基于線結(jié)構(gòu)光視覺的燃料組件變形測(cè)量技術(shù)研究

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(1.中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所，成都 610209; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

0 引言

相對(duì)于傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量方法，視覺測(cè)量作為一種非接觸式測(cè)量其具有測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量精度高、對(duì)待測(cè)工件外形適應(yīng)性較好和不破壞待測(cè)物表面等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)光、光束平差、單目及雙目視覺測(cè)量是最為常見的視覺測(cè)量，而結(jié)構(gòu)光測(cè)量除了具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有測(cè)量穩(wěn)定性較好、易于圖像處理，因此被廣泛運(yùn)用于各工業(yè)領(lǐng)域[1-6]。燃料組件作為核電站反應(yīng)堆的重要組件，組件工作過(guò)程中受強(qiáng)輻照、溫度變化較大及組件內(nèi)外壓差較大等的影響，會(huì)使組件發(fā)生變形，具體表現(xiàn)為組件的彎曲、腫脹和伸長(zhǎng)等[7]。組件過(guò)大的變形量會(huì)影響到燃料組件的換料、加快組件的破損等，給核電站的生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算燃料組件的外形變形參數(shù)，可以為堆芯設(shè)計(jì)、組件運(yùn)行的可靠性和安全性提供技術(shù)參數(shù)，對(duì)于燃料組件的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行非常重要。

應(yīng)用于核電領(lǐng)域的設(shè)備一般需要對(duì)其進(jìn)行輻射屏蔽設(shè)計(jì)，以減少輻射對(duì)電子元器件和測(cè)量精度的影響，對(duì)于結(jié)構(gòu)光視覺測(cè)量屏蔽體要留有輻射屏蔽的厚玻璃窗口才能進(jìn)行測(cè)量，此時(shí)玻璃的折射對(duì)測(cè)量的影響不能忽略，其和水下視覺測(cè)量一樣需要考慮水的折射對(duì)測(cè)量的影響。由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，大部分情況所用的玻璃厚度較薄，一般不考慮玻璃的厚度對(duì)測(cè)量精度的影響，但對(duì)于厚度較大、折射率較大的玻璃需要考慮其對(duì)視覺測(cè)量系統(tǒng)的影響。本文先討論空氣中燃料組件的線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型，再討論屏蔽用的玻璃對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并在基于本文所采用的測(cè)量系統(tǒng)提出折射校正的線結(jié)構(gòu)光視覺測(cè)量模型，最后對(duì)校正模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和模擬燃料組件的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

1 空氣中線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型

快堆燃料組件為橫截面如圖1所示的六方形長(zhǎng)桿狀組件，為了測(cè)量和評(píng)估整根燃料組件的變形程度，需要對(duì)組件進(jìn)行多個(gè)截面的測(cè)量，組件多個(gè)橫截面參數(shù)的測(cè)量可以通過(guò)豎直方向上精密移動(dòng)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)平臺(tái)安裝在剛度較大的立柱床身上，通過(guò)精密滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副和精密滾珠絲杠螺母副實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)。

圖1 線結(jié)構(gòu)光燃料組件測(cè)量原理

本文所要進(jìn)行的測(cè)量項(xiàng)主要包括燃料組件某一截面六邊形的對(duì)邊距、對(duì)角距和組件長(zhǎng)度等參數(shù)。燃料組件測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理如圖1所示，為了能完整測(cè)量截面的輪廓，分別采用4個(gè)攝像機(jī)和4個(gè)線結(jié)構(gòu)光投射器，投射器投射的結(jié)構(gòu)光平面與豎直方向垂直，攝相機(jī)與投射器成一定的夾角布置。測(cè)量時(shí)通過(guò)專用機(jī)械手將組件放置至指定位置，使整根燃料組件呈豎直狀態(tài)放置，組件下管座采用專用的夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊和定位，使組件上部處于自然狀態(tài)，四個(gè)攝像機(jī)及結(jié)構(gòu)光投射器分別安裝在輻射屏蔽腔體中，輻射屏蔽腔體安裝在精密的移動(dòng)平臺(tái)上。燃料組件測(cè)量系統(tǒng)的工作流程如圖2所示，在測(cè)量之前先對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定包括相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)標(biāo)定和各個(gè)相機(jī)的參考坐標(biāo)系與統(tǒng)一坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換關(guān)系的標(biāo)定。對(duì)每一個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集并進(jìn)行圖像處理，得到在各個(gè)攝像機(jī)下的燃料組件的截面輪廓，再利用已標(biāo)定的參數(shù)實(shí)現(xiàn)將四個(gè)攝像機(jī)所得的輪廓進(jìn)行拼接得到完整的組件輪廓，對(duì)所得到的輪廓進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量。

