获得云台的绝对坐标。
其中，基于三个可识别点，获得云台的绝对坐标包括：基于三个可识别点，获取三个可识别点的已知绝对坐标；将相机的视野中心对准三个可识别点，以获得云台相对于三个可识别点的方位信息；根据三个可识别点的已知绝对坐标和云台相对于三个可识别点的方位信息，计算云台的绝对坐标；云台相对于三个可识别点的方位信息包括：云台相对于三个可识别点的三组方位角和仰角。
具体的，在云台位置放置好后，控制装置向相机发送控制指令，以将相机的镜头调节至较小的焦距，从而可以获取较大的视野，控制装置控制云台移动，并调节相机的焦距，以将相机视野中心位置移动到第一个可识别点P1，并在将相机视野中心位置移动到第一个可识别点P1后，控制装置记录第一个可识别点P1的方位角CP1和仰角AP1。同理，将相机视野中心位置移动到第二个可识别点P2，并在移动至第二个可识别点P2后，记录第二个可识别点P2的方位角CP2和仰角AP2。同理，记录第三个可识别点P3的方位角CP3和仰角AP3。
在记录完三个可识别点P1、P2、P3的方位角和仰角后，根据P1、P2、P3的坐标以及相应的方位角和仰角，计算出云台所在位置的绝对坐标P0(x0，y0，z0)。
具体的，将安全壳外表面的三维模型输入控制装置后，控制装置直接读取安全壳外表面的三维模型。接着，在安全壳外表面上选取三个已知的可识别点(例如，可以是平台凸出点、钢结构的一角等)。其中，所选取的三个书籍的可识别点的位置、坐标等信息均为已知。然后，将云台(包括相机)放置在预设位置。可选的，预设位置一般为视野开阔、距离安全壳100m左右的位置。如图1所示，S00为本发明实施例的核电站安全壳缺陷检测系统的单次可检测范围，即为相机的可测量范围，其为安全壳外表面(圆柱面)的1/4圆柱面。可以理解地，通过采用本发明实施例的核电站安全壳缺陷检测系统，需要进行4次测量方可完成安全壳360°范围内的缺陷检测。当然，可以理解地，也可以采用多个本发明实施例的核电站安全壳缺陷检测系统同时进行检测，例如，可以设置4个该检测系统，即可一次完成对安全壳360°范围内的检测。
步骤S202、基于相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域。
如图1所示，相机的可测量范围即为S00。其中，基于相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域即为将S00划分为多个待检测区域。其中，具体划分示意图如图4所示。
一些实施例中，在进行待检测区域划分时，各待检测区域面积较小，一般不大于30cm*30cm，且需要保证相机可以完成该区域的拍摄。进一步地，为了后续图像自动拼接，各个待检测区域可有部分重叠，即在完成安全壳外表面拍照后，所有照片可拼接出完整的安全壳外表面，以避免出现遗漏现象。
步骤S203、获取每个待检测区域的中心点坐标。
一些实施例中，在完成待检测区域的划分后，获取每个待检测区域的中心点坐标。设任意一个待检测区域为Si，则其中心点坐标表示为Pi。
步骤S204、根据云台的绝对坐标和每个待检测区域的中心点坐标，确定云台对应每个待检测区域的方位信息。
其中，每个待检测区域的方位信息包括：云台相对于每个待检测区域的方位角和仰角。
一些实施例中，在确定每个待检测区域的中心点坐标Pi后，根据每个待检测区域的中心点坐标Pi与云台的绝对坐标P0，确定云台对应每个待检测区域的方位信息。即确定每个中心点坐标Pi与云台的绝对坐标P0连线时对应的云台的每组方位角Ci和仰角Ai。
步骤S205、根据方位信息控制云台，以控制相机对每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像。
一些实施例中，根据方位信息控制云台，以控制相机对每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像包括：控制云台的方位角和仰角，使云台的方位角和仰角依次调整至每个待检测区域的方位角和仰角，以控制相机对每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像。
一些实施例中，控制相机对每个待检测区域进行巡航检测拍照包括：根据每个待检测区域的方位角和仰角、云台的绝对坐标、以及安全壳外表面的三维曲面，计算出每个待检测区域的中心点的绝对坐标和云台至每个待检测区域的中心点的距离；将相机的焦距调整为云台至每个待检测区域的中心点的距离，并控制云台的方位角和仰角依次调整至每个待检测区域的方位角和仰角，以对每个待检测区域进行巡航检测拍照。
