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核电站制造商使用 SmartVision™ 的成功案例

一家大型原子能电站制造商向我们寻求帮助,构建反应堆工作面的大型工具的 3D 对接。

计算机屏幕捕捉显示软件在处理自动化产品

挑战

为改进核反应堆,许多大型(10 吨以上)专业工具需与核反应堆工作面匹配。各工具在每根压力管上完成一项具体操作,每个反应堆工作面 380 多根压力管的每根管子(由许多操作人员)均需要执行一次该操作。

需要若干个视觉系统辅助操作人员校准各根压力管的工具(或在指定时间覆盖于管上的扣件或端头配件)。长期以来,由于反应堆长期曝光,压力管的位置(X 轴,Y 轴和 Z 轴)和长度(沿 Z 轴)已经发生很大变化。

方法

 

三个不同视觉系统执行类似的建模操作,但摄像机朝向现场不同的目标。分别固定各摄像机,以便以一定的角度拍摄到目标物体。摄像机标定后,使用每个目标的特征点重构物体的 3D 模型。

对于扣件和端头配件,使用具有三个特征点的三角形;而对于压力管,直接使用两个椭圆。X 轴和 Y 轴校正结果以工作坐标形式将报告返回至操作人员屏幕,可由操作人员用来控制工具的移动进度。

对于复杂情况,压力管定位应用装置将摄像机安装在 SmartVision 控制的测角计上,摄像机可以倾斜。计算 X 轴和 Y 轴校正时,需考虑摄像机倾斜产生的影响。

技术

本应用中使用的最先进技术是摄像机标定。全部 3D 摄像机标定包括计算 4 个摄像机固有参数(焦距、缩放倍数和主要点的坐标)和 4 个畸变系数(2 个半径和 2 个正切)。该标定操作允许一台摄像机使用单一图像测量真实的 3D(六个自由度)坐标系。通常使用棋盘状扁平目标的若干任意视图进行标定。

该应用使用模拟摄像机,主要是因为价格便宜,因为摄像机受到辐射后性能会下降,日后需要更换。

成果

 

起初,客户心存疑虑,担心这些应用只是空中楼阁。现在,客户对系统的功能非常满意。

端头配件的内部测试结果表明,在相关工作空间中,位置精确度 (3s) 在 0.008”的范围内,而角度精确度 (3s) 在 0.13 度以内。将目标尺寸输入软件环境,端头配件上的各白点中心相距 2.5”。