圖2 燃料組件測(cè)量系統(tǒng)工作流程

1.1 線結(jié)構(gòu)光測(cè)量數(shù)學(xué)模型

小孔成像模型是圖像傳感器的成像模型的基礎(chǔ)，獲取真實(shí)和精確的成像模型需要在小孔成像模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正，一般采用非線性因子對(duì)其進(jìn)行修正[9]。線結(jié)構(gòu)光視覺測(cè)量原理如圖3所示，坐標(biāo)系Oc-XrYcZc為攝像機(jī)坐標(biāo)系，Or-XrYrZr為參考坐標(biāo)系，平面π為結(jié)構(gòu)光平面，(Xc,Yc,Zc)為光條上任一點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，(x,y)為P

圖3 線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型

點(diǎn)在攝像機(jī)上成像點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，(x0,y0)實(shí)際圖像主點(diǎn)在像面坐標(biāo)系的坐標(biāo)，由透射投影比例關(guān)系有：

(1)

式中,f為有效焦距，δx和δy為考慮主點(diǎn)偏移、鏡頭畸變等的因素的綜合畸變系數(shù)，這些參數(shù)可在通過(guò)攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定獲取。

假設(shè)結(jié)構(gòu)光平面π在參考坐標(biāo)系O-XrYrZr的平面方程為：

f(Xr,Yr,Zr)=0

(2)

參考坐標(biāo)系和攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的齊次變換矩陣為M，M為由矩陣R和T構(gòu)成的4×4矩陣，R為3×3的正交單位矩陣，T為3×1的矩陣，R和T可通過(guò)標(biāo)定技術(shù)獲取。則可以確定參考坐標(biāo)系上的點(diǎn)與攝像機(jī)坐標(biāo)系上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的變換關(guān)系，即：

(3)

聯(lián)立式(1)、(2)和(3)可得到關(guān)于Xr，Yr，Zr的方程組，求解該方程組即可求出光條上任一P點(diǎn)在參考坐標(biāo)系下的坐標(biāo)P(Xr,Yr,Zr)。

1.2 線結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定

線結(jié)構(gòu)光燃料組件測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定包括攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定(內(nèi)參數(shù))，攝像機(jī)坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系間的標(biāo)定(外參數(shù))，四個(gè)攝像機(jī)參考坐標(biāo)系與統(tǒng)一世界坐標(biāo)系的標(biāo)定。攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定技術(shù)相對(duì)較為成熟，標(biāo)定方法較多[10-13],本文主要介紹外部參數(shù)的標(biāo)定，外參數(shù)的標(biāo)定方法有基于交比不變法、基于共面標(biāo)定靶等多種方法[14]。這里主要介紹文獻(xiàn)[9]及[14]的標(biāo)定方法，其標(biāo)定原理如圖4所示，所用的標(biāo)定板為圓形孔陣列的光學(xué)玻璃材質(zhì)標(biāo)定板，標(biāo)定板上各圓孔在標(biāo)定板坐標(biāo)系中的位置確定。在標(biāo)定過(guò)程中攝像機(jī)和結(jié)構(gòu)光投射器的位置固定不變，標(biāo)定時(shí)將標(biāo)定板放置在測(cè)量范圍的任一位置1，結(jié)構(gòu)光平面Ω與標(biāo)定板平面Ω1在位置1的交線為A1B1，在圖像平面為a1b1，經(jīng)過(guò)圖像處理可以得到a1b1的信息，由Oc及a1b1可以確定平面Ω3在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的方程，又標(biāo)定板各圓孔空間位置確定，可以確定Ω1在攝像機(jī)坐標(biāo)系的平面方程，則交線A1B1在攝像機(jī)坐標(biāo)系的方程為Ω3與Ω3方程的解。同理，將標(biāo)定板移置測(cè)量范圍空間的任一位置2，可得到直線A2B2在攝像機(jī)坐標(biāo)系的方程，由兩條非共線直線可確定一平面，從而完成結(jié)構(gòu)光平面與攝像機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)關(guān)系的標(biāo)定。

