Прикладные научные исследования
"Высокоскоростные оптико-электронные технологии контроля
геометрии компонентов перспективных тепловыделяющих сборок"
СОГЛАШЕНИЕ О ПРЕДОСТАВЛЕНИИ СУБСИДИИ № 14.604.21.0086

 

3 квартал 2014 года
Отчёт о выполненных работах

Работы, выполненные в отчетный период

1. Проведен поиск научно-технической информации по методам и устройствам контроля внешнего вида топливных таблеток, контроля дистанционирующих решеток, контроля топливных таблеток с измерением глубины дефектов и контроля внешнего вида оболочек ТВЭЛ.

2. Разработан метод обработки изображений торцевых частей топливных таблеток, основанный на выборе бездефектной части торца (затравка) и последующей заливке соседних с затравочными областями участков изображения, отличающихся в темную сторону не более чем на заданный порог. Таким образом, заливкой выделяется бездефектная часть торца, оставшиеся незалитыми участки считаются дефектами.

3. На основе предварительного анализа научно-технической и патентной информации определены основные методы контроля внешнего вида топливных таблеток (для обнаружения расколотых таблеток и их отбраковки на стадии предварительного контроля).

4. Проведены теоретические исследования оптико-электронных методов контроля дистанционирующих решеток (ДР) с целью создания высокопроизводительной системы контроля. На основе анализа современного состояния оптико-электронных измерительных технологий определено, что наиболее требованиям контроля ДР (сложного трехмерного объекта, состоящего из нескольких сотен ячеек ) отвечает метод структурного освещения, который подразумевает:

  1. создание на контролируемой поверхности определенной световой картины (обычно: полос, матрицы точек, различные метки)
  2. последующее проецирование на фотоприемник созданной световой картины
  3. программную обработку изображений и вычисление геометрических параметров контролируемого объекта.

Важнейшей задачей при реализации метода структурного освещения является разработка объектива, формирующего плоские изображения ячеек. В связи с тем, что диаметр ячеек достаточно мал (Dh ≈ 9 мм), а их длина относительно большая (Lh ≈ 15 мм), использование стандартных объективов не представляется возможным. Поэтому для контроля ячеек ДР необходимо использовать специализированный объектив. Такой объектив, в отличие от стандартных объективов, имеет большую кривизну поля в пространстве объектов. Благодаря увеличенным аберрациям объектив формирует плоское изображение внутренних поверхностей отверстий в широком диапазоне их диаметров и длин. На основе проведенных теоретических исследований проанализированы изображающие свойства объектива, предложены модель построения оптической схемы таких объективов и подходы к улучшению характеристик существующих оптических схем. В результате рассчитан объектив, который планируется применить в оптической схеме высокопроизводительной системы контроля ДР. Готовится заявка на патент разработанной оптической схемы объектива.

5. На основе предварительного анализа научно-технической и патентной информации для последующих исследований выбраны методы определения глубины дефектов топливных таблеток: светового сечения, конфокальный.

6. В результате информационных и патентных исследований выделены основные методы обнаружения дефектов на поверхности оболочек ТВЭЛ. По итогам теоретических исследований методов для дальнейших исследований был выбран оптический метод обнаружения и локализации дефектов на поверхности оболочки ТВЭЛ, основанный на анализе неизотропности рассеяния света дефектом на контролируемой поверхности. Для использования выбранного метода контроля неплоских поверхностей необходимо определить адекватную оптическую систему регистрации и систему равномерного освещения. Для решения этой задачи были проведены теоретические расчеты с учетом требований к поперечному разрешению. Для повышения достоверности контроля была выбрана система многоканального осмотра с регистрацией прямого и обратного рассеяния света дефектами исследуемой поверхности.

7. Для создания экспериментальных образцов контрольно-измерительных систем проведен выбор и осуществляется закупка необходимых комплектующих и материалов в т.ч. металлопрофиля фирмы Festo, двухкоординатного столика, источников излучения, электронных компонентов, компьютеров.

8. Совместно с Индустриальным партнером выработаны технические требования к контролю внешнего вида топливных таблеток, ДР, топливных таблеток с измерением глубины дефектов и контролю оболочек ТВЭЛ. В настоящее время документы находятся на стадии согласования. По п.1.2 (отчет о патентных исследованиях) проведена подборка представляющих интерес патентов (более 50 шт., глубина поиска 15 лет). Проводится анализ информации и оформление отчета о патентных исследованиях в соответствии с требованиями ГОСТа.

Основные результаты, полученные в отчётный период

1. Путем последовательных итераций разработан новый метод обработки изображений торцевых частей топливных таблеток, который позволяет повысить надежность обнаружения дефектных таблеток. При разработке использовалась база данных изображений реальных таблеток, полученных на предприятии Индустриального партнера.

2. В результате моделирования и расчетов на ЭВМ разработана оригинальная оптическая схема специального объектива для системы контроля ДР. Готовится заявка на патент.

3. Полученные результаты в процессе дальнейших работ позволят решить поставленные задачи в соответствии с техническими требованиями.