一种板型元件巡边定位方法和系统与流程

本发明涉及核燃料元件无损检测，特别是涉及一种板型元件巡边定位方法和系统。

背景技术：

1、燃料包壳和燃料包壳内的燃料芯体一起被称作燃料元件，一定数量的燃料元件组成一个燃料组件。燃料元件包壳在制造时长度较长，在实际应用中需要对其进行切割。燃料元件包壳在切割过程中，由于无法对燃料包壳内的燃料芯体进行定位，容易切割到燃料包壳内部的燃料芯体，损坏燃料芯体结构。

2、目前切割燃料元件包壳基本都是利用车床的切割机构进行切割，利用夹持机构将工件转动到预设的切割槽中直接进行切割，只有燃料芯体完全位于切割槽中，才能够顺利切割燃料元件包壳，否则将会损坏燃料芯体。这种切割燃料元件包壳的方式，无法对燃料包壳中的燃料芯体进行定位，存在切割准确度低、损坏芯体的概率大的问题。另外切割槽在切割设备安装完毕后，其位置就已经固定，转动工件的过程中，会存在较大误差，导致切割精度低，且切割效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种板型元件巡边定位方法及系统，该方法和系统实现燃料包壳中的燃料芯体的准确定位，提高切割准确度，在对燃料包壳进行切割时避免切割到燃料包壳内部的燃料芯体损坏燃料芯体结构。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种板型元件巡边定位方法，包括如下步骤：

4、步骤1、通过x射线成像获取燃料包壳和燃料芯体的图像；

5、步骤2、在图像中建立坐标系获取燃料各个顶点和燃料芯体各个顶点的相对位置，建立燃料包壳切割的参考坐标系；

6、步骤3、获取图像中燃料包壳各个顶点和燃料芯体各个顶点在参考坐标系中的坐标；

7、步骤4、根据参考坐标系中燃料包壳各个顶点和燃料芯体各个顶点的坐标，切割燃料包壳。

8、进一步地，步骤2中，以图像中燃料包壳顶点o点为坐标原点建立坐标系xoy，以切割槽顶点o1点为坐标原点建立参考坐标系x1o1y1。

9、进一步地，步骤3，具体包括如下步骤：

10、步骤3.1、通过图像识别处理算法识别出图像中燃料包壳各个顶点和燃料芯体各个顶点在坐标系xoy的坐标；

11、步骤3.2、获取垂直于坐标系x1o1y1坐标轴方向的扫描路径上探测到的燃料包壳边界点在xoy坐标系中的坐标；

12、步骤3.3、通过燃料包壳同一条边界上两个边界点的坐标，计算出该边界的直线方程；

13、步骤3.4、通过燃料包壳任意两条相交边界的直线方程计算相交边界点得到燃料包壳各个顶点在x1o1y1坐标系中的坐标；

14、步骤3.5、根据燃料包壳任意顶点在两个坐标系xoy和x1o1y1中的坐标差，计算坐标系平移量；

15、步骤3.6、根据坐标系平移量和燃料包壳任意两个顶点所在直线的角度，计算坐标系旋转角度；

16、步骤3.7、根据燃料芯体各个顶点在坐标系xoy的坐标、坐标系平移量和坐标系旋转角度，计算得到燃料芯体各个顶点在x1o1y1坐标系中的坐标。

17、本发明还提供一种板型元件巡边定位系统，包括：

18、切割平台，用于：放置燃料组件；

19、x射线成像单元，用于：获取燃料包壳和燃料芯体的图像并发送至数据处理单元；

20、数据处理单元，用于：接收x射线成像单元发送的燃料包壳和燃料芯体的图像，在图像中建立坐标系，识别出图像中燃料包壳各个顶点和燃料芯体各个顶点在坐标系的坐标，触发下获取探测机构探测到的燃料包壳边界点在坐标系中的坐标，分析燃料包壳各个顶点和燃料芯体各个顶点在参考坐标系中的坐标；

