RU2309470C2

RU2309470C2 - Method for reading out fuel assembly numbers

Info

Publication number: RU2309470C2
Application number: RU2004112484/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Аминович Подгорнов (RU); Владимир Аминович Подгорнов; Андрей Александрович Шибаев (RU); Андрей Александрович Шибаев
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2007-10-27
Also published as: RU2004112484A

Abstract

FIELD: means for identifying fuel assemblies, mainly spent ones, taken out of nuclear reactor or cooling pond and meant for next storage and recovery.

SUBSTANCE: numbered fuel assembly identification zone is illuminated at different angles with different-wavelength pulsed light sources at a time and their image is transferred to several separated color video cameras. Then color images obtained are separated by means of computer according to color of light sources and images obtained are identified including estimation of each number symbol probability. Data obtained are integrated and each of number symbols is finally checked for probability of compliance with this or that value by conducting common analysis.

EFFECT: enhanced reliability and speed of identifying symbols injured with time and under service conditions which are read-out in the course of recording.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам идентификации тепловыделяющих сборок (ТВС), предпочтительно, отработанных тепловыделяющих сборок (ОТВС), извлекаемых из ядерного реактора или водного бассейна-хранилища и предназначенных для последующего хранения и переработки.The invention relates to means for identifying fuel assemblies (FA), preferably spent fuel assemblies (SFA), extracted from a nuclear reactor or storage water basin and intended for subsequent storage and processing.

Проблема идентификации элементов ядерной энергетики, в особенности ОТВС, в последнее время приобрела актуальное значение. Это обусловлено увеличением количества таких ОТВС и необходимостью обеспечить их длительное хранение до появления возможности надлежащей переработки на специализированных производствах. Наличие ядерного материала требует повышенного внимания ко всему циклу работ, начиная от выгрузки ОТВС из ядерного реактора и кончая разделкой ОТВС непосредственно перед процедурой переработки. Необходим строгий учет и контроль каждой ОТВС и полное исключение возможности замены, неправильного сочетания в одном хранилище разных типов ОТВС и пр. Как правило, ОТВС, извлеченные из ядерного реактора, имеют следы эксплуатационных воздействий на маркировку, что затрудняет их считывание и идентификацию. Сама идентификационная маркировка может представлять собой буквенно-цифровой набор, характеризующий заводской номер и выполняться различными способами в процессе производства ТВС. Символы номера наносят либо механической гравировкой, либо механическим выдавливанием.The problem of identifying elements of nuclear energy, in particular SFAs, has recently become relevant. This is due to an increase in the number of such spent fuel assemblies and the need to ensure their long-term storage until the possibility of proper processing at specialized facilities. The presence of nuclear material requires increased attention to the entire cycle of work, from the unloading of SFAs from a nuclear reactor to the cutting of SFAs immediately before the reprocessing procedure. There is a need for strict accounting and control of each SFA and the complete elimination of the possibility of replacement, improper combination of different types of SFAs in one storage facility, etc. As a rule, SFAs extracted from a nuclear reactor have traces of operational effects on the marking, which makes it difficult to read and identify them. The identification marking itself may be an alphanumeric set characterizing the serial number and carried out in various ways during the production of fuel assemblies. The characters of the number are applied either by mechanical engraving or by mechanical extrusion.

Известны разные способы считывания этих идентификационных маркировок. В условиях производства топливных элементов или сборок считывание с соблюдением мер предосторожности осуществляет оператор с помощью оптического ручного сканера.Various methods are known for reading these identification markings. Under the conditions of production of fuel cells or assemblies, reading with the observance of safety precautions is carried out by the operator using an optical hand scanner.

Известно также использование токовихревых датчиков, которые вставляют в механические вырезы и анализируют по прерыванию тока геометрические параметры вырезов (патент JP-A-57-53688, 1982).The use of eddy current sensors is also known, which are inserted into mechanical cutouts and analyze the geometric parameters of cutouts by interrupting current (JP-A-57-53688, 1982).

