CN1146494C - 可视管位置检验系统 - Google Patents

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Abstract

一种独立管位置检验系统，其包括电视摄像机(16)，该电视摄像机固定在机械手(20)的端部操纵装置(EE)上，机械手固定在蒸汽发生器(10)中、处在加热管隔板(12)的下方，以便于在机械手(20)使端部操纵装置(EE)运动经过加热管隔板(12)时可视地跟踪位置变化。加热管隔板(12)和管端(14)由一个或多个光源(18)以一定的倾角进行照亮，从而在视场中形成所需的阴影。电视摄像机(16)输出连续图象帧，这样连续帧像场中的物像移动就产生物理位移信息，这些信息可转化为速度和方向信息。检验系统所确定的位置变化与机械手(20)保持的位置信息进行比较，任何的不相吻合意味着失去了跟踪轨迹的完整统一性，而需要系统重新进行校准。

Description

可视管位置检验系统
背景领域
本发明涉及以光学方式确定通常用于核电站的蒸汽发生器的管端的物理位置。
用于核电站的蒸汽发生器通常具有加热管隔板，数以千计的热交换器管的端部以流体密封的方式固定在加热管隔板中。来自核反应堆的热初级流体流经这些管与依次驱动用于产生电能的涡轮机的二次工作流体进行热交换。由于初级流体是放射性的，因此在电站维修和保养脱机过程中要对加热管隔板进行检验。在历史上，对加热管隔板和管端的检验需要技术人员进入蒸汽发生器来完成对管端的视觉检验，并使用各种检验装置进行手工检测来检查产生裂缝、泄漏或其它损坏的加热管。通常“塞住”已损坏的加热管来密封其管端以使损坏的管不再工作并避免发生泄漏。
最近，采用带有特殊端部操纵装置的计算机控制机械手来实现管端的视觉检验和进行维修。当代的机械手包括若干铰接的关节以及各个关节之间不同长度的连杆。每个关节包括例如一个指令驱动的步进马达或转动致动器和相配合的角位置传感器(例如光学编码器)，所述传感器与控制器相互配合来控制连接到关节上的连杆的角运动。机械手固定在蒸汽发生器内并在系统停机过程中位于加热管隔板的下方。端部操纵装置组件安装到机械手的端部，且通常带有电视摄像机、一个或多个光源、检验工具(例如检查破裂管的涡流装置)和/或塞住管端的工具。通常，端部操纵装置位于距加热管隔板表面给定距离(也就是2-5cm或更长)的平面内并在该平面内运动。
控制机械手的计算机处于操纵者控制下，操纵者可利用简单的操纵杆或通过精确测定目标X、Y指定管来移动端部操纵装置使其穿过加热管隔板。当机械手在一个已知初始位置进行位置校准或初始化并且在已知管径和中心-中心间距的情况下，计算机可计算出从起始或初始位置到达目标X、Y位置的最佳路径，在大多数情况下，在所需的目标管范围内来改变端部操纵装置的位置。但是，机械手常常要承受弯曲力，特别是在机械手从其支承点处伸展达到最大程度的时候。因此，在伸出大约2米的位置处不经意地偏移大约1度就会使端部操纵装置定位在目标管以外的管范围内。
由于端部操纵装置误定位在加热管位置而不是定位在所预期的目标管位置，这样存在着安全隐患。特别是，端部操纵装置会不经意地定位在一个已知的管位置处，并接受指令将该已知的管塞住，而由于疏忽离开相邻的当蒸汽发生器重新工作时处于使用状态的损坏的“目标”管。
管理核工业的政府部门要求可独立地检验管的位置以使端部操纵装置定位在预期目标管端的可能性最大化。通常，管端可通过系统操纵者单独地进行计算，当管端经过可显示固定在端部操纵装置上的电视摄像机输出信号的视频监视器时，操纵者就可计算出管端。但是，操纵者疲劳和疏忽时就会出现读数错误并“遗漏”单独读数。