圖4 結(jié)構(gòu)光平面的標(biāo)定

由于燃料組件某一橫截面的測(cè)量采用四個(gè)圖像傳感器同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，因此需要將四個(gè)傳感器所測(cè)的輪廓統(tǒng)一到世界坐標(biāo)系中，方可進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于四個(gè)攝像機(jī)參考坐標(biāo)系和統(tǒng)一的世界坐標(biāo)系間的關(guān)系，可采用加工精度高的三維標(biāo)定塊來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)關(guān)系的標(biāo)定。三維標(biāo)定塊上的各個(gè)特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)已知，分別用四個(gè)測(cè)量模塊測(cè)量三維標(biāo)定塊并提取特征點(diǎn)，由攝像機(jī)的內(nèi)外參可以得到三維標(biāo)定塊特征點(diǎn)在各攝像機(jī)參考坐標(biāo)系的坐標(biāo)，再由相應(yīng)的計(jì)算算法即可求出各攝像機(jī)參考坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換關(guān)系的齊次變換矩陣。

2 基于折射校正的線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型

由于測(cè)量設(shè)備使用的環(huán)境具有一定的輻射劑量，因此需要考慮輻射對(duì)電子元器件和測(cè)量精度的影響。輻射會(huì)對(duì)圖像傳感器造成輻射損傷導(dǎo)致成像噪聲增大[15]，影響圖像傳感器的成像性能和使用壽命,從而影響測(cè)量的精度。本文采用的線結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)輻射屏蔽結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，屏蔽腔體為對(duì)輻射具有一定屏蔽作用的材料加工而成，測(cè)量模塊置于輻射屏蔽用的腔體內(nèi)，測(cè)量模塊主要包括攝像機(jī)和結(jié)構(gòu)光投射器，窗口處為核工業(yè)用的防輻射玻璃，讓投射器投射的結(jié)構(gòu)光平面與玻璃的前后兩端面垂直，安裝座處有用于微調(diào)整的螺旋機(jī)構(gòu)，屏蔽腔體安裝在精密的可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)上，通過(guò)控制系統(tǒng)控制平臺(tái)以一定的速度移動(dòng)可增加第三維坐標(biāo)，從而可以重建燃料組件的三維模型、求出燃料組件的長(zhǎng)度及彎曲度等參數(shù)。

圖5 輻射環(huán)境線結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)屏蔽結(jié)構(gòu)

攝像機(jī)前加防輻射玻璃的成像模型如圖6所示，其成像模型應(yīng)為空間成像模型，但考慮到結(jié)構(gòu)光光條上每個(gè)待測(cè)點(diǎn)所在平面的光路圖類似，為了便于分析只截取中間平面，中間平面定義為截取與結(jié)構(gòu)光平面垂直且過(guò)攝像機(jī)坐標(biāo)系Z軸的平面。Oc其中為攝像機(jī)光心，也是攝像機(jī)坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn),OcZc為攝像機(jī)坐標(biāo)系的Z軸，OOc為相機(jī)的有效焦距，d和n為防輻射玻璃的厚度和折射率，OrXr和OrZr分別為攝像機(jī)參考坐標(biāo)系的X軸和Z軸，π1和π2分別為攝像機(jī)的成像平面和結(jié)構(gòu)光投射器投射的光平面。P點(diǎn)為光條上一點(diǎn)，P'點(diǎn)為P點(diǎn)所在折射光線的反向延長(zhǎng)線與結(jié)構(gòu)光平面的交點(diǎn)。

圖6 加防輻射玻璃時(shí)相機(jī)成像模型

未加玻璃時(shí)的光路圖如圖中虛線所示，P點(diǎn)在攝像機(jī)成像平面的像點(diǎn)為點(diǎn)A1，加上玻璃后的光路圖如圖中實(shí)線所示，由于光的折射P點(diǎn)在相機(jī)成像平面的成像點(diǎn)為點(diǎn)A2。從該成像模型可以得到，由于攝像機(jī)前加有厚度和折射率較大的防輻射玻璃，因此光條上待測(cè)量點(diǎn)P在攝像機(jī)成像平面的圖像坐標(biāo)會(huì)相對(duì)于未加玻璃時(shí)所測(cè)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)發(fā)生偏移，如圖中由A_1點(diǎn)偏移到A_2點(diǎn)，具體表現(xiàn)為在測(cè)量過(guò)程中光條上任一待測(cè)點(diǎn)因玻璃的折射在相對(duì)于攝像機(jī)參考坐標(biāo)系X軸方向發(fā)生一定量的偏移量，如圖中由P點(diǎn)偏移到點(diǎn)P'，則實(shí)際測(cè)量到的點(diǎn)為P'點(diǎn)，而不再是待測(cè)點(diǎn)P點(diǎn)的位置，因此不能反應(yīng)出光條上待測(cè)量點(diǎn)的真實(shí)位置，不能直接用于進(jìn)行高精度的視覺測(cè)量。