Известен способ считывания идентификационных кодов с топливных сборок, основанный на комбинации использования оптического и ультразвукового считывателей, обеспечивающий повышение точности распознавания идентификационного кода (патент США №5089213, МПК G21C 017/10, 1992).A known method of reading identification codes from fuel assemblies, based on a combination of the use of optical and ultrasonic readers, provides improved recognition accuracy of the identification code (US patent No. 5089213, IPC G21C 017/10, 1992).

В качестве прототипа заявляемого способа выбран способ идентификации объектов включающий освещение зоны с идентификационным номером и регистрацию изображений идентификационного номера с использованием, по меньшей мере, одной видеокамеры, но под тремя разными углами падения освещающего излучения (Nuclear Technology, vol.72, March 1986, pp.321-327 или WO 9802888, МПК G21C 19/02, 17/08, 1998). Затем эти оцифрованные изображения накладывают друг на друга и оптимизируют для повышения контрастности.As a prototype of the proposed method, a method for identifying objects is selected, including lighting a zone with an identification number and registering images of an identification number using at least one video camera, but at three different angles of incidence of the illuminating radiation (Nuclear Technology, vol. 72, March 1986, pp .321-327 or WO 9802888, IPC G21C 19/02, 17/08, 1998). These digitized images are then superimposed and optimized to enhance contrast.

Однако, как правило, при сильно поврежденных идентификационных зонах точное распознавание номера даже при таком подходе бывает затруднено, что приводит к недостоверному считыванию информации.However, as a rule, with severely damaged identification zones, accurate number recognition even with this approach is difficult, which leads to inaccurate reading of information.

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в создании способа, позволяющего существенно повысить достоверность и скорость распознавания считанных в процессе регистрации поврежденных временем и условиями эксплуатации символов.The problem solved by the present invention is to create a method that can significantly increase the reliability and speed of recognition of characters read during registration and damaged by time and operating conditions.

Поставленная задача решается тем, что в способе считывания номеров тепловыделяющих сборок, включающем освещение зоны с номером и регистрацию изображения номера с использованием, по меньшей мере, одной видеокамеры, согласно изобретению освещение зоны с номером производят под разными углами одновременно несколькими импульсными источниками света с разными длинами волн и переносят изображение на несколько разнесенных цветных видеокамер, разделяют полученные цветные изображения по цветам осветителей с использованием, по меньшей мере, одного из компьютеров. С помощью программных средств распознают полученные изображения с определением вероятностей распознавания каждого из элементов номера. Полученные компьютерные данные объединяют и проводят единый анализ с итоговым определением вероятности соответствия каждой из цифр номера тому или иному значению.The problem is solved in that in the method of reading the numbers of fuel assemblies, including lighting the area with the number and registering the image of the number using at least one video camera, according to the invention, the lighting of the zone with the number is produced at different angles simultaneously by several pulsed light sources with different lengths waves and transfer the image to several spaced color video cameras, divide the resulting color images into the colors of the illuminators using at least one of computers. Using software, they recognize the received image with the determination of the recognition probabilities of each of the elements of the number. The obtained computer data is combined and a single analysis is carried out with the final determination of the probability of correspondence of each of the digits of the number to one or another value.

Технический результат достигается тем, что получаемые изображения за счет разнообразия взаимодействия оптических лучей, имеющих разные длины волн, с микронеровностями поверхности, содержащей символы номера, информативно дополняют друг друга и позволяют с максимальной точностью восстановить поврежденный или загрязненный номер. Наличие разных длин волн освещения позволяет более четко отследить самые трудносчитываемые символы по сравнению с осветителями, имеющими одну длину волны. При этом за счет одновременности процессов регистрации нескольких изображений конечный результат получают существенно быстрее.The technical result is achieved by the fact that the resulting images due to the diversity of the interaction of optical rays having different wavelengths with microroughnesses of the surface containing the number symbols informatively complement each other and make it possible to restore a damaged or dirty number with maximum accuracy. The presence of different wavelengths of illumination allows you to more clearly track the most difficult to read characters compared to illuminators having a single wavelength. Moreover, due to the simultaneous registration of several images, the final result is much faster.