作为有代表性的现有技术用于保养核电站蒸汽发生器的机械手端部操纵装置公开在US5751610、US5838882和US5878151中，这里作为参考进行引用。
发明概述
根据本发明的一个方面，提供了一种用于检查和保养蒸汽发生器中加热管隔板的管位置检验系统，这种蒸汽发生器具有多个位于加热管隔板中的管端和一个机械手，所述加热管隔板按照预定的坐标系进行布置，所述机械手用于将靠近加热管隔板表面的端部操纵装置移动到连续的管端位置，具有：连接在机械手上的摄像装置，当机械手移动端部操纵装置经过加热管隔板表面时，摄像装置拍摄下连续的图象帧；用于照亮加热管隔板的光源，以便于在摄像装置视场范围内产生阴影效果；图象处理装置，用于处理摄像装置所拍摄的连续图象以识别物像从帧到相邻帧的相对移动；以及位置坐标记录器，用于记录图象处理装置的位移变化，以便于跟踪端部操纵装置坐标的变化。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检查和保养蒸汽发生器之加热管隔板的管位置检验方法，这种蒸汽发生器具有多个位于加热管隔板中的管端和一个机械手，所述加热管隔板按照预定的坐标系进行布置，所述机械手用于将靠近加热管隔板表面的端部操纵装置移动到连续的特定管端位置处，照亮加热管隔板以便于在此产生阴影效果；拍摄由机械手运动而形成的加热管隔板的连续图象帧；处理摄像装置所拍摄的连续图象以识别物像从帧到相邻帧的相对移动；以及更新位置坐标记录器，该位置坐标记录器用于记录物像从帧到相邻帧的相对移动所产生的位移变化。
根据本发明的还一个方面，提供了一种用于检查和保养蒸汽发生器中加热管隔板的端部操纵装置定位系统，这种蒸汽发生器具有多个位于加热管隔板中的管端和一个机械手，所述加热管隔板按照预定的坐标系进行布置，所述机械手用于将靠近加热管隔板表面的端部操纵装置移动到连续的特定管端位置，具有：连接在机械手上的摄像装置，当机械手移动端部操纵装置经过加热管隔板表面时，摄像装置拍摄下连续的图象帧，所设置的摄像装置可向图象帧提供图象帧内目标物的透视影像，透视影像是这样的：即目标物看上去是在向远处没影点会聚；用于照亮加热管隔板的光源，以便于在摄像装置的视场范围内产生阴影效果；图象处理装置，用于处理摄像装置所拍摄的连续图象以识别物像从帧到相邻帧的视聚角；以及一个致动器，用于实现端部操纵装置向着或离开加热管隔板的运动，以便于保持最优的间距，该间距是视聚角的函数。
根据本发明的又一个方面，提供了一种用于检查一保养蒸汽发生器之加热管隔板的端部操纵装置定位方法，这种蒸汽发生器具有多个位于加热管隔板中的管端和一个机械手，所述加热管隔板按照预定的坐标系进行布置，所述机械手用于将靠近加热管隔板表面一最优间距的端部操纵装置移动到连续的特定管端位置，照亮加热管隔板以便于在此产生阴影效果；拍摄由机械手运动而形成的加热管隔板的连续图象帧，以相对于加热管隔板表面成一定角度所拍摄的连续图象帧提供了透视影像，其中，图象帧内的目标物看上去是在向远处的没影点会聚；处理摄像装置所拍摄的连续图象以识别图象帧内目标物的视聚角；以及在观测下，使摄像装置距加热管隔板表面保持给定的最优间距，该间距是图象帧内目标物视聚角的函数。
本发明提供了一种独立管位置检验系统，通过处理端部操纵装置上摄像机或其它摄像装置的视频输出的连续帧来识别经过摄像机视场的管端路径，并在图象由此运动经过图象帧时识别管端的速度、加速度和方向。可以预测，几种可能的目标是可以实现的。当实现了其中一个可能的目标时，适当地增大或减小独立的X、Y计数器值以跟踪与机械手无关的管位置。
