模塊化多用途小型堆水下電視檢查系統(tǒng)研制

(中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 610041)

模塊化多用途小型堆(ACP100)在役檢查時(shí)，按照技術(shù)條件要求，需要對(duì)壓力容器內(nèi)部進(jìn)行目視檢測(cè)。而壓力容器內(nèi)部是處于一個(gè)高溫、高壓和高輻射的水下環(huán)境[1]，無法直接進(jìn)行人工檢測(cè)，需要研制專門的檢測(cè)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行目視檢測(cè)。

通常水中進(jìn)行目視檢測(cè)所用的設(shè)備是水下電視檢測(cè)系統(tǒng)[2]，對(duì)水密性要求較高。但由于壓力容器是高輻射的環(huán)境，在此環(huán)境下的水下電視檢測(cè)系統(tǒng)不僅水密性要求高，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的耐輻射性要求也很高。因此，需要針對(duì)壓力容器的特殊環(huán)境研制高耐輻射性的水下電視檢測(cè)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

水下電視檢測(cè)系統(tǒng)主要包括：水下機(jī)器人主體、便攜式控制機(jī)箱、便攜式工控機(jī)、零浮力電纜及卷線盤。

水下機(jī)器人主體：主要由控制系統(tǒng)、主體推進(jìn)器(三套)、前后攝像監(jiān)視系統(tǒng)、前攝像機(jī)一維云臺(tái)、機(jī)械手系統(tǒng)、 照明系統(tǒng)、浮筒及平衡配重系統(tǒng)。其中控制系統(tǒng)含主控制器、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、壓力傳感器(深度計(jì))、溫度計(jì)等傳感器組成，如圖1所示。圖2是水下電視檢測(cè)系統(tǒng)使用布局示意圖。

圖1 水下機(jī)器人主體Fig.1 The main body of the underwater robot

圖2 系統(tǒng)使用布局示意圖Fig.2 The schematic layout of system usage

2 性能要求

2.1 主要功能和技術(shù)指標(biāo)

水下機(jī)器人主體外型尺寸不大于630 mm×350 mm×350 mm，重量不大于15 kg。

水下機(jī)器人制造材質(zhì)的鹵素含量應(yīng)滿足RCCM F6000要求。

保證樣機(jī)25 m水深的水密性。

水下機(jī)器人具有前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、上浮、下潛運(yùn)動(dòng)功能。前進(jìn)速度≥15 m/min，后退速度≥12 m/min，下潛速度≥8 m/min，上浮速度≥5 m/min，速度且連續(xù)可調(diào)。轉(zhuǎn)彎半徑不大于0.5 m。

具有兩套視頻攝像系統(tǒng)，分別安裝于正前方及后方，以檢查與監(jiān)控前進(jìn)及后退運(yùn)動(dòng)。前后分別帶兩路照明系統(tǒng)且亮度可調(diào)。前攝像系統(tǒng)變焦范圍26倍，且具有手動(dòng)/自動(dòng)對(duì)焦功能，附一維轉(zhuǎn)動(dòng)范圍±90°俯仰云臺(tái)；后攝像系統(tǒng)為視場(chǎng)角為35°的定焦系統(tǒng)。

能對(duì)缺陷進(jìn)行初步定位。

耐輻照：承受累積劑量不小于105Gy，承受最大劑量不小于103rad。

外配工控機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示圖像的硬盤存儲(chǔ)、抓圖、回放等功能；可實(shí)時(shí)顯示水下機(jī)器人所處位置水深、溫度等信息；存儲(chǔ)空間不小于1 T。

攝像機(jī)靈敏度優(yōu)于2 Lux，水平分辨率可達(dá)到400線以上。

2.2 工作環(huán)境條件

溫度：0～50 ℃;

相對(duì)濕度：≤95%;

放射性水平：累計(jì)劑量不小于107rad，承受最大劑量不小于103rad;