Кроме того, видеокамеры можно разместить вокруг тепловыделяющей сборки, при этом осветители устанавливают под всевозможными углами падения на боковую поверхность тепловыделяющей сборки по всему ее периметру.In addition, video cameras can be placed around the fuel assembly, while the illuminators are installed at various angles of incidence on the side surface of the fuel assembly around its entire perimeter.

Благодаря такому размещению видеокамер и осветителей снимается необходимость точного позиционирования тепловыделяющей сборки, т.к. считывание идет по всей кольцевой поверхности ТВС в зоне нахождения символов номера, и, по меньшей мере, две-три видеокамеры зарегистрируют нужное изображение.Thanks to this arrangement of cameras and illuminators, the need for accurate positioning of the fuel assembly is eliminated, as reading takes place along the entire annular surface of the fuel assembly in the area where the number symbols are located, and at least two or three video cameras will register the desired image.

Кроме того, на разных участках кадра одной видеокамеры регистрируют, по меньшей мере, два одномоментных изображения с разных ракурсов съемки, при одновременном задействовании осветителей с разными длинами волн, затем полученные цветные изображения каждой видеокамеры разделяют по цветам осветителей и производят анализ полученных изображений, выделяя отличия, зависящие от угла падения излучения на поверхность ТВС.In addition, at different parts of the frame of one video camera, at least two simultaneous images from different camera angles are recorded, while illuminators with different wavelengths are activated, then the color images of each video camera are separated by the colors of the illuminators and the resulting images are analyzed, highlighting the differences depending on the angle of incidence of radiation on the surface of the fuel assembly.

Это позволяет сократить количество видеокамер и обойтись без позиционирования ТВС.This allows you to reduce the number of cameras and dispense with the positioning of fuel assemblies.

Кроме того, в особо сложных случаях распознавания способ позволяет осуществлять проведение нескольких циклов считывания с использованием другого набора цветов осветителей.In addition, in particularly difficult recognition cases, the method allows for several read cycles using a different set of illuminator colors.

На фиг.1 и 2 схематически показана реализация заявляемого способа.Figure 1 and 2 schematically shows the implementation of the proposed method.

Объект 1, представляющий собой часть ТВС, а именно хвостовик с выполненной на нем идентификационной зоной в виде лыски, на которую нанесен заводской номер, ориентирован по направлению к осветителям 2 с разными длинами волн и цветным видеокамерам 3 с объективами 4. Осветители 2 и видеокамеры 3 с объективами 4 могут быть объединены в единое переносное устройство-регистратор, которое может быть выполнено как моноблочным, так и составным. В моноблочном регистраторе достаточно использовать 3 видеокамеры, как это показано на фиг.1. Составной кольцевой корпус регистратора, показанный на фиг.2, включает четыре видеокамеры 3 и восемь систем зеркал 5, обеспечивающих 8-ми ракурсную съемку с шагом по азимуту 45 градусов. Системы зеркал служат для сведения одномоментных изображений с разных ракурсов съемки на разные участки кадра общей видеокамеры (например, два соседних ракурса на один кадр). Одновременно снимается необходимость точного позиционирования ТВС, т.к. охватывается вся поверхность ТВС по периметру в зоне нахождения номера. В качестве осветителей 2 могут быть использованы импульсные источники света, например, светодиоды с разными длинами волн, которые устанавливают под различными углами падения света на боковую поверхность ТВС. В качестве цветных видеокамер 3 могут быть использованы СМОС матрицы или ССД матрицы, которые также располагают под разными углами приема отраженного от контролируемой зоны светового излучения.Object 1, which is a part of a fuel assembly, namely a shank with an identification area in the form of a flat, on which the serial number is applied, is oriented towards illuminators 2 with different wavelengths and color video cameras 3 with lenses 4. Illuminators 2 and video cameras 3 with lenses 4 can be combined into a single portable device-recorder, which can be performed as a monoblock or composite. In a monoblock recorder, it is enough to use 3 cameras, as shown in figure 1. The composite annular case of the recorder, shown in figure 2, includes four cameras 3 and eight systems of mirrors 5, providing 8-angle shooting in increments of azimuth of 45 degrees. Mirror systems are used to reduce instant images from different camera angles to different parts of the frame of a common video camera (for example, two adjacent camera angles per frame). At the same time, the need for accurate positioning of the fuel assemblies is removed, as covers the entire surface of the fuel assembly along the perimeter in the area where the room is located. As illuminators 2 can be used pulsed light sources, for example, LEDs with different wavelengths, which are installed at different angles of incidence of light on the side surface of the fuel assembly. As color video cameras 3 can be used SMOS matrix or SSD matrix, which are also located at different angles of reception of light reflected from the controlled area.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Предварительно регистратор с набором осветителей и видеокамер устанавливают в посадочное гнездо в месте контроля ТВС таким образом, чтобы в процессе контроля можно было бы воспринимать максимально полное изображение заводского номера. В случае использования моноблочного регистратора необходимо позиционировать ТВС поворотом вокруг его собственной оси так, чтобы лыска с номером была обращена к регистратору.Previously, a recorder with a set of illuminators and video cameras is installed in the landing slot in the place of control of the fuel assembly so that in the process of monitoring it would be possible to perceive the most complete image of the serial number. In the case of using a monoblock registrar, it is necessary to position the fuel assembly by rotation around its own axis so that the flattice with the number faces the registrar.