当控制机械手的计算机表明端部操纵装置已到达指定目标管端时，独立计数器的位置坐标与指定位置坐标进行比较。如果位置相互吻合，就满足了单独检验的需求；相反，如果不相吻合，就发出机械手脱离跟踪的指示，且在机械手重新试着到达目标管之前，机械手重新进行校准或重新进行初始化。
摄像装置通常采取这样的形式：电视摄像机最好相对于加热管隔板成一定倾角(也就是45-55°)固定在端部操纵装置上，且光源也同样地进行固定，这样，通过光源产生可由图象处理软件进行识别的阴影效果，摄像机就可感测到透视投影场。通常，需要每个管端及其阴影的图象的大约40％是由管端或管端的一部分所投影的。
当端部操纵装置以30cm/秒的速度运动在加热管隔板上时，摄像装置就以已知的帧速(也就是32帧/秒或各帧之间的时间间隔为0.03135秒)摄下连续的图象帧。每个帧内可辨别的物像连续帧相互进行比较就可得出端部操纵装置经过加热管隔板的运动速度和方向，并可得出使系统相对于初始位置读数增大和/或减小X、Y计数器值，从而不依赖于由指令驱动的机械手而保持端部操纵装置的运行轨迹。
摄像机以一定的倾角相对于加热管隔板进行安装使得摄像机接收到这样的视场：其中，管端呈现在透视画面中，近处的管端看上去要大于远处的管端，且管端看上去是在向远处的没影点会聚。测量连续图象帧之间的视聚角就可得到端部操纵装置和加热管隔板平面之间的间距及其变化。视聚角可用于控制机械手的Z轴，以便于精确和最优地控制端部操纵装置与加热管隔板平面之间的间距，从而使系统的位置跟踪能力最大化。
附图简述
下面将结合附图对本发明进行详细描述。
图1是示例性加热管隔板的底部视图，机械手固定在其中，且机械手可在X、Y平面内运动，并可沿垂直于X、Y平面的Z轴运动；
图2是图1所示机械手的视图，其中，该机械手处于第一位置(实线所示)和两个其它位置(虚线所示)；
图3是图1所示加热管隔板的侧视图，其中示出了加热管隔板的管端和位于加热管隔板下面的摄像机的位置，并以选定的角度从加热管隔板底部一定视觉距离处仰视加热管隔板；
图4显示了所选的图1所示管端的集合，其中示出了管之间的间距；
图5是以选定的视角所视的管端；
图6是三组管端与三组管端向一定距离的没影点会聚的透视简图；
图7是映象系统检验机械手的X、Y位置的流程图；以及
图8是通过作为图6所示成象面内视聚角函数的间距z(n)来控制端部操纵装置的流程图。
实施本发明的最佳方式
本发明的单独管位置检验系统工作于通常用于核电厂或普通矿物燃料电厂的蒸汽发生器10的加热管隔板下方的安装位置上。图1是表示大量(数以千计)管端14(虚线所示)的示例性加热管隔板12的局部示意图。尽管不同的制造商其制造的加热管形状是不同的，但大多数加热管隔板水平地与以选定的间距相互间隔地排列成重复矩阵图形的管端对准。每个管端的位置是已知的，并可通过若干坐标来表示，在示例性实施例中是由X、Y坐标来表示。
正如所知，装入并穿过加热管隔板的管部分易于破损，且有时候会发生破裂。通常的修补方法是用在蒸汽发生器10恢复工作时可封住管子以免流体流出的堵塞物(未示出)来“塞住”管子的端部。
因此，本发明在加热管隔板12的下方设置了一个通常形式的机械手，并用标号20表示。在所示实施例的情况下，机械手20包括固定在结构件(未示出)上的底座和多个铰接连杆L1、L2和L3。连杆L1通过关节J1与底座相连，并通过另一个关节J2与第二连杆L2相连。同样地，连杆L2通过关节J3与第三连杆L3相连。每个关节包括旋转致动器，所述旋转致动器可通过接受控制器(未示出)的指令来控制关节的角位置。根据机械手制造商的不同，旋转致动器可采用由指令驱动的步进马达或普通的控制回路，并通过其由角位置指示器、例如光轴编码器向控制器提供角位置信号，随后控制器将旋转致动器驱动到所需的位置。因此，可控制机械手20接近大多数(如果不是所有的)管端14来进行检查、操作或修理。