具体的，在确定云台对应每个待检测区域的每组方位角Ci和仰角Ai后，根据每个待检测区域的每组方位角Ci和仰角Ai、云台的绝对坐标P0、安全壳外表面的三维模型，计算出每个待检测区域Si的中心点的绝对坐标pi，并计算云台至Si中心点的距离Li，进而根据计算得到的Li控制相机的焦距调整为Li，因此，基于每个待检测区域的每组方位角Ci、仰角Ai、以及焦距Li完成对每个待检测区域的拍摄，实现对每个待检测区域进行巡航检测拍照。可以理解地，本发明实施例中，是直接对每个待检测区域进行巡航检测拍照，即每个待检测区域均拍照，以获得每个待检测区域的图像。当然，可以理解地，也可以先对每个待检测区域进行识别，若待检测区域中没有缺陷，则不拍照，当识别出待检测区域有缺陷时才进行拍照。
步骤S206、对每个待检测区域的图像进行缺陷检测。
一些实施例中，对每个待检测区域的图像进行缺陷检测包括：对每个待检测区域的图像进行识别；根据识别结构判断待检测区域是否有缺陷；若是，对缺陷的尺寸进行测量，以获得缺陷的横向尺寸和纵向尺寸。可选的，可采用图像识别技术对每个待检测区域的图像缺陷进行识别。
进一步地，一些实施例中，该核电站安全壳缺陷检测方法还包括：对缺陷的尺寸进行校正。
一些实施例中，对缺陷的尺寸进行校正包括：根据云台的绝对坐标与相机的尺寸，计算相机的绝对坐标；根据有缺陷的待检测区域的中心点坐标和相机的绝对坐标，计算相机与有缺陷的待检测区域所形成的水平夹角和垂直夹角；根据相机与有缺陷的待检测区域所形成的水平夹角和垂直夹角，对有缺陷的待检测区域中的缺陷进行校正，以获得每个缺陷的实际横向尺寸和实际纵向尺寸。
具体的，设缺陷的横向尺寸为LHi，纵向尺寸为LVi。由于云台的绝对坐标P0、相机的尺寸已知，因此，根据云台的绝对坐标和相机的尺寸可计算出相机的绝对坐标Px。接着，利用有缺陷的待检测区域的中心点坐标Pi和相机的绝对坐标Px和待检测区域的中心点在安全壳外表面的三维位置，计算出有缺陷的待检测区域与线段PiPx的水平夹角α和垂直夹角β，并根据水平夹角α和垂直夹角β计算出缺陷的真实横向尺寸和纵向尺寸。即每个缺陷的实际横向尺寸为：LHi实＝LHi/sinα；每个缺陷的实际纵向尺寸为：LVi实＝LHi/sinβ。
当然，可以理解地，对于某个缺陷比较大(例如，一米长的裂缝)且分布在多个图像上时，则需要对多个图像进行拼接，然后再进行缺陷检测。
进一步地，若该核电站安全壳缺陷检测系统中的相机的可测量范围为S00为安全壳外表面的1/4，则重复执行步骤S201～步骤S206四次即可完成对安全壳外表面的缺陷检测。
本发明实施例的核电站安全壳缺陷检测方法实现了缺陷的远程定位和测量，且在检测过程中不再需要高空作业，在缺陷检测过程中不需要使用吊篮，减少了吊篮移动环节耗时，大大提高作业效率，而且还可以实现安全壳外表面巡航拍照，以实现图像获取和缺陷识别分离，大大提高了作业效率。进一步地，若使用图像识别技术对获取的图像进行缺陷识别，检测效率可达传统吊篮人工检测的200倍。
以上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此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种核电站安全壳缺陷检测方法，应用于核电站安全壳缺陷检测系统，其特征在于，所述核电站安全壳缺陷检测系统包括：云台、可转动设置在所述云台上的相机、分别与所述云台和所述相机通信连接的控制装置；所述方法包括：
对所述核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得所述云台的绝对坐标；
基于所述相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域；
获取每个待检测区域的中心点坐标；
根据所述云台的绝对坐标和所述每个待检测区域的中心点坐标，确定所述云台对应所述每个待检测区域的方位信息；
根据所述方位信息控制所述云台，以控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像；
对所述每个待检测区域的图像进行缺陷检测。
2.根据权利要求1所述的核电站安全壳缺陷检测方法，其特征在于，所述对所述核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得所述云台的绝对坐标包括：
