Статья

Название статьи ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЙ ВИДЕОКАМЕРЫ ДЛЯ МИНИМИЗАЦИИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТ ГОЛОВОК ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ
Автор С.Л. Балабаев, Е.Г. Лозовская
Рубрика РАЗДЕЛ II. РАДИОТЕХНИКА, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
Месяц, год 08, 2015
Индекс УДК 621.397.13
DOI
Аннотация Исследуется система бесконтактного измерения разновысотности ТВС с помощью одной видеокамеры на ПЗС-матрице. Расстояние между центрами тяжести верхних поверхностей любых соседних головок тепловыделяющей сборки (ТВС) равно 234 мм. Алгоритм измерения высот головок ТВС предусматривает перемещение видеокамеры по окружности радиусом 3 м, формируя изображения с шести ракурсов. Высота подвеса видеокамеры 2,6 м обеспечивает одновременное наблюдение ячейки из 7 ТВС. Оптические оси видеокамеры проходят через центр тяжести ячейки. Предполагается использование видеокамеры CDR 3223 Baxall с фокусным расстоянием объектива 24 мм и пиксельным разрешением ПЗС-матрицы 800600. При измерении высоты всех головок ТВС приняты равными 3 мм. Используемая математическая модель регистрирующей видеокамеры в среде MathCAD и реализующее её программное обеспечение позволяет фиксировать дискретные координаты пикселей, в которых находятся центры тяжести верхних поверхностей ТВС. Причём фиксируются по 30 дискретных координат пикселей для семи центров тяжести верхних поверхностей ТВС в зависимости от комбинации двух положений видеокамеры. Всего же при круговом обзоре элементарной ячейки формируется 210 координат для каждого центра тяжести верхних поверхностей ТВС. Подробно проанализированы три стереопары изображений, полученных как комбинации измерений с 4-х положений видеокамеры: в двух последовательных (соседних) ракурсах, через один ракурс и со встречно направленных ракурсов. Определены достижимые минимальные погрешности измерения высоты, а также определены положения видеокамеры, с которых целесообразно снимать результаты измерений. Минимальная погрешность измерения высот ТВС (71 мкм, 2,4 %) обеспечивается со встречно направленных ракурсов видеокамеры для точек, не расположенных на оси стереопары (при максимальной стереобазе 6 м). За результат следует брать значение высоты, измеренное видеокамерой в положении, наименее удалённом от точки наблюдения. Доказано, что для максимальной точности измерений высот головок тепловыделяющей сборки можно ограничиться изменениями в положениях видеокамеры со встречно направленными ракурсами.