電源：220 VAC,50 Hz。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水下機(jī)器人主體：主要由主體推進(jìn)器(三套)、前后攝像監(jiān)視系統(tǒng)、前攝像機(jī)一維云臺(tái)、機(jī)械手系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、主浮力機(jī)構(gòu)、平衡配重系統(tǒng)及機(jī)械手組成。如圖3所示。

圖3 整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The overall system structure

3.1 主浮力機(jī)構(gòu)

浮力系統(tǒng)通過垂直推進(jìn)系統(tǒng)將前后兩浮筒固定連接，浮筒內(nèi)部腔體可裝配電路控制系統(tǒng)部件、傳感器、一維轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)及攝像系統(tǒng)，有效利用了結(jié)構(gòu)空間。

浮筒外可固定照明系統(tǒng)、前后推進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)械手、提手、支撐架等，此設(shè)計(jì)有利于合理安排各部件位置使整體結(jié)構(gòu)緊湊。浮力系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 主浮力系統(tǒng)示意圖Fig.4 The schematic of main buoyancy system

3.2 前后攝像監(jiān)視系統(tǒng)

監(jiān)視系統(tǒng)由電機(jī)、傳動(dòng)帶、輪、像機(jī)、支架等，由電機(jī)通過輪、帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)要求。一維轉(zhuǎn)動(dòng)范圍±90°，且配有隨動(dòng)照明，能對(duì)不同位置物體進(jìn)行觀察。攝像系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 一維轉(zhuǎn)臺(tái)示意圖Fig.5 The schematic of one-dimensional turntable

3.3 照明及前后推進(jìn)機(jī)構(gòu)

照明系統(tǒng)提供200 W照明,共兩套，分別左右對(duì)稱，固定在浮筒兩側(cè)重心上部，其外殼可作為輔助浮力系統(tǒng)，有利于機(jī)器人在水中的整體平衡；結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 照明平衡機(jī)構(gòu)示意圖Fig.6 The schematic of lighting balance mechanism

3.4 垂直推進(jìn)機(jī)構(gòu)

推進(jìn)系統(tǒng)包括直流電機(jī)、高速動(dòng)密封機(jī)構(gòu)、推進(jìn)螺旋槳和外罩等。

(1)垂直推進(jìn)系統(tǒng)

置于整個(gè)機(jī)構(gòu)三維幾何空間兩立面交匯處，也是整體重心與浮心交點(diǎn)處，此設(shè)計(jì)安排優(yōu)點(diǎn)在于可使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)上升與下降能平穩(wěn)、可靠、高效運(yùn)行。垂直推進(jìn)系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 垂直推進(jìn)機(jī)構(gòu)示意圖Fig.7 The schematic of vertical thruster

(2)前后推進(jìn)系統(tǒng)

前后推進(jìn)系統(tǒng)施力點(diǎn)與重心位于整體機(jī)構(gòu)的同一水平面內(nèi)，確保了整體行進(jìn)時(shí)的平穩(wěn)性與可靠性。前后推進(jìn)系統(tǒng)如圖8所示。

圖8 水平推進(jìn)器機(jī)構(gòu)示意圖Fig.8 The schematic of horizontal thruster

(3)機(jī)械手

機(jī)械手置于主體前方靠下位置，能在攝像系統(tǒng)監(jiān)視下進(jìn)行可視夾??；機(jī)械手指可根據(jù)夾取異物的形狀更換不同類型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，運(yùn)動(dòng)靈活。機(jī)械手如圖9所示。

圖9 機(jī)械手機(jī)構(gòu)示意圖Fig.9 The schematic of manipulator mechanism

(4)密封設(shè)計(jì)