尽管图1和2未具体示出，机械手20包括一个沿Z轴朝向和离开加热管隔板12表面的自由度。根据机械手制造商的不同，朝向和离开加热管隔板12的Z轴方向的运动可通过流体缸(液压的或气动的)或电致动器(也就是马达驱动的螺旋传动装置或直线致动器)来实现。
端部操纵装置EE安装在连杆L3的末端，且通常包括可完成所需的对管端14的检查、操作或修理工作的工具。如上述美国专利US5878151所描述的，端部操纵装置EE可包括涡流检查装置、导销、管端对准灯、各种工具以及可向远处系统操纵器输出视频信号的电视摄像机。通常，端部操纵装置EE和/或其上所带的工具可接受指令而沿Z轴向管端运动和离开管端。
如图2所示，机械手20可在X、Y平面内从初始或起始位置(实线)向后面的位置运动，从而将端部操纵装置EE重新定位在特定的管端14上。机械手20可通过操纵者控制的操纵杆发出的适当指令或通过将目标X、Y坐标输入控制器(未示出)从而使机械手20向目标管端14运动。控制器通常可计算出从现在的位置到目标位置的最短的或最直接的路径。在一些情况下，由于加热管隔板12下方的空间内结构支承的干涉，机械手20并不能实现其最短的或最直接的路径。在这些情况下，将禁止路径编入控制器以避免意外的事故发生。在图2的情况下，通过首先将端部操纵装置EE沿Y轴向上移动选定的距离，然后再使端部操纵装置EE沿X轴向右移动到第一虚线位置，端部操纵装置EE就可从其初始实线位置运动到第一虚线位置。相反，通过首先将端部操纵装置EE沿X轴向右移动选定的距离，然后再使端部操纵装置EE沿Y轴向上移动到第一虚线位置，端部操纵装置EE就可从其初始实线位置运动到第一虚线位置。另外，端部操纵装置EE也可沿最短路径直线移动。在优选实施例中，机械手20可以约30cm/秒的速度移动端部操纵装置EE(及其电视摄像机)。通常，最好起始和结束的加速图线是对数式的，也就是以很慢的起始速度逐渐加速到最大速度。对数加速和减速图线增大了图象处理装置(后面将进行描述)不失去记录的概率。
图3是图1所示加热管隔板12的侧视平面图，如图所示，在这种加热管隔板12中，管端12与加热管隔板表面齐平。端部操纵装置EE包括一台电视摄像机16，该摄像机与加热管隔板12平面成一定角度，最好大约是45-55°。如平行的箭头所表示的，一个(或多个)光源18设置在电视摄像机16上或设置在其附近，以照亮所观察的范围。由于电视摄像机16固定在端部操纵装置EE上，因此电视摄像机16随着机械手20的运动其视点是可转动的，并具有不同的转动视角，如图3右侧的虚线所示。
如图3及上面所描述的，Z轴致动器24与机械手20相连，并可控制该致动器24使端部操纵装置EE向加热管隔板12平面运动或离开上述平面。通常，端部操纵装置EE最好在距加热管隔板12表面距离为z(n)的平面内运动。最佳间距根据与端部操纵装置EE相关联的工具和装置来确定，通常为2-5cm。通过向Z轴致动器24发出指令使端部操纵装置EE向着或离开加热管隔板12表面运动来使间距产生变化量(Δz)，并因此而保持最佳的间距z(n)。
光源18成一定倾角布置，从而使得在视场内存在所需的阴影。通常如下所述，最好摄像机16视场内的每个管端14具有至少为管端及其投影图象40％的相关阴影。由于处于使用状态的加热管隔板12通常在其表面上具有稍发白的或浅色的表面沉积物和/或稍发白的反光硼沉积物，因此电视摄像机16视场内存在的阴影提供了有助于计算出在邻接影像帧之间通过或移动的距离、速度和移动方向的高对比度的装置和边缘。当端部操纵装置EE运动到加热管隔板12下方时，该信息可用于提供连续的X、Y位置数目。
