本發(fā)明涉及核電廠設(shè)備無(wú)損測(cè)量，尤其涉及一種核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、核電廠蒸汽發(fā)生器的水室下封頭是一回路承受高壓的關(guān)鍵部件，通常呈半球狀。由于水室下封頭直接接觸來(lái)自反應(yīng)堆的高壓冷卻劑，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，其內(nèi)表面堆焊5～6mm厚的不銹鋼，具有良好的抗應(yīng)力腐蝕能力。運(yùn)行期間由于冷卻劑攜帶可能的異物撞擊，會(huì)導(dǎo)致水室內(nèi)表面不銹鋼堆焊層產(chǎn)生損傷，從而帶來(lái)較大的安全隱患。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外電廠為了解水室內(nèi)部狀況，通常以視頻檢查的方式對(duì)水室內(nèi)部進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，該檢查方法可有效檢測(cè)水室內(nèi)部的表面狀況，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)凹坑等缺陷進(jìn)行精確的定量測(cè)量。同時(shí)，蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)部所在區(qū)域輻照劑量高，工作人員難以前往水室進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，因此亟需通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備完成內(nèi)表面缺陷尺寸的定量測(cè)量，定期跟蹤缺陷變化情況。

2、現(xiàn)有的對(duì)蒸汽發(fā)生器內(nèi)部缺陷尺寸測(cè)量技術(shù)，主要是利用人工直接測(cè)量或拓模的方式，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)部對(duì)缺陷進(jìn)行測(cè)量或拓模，估算缺陷尺寸信息。該方法適用于對(duì)水室內(nèi)特定位置單一或少數(shù)明顯缺陷的宏觀測(cè)量，尺寸測(cè)量精度不高且輻射安全風(fēng)險(xiǎn)較高，不適用于對(duì)蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)表面多處、多個(gè)細(xì)微缺陷尺寸的精確測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種實(shí)現(xiàn)缺陷精確測(cè)量的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置及方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，用于對(duì)容器內(nèi)表面的缺陷進(jìn)行測(cè)量，所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置包括支架機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述支架機(jī)構(gòu)上的多自由度機(jī)械臂、設(shè)置在所述多自由度機(jī)械臂末端上的3d圖像采集機(jī)構(gòu)；

3、所述支架機(jī)構(gòu)用于支撐且將所述多自由度機(jī)械臂送進(jìn)或帶出容器；所述多自由度機(jī)械臂通過(guò)自身運(yùn)動(dòng)將所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)帶至容器內(nèi)指定位置；所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)通過(guò)單目結(jié)構(gòu)光探測(cè)原理，獲取指定位置表面缺陷的三維結(jié)構(gòu)光數(shù)據(jù)，生成點(diǎn)云3d模型以用于尺寸測(cè)量。

4、在一些實(shí)施例中，所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)光發(fā)射模塊和全彩高清圖像傳感器，所述結(jié)構(gòu)光發(fā)射模塊用于向指定位置表面發(fā)出面陣結(jié)構(gòu)光，所述全彩高清圖像傳感器接收指定位置表面反射的結(jié)構(gòu)光信號(hào)，生成點(diǎn)云圖像并存儲(chǔ)。

5、在一些實(shí)施例中，所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置還包括連接端子，所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)通過(guò)所述連接端子連接在所述多自由度機(jī)械臂末端上。

6、在一些實(shí)施例中，所述支架機(jī)構(gòu)包括支桿、與所述支桿連接并可相對(duì)所述支桿轉(zhuǎn)動(dòng)的支座；

7、所述多自由度機(jī)械臂連接在所述支座遠(yuǎn)離所述支桿的一端上。

8、在一些實(shí)施例中，所述支架機(jī)構(gòu)還包括固定法蘭、滑座以及至少一根滑軌；

9、所述固定法蘭連接在所述滑軌的端部，用于與容器人孔處的人孔法蘭配合連接；所述支桿連接在所述滑座上，所述滑座套接在所述滑軌上并可沿所述滑軌的軸向來(lái)回移動(dòng)，帶動(dòng)所述多自由度機(jī)械臂移動(dòng)。

10、在一些實(shí)施例中，所述多自由度機(jī)械臂為六軸機(jī)械臂，其包括依次通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接的第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂、第三機(jī)械臂、第四機(jī)械臂、第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂連接在所述支架機(jī)構(gòu)上；所述第四機(jī)械臂弧形彎曲連接在所述第三機(jī)械臂和所述第五機(jī)械臂之間。

11、在一些實(shí)施例中，所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置還包括與所述多自由度機(jī)械臂及3d圖像采集機(jī)構(gòu)連接的數(shù)據(jù)處理及運(yùn)動(dòng)控制終端。

12、本發(fā)明還提供一種核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量方法，采用以上任一項(xiàng)所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量方法包括以下步驟：

13、s1、將所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置定位在容器的人孔處后，將所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置的多自由度機(jī)械臂推送至所述容器內(nèi)；

14、s2、控制所述多自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)以將其上的3d圖像采集機(jī)構(gòu)帶至容器內(nèi)指定位置；