圖7 玻璃的折射使測(cè)量直線外形發(fā)生變化

進(jìn)一步的，多組測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明一條與參考坐標(biāo)系Y軸近似平行的直線光條會(huì)因加玻璃會(huì)由直線變成類似拋物線形狀(如圖7所示)。在圖7中所用防輻射玻璃的厚度為80 mm，折射率為1.74729，圖中第一、二、三行表示在不同位置下進(jìn)行的測(cè)量，直線光條距結(jié)構(gòu)光投射器的距離分別約為220 mm、205 mm和190 mm。由圖中的測(cè)量值可以發(fā)現(xiàn)在不同位置時(shí)的偏移量不同，同一直線光條上的點(diǎn)的偏移量不同，直線兩側(cè)點(diǎn)的偏移量要比中間點(diǎn)偏移量大。因此對(duì)于待測(cè)燃料組件的輪廓會(huì)因防輻射玻璃的折射而發(fā)生外形變形，從而影響到對(duì)組件輪廓的高精度測(cè)量，為此在進(jìn)行測(cè)量前需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校正。

2.1 基于折射校正的結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型

由以上分析可知進(jìn)行折射校正是該測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的前提，由于測(cè)量系統(tǒng)的布置使得結(jié)構(gòu)光平面與防輻射玻璃前后端面垂直，因此結(jié)構(gòu)光平面沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)只有進(jìn)入攝像機(jī)的光線發(fā)生折射而引起待測(cè)點(diǎn)的偏移，只需考慮進(jìn)入攝像機(jī)光線因玻璃折射而發(fā)生的偏移。通過(guò)多組測(cè)量實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)空間中光條上任一點(diǎn)的偏移量與玻璃的折射率、玻璃的厚度及在該點(diǎn)處的入射角有關(guān),根據(jù)所采用測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)，所用防輻射玻璃前后的兩個(gè)端面相互平行，可以看成平行平板模型，因此采用基于平行平板折射模型的校正方法，其校正的空間模型如圖8所示，圖中各坐標(biāo)系的定義同圖3中的定義一樣，圖中的光條為結(jié)構(gòu)光平面與待測(cè)物表面輪廓的交線，Pi為空間中光條上任一待測(cè)點(diǎn)，P'i為折射光線反向延長(zhǎng)線與結(jié)構(gòu)光平面的交點(diǎn)，亦即攝像機(jī)實(shí)際測(cè)到的點(diǎn)，d為防輻射玻璃的厚度，n為玻璃折射率，Li為該測(cè)量點(diǎn)的偏移量。

圖8 基于平行平板的折射校正模型

設(shè)光條任一點(diǎn)Pi在未加防輻射玻璃時(shí)所測(cè)的坐標(biāo)為(xa,ya,za)，加上厚度為d、折射率為n的防輻射玻璃后所測(cè)得坐標(biāo)為P'i(xg,yg,zg),攝像機(jī)坐標(biāo)系Oc-XcYcZc的坐標(biāo)原點(diǎn)在參考坐標(biāo)系Or-XrYrZr的坐標(biāo)為(a,b,c),在進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定后可獲得。由數(shù)學(xué)幾何關(guān)系可以得到加上玻璃后的入射角為：

(4)

由折射定律可以得到折射角為：

(5)

則光線經(jīng)防輻射玻璃后在軸線方向的偏移量為：

(6)

經(jīng)過(guò)校正后相當(dāng)于在空氣中未加防輻射玻璃的測(cè)量值，即光條上待測(cè)點(diǎn)的真實(shí)值為：

xca=xg-Li

(7)

則校正誤差為：

δ=xca-xa

(8)

由式(6)可以得出空間中結(jié)構(gòu)光平面與燃料組件橫截面的交線(光條)上任一點(diǎn)因玻璃折射的偏移量與所用玻璃的折射率、厚度及入射角有關(guān)。在玻璃折射率和入射角一定時(shí)，玻璃越薄其偏移量就越小，為此在非高精度測(cè)量中一般不考慮薄玻璃帶來(lái)偏移量的影響；當(dāng)玻璃折射率和厚度確定時(shí)，偏移量與入射角有關(guān)，不同點(diǎn)的偏移量與入射角成非線性關(guān)系，且此時(shí)的偏移量為關(guān)于在入射角定義域內(nèi)的單調(diào)遞增函數(shù)。因此，相對(duì)于中間平面一條與參考坐標(biāo)系Y軸平行的光條兩側(cè)點(diǎn)的入射角要比中間點(diǎn)的入射角大，則光條兩側(cè)點(diǎn)的偏移量比中間點(diǎn)的大，由于測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量時(shí)對(duì)光條采集等距的采樣點(diǎn)，故與參考坐標(biāo)系Y軸平行的光條上的采樣點(diǎn)關(guān)于中間平面對(duì)稱，從而呈現(xiàn)出拋物狀，也從理論上驗(yàn)證了上述測(cè)量實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論。