如图3所示，电视摄像机16向影像记录装置100输出视频信号，在优选实施例中，该影像记录装置100每秒可记录32帧影像。当端部操纵装置EE运动时，第一帧上的特征就转移到下一个相邻的帧上。知道了相邻帧之间的影像要素移动距离以及帧与帧之间的时间间隔(也就是0.03125秒)，就可确定帧与帧之间的移动距离值以及相关的移动速度和方向。在图3所示实施例的情况下，在装置102中进行特征识别和确定帧间的位移量，在装置104中计算影像位移并在装置106中进行附加处理。输出信号提供给X、Y计数器，总的用标号108表示，增加或减少的量就提供了X、Y坐标值和端部操纵装置EE位置的连续读数信号。显然，X、Y计数器的输出与机械手控制器所用的任何值都是无关的。
图3的处理过程在单独的功能块或装置中进行，显然，该处理过程可通过微程序语言或软件控制的硬件设备、程序控制的微处理器或计算机、专用集成电路或者是它们的组合来实现。
商品化的图象记录和处理装置已为人所知，在优选实施例的情况下，最好是采用美国Cognex公司生产的单图象激励器(One VisionDrive)Natick MA 01760装置。该装置包括PC兼容插入板(也就是ISA或PCI兼容)和相关的硬件和软件，所述的硬件和软件可“调试”成能识别记录图象帧中的特征或物像并程序可控地估量连续图象帧视场内的特征或物像的运动。因而，Cognex插板可设计为具有图3所示的功能和下面图7、8所表述的图象处理过程。
如图4所示，所述实施例的管端14呈矩形形状X、Y排列，管中心与管中心的间距是P。管径和间距P根据制造商的不同而不同，通常管端的直径大约是13-15mm。而中心到中心的间距P大约是3.5-4.0cm，有代表性的是3.8cm。当以与水平位置成45-55°角观察时，管端14看上去呈图5所示的平面上大小间隔相同的椭圆形。但是，当通过电视摄像机16观察一组管端14的子集(如三乘三的范围)时，管端看上去呈以视聚角α从近到远向灭影点会聚的椭球体，从而呈现出图6所示的典型透视图。
加热管隔板12所呈现的视场是非常均匀的，当然也存在一定的不均匀性。特别是，暴露于电视摄像机16前的加热管隔板12的表面可根据蒸汽发生器10的特定结构及其工作状态和维修历史而有所改变。例如，有些加热管隔板12的制造商使管端14与加热管隔板12的表面平齐，而有些制造商则将管端14超出加热管隔板12表面给定的距离进行设置，从而管端14看上去是从加热管隔板12的表面伸出的。另外，硼(通常加入初级流体作为缓和剂)常常是沉积在系统原有侧面的暴露表面上。而且，其它材料可沉积在表面上。最后，根据蒸汽发生器10的使用情况，可预先将整体管端14范围内的一些管端14“塞住”或盖住而不再使用这些管。所用的特定塞子可包括安装时与管端平齐的和从管端伸出给定距离的塞子。
使用倾斜光线(大约为45-55°)可在视场内形成阴影。例如，在管端14与加热管隔板12表面平齐的情况下，每个管端14的近缘在远端内壁面上投射有阴影。在管端14在加热管隔板12表面之上伸出一较短距离或者塞子已插入管端的情况下，每个管端和塞子也投射有“半月”形的阴影。最后，如果硼的沉积物在暴露表面上形成堆积物，例如钟乳石状的构造物，这些堆积构造物同样也有同样的投影机会。
重要的是，光源和电视摄像机16的镜头相互对准从而使电视摄像机16可“看到”光源在视场内所投射的任何阴影。阴影及其边缘提供了用于调试图象处理系统的图象结构，这在下面将进行说明。