15、s3、所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)采集指定位置表面的缺陷的三維結(jié)構(gòu)光數(shù)據(jù)，通過(guò)采集的三維結(jié)構(gòu)光數(shù)據(jù)生成點(diǎn)云3d模型后進(jìn)行尺寸測(cè)量。

16、在一些實(shí)施例中，步驟s2中，控制所述多自由度機(jī)械臂的坐標(biāo)原點(diǎn)的投影處于容器的y軸上。

17、在一些實(shí)施例中，步驟s2中，控制所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)與指定位置表面的距離為有效測(cè)量距離，所述有效測(cè)量距離為300mm～1100mm。

18、本發(fā)明的有益效果：通過(guò)多自由度機(jī)械臂將搭載的3d圖像采集機(jī)構(gòu)帶至容器內(nèi)指定位置，利用3d圖像采集機(jī)構(gòu)對(duì)指定位置進(jìn)行三維掃描測(cè)量，以獲得缺陷的尺寸數(shù)據(jù)，測(cè)量精度可達(dá)±0.5mm以?xún)?nèi)，實(shí)現(xiàn)缺陷尺寸的精確測(cè)量；本發(fā)明能夠在高輻射環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，代替人工測(cè)量，降低人員輻射劑量，提高安全性。

19、本發(fā)明適用于蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)表面上凹坑等缺陷的非接觸高精度定量測(cè)量，便于定期跟蹤凹坑缺陷尺寸變化。

技術(shù)特征：

1.一種核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，其特征在于，用于對(duì)容器內(nèi)表面的缺陷進(jìn)行測(cè)量，所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置包括支架機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述支架機(jī)構(gòu)上的多自由度機(jī)械臂、設(shè)置在所述多自由度機(jī)械臂末端上的3d圖像采集機(jī)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，其特征在于，所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)光發(fā)射模塊和全彩高清圖像傳感器，所述結(jié)構(gòu)光發(fā)射模塊用于向指定位置表面發(fā)出面陣結(jié)構(gòu)光，所述全彩高清圖像傳感器接收指定位置表面反射的結(jié)構(gòu)光信號(hào)，生成點(diǎn)云圖像并存儲(chǔ)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，其特征在于，所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置還包括連接端子，所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)通過(guò)所述連接端子連接在所述多自由度機(jī)械臂末端上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，其特征在于，所述支架機(jī)構(gòu)包括支桿、與所述支桿連接并可相對(duì)所述支桿轉(zhuǎn)動(dòng)的支座；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，其特征在于，所述支架機(jī)構(gòu)還包括固定法蘭、滑座以及至少一根滑軌；

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，其特征在于，所述多自由度機(jī)械臂為六軸機(jī)械臂，其包括依次通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接的第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂、第三機(jī)械臂、第四機(jī)械臂、第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂連接在所述支架機(jī)構(gòu)上；所述第四機(jī)械臂弧形彎曲連接在所述第三機(jī)械臂和所述第五機(jī)械臂之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，其特征在于，所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置還包括與所述多自由度機(jī)械臂及3d圖像采集機(jī)構(gòu)連接的數(shù)據(jù)處理及運(yùn)動(dòng)控制終端。

8.一種核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置，所述核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量方法包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量方法，其特征在于，步驟s2中，控制所述多自由度機(jī)械臂的坐標(biāo)原點(diǎn)的投影處于容器的y軸上。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量方法，其特征在于，步驟s2中，控制所述3d圖像采集機(jī)構(gòu)與指定位置表面的距離為有效測(cè)量距離，所述有效測(cè)量距離為300mm～1100mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置及方法，核電廠設(shè)備表面缺陷測(cè)量裝置包括支架機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述支架機(jī)構(gòu)上的多自由度機(jī)械臂、設(shè)置在所述多自由度機(jī)械臂末端上的3D圖像采集機(jī)構(gòu)；所述支架機(jī)構(gòu)用于支撐且將所述多自由度機(jī)械臂送進(jìn)或帶出容器；所述多自由度機(jī)械臂通過(guò)自身運(yùn)動(dòng)將所述3D圖像采集機(jī)構(gòu)帶至容器內(nèi)指定位置；所述3D圖像采集機(jī)構(gòu)通過(guò)單目結(jié)構(gòu)光探測(cè)原理，獲取指定位置表面缺陷的三維結(jié)構(gòu)光數(shù)據(jù)，生成點(diǎn)云3D模型以用于尺寸測(cè)量。本發(fā)明通過(guò)多自由度機(jī)械臂將搭載的3D圖像采集機(jī)構(gòu)帶至容器內(nèi)指定位置，利用3D圖像采集機(jī)構(gòu)對(duì)指定位置進(jìn)行三維掃描測(cè)量，獲得缺陷的尺寸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)缺陷尺寸的精確測(cè)量。

技術(shù)研發(fā)人員：劉中華,王全,張?chǎng)?陳克峰,劉軍,江小勇,陳文卿,孫加進(jìn),眭霄翔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中廣核檢測(cè)技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2