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Hersteller von Kernkraftwerken verwendet SmartVision™ - Erfolgsgeschichte

Ein großer Hersteller von Atomkraftwerken benötigte Hilfe beim 3D-Ankuppeln großer Werkzeuge an der Seite des Reaktors.

Screenshot mit Software und einem automatisierten Produkt

Herausforderung

Im Rahmen der Nachrüstung eines Kernreaktors mussten sehr große (10+ Tonnen), Spezialwerkzeuge mit dem Reaktor verbunden werden. Jedes dieser Werkzeuge hat einen bestimmten Vorgang auf den einzelnen Druckröhren ausgeführt, und dieser Vorgang musst einmal pro Rohr (von vielen unterschiedlichen Bedienern über die ~ 380 Röhren pro Reaktorseite ausgeführt werden.

Es waren mehrere Visionsysteme erforderlich, um die Bediener bei der Ausrichtung des Werkzeugs an den einzelnen Rohren zu unterstützen. Mit der Zeit änderten sich die Positionen (X, Y und Z) und Längen (entlang Z) der Röhren aufgrund der verlängerten Exposition im Reaktor erheblich.

Ansatz

 

Drei unterschiedliche Visionsysteme führten ähnliche Ankopplungsvorgänge aus, jedoch mit unterschiedlichen Zielen im Sichtfeld der Kamera. Die Kameras wurden jeweils so positioniert, dass sie das Zielobjekt in einem Winkel betrachteten. Sobald die Kamera kalibriert wurde, wurden Merkmalspunkte der einzelnen Ziele verwendet, um die 3D-Position des Objekts zu rekonstruieren.

Im Fall von Reißnägeln und Endstutzen wurde ein Dreieck verwendet, das aus drei Merkmalen bestand. Im Fall des Rohrs wurden die beiden Ellipsen direkt verwendet. Die X- und Y-Korrekturen, die auf den Bedienerbildschirmen angezeigt wurden, wurden in den Werkzeugkoordinaten gemeldet und konnten vom Bediener nur verwendet werden, um die Bewegungsphasen des Werkzeugs zu steuern.

Um die Angelegenheit noch komplizierter zu machen, hatte die Anwendung, welche die Röhre lokalisierte, ihre Kamera auf einem von SmartVision gesteuerten Goniometer montiert, was ein Neigen der Kamera ermöglichte. Die Auswirkung dieser Neigung musste beim Berechnen der X- und Y-Korrekturen berücksichtigt werden.

Technologie

Die aufregendste Technologie, die in dieser Anwendung verwendet wurde, war die Kamerakalibrierung. Die vollständige 3D-Kamerakalibrierung bestand aus der Berechnung der 4 intrinsischen Kameraparameter (Brennweite, Skalierung und die Koordinaten des Hauptpunkts) und der vier 4 Distortionskoeffizienten (2 radial und 2 tangential). Diese Kalibrierung ermöglichte, dass eine einzelne Kamera verwendet werden konnte, um die echten 3D-Koordinaten (sechs Freiheitsgrade) unter Verwendung einzelner Bilder zu messen. Die Kalibrierungsroutine verwendete mehrere, eher willkürliche Ansichten eines flachen, schachbrettartigen Ziels.

In dieser Anwendung wurden Analogkameras verwendet, primär aufgrund des Preises, da sie aufgrund der Strahlungsexposition ersetzt werden müssten.

Ergebnis

 

Der Kunde war anfänglich etwas skeptisch, dass diese Anwendungen möglich sein sollten. Jetzt ist der Kunde mit der Systemfunktionalität überaus glücklich.

Interne Tests des End-Fitting-Setups haben eine Positionsgenauigkeit (3s) im Bereich von 0,008” und eine Winkelgenauigkeit (3s) im Bereich von 0,13 Grad über dem relevanten Arbeitsraum gezeigt. Um die Zielgröße in Kontext zu setzen, ist die Mitte der weißen Punkte auf dem End-Fitting 2,5” entfernt.