選擇采用機(jī)械密封方式，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖10所示。軸1帶動(dòng)動(dòng)環(huán)3旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)2固定不動(dòng)，依靠靜環(huán)2和動(dòng)環(huán)3之間接觸端面的滑動(dòng)摩擦保持密封，當(dāng)端面產(chǎn)生磨損時(shí)，彈簧推動(dòng)動(dòng)環(huán)3使動(dòng)環(huán)3與靜環(huán)2的端面緊密貼合而無間隙。為了防止介質(zhì)從靜環(huán)2與殼體之間的間隙泄漏，裝有O形圈。

圖10 推進(jìn)器機(jī)械密封示意圖Fig.10 The schematic of the mechanical seal of the thruster

4 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整體系統(tǒng)主要由三部分組成，包括控制機(jī)箱、工控機(jī)、水下機(jī)器人本體。其結(jié)構(gòu)框圖如圖11所示。

圖11 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.11 The structure block of the control system

4.1 便攜式控制箱電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主要由液晶顯示器、傳感器信息顯示器、控制面板、控制電路板、電源模塊等組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖12所示。

圖12 控制機(jī)箱電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.12 The structure block of the electronic control system of the control chassis

主控制器采用TI公司推出的MSP430系列的MSP430F149作為主處理器，這是一類具有16位總線的帶FLASH的單片機(jī)，由于其性價(jià)比和集成度高，受到了廣大技術(shù)開發(fā)人員的青睞。該控制器可以在超低功耗模式下工作,對(duì)環(huán)境和人體的輻射小，可靠性能好，加強(qiáng)電干擾運(yùn)行不受影響，適應(yīng)工業(yè)級(jí)的運(yùn)行環(huán)境。

根據(jù)控制箱功能的要求，采用I/O口作為按鍵輸入口、A/D口作為搖桿的輸入口、傳感器顯示器采用并口方式進(jìn)行通訊。

4.2 機(jī)器人主體電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主要由主控制器電路板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板、電源模塊、照明調(diào)節(jié)板、傳感器信息采集電路等組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖13所示。

圖13 機(jī)器人主體電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.13 The structure block of the electronic control system of the robot main body

主控制器采用TI公司推出的MSP430系列的MSP430F149作為主處理器，根據(jù)機(jī)器人本體功能的要求，擴(kuò)展了電機(jī)驅(qū)動(dòng)的PWM口、A/D口、SPI口等常用接口。

對(duì)于前后視頻顯示，采用專用視頻切換芯片ISL59441，后端采用視頻補(bǔ)償電路，使之補(bǔ)償?shù)綐?biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)幅度。

4.3 CAN通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

近年來，隨著計(jì)算機(jī)、信息、控制技術(shù)的發(fā)展和微機(jī)化儀器儀表的成熟和廣泛使用，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)逐步取代傳統(tǒng)的獨(dú)立控制系統(tǒng)、集中采集控制系統(tǒng)，CAN(控制器局域網(wǎng))總線技術(shù)是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中運(yùn)用最為廣泛的一種，尤其適合用于模塊化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

一般來說，CAN智能節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)有兩種方式，一是微控制器配合獨(dú)立的CAN控制器，另一種是微控制器內(nèi)嵌CAN控制器。這里采用了第一種方式，即MSP430單片機(jī)+MCP2515CAN控制器方式。

MCP2515是Microchip公司推出的具有SPI接口的獨(dú)立CAN控制器，集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理(包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)等)。它完全支持CAN2.0 A/B技術(shù)規(guī)范，通信速率最高可達(dá)1 Mbps，內(nèi)含3個(gè)發(fā)送緩沖器、2個(gè)接收緩沖器、6個(gè)29位驗(yàn)收濾波寄存器和2個(gè)29位驗(yàn)收屏蔽寄存器；它的SPI接口時(shí)鐘頻率最高可達(dá)10 MHz，可滿足一個(gè)SPI主機(jī)接口擴(kuò)展多路CAN總線接口的需要。

