[发明专利]一种核燃料芯块几何密度测量方法及其系统

摘要

本发明公开了一种核燃料芯块几何密度测量方法及其系统，所述方法包括如下步骤，先通过天平获取待测芯块的质量，再测量待测芯块的外形尺寸，通过待测芯块的外形尺寸计算待测芯块的体积，然后用质量除以体积得到待测芯块的密度；所述测量待测芯块的外形尺寸的步骤中还包括测量待测芯块的直径和高度。本发明方法具有测量精度高，测量速度快等优点。本发明系统具有结构简单稳定，操作方便，抗扰动能力强，易于维护；定位准确，检测精度高，重复性好，适用范围广，有利于提高测量精度等优点。

主权项

一种核燃料芯块几何密度测量方法，包括如下步骤，获取待测芯块的质量，测量待测芯块的外形尺寸，通过待测芯块的外形尺寸计算待测芯块的体积，最后用质量除以体积得到待测芯块的密度；其特征在于，所述测量待测芯块的外形尺寸的步骤中还包括测量待测芯块的直径和高度以及测量待测芯块的端面尺寸；所述测量待测芯块的直径和高度包括以下步骤：1）将待测芯块竖直放置，采用均一平行光水平照射到待测芯块上，再采用二维面阵CMOS传感器获取待测芯块被照射的正投影图像；2）对二维面阵CMOS传感器获取的正投影图像进行图像边缘检测，提取待测芯块的二维轮廓，并进行倾斜校正，在测量区域沿高度方向提取多个直径的像素参数和沿宽度方向提取多个高度的像素参数；3）将提取的多个直径的像素参数和提取的多个高度的像素参数均取平均值，然后分别与二维面阵CMOS传感器的标定参数相乘，计算获得待测芯块的直径和高度尺寸；所述测量待测芯块的端面尺寸包括以下步骤：a、将待测芯块竖直放置，采用线激光垂直照射待测芯块的上端面，所述线激光落在待测芯块的上端面的投影线通过上端面的圆心；b、图像采集；利用相机沿斜向下方采集所述线激光落在待测芯块的上端面的投影线的图像；c、图像预处理；将采集到的图像进行预处理，所述预处理包括去噪、有效区域提取以及二值化；d、图像分段拟合；将预处理后的图像进行分段拟合，所述分段拟合包括直线拟合和圆弧拟合；e、像素尺寸定标；测定水平方向的实际尺寸Dx与对应的像素点个数Nx之间的比例dx；测定竖直方向的实际尺寸Dy与对应的像素点个数Ny之间的比例dy；f、获得测量数值；将待测芯块端面的倒角高度方向的像素点个数以及碟型凹陷部深度方向的像素点个数分别与dy相乘，分别得到倒角高度以及碟型凹陷部的深度；将待测芯块端面的倒角宽度的像素点个数以及碟型凹陷部直径方向的像素点个数分别与dx相乘，得到倒角宽度以及碟型凹陷部的直径；所述计算待测芯块的体积包括以下步骤：先通过倒角的宽度w和高度h，单位均为mm，求出三角形截面的面积，再沿圆周进行积分求得待测芯块倒角部分的体积v1；根据碟型凹陷部的深度k与直径d，单位均为mm，通过球缺的体积公式[πk(3(d/2)^2+k^2)]/6计算碟型凹陷部的体积v2，待测芯块的体积为V=(πD^2)/4*H‑2*v1‑2*v2，其中，D和H分别为待测芯块的直径和高度。