图7表述了典型的优选处理过程。当系统启动过程中进行初始化并设定工作参数时，图象处理软件根据制造商的特殊约定“调试”成可识别一个管端和管端的一个确定区域(即一个n×m的管端列阵)。软件调试对于每个要检查、保养和维修的加热管隔板来说是特定的。此后，在机械手20接受指令运动到一个新的位置之前，将初始位置储存在X、Y计数器108中。运行程序，同时机械手20在加热管隔板12下方的X、Y平面附近运动，并通过软件从每个图象帧内的非阴影和阴影物像或特征而确定假想的椭圆形管端。最好每个椭圆的短轴和长轴通过单值分解法来进行确定，以便于确定每个椭圆的中心。当确定椭圆中心时，椭圆形管端就转变为圆形的正投影。椭圆形管端通过变换而转换为假想的圆形管端后，利用连续帧中影像特征的移动来计算帧间的速度、加速度和方向。因而，如果影像特征“看上去”在连续帧之间移动1cm，就可利用对应于移动量的距离信息来不断更新X、Y计数器。由于机械手20只是偶尔以直线的方式移动端部操纵装置，可利用感觉出的角转动或角位移值来将位移量分解成X、Y值。在该点处，用新位置信息来使X、Y计数器得以增大或减小(也就是更新计数器)。根据本发明的一个方面，系统根据已知的速度、加速度和方向信息来计算几条可能的路径，并根据实际的路径来更新X、Y位置计数器。端部操纵装置的速度可通过帧间运动量和相邻帧间经过的持续时间(0.03125秒)来确定。机械手在受外部因素干扰的情况下，路径预测提供了一种可保证可靠工作的测量数据。在流程的某些点、包括端部操纵装置EE名义上到达目标位置的点处，对上述图象处理系统单独跟踪的X、Y位置与机械手20所提供的X、Y位置信息之间进行比较。如果位置“相吻合”，机械手和图象跟踪系统相一致表明定位或跟踪的完整统一性毫无损失。相反，不相吻合则表明跟踪失败且需要系统重新进行初始化。通过使端部操纵装置EE返回到已知的起始位置，记录X、Y坐标并重新使端部操纵装置运动就可使系统重新初始化，实际上，系统的重新初始化时间小于60秒。如图7左上方虚线路径所示，也可通过返回到调试步骤来使系统重新初始化。
图象处理路径跟踪X、Y位置的准确度依赖于间距z(n)和端部操纵装置EE运动的X、Y平面。理想情况下，加热管隔板12的表面应当位于一个平坦的平面上，机械手20应在距离加热管隔板12最优距离值z(n)的一个平坦X、Y平面上移动端部操纵装置EE。实际上，加热管隔板12在使用数年后外形尺寸会有变形，且当机械手各个关节处于其最大伸展位置时，机械手20会弯曲或下垂。实际间距与所需的名义间距z(n)之间具有一定量Δz的变化。
根据本发明的一个方面，通过动态地控制Z轴致动器24使端部操纵装置EE根据来自于连续图象帧的误差信号而向加热管隔板12运动和离开加热管隔板12，从而使间距z(n)保持在所需的误差范围内。如图6所示，摄像机感觉到的3×3管端列阵图象表示为一组椭圆形物体，其中，近处物体比远处物体要大和宽，且物体看起来象透视图中所示地以角度α向远处没影点会聚。如图6虚线所示，视聚角α作为电视摄像机16观察下的加热管隔板12局部表面区域与端部操纵装置EE之间间距的函数而变化。
如图8所示，间距作为在每个帧中所感觉到的视聚角α的函数而增大或减小。通过图象处理软件(其可找到上述所观察到的椭圆的中心)可获得视聚角α，并将视聚角与根据最优间距z(n)(也就是2-5cm)确定的经验值进行比较。如果所观察的视聚角α值在最优范围之外，Z轴控制器24就工作而使端部操纵装置EE离开或朝向加热管隔板12运动，从而驱动端部操纵装置EE向着并到达最优间距z(n)。对于每个图象帧而言，系统可用作一个典型的反馈回路。在所有的时间内，端部操纵装置EE保持在最优间距z(n)或其附近，而不管加热管隔板12平面内的变化和机械手20能力的变化以使端部操纵装置EE保持在所需的X、Y平面内。
在定量确定视聚角α之间比较值的同时，也可定性地进行比较，也就是，作出判断是否图象帧内所观察的视聚角α仅仅是大于或小于所需的最优值并指令Z轴致动器24驱动机械手20和端部操纵装置EE以预定的间隔或增量朝向(或离开)加热管隔板12运动。使用这种定性技术，驱动端部操纵装置EE向最优间距z(n)运动而很少考虑反馈回路增益系数、可能的过调量或回路回复。
