CN111352117A - 一种核电站水下光学定位***及方法 - Google Patents

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吴东栋
张志义
廖述圣
王俊涛
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China Nuclear Power Operation Technology Corp Ltd
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Abstract

本发明涉及水下定位技术领域，具体公开了一种核电站水下光学定位***及方法。该***包括激光器云台组件以及ROV组件，其中，激光器云台组件包括激光器准直镜、摄像机以及云台组件，激光器准直镜与摄像机上下平行布置在云台上，利用云台带同激光器准直镜与摄像机同步转动、同步俯仰运动；所述的ROV组件包括ROV本体及其上设置的PSD探测器和LED灯，其中，PSD探测器安装在LED灯的上方。该***不论云台旋转还是俯仰，摄像机和激光器的准直镜中心连线保持与旋转云台垂直，ROV组件上LED灯在摄像机的视位置与PSD探测器在准直镜的视位置相同，因此，激光器可以直接用该参数进行激光点射PSD探测器靶面，可按照摄像机探得的视位置快速确定ROV上PSD探测器的精确位置。

Description

一种核电站水下光学定位***及方法
技术领域
本发明属于水下定位技术领域，具体涉及一种核电站水下光学定位***及 方法。
背景技术
核电站水下光学定位目前拟采用的方法是通过视觉引导和激光引导相结合 的方式，图1是某核电站对压力容器探测拟用方案的原理示意图。该探测方法 中视觉引导得到ROV(遥控潜水器Remote Operated Vehicle)的视位置，激光器 根据获得的视位置通过旋转云台，进行跟踪扫描，直至ROV背上的PSD探测 器获得激光光斑，便可获得ROV精确位置。
然而，快速得到ROV的精确位置并不容易。上述方案中摄像机和激光器的 准直镜通过连接杆与云台固定在一起(见图2)，ROV上的LED灯和PSD探测 器的位置也是相对固定的(参见图3)。即使LED灯与PSD间距和摄像机与准 直镜间距相同，假如承载摄像机与准直镜的云台不在承载LED灯与PSD探测器 的正对面，那么摄像机、准直镜、LED灯和PSD探测器四者不是一个矩形或平 行四边形，甚至不在一个平面上，通常构成的是一个异面体。由于激光波束较 小，激光器无法利用摄像机得到的视位置信息直接快速扫到PSD探测器靶面上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电站水下光学定位***及方法，能够利用摄 像头探测到的目标视位置，使激光器能够快速准确获得ROV的精确位置。
本发明的技术方案如下：一种核电站水下光学定位***，该***包括激光 器云台组件以及ROV组件，其中，激光器云台组件包括激光器准直镜、摄像机 以及云台组件，激光器准直镜与摄像机上下平行布置在云台上，利用云台带同 激光器准直镜与摄像机同步转动、同步俯仰运动；所述的ROV组件包括ROV 本体及其上设置的PSD探测器和LED灯，其中，PSD探测器安装在LED灯的 上方。
所述的云台包括旋转云台和俯仰云台，其中，所述的激光器准直镜和摄像 机通过连接框体设置在旋转云台上，通过旋转云台可带动激光器准直镜和摄像 机同步转动；在所述的连接框体上设置俯仰云台，通过俯仰云台带动激光器准 直镜和摄像机同步俯仰运动。
所述的ROV组件中探测器和LED灯轴线之间的距离与所述的激光器云台 组件中激光器准直镜、摄像机轴线之间的距离相等。
所述的ROV组件中的PSD探测器和LED灯在ROV本体沿压力容器内壁 运动时，PSD探测器、LED灯始终与激光器云台组件中的激光器准直镜、摄像 机在同一平面内，并形成平行四边形。
该方法具体包括如下步骤：
步骤1、搭建激光器云台组件，并安装在压力容器上端边缘；
步骤1.1、将激光器准直镜和摄像机上下设置，并安装在连接框体上；
步骤1.2、将安装有激光准直镜和摄像机的连接框体整体安装在旋转云台上， 并保证整个连接框体能够平稳旋转；