3 實(shí)驗(yàn)與分析

為了測(cè)試結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度和校正模型的校正誤差，本文分別對(duì)四個(gè)測(cè)量模塊進(jìn)行多組有防輻射玻璃和無(wú)防輻射玻璃的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并加工出模擬燃料組件，對(duì)模擬燃料組件的進(jìn)行多組對(duì)邊距和對(duì)角距的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)及模擬組件如圖9所示。

圖9 結(jié)構(gòu)光燃料組件測(cè)量系統(tǒng)

圖10列出在四個(gè)不同位置對(duì)同一工件進(jìn)行無(wú)防輻射玻璃和加上防輻射玻璃的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，圖中各橫軸上的“0”值表示該點(diǎn)在參考坐標(biāo)系上的Y軸坐標(biāo)為0，其數(shù)值為向正Y軸方向?yàn)檎?，?fù)向?yàn)樨?fù)，豎軸坐標(biāo)表示用以上折射校正模型進(jìn)行計(jì)算，等價(jià)為未加防輻射玻璃的計(jì)算值，然后將該計(jì)算值與無(wú)防輻射玻璃的測(cè)量值相減。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出經(jīng)折射校正模型校正后在不同位置的誤差相差較小，且總體上在中間平面(Y=0)附近的點(diǎn)的誤差要比遠(yuǎn)離中間平面的小，整體上的校正誤差基本在±0.05 mm范圍內(nèi)。

圖10 在不同位置的校正誤差

圖11為模擬組件某一截面由四個(gè)測(cè)量模塊拼接起來(lái)的輪廓圖，圖中的X和Y坐標(biāo)軸分別表示統(tǒng)一世界坐標(biāo)系的X與Y坐標(biāo)軸。為了便于測(cè)量和表述對(duì)模擬組件截面按圖12所示進(jìn)行編號(hào)，并在模擬組件上做出相應(yīng)的標(biāo)記。在求對(duì)邊距時(shí)，分別在每一條邊線上按等距取樣足夠多個(gè)點(diǎn)，后求其到對(duì)邊的距離，表1列出其中的十組對(duì)該輪廓進(jìn)行對(duì)邊距和對(duì)角距的測(cè)量，表中末行列出用精度為0.02 mm游標(biāo)卡尺進(jìn)行的測(cè)量值。多組測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明校正之后的燃料組件測(cè)量系統(tǒng)對(duì)邊距測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差不大于0.02 mm，對(duì)角距測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差小于0.03 mm。

圖11 所測(cè)模擬燃料組件某一截面輪廓

圖12 模擬燃料組件截面編號(hào)

表1 模擬燃料組件測(cè)量實(shí)驗(yàn) mm

測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)測(cè)量精度有影響的因素主要包括系統(tǒng)內(nèi)部和外部因素。內(nèi)部因素包括系統(tǒng)標(biāo)定精度、圖像處理誤差、擬合誤差、結(jié)構(gòu)光的光強(qiáng)度等，外部因素主要包括待測(cè)件的材質(zhì)、待測(cè)物的表面結(jié)構(gòu)、防輻射玻璃及安裝座的安裝誤差、防輻射玻璃的缺陷及加工缺陷、測(cè)量距離等。

4 總結(jié)

本文討論了空氣中線結(jié)構(gòu)光的測(cè)量模型，及燃料組件測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理，在測(cè)量系統(tǒng)中針對(duì)輻射對(duì)電子元器件和測(cè)量精度的影響進(jìn)行了輻射屏蔽設(shè)計(jì)，對(duì)屏蔽用的防輻射玻璃對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的影響進(jìn)行深入的探討和校正，建立線結(jié)構(gòu)光折射校正的數(shù)學(xué)模型，這對(duì)于高精度測(cè)量具有非常重要的意義。最后，對(duì)校正模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和模擬燃料組件的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明燃料組件的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差不大于0.03 mm，校正模型校正誤差為±0.05 mm。相對(duì)于核電站對(duì)燃料組件變形參數(shù)測(cè)量的常規(guī)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、對(duì)組件外形適應(yīng)性好、測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單和較高的測(cè)量精度等優(yōu)點(diǎn)，其可以作為燃料組件變形測(cè)量的一種高精度測(cè)量方法。