尽管间距z(n)的控制已在使整个机械手20朝向或离开加热管隔板12表面运动的致动器24的文章部分中给予了描述，但显然，Z轴控制器可安装在端部操纵装置EE上，并只使摄像机16、光源18和任何相关的器具朝向和离开加热管隔板12表面运动，从而保持最优间距z(n)。
工业适用性
本发明适用于核发电厂和非核发电厂蒸汽发生器的加热管隔板和管端的保养维护中。
显然，在不脱离本发明宗旨和权利要求书及其法律等同体所确定的范围的情况下，本领域技术人员可对本发明的独立管位置检验系统作出各种不同的变化和改型。

Claims (20)

1.一种用于检查和保养蒸汽发生器(10)中加热管隔板的管位置检验系统，这种蒸汽发生器具有多个位于加热管隔板(12)中的管端(14)和一个机械手(20)，所述加热管隔板按照预定的坐标系进行布置，所述机械手用于将靠近加热管隔板(12)表面的端部操纵装置(EE)移动到连续的管端位置，其特征在于具有：
连接在机械手(20)上的摄像装置(16)，当机械手(20)移动端部操纵装置(EE)经过加热管隔板(12)表面时，摄像装置拍摄下连续的图象帧；
用于照亮加热管隔板(12)的光源(18)，以便于在摄像装置(16)视场范围内产生阴影效果；
图象处理装置(104、106)，用于处理摄像装置(16)所拍摄的连续图象以识别物像从帧到相邻帧的相对移动；以及
位置坐标记录器(108)，用于记录图象处理装置(104、106)的位移变化，以便于跟踪端部操纵装置(EE)坐标的变化。
2.根据权利要求1所述的管位置检验系统，其特征在于：机械手(20)包括与位置坐标记录器(108)分离开的位置坐标指示器，还具有一个比较器，用于比较图象处理装置和机械手(20)的位置坐标值以便于判定机械手(20)的轨迹完整性。
3.根据权利要求1所述的管位置检验系统，其特征在于：具有控制功能，以便于在观测下使摄像装置(16)保持距加热管隔板(12)的表面给定的最优间距z(n)。
4.根据权利要求3所述的管位置检验系统，其特征在于，控制功能是这样实现的：观测图象帧内各目标物之间的视聚角(α)，将所观测的视聚角(α)与最优值进行比较，并使端部操纵装置(EE)向最优间距z(n)移动。
5.根据权利要求4所述的管位置检验系统，其特征在于：机械手(20)包括一个致动器(24)，该致动器可使端部操纵装置(EE)向加热管隔板(12)表面移动或使其移动离开加热管隔板(12)表面。
6.根据权利要求1所述的管位置检验系统，其特征在于：摄像装置(16)是电视摄像机。
7.根据权利要求1所述的管位置检验系统，其特征在于：光源(18)相对于加热管隔板(12)的平面约成45-55°角。
8.根据权利要求1所述的管位置检验系统，其特征在于：摄像装置(16)相对于加热管隔板(12)的平面约成45-55°角。
9.根据权利要求1所述的管位置检验系统，其特征在于：光源(18)产生阴影效果，其中，在像场中，阴影是每个阴影形成构件及其阴影的图象的至少40％。
10.根据权利要求1所述的管位置检验系统，其特征在于：光源(18)固定在摄像装置(16)上。
11.一种用于检查和保养蒸汽发生器(10)之加热管隔板(12)的管位置检验方法，这种蒸汽发生器具有多个位于加热管隔板(12)中的管端(14)和一个机械手(20)，所述加热管隔板按照预定的坐标系进行布置，所述机械手用于将靠近加热管隔板(12)表面的端部操纵装置(EE)移动到连续的特定管端位置处，其特征在于：
照亮加热管隔板(12)以便于在此产生阴影效果；