21、探测机构，用于：在垂直于参考坐标系坐标轴方向的扫描路径上光电扫描燃料包壳获取燃料包壳边界点的开关信号并发送至伺服系统；

22、伺服系统，用于：接收探测机构发送的燃料包壳边界点的开关信号,驱动数据处理单元获取探测机构探测到的燃料包壳边界点在坐标系中的坐标；控制探测机构沿垂直于参考坐标系坐标轴方向的扫描路径运动；

23、所述探测机构与伺服系统电信号连接，所述伺服系统与数据处理单元通信连接。

24、进一步地，所述数据处理单元，以燃料包壳顶点o点为坐标原点建立坐标系xoy，通过内嵌的图像识别处理算法识别出图像中燃料包壳和燃料芯体各顶点在坐标系xoy的坐标。

25、进一步地，所述切割平台，包括：切割槽；所述数据处理单元，以切割槽顶点o1点为坐标原点建立参考坐标系x1o1y1。

26、进一步地，所述探测机构，包括：光电探测传感器阵列；所述光电探测传感器阵列，用于：在垂直于参考坐标系x1o1y1坐标轴方向的扫描路径上对燃料包壳执行扫描；当光电探测传感器阵列扫描到燃料包壳的边界时，光电探测传感器阵列将燃料包壳该边界点的开关信号发送至伺服系统。

27、进一步地，数据处理单元，分析燃料包壳各个顶点在参考坐标系中的位置，包括：

28、获取光电探测传感器阵列探测到的燃料包壳边界点在xoy坐标系中的坐标；

29、通过燃料包壳同一条边界上两个边界点的坐标，计算出该边界的直线方程；

30、通过燃料包壳任意两条相交边界的直线方程计算相交边界点得到燃料包壳各个顶点在x1o1y1坐标系中的坐标。

31、进一步地，数据处理单元，分析燃料芯体各个顶点在参考坐标系中的位置，实现对燃料芯体位置的定位，包括：

32、根据燃料包壳任意顶点在两个坐标系xoy和x1o1y1中的坐标差，计算坐标系平移量；

33、根据坐标系平移量和燃料包壳任意两个顶点所在直线的角度，计算坐标系旋转角度；

34、根据燃料芯体各个顶点在坐标系xoy的坐标、坐标系平移量和坐标系旋转角度，计算得到燃料芯体各个顶点在x1o1y1坐标系中的坐标。

35、进一步地，所述伺服系统，包括：

36、plc控制器，用于：接收光电探测传感器阵列发送的燃料包壳边界点的开关信号,驱动数据处理单元获取光电探测传感器阵列探测到的燃料包壳边界点在xoy坐标系中的坐标；控制直线模组和滚珠丝杠的运动；向伺服驱动器发出方向脉冲串；

37、伺服驱动器，用于：接收plc控制器发出的方向脉冲串，驱动伺服电机转动；

38、减速机，用于：将伺服电机的旋转信号降速后发送至直线模组；

39、直线模组上安装滚珠丝杠，用于：接收减速机发送的旋转信号，通过滚珠丝杠将减速机上的旋转位移转换成直线位移，通过滚珠丝杠驱动探测机构沿第二直线方向往返运动；通过支架驱动探测机构沿第一直线方向往返移动；第二直线方向与第一直线方向垂直；

40、所述光电探测传感器阵列与plc控制器电信号连接，所述plc控制器与数据处理单元通信连接，所述plc控制器通过伺服驱动器与伺服电机电信号连接，所述伺服电机与减速机电信号连接。

41、本发明的有益技术效果：

42、本发明的板型元件巡边定位方法和系统，通过x射线成像获取燃料包壳和燃料芯体的图像，在图像中建立坐标系获取燃料包壳和燃料芯体的相对位置；建立参考坐标系，获取图像中坐标系与参考坐标系之间的转换关系；在参考坐标系下切割燃料包壳时，采用坐标变换的方式，获取燃料芯体各个顶点在参考坐标系的坐标；采用巡边定位的方式计算燃料包壳中的燃料芯体的位置，实现燃料芯体准确定位；对燃料包壳中的燃料芯体进行定位，提高切割准确度，在对燃料包壳进行切割时避免切割到燃料包壳内部的燃料芯体损坏燃料芯体结构。