Затем одновременно импульсно включаются все или группа осветителей 2 на разных длинах волн, и одновременно переносят изображения на каждую из цветных видеокамер 3. Используя независимые оптические системы переноса изображения, например, в виде набора отражающих зеркал с коллиматорами, на каждый кадр каждой видеокамеры переносят два или три одномоментных изображения. Каждое из таких изображений регистрируется в совокупности цветов осветителей, задействованных в данный момент времени. И хотя это изображения одного и того же участка поверхности ТВС, тем не менее они отличаются друг от друга за счет разных углов падения излучения на поверхность ТВС. В результате совокупность полученных изображений становится более информативной. В данном случае избыточность информации служит повышению достоверности распознавания неявно выраженных символов.Then, simultaneously, all or a group of illuminators 2 are switched on simultaneously at different wavelengths, and at the same time they transfer images to each of the color video cameras 3. Using independent optical image transfer systems, for example, in the form of a set of reflecting mirrors with collimators, two or three simultaneous images. Each of these images is recorded in the aggregate of colors of illuminators involved at a given time. Although these are images of the same surface area of a fuel assembly, they nevertheless differ from each other due to different angles of incidence of radiation on the surface of the fuel assembly. As a result, the totality of the obtained images becomes more informative. In this case, redundancy of information serves to increase the reliability of recognition of implicitly expressed characters.

Компьютеры, обслуживающие видеокамеры, синхронизированы между собой по внутренней локальной сети. Каждый компьютер производит самостоятельное распознавание зарегистрированных изображений с целью определения вероятностей распознавания каждого из символов номера ТВС. При этом он обеспечивает разделение получаемых цветных изображений по цветам осветителей, т.е. по направлению падения оптических излучений на регистрируемую зону. Затем один из компьютеров собирает все вероятности каждого из символов номера и проводит корреляционный анализ с итоговым определением вероятности соответствия каждого из символов номера тому или иному значению. Все эти операции осуществляются автоматизировано с помощью специально разработанной программы.Computers serving the cameras are synchronized with each other via the internal local network. Each computer performs independent recognition of registered images in order to determine the recognition probabilities of each of the characters of the fuel assembly number. At the same time, it ensures the separation of the resulting color images by the colors of the illuminators, i.e. in the direction of incidence of optical radiation on the recorded zone. Then one of the computers collects all the probabilities of each of the symbols of the number and conducts a correlation analysis with the final determination of the probability of correspondence of each of the symbols of the number to one or another value. All these operations are carried out automatically using a specially designed program.