拍摄由机械手(20)运动而形成的加热管隔板(12)的连续图象帧；
处理摄像装置(16)所拍摄的连续图象以识别物像从帧到相邻帧的相对移动；以及
更新位置坐标记录器，该位置坐标记录器用于记录物像从帧到相邻帧的相对移动所产生的位移变化。
12.根据权利要求6所述的管位置检验方法，其特征在于，所述处理步骤是通过将图象内任何感测到的椭圆形物像转化为圆形物像。
13.一种用于检查和保养蒸汽发生器(10)中加热管隔板的端部操纵装置(EE)定位系统，这种蒸汽发生器具有多个位于加热管隔板(12)中的管端(14)和一个机械手(20)，所述加热管隔板按照预定的坐标系进行布置，所述机械手用于将靠近加热管隔板(12)表面的端部操纵装置(EE)移动到连续的特定管端位置，其特征在于具有：
连接在机械手(20)上的摄像装置(16)，当机械手(20)移动端部操纵装置(EE)经过加热管隔板(12)表面时，摄像装置拍摄下连续的图象帧，所设置的摄像装置(16)可向图象帧提供图象帧内目标物的透视影像，透视影像是这样的：即目标物看上去是在向远处没影点会聚；
用于照亮加热管隔板(12)的光源(18)，以便于在摄像装置(16)的视场范围内产生阴影效果；
图象处理装置(104、106)，用于处理摄像装置(16)所拍摄的连续图象以识别物像从帧到相邻帧的视聚角；以及
一个致动器，用于实现端部操纵装置(EE)向着或离开加热管隔板(12)的运动，以便于保持最优的间距z(n)，该间距z(n)是视聚角的函数。
14.根据权利要求13所述的端部操纵装置(EE)定位系统，其特征在于：光源(18)相对于加热管隔板(12)的平面约成45-55°角。
15.根据权利要求13所述的端部操纵装置(EE)定位系统，其特征在于：摄像装置(16)相对于加热管隔板(12)的平面约成45-55°角。
16.根据权利要求13所述的端部操纵装置(EE)定位系统，其特征在于：光源(18)产生阴影效果，其中，在像场中，阴影是每个阴影形成构件及其阴影的图象的至少40％。
17.根据权利要求13所述的端部操纵装置(EE)定位系统，其特征在于：光源(18)固定在摄像装置(16)上。
18.一种用于检查和保养蒸汽发生器(10)之加热管隔板的端部操纵装置(EE)定位方法，这种蒸汽发生器具有多个位于加热管隔板(12)中的管端(14)和一个机械手(20)，所述加热管隔板按照预定的坐标系进行布置，所述机械手用于将靠近加热管隔板(12)表面一最优间距z(n)的端部操纵装置(EE)移动到连续的特定管端位置，其特征在于：
照亮加热管隔板(12)以便于在此产生阴影效果；
拍摄由机械手(20)运动而形成的加热管隔板(12)的连续图象帧，以相对于加热管隔板(12)表面成一定角度所拍摄的连续图象帧提供了透视影像，其中，图象帧内的目标物看上去是在向远处的没影点会聚；
处理摄像装置(16)所拍摄的连续图象以识别图象帧内目标物的视聚角；以及
在观测下，使摄像装置(16)距加热管隔板(12)表面保持给定的最优间距z(n)，该间距z(n)是图象帧内目标物视聚角的函数。
19.根据权利要求18所述的端部操纵装置(EE)定位方法，其特征在于：控制功能是这样实现的：测量图象帧内目标物之间的视聚角(α)，将所测的视聚角(α)与最优值进行比较，并使端部操纵装置(EE)向最优间距z(n)移动。
20.根据权利要求18所述的端部操纵装置(EE)定位方法，其特征在于：机械手(20)包括一个致动器(24)，该致动器可使端部操纵装置(EE)向加热管隔板(12)表面移动或使其移动离开加热管隔板(12)表面。
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