步骤1.3、将连接框体上安装俯仰云台；
步骤2、搭建ROV组件，并将其安装在压力容器内壁上；
步骤2.1、在ROV本体的背上安装PSD探测器和LED灯，使PSD探测器 位于LED灯的上方；
步骤2.2、将PSD探测器与LED灯轴线相平行，且PSD探测器、LED灯轴 线之间的距离与激光器准直镜、摄像机轴线之间的距离相同；
步骤2.3、将ROV组件放置在压力容器内壁上，使ROV上的轮子贴紧内壁， 从而使摄像机、激光器准直镜、LED灯以及PSD四点构成平行四边形。
所述的步骤1.1中将激光器准直镜和摄像机上下设置，并安装在连接框体上 的具体步骤具体为：
将激光器准直镜和摄像机分别安装在连接框体上，使激光器准直镜在上， 摄像机在下，并保证激光器准直镜与摄像机的轴线相平行。
所述的步骤1.3中将连接框体上安装俯仰云台的具体步骤为：
将连接框体侧面安装有俯仰云台，通过俯仰云台可同时控制摄像机和激光 器准直镜的俯仰角。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种核电站水下光学定位***及方 法，不论云台旋转还是俯仰，摄像机和激光器的准直镜中心连线保持与旋转云 台垂直，ROV组件上LED灯在摄像机的视位置与PSD探测器在准直镜的视位 置相同。因此，激光器可以直接用该参数进行激光点射PSD探测器靶面，可按 照摄像机探得的视位置快速确定ROV上PSD探测器的精确位置。
附图说明
图1为现有核电站对压力容器探测的原理示意图；
图2为现有摄像机及激光器准直镜在云台的位置布局图；
图3为现有的ROV上LED灯及PSD探测器的位置布局图；
图4为本发明所述的一种核电站水下光学定位***中的摄像机、准直镜的 结构示意图；
图5为图4的侧视图；
图6为本发明所述的一种核电站水下光学定位***中ROV中LED灯和PSD 探测器的位置布局图；
图7为本发明所述的一种核电站水下光学定位***使用的示意图；
图中：1、激光器；2、摄像机；3、旋转云台；4、俯仰云台；5、ROV本体； 6、PSD探测器；7、LED灯。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图4～图6所示，一种核电站水下光学定位***，包括激光器云台组件以 及ROV组件，其中，激光器云台组件包括激光器准直镜1、摄像机2、旋转云 台3以及俯仰云台4，其中，激光器准直镜1和摄像机2上下平行布置安装在俯 仰云台3上，通过俯仰云台3带动激光器准直镜1和摄像机2同步俯仰运动， 并保持激光器准直镜1和摄像机2轴线方向的相对固定；ROV组件包括ROV 本体5及ROV本体5背部安装的PSD探测器6和LED灯7，其中，PSD探测 器6安装在LED灯7的上方，且PSD探测器6与LED灯7轴线之间的距离与 激光器准直镜1、摄像机2轴线之间的距离相同；激光器云台组件安装在压力容 器上端边缘，ROV组件安装在压力容器内壁上，使激光器准直镜1、摄像机2、 PSD探测器6和LED灯7四点构成平行四边形。
一种核电站水下光学定位方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、搭建激光器云台组件，并安装在压力容器上端边缘；
步骤1.1、将激光器准直镜和摄像机上下设置，并安装在连接框体上；
将激光器准直镜和摄像机分别安装在连接框体上，使激光器准直镜在上， 摄像机在下，并保证激光器准直镜与摄像机的轴线相平行；
步骤1.2、将安装有激光准直镜和摄像机的连接框体整体安装在旋转云台上， 并保证整个连接框体能够平稳旋转；
步骤1.3、将连接框体上安装俯仰云台；
将连接框体侧面安装有俯仰云台，通过俯仰云台可同时控制摄像机和激光 器准直镜的俯仰角；
步骤2、搭建ROV组件，并将其安装在压力容器内壁上；
步骤2.1、在ROV本体的背上安装PSD探测器和LED灯，使PSD探测器 位于LED灯的上方；
步骤2.2、将PSD探测器与LED灯轴线相平行，且PSD探测器、LED灯轴 线之间的距离与激光器准直镜、摄像机轴线之间的距离相同；
步骤2.3、将ROV组件放置在压力容器内壁上，使ROV上的轮子贴紧内壁， 从而使摄像机、激光器准直镜、LED灯以及PSD四点构成平行四边形。

