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专利号: 2020104942568
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 核物理;核工程
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,包括:双目视觉测量单元、全局坐标系统一单元、计算单元以及检测平台运动单元;其中,所述双目视觉测量单元包括:线结构激光器以及双目相机;所述线结构激光器用于向核反应堆压力容器的待检贯穿件的下表面发射线结构光,以使所述线结构光在所述待检贯穿件的下表面形成三维点云;所述双目相机用于获取所述三维点云以及自动检测探头在所述双目相机中任一相机坐标系下的轴线位置;

所述全局坐标系统一单元用于确定所述双目相机中任一相机坐标系与自动检测平台坐标系之间的转换关系;

所述计算单元用于基于所述三维点云确定所述待检贯穿件在所述任一相机坐标系下的轴线位置,并基于所述待检贯穿件在所述任一相机坐标系下的轴线位置以及所述自动检测探头在所述任一相机坐标系下的轴线位置,通过所述转换关系确定所述待检贯穿件以及所述自动检测探头在所述自动检测平台坐标系下的轴线位置偏差;

所述检测平台运动单元用于基于所述轴线位置偏差,对所述核反应堆压力容器自动检测平台进行精确定位。

2.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,所述线结构激光器具体包括:第一线结构激光器、第二线结构激光器以及第三线结构激光器,所述双目相机具体包括左相机和右相机;

所述第一线结构激光器、所述第二线结构激光器与所述第三线结构激光器均竖直设置,所述左相机与所述右相机分别位于所述第一线结构激光器的左侧以及所述第三线结构激光器的右侧;

所述左相机和所述右相机位于同一平面内,所述平面与竖直平面呈第一预设夹角,且在所述平面内所述左相机的光轴和所述右相机的光轴分别与相机基线呈第二预设夹角,所述相机基线为所述左相机和所述右相机的光心连线。

3.根据权利要求2所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,所述第一线结构激光器、所述第二线结构激光器以及所述第三线结构激光器均为一字激光器。

4.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,所述全局坐标系统一单元包括:高精度三坐标测量机和扫描反光标记点,所述扫描反光标记点位于固定在所述待检贯穿件的下边缘的平板的下表面上;

所述双目相机还用于获取所述扫描反光标记点在所述任一相机坐标系下的位置;

所述高精度三坐标测量机用于获取所述扫描反光标记点在三坐标测量机坐标系下的位置,并基于所述扫描反光标记点在所述任一相机坐标系下的位置以及在所述三坐标测量机坐标系下的位置,确定所述任一相机坐标系与三坐标测量机坐标系之间的第一转换关系;

所述高精度三坐标测量机还用于确定所述核反应堆压力容器自动检测平台的位置,并基于所述核反应堆压力容器自动检测平台的位置,确定所述三坐标测量机坐标系与所述自动检测平台坐标系之间的第二转换关系;

基于所述第一转换关系和所述第二转换关系,确定所述任一相机坐标系与所述自动检测平台坐标系之间的转换关系。

5.根据权利要求4所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,所述计算单元具体用于:基于所述待检贯穿件的轴线位置以及所述自动检测探头的轴线位置,通过所述转换关系采用如下公式确定所述待检贯穿件以及所述自动检测探头在所述自动检测平台坐标系下的轴线位置偏差:L=R2*R1*L2‑R2*R1*L1;

ΔX=LX;

ΔY=LY;

其中,L为所述轴线位置偏差,R1所述第一转换关系,R2为所述第二转换关系,L1为所述自动检测探头在所述任一相机坐标系下的轴线位置,L2为所述待检贯穿件在所述任一相机坐标系下的轴线位置,ΔX为x方向上的轴线位置偏差分量,LX为L在x方向上的分量,ΔY为Y方向上的轴线位置偏差分量,LY为L在y方向上的分量。

6.根据权利要求4所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,所述高精度三坐标测量机具体为绝对关节臂测量机。

7.根据权利要求4所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,所述扫描反光标记点具体为:四个不共线的扫描反光标记点。

8.根据权利要求4所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,所述高精度三坐标测量机具体用于基于所述扫描反光标记点在所述任一相机坐标系下的位置,采用奇异值分解方法确定所述任一相机坐标系与三坐标测量机坐标系之间的第一转换关系。

9.根据权利要求1‑8中任一项所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统,其特征在于,所述计算单元还具体用于:将所述三维点云与所述自动检测探头的轴线的所有法平面进行相交,确定所述三维点云与每个法平面的交点;

基于所述交点进行平面圆拟合,确定拟合得到的平面圆的圆心,所述圆心的位置为所述待检贯穿件在所述任一相机坐标系下的轴线位置。

10.一种基于权利要求1‑9中任一项所述的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位系统实现的核反应堆压力容器自动检测平台精确定位方法,其特征在于,包括:在将所述核反应堆压力容器自动检测平台进行粗定位至所述待检贯穿件下方预设范围内之后,基于所述双目视觉测量单元,分别获取所述三维点云以及所述自动检测探头在所述任一相机坐标系下的轴线位置;

基于所述计算单元,确定所述轴线位置偏差,并基于所述轴线位置偏差,指引所述检测平台运动单元对所述核反应堆压力容器自动检测平台进行精确定位。