激光与光电子学进展, 2020, 57 (22): 221013, 网络出版: 2020-11-12   

基于线结构光的核燃料棒表面裂缝尺寸测量 下载: 833次

Surface Crack Size Detection in Nuclear Fuel Rods Based on Line Structured Light
作者单位
东华大学机械工程学院, 上海 201620
图 & 表

图 1. 水下核燃料棒测量系统

Fig. 1. Underwater nuclear fuel rod detection system

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图 2. 系统测量数学模型

Fig. 2. Mathematical model of mearsured system

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图 3. 旋转中心坐标转换关系

Fig. 3. Conversion relationship of rotation center coordinate

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图 4. 感兴趣区域的定位框选。(a)原始图像;(b)框选效果图

Fig. 4. Position and frame selection for region of interest. (a) Original image; (b) diagram of frame selection effect

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图 5. 燃料棒水平投影与一阶微分结果

Fig. 5. Horizontal projection and first-order differential results for fuel rods

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图 6. 框选区域的扩大。(a) |im-is|≥6; (b)|im-is|<6

Fig. 6. Expansion of the frame selection area. (a) |im-is|≥6; (b)im-is|<6

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图 7. 灰度统计图

Fig. 7. Gray statistics image

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图 8. 裂缝局部放大图

Fig. 8. Enlarged view of cracks

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图 9. 上边界判断方法。(a)边界像素点类型一;(b)边界像素点类型二;(c)边界像素点类型三;(d)边界像素点类型四

Fig. 9. Upper boundary judgment method. (a) Boundary pixel type one; (b) boundary pixel type two; (c) boundary pixel type three; (d) boundary pixel type four

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图 10. 自适应阈值分割

Fig. 10. Adaptive threshold segmentation

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图 11. 裂缝处结构光中心线的获取。(a)带有裂缝;(b)不带有裂缝;(c) (a)图去除裂缝区域;(d) (b)图去除裂缝区域;(e)正常光条中心;(f)残缺光条中心

Fig. 11. Acquisition of structured light bar center at the crack. (a) With a crack; (b) without cracks;(c) removing cracked area for Fig. 11(a); (d) removing cracked area for Fig. 11(b); (e) normal light bar center; (f) incomplete light bar center

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图 12. 结构光中心曲线拟合

Fig. 12. Structured light center curve fitting

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图 13. 裂缝边界处理。(a)边界判定示意图;(b)中心线与边界相交示意图

Fig. 13. Crack boundary treatment. (a) Diagram of boundary decision; (b) intersection diagram of center line and boundary

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图 14. 距离采样图

Fig. 14. Diagram of distance sampling

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图 15. 平台运行流程图

Fig. 15. Platform operation flowchart

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图 16. 水下实验装置

Fig. 16. Underwater experimental device

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图 17. 相机拍摄图片。(a)曝光度为200;(b)曝光度为300;(c)曝光度为400;(d)曝光度为500;(e)裂缝尺寸为190.0μm;(f)裂缝尺寸为181.6μm;(g)裂缝尺寸为 128.6μm

Fig. 17. Photos taken. (a) Exposure of 200; (b) exposure of 300; (c) exposure of 400; (d) exposure of 500; (e) crack size of 190.0μm; (f) crack size of 181.6μm; (g) crack size of 128.6μm

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图 18. 核燃料棒表面裂缝。(a)燃料棒表面裂缝;(b)燃料棒表面裂缝点云图

Fig. 18. Cracks on the surface of nuclear fuel rods. (a) Crack on the surface of fuel rod; (b) point cloud of crack on fuel rod surface

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表 1中心线拟合误差表

Table1. Center line fitting errors

Order2345678910
σs31.40925.80522.75122.4806.67785.07234.16894.16444.1596
σo3.13684.47392.52342.94240.43840.08760.03520.03530.0346
Order111213141516171819
σs4.15864.27325.12564.24064.82127.44335.97009.25055.9970
σo0.03410.04370.06000.03260.16020.19550.14430.16450.0892

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表 2裂缝尺寸测量结果

Table2. Tabel 2 Test results of crack size

Crack sampleActual size /μmFormInspection sizeError /μm
Sample 1181.61166.77814.822
2158.88222.718
3174.2387.362
Sample 2128.61139.12510.525
2156.95728.357
3144.51815.918
Sample 3190.01197.2157.215
2185.4414.559
3194.9434.943

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咸凯强, 庞静珠, 胡俊. 基于线结构光的核燃料棒表面裂缝尺寸测量[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(22): 221013. Kaiqiang Xian, Jingzhu Pang, Jun Hu. Surface Crack Size Detection in Nuclear Fuel Rods Based on Line Structured Light[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(22): 221013.

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