Скачать в PDF

Ключевые слова Тепловыделяющая сборка; разновысотность; бесконтактный метод измерения; видеокамера на ПЗС-матрице; реконструкция трехмерной сцены; методическая погрешность
Библиографический список 1. Энергетика России: проблемы и перспективы. Труды научной сессии РАН: Общ. собрание РАН 19-21 декабря 2005. – М.: Наука, 2006.
2. Макеев В.В., Поваров В.П., Коробкин В.В., Лебедев О.В. Система бесконтактного определения разновысотности головок тепловыделяющих сборок в активной зоне реактора // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2006. – № 16. – С. 37-41.
3. Каляев И.А., Коробкин В.В., Кухаренко А.П., Макеев В.В., Поваров В.П., Румянцев К.Е. Инновационные разработки Южного научного центра РАН в области создания систем управления для атомной энергетики // Инновации. – 2006. – № 10. – С. 62-65.
4. Каляев И.А., Румянцев К.Е., Макеев В.В., Балабаев С.Л., Коробкин В.В., Коровин Я.С., Кухаренко А.П., Радецкий В.Г. Бесконтактный метод определения разновысотности головок тепловыделяющих сборок атомного реактора на основе реконструкции трёхмерных изображений // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2008. – № 3 (80). – С. 126-131.
5. Балабаев С.Л., Радецкий В.Г., Румянцев К.Е. Телеметрический метод контроля разновысотности цилиндрических объектов // Известия ЮФУ. Технические науки. –2008. – № 3 (80). – С. 94-110.
6. Коробкин В.В., Коровин Я.С., Хисамутдинов М.В., Румянцев К.Е., Балабаев С.Л., Макеев В.В. Система бесконтактного определения разновысотности головок тепловыделяющих сборок реактора. Патент на полезную модель РФ № 103963. 2011. Дата регистрации 22.12.2010.
7. Балабаев С.Л., Корнилова Т.А., Лозовская Е.Г., Румянцев К.Е. Стереоскопическая система контроля разновысотности головок тепловыделяющих сборок атомного реактора // Проблемы управления и моделирования в сложных системах (ПУМСС-2014). Труды XVI Международной конференции (30 июня−3 июля 2014 г, Самара, Россия).  Самара: Самарский научный центр РАН, 2014.  С. 673-677.
8. Система телевизионная специальная СТС-ПМ-100В. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИТЦЯ.463432.005 ТО 2000. Фирма «Диаконт», г. Санкт-Петербург.
9. Lozovskaya E., Balabaev S., Rumyantsev K. The mathematical model of the recording video camera for the height measurement of the regularly situated objects // Materiały X Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Strategiczne pytania światowej nauki 2014». – Vol. 31.  Matematyka. Fizyka: Przemyśl. Nauka i studia. P. 27-34.
10. Балабаев С.Л., Лозовская Е.Г., Румянцев К.Е. Оценка методической погрешности измерения разновысотности расположенных в строгом геометрическом порядке объектов на основе цифровой телевизионной системы // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 8 (157). – С. 227-241.
11. Балабаев С.Л., Лозовская Е.Г., Румянцев К.Е. Методика оценки погрешности измерения цифровой видеосистемой разновысотности расположенных в строгом геометрическом порядке объектов // Физико-математические методы и информационные технологии в естествознании, технике и гуманитарных науках: Сборник материалов международного научного e-симпозиума. Россия, г. Москва, 27−28 декабря 2014 г. – Киров: МЦНИП, 2015. – С. 61-76.
12. ПНАЭ Г-1-011-97. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций (ОПБ-88/97). – М.: Госатомнадзор России, 1999. IEC 61513 «Nuclear power plants – Instrumentation and control for systems important to safety General requirements for systems». First edition 2001-03.
13. НП-026-01. Требования к управляющим системам, важным для безопасности атомных станций. – М., 2001. Ястребенецкий М.А., Васильченко В.Н., Виноградская C.B., Гольдрин В.М., Розен Ю.В., Спектор Л.И., Харченко B.C. Безопасность атомных станций. Информационные и управляющие системы / Под ред. М.А. Ястребенецкого. – Киев: Техника, 2004.
14. Комплект кассет ВВЭР-1000. Руководство по эксплуатации 0401.22.00.000 РЭ.
15. ТОБ-АЭС. Техническое обоснование безопасности. – Волгодонск: Ростовская АЭС, 2000.
16. Устройство записи и хранения информации Руководство по эксплуатации ИТЦЯ.467617.001 РЭ.
17. Система телевизионная специальная СТС-ПМ-100В. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИТЦЯ.463432.005 ТО 2000. Фирма «Диаконт», г. С-Петербург.
18. Лозовская Е. Моделирование алгоритма обнаружения объектов в изображении при передвижении автономного мобильного робота по неизвестной местности // Международная молодежная конференции «Современные проблемы прикладной математики и информатики» в рамках Фестиваля науки 19–21 сентября 2012 г.: Материалы конференции / Под ред. М.Ю. Орлова. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2012. – С. 88-90.
19. Лозовская Е.Г. Исследования по уменьшению погрешности измерения разновысотности головок тепловыделяющих сборок ТВС атомного реактора // Современные тенденции в образовании и науке: сборник научных трудов по материалам МНПК 31 октября 2013 г.: в 26 ч. Ч. 13: М-во обр. и науки РФ. – Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2013. – С. 91.
20. Лозовская Е.Г. Модель регистрирующей видеокамеры для измерения разновысотности регулярно расположенных объектов // Фестиваль Недели науки Юга России: Материалы Региональной студенческой конференции: в 3 т. Т. 1. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2013. − С. 200-202.
21. Лозовская Е.Г. Модель системы технического зрения для измерения разновысотности головок
тепловыделяющей сборки атомного реактора // Наука, образование, общество: тенденции и перспективы: Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 3 февраля 2014 г.: в 7 ч. Ч. IV. – М.: АР-Консалт, 2014. – С. 72-73.
22. Лозовская Е.Г. Модель регистрирующей видеокамеры для измерения разновысотности регулярно расположенных объектов // Сборник тезисов научно-технической конференции «Техническое зрение в системах управления-2014». Россия, ИКИ РАН, Москва, 18-20 марта 2014 г. – С. 92-95.
23. Лозовская Е.Г. Оценка погрешности измерения разновысотности головок тепловыделяющих сборок атомной электростанции // Наука, образование, общество: проблемы и перспективы развития: Cб. науч. тр. по материалам Международной научно-практической конференции 28 февраля 2014 г. Ч. 10. – Тамбов, 2014.
24. Лозовская Е.Г. Моделирование стереосистемы проецирующей видеокамеры для оценки методической погрешности измерения разновысотности геометрических объектов // Х Ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН: тезисы докладов (г. Ростов-на-Дону, 14–29 апреля 2014 г.). – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2014. – С. 94-95.
25. Сойфер В.А. Методы компьютерной обработки изображений. – 2-е изд., испр. – М.: Физматлит, 2003. – 784 с.

Comments are closed.