获取安全壳外表面的三维模型；
在所述安全壳外表面确定三个可识别点；
基于所述三个可识别点，获得所述云台的绝对坐标。
3.根据权利要求2所述的核电站安全壳缺陷检测方法，其特征在于，所述基于所述三个可识别点，获得所述云台的绝对坐标包括：
基于所述三个可识别点，获取所述三个可识别点的已知绝对坐标；
将所述相机的视野中心对准所述三个可识别点，以获得所述云台相对于所述三个可识别点的方位信息；
根据所述三个可识别点的已知绝对坐标和所述云台相对于所述三个可识别点的方位信息，计算所述云台的绝对坐标；所述云台相对于所述三个可识别点的方位信息包括：所述云台相对于所述三个可识别点的三组方位角和仰角。
4.根据权利要求1所述的核电站安全壳缺陷检测方法，其特征在于，所述每个待检测区域的方位信息包括：云台相对于每个待检测区域的方位角和仰角；
所述根据所述方位信息控制所述云台，以控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像包括：
控制所述云台的方位角和仰角，使所述云台的方位角和仰角依次调整至所述每个待检测区域的方位角和仰角，以控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像。
5.根据权利要求1所述的核电站安全壳缺陷检测方法，其特征在于，所述控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照包括：
根据所述每个待检测区域的方位角和仰角、所述云台的绝对坐标、以及安全壳外表面的三维曲面，计算出每个待检测区域的中心点的绝对坐标和所述云台至每个待检测区域的中心点的距离；
将所述相机的焦距调整为所述云台至每个待检测区域的中心点的距离，并控制所述云台的方位角和仰角依次调整至所述每个待检测区域的方位角和仰角，以对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照。
6.根据权利要求1所述的核电站安全壳缺陷检测方法，其特征在于，所述对所述每个待检测区域的图像进行缺陷检测包括：
对所述每个待检测区域的图像进行识别；
根据识别结构判断所述待检测区域是否有缺陷；
若是，对所述缺陷的尺寸进行测量，以获得所述缺陷的横向尺寸和纵向尺寸。
7.根据权利要求6所述的核电站安全壳缺陷检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述缺陷的尺寸进行校正。
8.根据权利要求7所述的核电站安全壳缺陷检测方法，其特征在于，所述对所述缺陷的尺寸进行校正包括：
根据所述云台的绝对坐标与所述相机的尺寸，计算所述相机的绝对坐标；
根据有缺陷的待检测区域的中心点坐标和所述相机的绝对坐标，计算所述相机与所述有缺陷的待检测区域所形成的水平夹角和垂直夹角；
根据所述相机与所述有缺陷的待检测区域所形成的水平夹角和垂直夹角，对所述有缺陷的待检测区域中的缺陷进行校正，以获得每个缺陷的实际横向尺寸和实际纵向尺寸。
9.一种核电站安全壳缺陷检测系统，其特征在于，包括：云台、可转动设置在所述云台上的相机、分别与所述云台和所述相机通信连接的控制装置；
所述控制装置用于：
对所述核电站安全壳缺陷检测系统进行初始化，获得所述云台的绝对坐标；
基于所述相机的可测量范围将安全壳外表面划分为多个待检测区域；
获取每个待检测区域的中心点坐标；
根据所述云台的绝对坐标和所述每个待检测区域的中心点坐标，确定所述云台对应所述每个待检测区域的方位信息；
根据所述方位信息控制所述云台，以控制所述相机对所述每个待检测区域进行巡航检测拍照，获得每个待检测区域的图像；
对所述每个待检测区域的图像进行缺陷检测。
10.根据权利要求9所述的核电站安全壳缺陷检测系统，其特征在于，所述云台包括；支撑部和转动部；
所述支撑部包括：支架，所述转动部可转动设置在所述支架上；所述相机可转动设置在所述转动部上。
11.根据权利要求9所述的核电站安全壳缺陷检测系统，其特征在于，所述相机为可自动变焦的长焦相机。
12.根据权利要求9所述的核电站安全壳缺陷检测系统，其特征在于，所述云台和所述相机通过有线方式或者无线方式与所述控制装置进行通信连接。
13.根据权利要求9所述的核电站安全壳缺陷检测系统，其特征在于，所述控制装置包括：显示模块；
所述显示模块用于对所述相机拍摄得到的每个待检测区域的图像进行显示。
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