核燃料棒智能识别与定位系统研究

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1、学校代号10532学号S1502W0195分类号TP23密级公开工程硕士学位论文核燃料棒智能识别与定位系统研究学位申请人姓名钱煜培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称龚志辉副教授陈铁坚高级工程师学科专业车辆工程研究方向机械制造工艺及设备论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S1502W0195密级：公开湖南大学工程硕士学位论文核燃料棒智能识别与定位系统研究学位申请人姓名：钱煜导师姓名及职称：龚志辉副教授陈铁坚高级工程师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期

2、：2018年5月16日答辩委员会主席：金湘中教授ResearchonIntelligentIdentificationandPositioningSystemofNuclearFuelRodsbyQIANYuB.E.(HunanNormalUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunan

3、UniversitySupervisorProfessorGONGZhihui&SeniorEconomistCHENTiejianApril,2018工程硕士学位论文湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校

4、有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□√。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I核燃料棒智能识别与定位系统研究摘要核燃料棒装配是指将核燃料棒装配到其对应棒束夹具中的过程。由于核燃料棒类型众多、特征差别微小、数量多、装配精密

5、，其自动化装配一直是核电领域一大难题。核燃料棒具有一定辐射性，对人体具有安全隐患，故实现核燃料棒的智能识别与装配已成为核电行业的迫切需求。随着计算机和图像处理技术的发展，基于机器视觉的核燃料棒智能识别与装配已具备相应基础，本文针对核燃料棒自动化装配的需求，开发了一套核燃料棒智能识别与定位系统，实现了核燃料棒类型识别、正反判断、隔离块角度分布计算、位姿识别和定位等功能。本文在ZB核燃料元件有限公司的资助下，对核燃料棒智能识别与定位系统视觉模块等关键技术开展相应研究，主要工作如下：(1)在功能需求与精度分析的基础上，设计了核燃料棒智能

6、识别与定位系统的总体方案。基于核燃料棒的特征，采用超远心光学的图像采集方案，辅以开合式漫反射板反射条形光的打光方式，设计了一套抗直线度干扰的超远心光学成像系统；以超远心光学成像系统为设计基准，结合系统精度与功能要求，设计了核燃料棒智能识别与定位系统的工作模式和硬件结构。(2)在形态学边缘提取的基础上，提出了一种自适应权值的多尺度、多方向形态学边缘提取算法。设计了5种方向、多种尺度的结构因子提取图像边缘，并根据图像噪声和边缘锐度自适应确定各尺度结构因子的权重。实验结果表明，该算法提取的边缘图像具有连续、完整、噪声少、无伪边缘等优点；

7、标准棒测试结果表明，该算法边缘定位平均误差为0.12°，最大定位误差为0.28°，满足工程需求。(3)针对核燃料棒智能识别与定位系统的需求，设计了基于先验信息的旋转圆心修正算法、核燃料棒直线度评估算法和核燃料棒识别与定位算法。在隔离块厚度先验信息的基础上，开发了核燃料棒旋转圆心修正算法，使得旋转圆心更接近真实圆心，从而进一步提高了核燃料棒定位精度；通过提取核燃料棒端口圆心坐标和中间隔离块部位圆心坐标，设计了基于两端点连线法的核燃料棒直线度评估算法；基于核燃料棒特征，设计了核燃料棒识别与定位算法，实现了核燃料棒类型识别、正反判断和角

8、度计算等功能。测试结果表明，核燃料棒智能识别与定位系统可准确、高效地完成核燃料棒的类型识别、正反判断和位姿调整等工作，系统过程能力指数C=1.1432，定位合格率P=99.95%，类型识别准确率为100%，pks正反识别准确率为100%，平均单根识