Claims (7)

1.一种核电站水下光学定位***，其特征在于：该***包括激光器云台组件以及ROV组件，其中，激光器云台组件包括激光器准直镜(1)、摄像机(2)以及云台组件，激光器准直镜(1)与摄像机(2)上下平行布置在云台上，利用云台带同激光器准直镜(1)与摄像机(2)同步转动、同步俯仰运动；所述的ROV组件包括ROV本体(5)及其上设置的PSD探测器(6)和LED灯(7)，其中，PSD探测器(6)安装在LED灯(7)的上方。
2.根据权利要求1所述的一种核电站水下光学定位***，其特征在于：所述的云台包括旋转云台(3)和俯仰云台(4)，其中，所述的激光器准直镜(1)和摄像机(2)通过连接框体设置在旋转云台(3)上，通过旋转云台(3)可带动激光器准直镜(1)和摄像机(2)同步转动；在所述的连接框体上设置俯仰云台(4)，通过俯仰云台(4)带动激光器准直镜(1)和摄像机(2)同步俯仰运动。
3.根据权利要求1所述的一种核电站水下光学定位***，其特征在于：所述的ROV组件中探测器(6)和LED灯(7)轴线之间的距离与所述的激光器云台组件中激光器准直镜(1)、摄像机(2)轴线之间的距离相等。
4.根据权利要求1所述的一种核电站水下光学定位***，其特征在于：所述的ROV组件中的PSD探测器(6)和LED灯(7)在ROV本体(5)沿压力容器内壁运动时，PSD探测器(6)、LED灯(7)始终与激光器云台组件中的激光器准直镜(1)、摄像机(2)在同一平面内，并形成平行四边形。
5.根据权利要求1所述的一种核电站水下光学定位方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、搭建激光器云台组件，并安装在压力容器上端边缘；
步骤1.1、将激光器准直镜和摄像机上下设置，并安装在连接框体上；
步骤1.2、将安装有激光准直镜和摄像机的连接框体整体安装在旋转云台上，并保证整个连接框体能够平稳旋转；
步骤1.3、将连接框体上安装俯仰云台；
步骤2、搭建ROV组件，并将其安装在压力容器内壁上；
步骤2.1、在ROV本体的背上安装PSD探测器和LED灯，使PSD探测器位于LED灯的上方；
步骤2.2、将PSD探测器与LED灯轴线相平行，且PSD探测器、LED灯轴线之间的距离与激光器准直镜、摄像机轴线之间的距离相同；
步骤2.3、将ROV组件放置在压力容器内壁上，使ROV上的轮子贴紧内壁，从而使摄像机、激光器准直镜、LED灯以及PSD四点构成平行四边形。
6.根据权利要求5所述的一种核电站水下光学定位方法，其特征在于：所述的步骤1.1中将激光器准直镜和摄像机上下设置，并安装在连接框体上的具体步骤具体为：
将激光器准直镜和摄像机分别安装在连接框体上，使激光器准直镜在上，摄像机在下，并保证激光器准直镜与摄像机的轴线相平行。
7.根据权利要求5所述的一种核电站水下光学定位方法，其特征在于：所述的步骤1.3中将连接框体上安装俯仰云台的具体步骤为：
将连接框体侧面安装有俯仰云台，通过俯仰云台可同时控制摄像机和激光器准直镜的俯仰角。
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