При необходимости следующие кадры могут сниматься при смене длин волн осветителей, например, за счет использования мультиспектральных светодиодов, объединяющих в одном корпусе несколько светодиодов с разными длинами волн.If necessary, the following frames can be shot when changing the wavelengths of the illuminators, for example, through the use of multispectral LEDs that combine several LEDs with different wavelengths in one housing.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить многоракурсную многоканальную мультиспектральную съемку номеров ОТВС с корреляционной обработкой регистрируемого набора изображений, при этом считывание номеров осуществляют дистанционно и бесконтактно. Реализация способа вполне осуществима на базе промышленно освоенных устройств.Thus, the proposed method allows for multi-angle multi-channel multispectral shooting of SFA numbers with correlation processing of the recorded set of images, while reading the numbers is carried out remotely and non-contact. The implementation of the method is feasible on the basis of industrially mastered devices.

Claims

1. Способ считывания номеров тепловыделяющих сборок, включающий освещение идентификационной зоны с номером и регистрацию изображения номера с использованием, по меньшей мере, одной видеокамеры, отличающийся тем, что освещение зоны с номером производят под разными углами несколькими импульсными источниками света с разными длинами волн одновременно и переносят изображение на несколько разнесенных цветных видеокамер, разделяют полученные цветные изображения по цветам осветителей с использованием, по меньшей мере, одного из компьютеров, с помощью программных средств распознают полученные изображения с определением вероятностей распознавания каждого из символов номера, объединяют компьютерные данные и проводят единый анализ с итоговым определением вероятности соответствия каждого из символов номера тому или иному значению.1. A method of reading numbers of fuel assemblies, including lighting the identification zone with the number and registering the image of the number using at least one video camera, characterized in that the lighting of the zone with the number is produced at different angles by several pulsed light sources with different wavelengths simultaneously and transferring the image to several spaced color video cameras, separating the resulting color images by the colors of the illuminators using at least one of the computers, using software, they recognize the received images with the determination of the recognition probabilities of each of the number symbols, combine the computer data and conduct a single analysis with the final determination of the probability of correspondence of each of the number symbols to one or another value.

2. Способ считывания номеров тепловыделяющих сборок по п.1, отличающийся тем, что видеокамеры размещают вокруг тепловыделяющей сборки, при этом осветители устанавливают под всевозможными углами падения на боковую поверхность тепловыделяющей сборки но всему ее периметру.2. The method of reading the numbers of fuel assemblies according to claim 1, characterized in that the cameras are placed around the fuel assembly, while the illuminators are installed at all possible angles of incidence on the side surface of the fuel assembly but its entire perimeter.

3. Способ считывания номеров тепловыделяющих сборок по п.1 или 2, отличающийся тем, что на разных участках кадра одной видеокамеры регистрируют, по меньшей мере, два одномоментных изображения с разных ракурсов съемки при одновременном задействовании осветителей с разными длинами волн, затем полученные цветные изображения каждого кадра разделяют по цветам осветителей и производят анализ полученных изображений, выделяя отличия, зависящие от угла падения излучения на поверхность тепловыделяющей сборки.3. The method of reading the numbers of fuel assemblies according to claim 1 or 2, characterized in that at least two simultaneous images from different camera angles are recorded in different parts of the frame of one video camera while simultaneously using illuminators with different wavelengths, then the resulting color images each frame is divided according to the colors of the illuminators and analyze the images obtained, highlighting the differences depending on the angle of incidence of radiation on the surface of the fuel assembly.

4. Способ считывания номеров тепловыделяющих сборок по п.1 или 2, отличающийся тем, что проводят несколько циклов считывания с использованием другого набора цветов осветителей.4. The method of reading the numbers of fuel assemblies according to claim 1 or 2, characterized in that they carry out several read cycles using a different set of color illuminators.

5. Способ считывания номеров тепловыделяющих сборок по п.3, отличающийся тем, что проводят несколько циклов считывания с использованием другого набора цветов осветителей.5. The method of reading the numbers of fuel assemblies according to claim 3, characterized in that they carry out several read cycles using a different set of colors for the illuminators.