[发明专利]一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法及装置

权利要求书

1.一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法，其特征在于，包括：

S1、采集燃料棒束顶端的端板表面图像，对燃料棒进行编码定位；所述燃料棒束包括若干个燃料棒；

S2、根据端板表面图像获取燃料棒束的倾斜参数；

S3、根据倾斜参数对燃料棒束进行调整，使燃料棒束处于垂直状态；

S4、采集燃料棒束外环表面图像，确定图像中燃料棒的编码以及表面缺陷位置；

S5、按照燃料棒的编码顺序逐一获取燃料棒表面缺陷区域的轮廓点云图像并分析确定缺陷等级。

2.根据权利要求1所述的一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法，其特征在于，所述S1中包括以下步骤：

S11、实时采集燃料棒束顶端的端板表面图像；

S12、根据端板表面图像定位端板中心位置和端板表面的字符中心位置；

S13、计算端板中心到字符中心连线和图像水平方向的夹角；

S14、计算每根燃料棒中心到端板中心连线和字符中心到端板中心连线的夹角；

S15、根据S13和S14计算得到的夹角对燃料棒进行编码定位。

3.根据权利要求1或2所述的一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法，其特征在于，所述S2具体包括：将端板表面图像转化为灰度图像，以灰度图像中水平轴方向和垂直轴方向分别等间隔求取灰度值的数值梯度，根据灰度图像水平方向的梯度变化和垂直方向的梯度变化得到端板表面的倾斜角度和倾斜方向。

4.根据权利要求2所述的一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法，其特征在于，所述S12中字符中心位置坐标为端板表面图像内棒束字符区域内所有像素点坐标的平均值；端板中心位置坐标(x₀，y₀)满足其中x和y为像素点的空间坐标，f(x，y)是像素点的灰度、亮度或强度，R代表图像的区域，p和q分别代表行坐标和列坐标的次幂。

5.根据权利要求2或4所述的一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法，其特征在于，根据弦长公式以端板中心位置和字符中心位置为两端点计算这两点连线的倾斜角从而得到端板中心到字符中心连线和图像水平方向的夹角α；以同样的方式计算任意一根燃料棒中心到端板中心连线与图像水平方向的夹角θ_i，则任意一根燃料棒中心到端板中心连线和字符中心到端板中心连线的夹角为β_i＝θ_i-α。

6.根据权利要求1或2所述的一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法，其特征在于，所述S4中包括以下步骤：

S41、燃料棒束按照燃料棒编码顺序方向转动；

S42、外环图像采集模块采集视野范围内对应燃料棒表面图像；

S43、对燃料棒表面图像进行卡尔曼滤波处理；

S44、根据滤波后的燃料棒表面图像获取燃料棒表面缺陷位置和缺陷参数；

S45、根据燃料棒束转动的角度获取对应燃料棒的编码。

7.根据权利要求1或2所述的一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法，其特征在于，所述S5中包括以下步骤：

S51、缺陷3D采集模块采集燃料棒表面缺陷区域的轮廓点云图像；

S52、对轮廓点云图像依次使用不同的边缘检测算子进行滤波处理；

S53、根据滤波处理后的轮廓点云图像计算单位性矩阵模型，并计算相应的代价函数进行优化；

S54、在优化得到最佳单位性矩阵模型后，以对应的单位性矩阵模型的最小函数计算缺陷的三维尺寸数值并确定缺陷等级。

8.根据权利要求7所述的一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的方法，其特征在于，所述边缘检测算子包括Prewitt算子、Sobel算子和Roberts算子，所述单位性矩阵模型为按照长方阵列排列的复数或实数集合。

9.一种检测圆柱形燃料棒束外环表面缺陷的装置，适用于如权利要求1或2或4或8所述的方法，其特征在于，所述装置包括：

视觉编码模块，用于采集燃料棒束顶端的端板表面图像，对燃料棒进行编码定位；

图像处理模块，用于根据端板表面图像获取燃料棒束的倾斜参数；

调整模块，用于根据倾斜参数对燃料棒束进行调整，使燃料棒束处于垂直状态；

外环图像采集模块，用于采集燃料棒束外环表面图像，确定图像中燃料棒的编码以及表面缺陷位置；

缺陷3D采集模块，用于按照燃料棒的编码顺序逐一获取燃料棒表面缺陷区域的轮廓点云图像并分析确定缺陷等级。