在接口芯片上，采用了廣州致遠(yuǎn)電子有限公司推出的CTM8250，這是一款帶隔離的通用CAN收發(fā)器芯片，內(nèi)部集成了所有必需的CAN隔離及CAN收、發(fā)器件，這些都被集成在不到3 cm2的芯片上，極大的減少了電路設(shè)計(jì)方面的工作量，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可靠性。該芯片的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平并且具有DC 2500 V的隔離功能。

4.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的軟件是整個(gè)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)之一，系統(tǒng)軟件的質(zhì)量直接關(guān)系到系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。在控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波等。過程控制程序主要是使微控制器按一定的算法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便移動(dòng)機(jī)器人的控制。

為了完成上述任務(wù)，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，采用了一種模塊程序設(shè)計(jì)法，即把整個(gè)程序過程分成若干個(gè)部分，封裝成獨(dú)立的函數(shù)模塊，這樣易編寫調(diào)試，并且一個(gè)模塊可被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用。

(1)各主控制器程序設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)上電之后，節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行初始化，主要完成片上外設(shè)的初始化，主要是選擇時(shí)鐘、對(duì)看門狗的配置、I/O的設(shè)置、定時(shí)器的設(shè)置以及SPI模式的設(shè)置等。接著是CAN控制器初始化，主控制器通過SPI在配置模式下向控制段中的寄存器寫入控制字來完成。開總中斷，檢測(cè)總線是否有中斷發(fā)生，如有接收數(shù)據(jù)，解析命令，判斷功能函數(shù)是否限位可執(zhí)行，允許的話，則執(zhí)行功能函數(shù)，同時(shí)檢測(cè)功能模塊狀態(tài)信息，并向上位機(jī)發(fā)送狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，返回退出。

(2)CAN控制器MCP2515的初始化

要想使CAN智能節(jié)點(diǎn)、PC端互相進(jìn)行通信，CAN總線上的所有器件都必須使用相同的波特率。CAN位時(shí)間由互不重疊的時(shí)間段組成，每個(gè)時(shí)間段又由時(shí)間份額(TQ)組成。每個(gè)時(shí)間份額的長(zhǎng)度取決于振蕩器周期TOSC，通常TQ為兩個(gè)振蕩器周期。標(biāo)稱位時(shí)間由互不重疊的時(shí)間段組成。對(duì)MCP2515位時(shí)間各時(shí)間段的編程設(shè)定必須滿足以下要求，否則CAN通信易出故障。

根據(jù)硬件上選用的8 MHz振蕩器頻率和CAN總線的波特率，遵照上面對(duì)時(shí)間段的編程要求，設(shè)置相位緩沖段PS1為7TQ，相位緩沖段PS2為6TQ。相應(yīng)的寄存器值為CNF1(0x01)、CNF2(0xF1)、CNF3(0x45)。在這樣的配置下，MCP2515能以125 kHz的CAN波特率可靠地通信。

MCP2515函數(shù)的封裝，分為SPI控制指令和自定義函數(shù)，SPI控制指令主要包括復(fù)位、讀指令、寫指令、讀RX緩沖器、裝載TX緩沖器、RTS請(qǐng)求發(fā)送報(bào)文指令、讀狀態(tài)指令、RX狀態(tài)指令、位修改指令，自定義函數(shù)主要包括CANID的讀取、設(shè)置，CAN 數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收等。

4.5 抗干擾設(shè)計(jì)

考慮到設(shè)備實(shí)際工作環(huán)境中具有大型交流設(shè)備，尤其是在啟停過程中會(huì)產(chǎn)生高頻干擾，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行，為此，從以下幾方面進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。

電源抑制：

從降低電源輻射強(qiáng)度、切斷干擾耦合路徑及減少輻射環(huán)路面積等方面入手，采用分立電源供電、電源輸出端濾波、合理接地等方式來實(shí)現(xiàn)。

電纜輻射抑制：

1)控制電纜長(zhǎng)度，在滿足使用要求的前提下，使用盡量短的電纜，但是當(dāng)電纜的長(zhǎng)度不能減小到最高輻射頻率波長(zhǎng)的一半以下時(shí)，減小電纜長(zhǎng)度沒有明顯效果；

