[发明专利]一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置

说明书

本发明公开了一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，包括：燃料棒视觉编码模块，用于采集燃料棒棒束端板的图像进行编码定位；防护定位模块，用于防护固定燃料棒棒束并调整燃料棒位置；表面缺陷视觉定位模块，用于采集燃料棒棒束外环表面的图像；缺陷3D测量模块，用于测量燃料棒表面的轮廓和缺陷参数。本发明在基于机器视觉进行图像采集定位的基础上，进行3D非接触式的缺陷检测，可以实现对燃料棒棒束外环表面的快速、一致性的高精度测量；取代了人工对燃料棒表面缺陷的目检，避免了人工目检过程中容易漏检、精度较低和效率低下的问题。

技术领域

本发明涉及燃料棒检测技术领域，尤其是涉及一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置。

背景技术

核燃料棒是核反应堆的第一道安全屏障，对防止核泄漏起着至关重要的作用。核燃料棒包壳表面及焊缝表面缺陷超标可能引起核燃料棒的破损，直接影响到核电站反应堆的安全运行。目前对燃料棒的表面检查方法通常是人工目视检查，发现缺陷再用显微镜测量伤深，只能参考标样目测对比给出缺陷等级，且传统的三坐标测量方式，柔性较差，测量精度受人工因素影响，偏差较大，圆柱形燃料棒束也很难平稳地放置在大理石平台上，测量基准和具体尺寸计算程序亦难以确定，效率低、易漏检。除了采用人工目视检测外，超声和涡流检测技术也用来检测核燃料棒缺陷，但是其通常是检测包壳内部缺陷。X光射线也可用于检测核燃料棒缺陷，其通常是检测焊缝内部气孔、熔深等。

在中国专利文献上公开的“乏燃料棒检验用阵列涡流探头”，其公开号为CN104569147A，公开日期为2015-04-29，包括探头骨架和设置在探头骨架外围的探头外壳，所述探头骨架上设有用于放置检测线圈的平底孔，所述探头外壳上设有引线槽，所述平底孔内检测线圈的线头通过探头外壳上的引线槽引入到插座上。该发明的阵列涡流探头，能够快速、准确地发现乏燃料棒的内壁缺陷以及穿透性缺陷，且不需要复杂的机械扫查装置，即可实现对缺陷走向和形状的成像显示。但是该技术中重点在于对燃料棒内部缺陷的检测，且涡流检测容易受方向影响，其检测灵敏度无法检测燃料棒表面的微小缺陷。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中人工对燃料棒表面进行目检效率低下且偏差较大的问题以及现有技术中缺少自动对燃料棒表面进行缺陷检测技术的问题，提供了一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，在基于机器视觉进行图像采集定位的基础上，进行3D非接触式的缺陷检测，可以实现对燃料棒棒束外环表面的快速、一致性的高精度测量。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种圆柱形燃料棒束外环表面缺陷检测装置，包括：

燃料棒视觉编码模块，用于采集燃料棒棒束端板的图像进行编码定位；

防护定位模块，用于防护固定燃料棒棒束并调整燃料棒位置；

表面缺陷视觉定位模块，用于采集燃料棒棒束外环表面的图像；

缺陷3D测量模块，用于测量燃料棒表面的轮廓和缺陷参数。

本发明中防护定位模块位于燃料棒棒束的正下方将燃料棒棒束垂直固定，燃料棒视觉编码模块位于燃料棒棒束的正上方，实时拍摄棒束顶端端板的图像并传输到处理模块分析得到棒束的倾斜方向和角度以及对每个燃料棒进行编码，表面缺陷视觉定位模块可以采集其视野内对应编码燃料棒的表面图像并传输到处理模块分析得到每一个编码燃料棒表面的缺陷位置，然后将对应编码燃料棒旋转到3D测量区域并控制缺陷3D测量模块对每一个缺陷进行精确的三维尺寸数据测量，减少在表面缺陷检测过程中的人力因素，提高检测精度。

作为优选，所述燃料棒视觉编码模块设置在燃料棒棒束正上方，所述燃料棒视觉编码模块包括有第一图像采集模块和设置在第一图像采集模块与棒束之间的多角度环形全光谱LED光源。本发明中采用多角度环形全光谱LED光源可以把燃料棒棒束顶端端板的表面和边缘都进行拍摄得到完全的图像，从而提高根据图像计算得到的燃料棒棒束倾斜方向和角度的精度；同时LED光源由频闪光源控制器触发点亮，同时同步触发CCD面阵相机对棒束端板进行成像，从而提高成像的清晰度。