2)在電纜上使用適當(dāng)?shù)墓材６罅魅Γ詈?jiǎn)單的方法是套一個(gè)鐵氧體磁環(huán)；

3)布線路板時(shí)，使周期性信號(hào)遠(yuǎn)離I/O接口電路，并將I/O接口電路部分的地線與線路板上的其他地線隔離開，僅在一點(diǎn)連接；

4)I/O接口電路部分的地線與金屬機(jī)箱之間做射頻搭接；

5)對(duì)機(jī)箱內(nèi)的I/O電纜(從線路板到連接器的部分)進(jìn)行屏蔽；

6)使機(jī)箱內(nèi)的I/O電纜(從線路板到連接器的部分)長(zhǎng)度盡量短；

7)使用共模低通濾波器，最好是安裝面板上的形式(例如濾波連接器)；

8)使用屏蔽電纜，但要注意電纜屏蔽層的端接方法和端接位置，端接得不好可能會(huì)增加電纜的輻射；

9)使用平衡電路。

接地設(shè)計(jì)：

避免地環(huán)路干擾，這是一種較常見的干擾現(xiàn)象,常常發(fā)生在通過較長(zhǎng)電纜連接的相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間。其產(chǎn)生的內(nèi)在原因是設(shè)備之間的地線電位差。地線電壓導(dǎo)致地環(huán)路電流，由于電路的非平衡性，地環(huán)路電流導(dǎo)致對(duì)電路造成影響的差模干擾電壓。

實(shí)際施工中可采用單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地等方式。

5 試驗(yàn)

水下電視檢測(cè)系統(tǒng)最重要的4個(gè)技術(shù)指標(biāo)為：耐輻射性、水密性、運(yùn)動(dòng)性能及檢測(cè)靈敏度，與這4個(gè)技術(shù)指標(biāo)關(guān)系最緊密是水下機(jī)器人部分。因此試驗(yàn)的目的即主要是針對(duì)水下機(jī)器人的上述4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證水下電視檢測(cè)系統(tǒng)的整體性能。

(1)耐輻射性試驗(yàn)

耐輻射性試驗(yàn)對(duì)水下電視檢測(cè)系統(tǒng)中的材料進(jìn)行了伽馬射線源輻照，輻照放射源為鈷-60伽馬射線源，輻照劑量率為5×104rad/h。輻照的材料包括密封圈、石英玻璃片、防爆有機(jī)玻璃、插座機(jī)芯、耐輻射攝像機(jī)、304不銹鋼、6061鋁合金以及耐輻照電纜，見表1。輻照時(shí)間：2012年4月11日上午9點(diǎn)至2012年4月19日下午5點(diǎn)，總時(shí)間為200 h。經(jīng)累積輻照時(shí)間計(jì)算，試驗(yàn)材料接受了約1.1×105Gy的輻照劑量。

對(duì)水下電視檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行伽馬射線源輻照后，材料除1根10芯插頭插座機(jī)芯有點(diǎn)變色外，其他材料無任何物理或電氣變化，證明水下電視檢測(cè)系統(tǒng)耐輻照性達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

(2)水密性試驗(yàn)

水密性試驗(yàn)用密封容器為不銹鋼制圓柱筒，內(nèi)徑為φ400 mm，高為600 mm。密封容器蓋與容器之間由密封圈和螺絲密封。密封容器上裝有壓力表，量程為0.6 MPa，精度為2.5級(jí)。

將水下電視檢測(cè)系統(tǒng)的水下機(jī)器人放入密封容器中，向密封容器注水，當(dāng)壓力表指示0.25 MPa時(shí)停止注水，進(jìn)行保壓，保壓時(shí)間為1 h。

在密封容器中對(duì)水下電視檢測(cè)系統(tǒng)的水下機(jī)器人部分進(jìn)行加壓保壓后，將水下機(jī)器人取出進(jìn)行觀察，為發(fā)現(xiàn)玻璃上是否有水霧產(chǎn)生。通電后，系統(tǒng)運(yùn)行良好，未發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有電氣故障產(chǎn)生，證明水下電視檢測(cè)系統(tǒng)水密性達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

(3)運(yùn)動(dòng)性能試驗(yàn)

運(yùn)動(dòng)性能試驗(yàn)在游泳池中進(jìn)行。將水下電視檢測(cè)系統(tǒng)的水下機(jī)器人放入游泳池中，通過控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行水下操作。

在水下機(jī)器人放入游泳池中，控制垂推進(jìn)器搖桿向上，測(cè)試水下機(jī)器人上升功能；控制垂推進(jìn)器搖桿向下，測(cè)試水下機(jī)器人下降功能。

控制主推進(jìn)器搖桿向上，測(cè)試水下機(jī)器人后退功能；控制主推進(jìn)器搖桿向下，測(cè)試水下機(jī)器人前進(jìn)功能；控制主推進(jìn)器向左和向右，測(cè)試水下機(jī)器人轉(zhuǎn)彎功能。

水下電視檢測(cè)系統(tǒng)控制部分的主推進(jìn)搖桿和垂推進(jìn)搖桿均可3級(jí)調(diào)速，分別為慢速、中速和快速。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性能試驗(yàn)時(shí)，首先測(cè)試了水下機(jī)器人的前進(jìn)、后退功能，均能達(dá)到技術(shù)條件要求。對(duì)水下機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)彎試驗(yàn)，在特制容器中，水下機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)在容器中原地轉(zhuǎn)彎，未碰到容器壁，滿足技術(shù)條件要求。

在對(duì)水下機(jī)器人進(jìn)行懸浮試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)主推進(jìn)搖桿和垂推進(jìn)搖桿處于快速和中速兩級(jí)時(shí)，水下機(jī)器人會(huì)出現(xiàn)不能在水中懸浮的情況，同時(shí)由于水波的干擾，水下機(jī)器人不能保持穩(wěn)定。當(dāng)主推進(jìn)搖桿和垂推進(jìn)搖桿處于慢速一級(jí)時(shí)，通過操作人員的調(diào)整，水下機(jī)器人在水中一定深度范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)靜止懸浮，可以認(rèn)為達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

(4)檢測(cè)靈敏度試驗(yàn)

使用水下電視檢測(cè)系統(tǒng)在不同的距離對(duì)灰度卡進(jìn)行觀察，選取的距離為10 mm、3 m、5 m、8 m。通過控制系統(tǒng)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行調(diào)焦，在顯示器上觀察灰度卡上直徑為0.8 mm黑線的清晰度，測(cè)試水下電視檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度。

在10 mm、3 m、5 m、8 m四種距離對(duì)灰度卡進(jìn)行觀察，通過對(duì)攝像機(jī)焦距的調(diào)整，能夠在顯示器上清楚的觀察到灰度卡上直徑為0.8 mm的黑線，證明水下視頻檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度達(dá)到技術(shù)條件要求。

6 結(jié)論

本研究針對(duì)反應(yīng)堆壓力容器在役檢查進(jìn)行目視檢查時(shí)無法進(jìn)行人工檢查的問題，提出了一種小型高耐輻射水下觀測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，并重點(diǎn)解決了動(dòng)密封選用、推進(jìn)器的選配、遠(yuǎn)程遙控及耐輻射性等問題。以低功耗的MSP 430系列單片機(jī)作為處理器實(shí)現(xiàn)了對(duì)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及功能控制，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了各項(xiàng)性能，設(shè)計(jì)方法可行。結(jié)果表明該系統(tǒng)控制精度高，功耗低，實(shí)時(shí)性好，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能有效地用于反應(yīng)堆壓力容器在役檢查的目視檢測(cè)。