一种可调节的水下激光发射器的制作方法

本实用新型涉及水下激光发射器技术领域，具体为一种可调节的水下激光发射器。

背景技术：

能源对国民经济和社会发展有着重要意义，我国作为世界上最大的发展中国家，能源需求巨大。核能发电是基于核反应堆中的核裂变实现原子核内蕴藏能量到电能的转换，是实现低碳能源供应的重要方式。由于燃料组件结构复杂、关键参数较多、工作和储存于水下、检测精度要求较高(精度要求小于1mm)，且存在高放射性，因此检测难度非常大。传统常采用水下电视的方式，利用水下摄像系统回传的组件视频数据，水下激光三维扫描装置进行扫描，但是现有的水下激光三维扫描器产品结构固定，不便于调节使用。

为此，我们推出一种可调节的水下激光发射器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可调节的水下激光发射器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可调节的水下激光发射器，包括底支架、滑动架、岸支架、壁支架、发射器本体，所述底支架设置于河底，所述底支架的上端设有第一滑轨，所述第一滑轨中滑接有滑轮，所述滑轮的上端通过销轴连接有连接架，所述连接架的上端连接于滑动架的下端，所述壁支架的下端连接于底支架的上端右侧，所述壁支架的一侧靠近河道侧壁，所述岸支架连接于壁支架的上端左侧，所述岸支架的上端连接有液压缸，所述液压缸的输出端连接有推板，所述推板的上端连接有电机，所述电机的输出端连接有转轮，所述转轮上连接有钢丝绳，所述推板的左端连接有竖板，所述竖板的下端连接至滑动架的上端，所述滑动架的一侧设有第二滑槽，所述第二滑槽中滑接有第二滑块，所述第二滑块的一侧连接有安装座，所述发射器本体连接于安装座的一侧，所述发射器本体的外部上端连接有照明灯，所述钢丝绳的下端连接于安装座的上端。

作为本技术方案的进一步优化，所述照明灯的外部壳体为防水壳体。

作为本技术方案的进一步优化，所述竖板位于河面上，所述滑动架位于河道中。

作为本技术方案的进一步优化，所述电机通过连接支座固定在推板的上端。

作为本技术方案的进一步优化，所述发射器本体还包括岸上的控制系统，控制系统与发射器本体中设有的激光探头、扫描平台机构电性连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型岸支架固定在河道岸上稳定，壁支架固定在河道侧壁上稳定，底支架在河道底部固定稳定，本装置发射器本体在进行扫描时，通过液压缸驱动推板移动最终使得滑动架下端的滑轮在底支架上滑动，第一滑轨的设置保持滑动稳定顺畅，使得发射器本体移动进行扫描，还通过电机的正转和反转设置，使得发射器本体进行上下扫描，使得发射器本体扫描的竖向、纵向位置都得到调整，便于在扫描进行时调节使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型发射器本体右移调节状态结构示意图；

图3为本实用新型发射器本体上调状态结构示意图。

图中：1、底支架；2、滑轮；3、第一滑轨；4、发射器本体；5、滑动架；7、推板；8、液压缸；9、岸支架；10、壁支架；11、连接架；12、第二滑块；13、第二滑槽；14、安装座；15、钢丝绳；16、竖板；17、转轮；18、电机；19、照明灯。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或部件必须具有的特定方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种可调节的水下激光发射器，包括底支架1、滑动架5、岸支架9、壁支架10、发射器本体4，所述底支架1设置于河底，所述底支架1的上端设有第一滑轨3，所述第一滑轨3中滑接有滑轮2，所述滑轮2的上端通过销轴连接有连接架11，所述连接架11的上端连接于滑动架5的下端，所述壁支架10的下端连接于底支架1的上端右侧，所述壁支架10的一侧靠近河道侧壁，所述岸支架9连接于壁支架10的上端左侧，所述岸支架9的上端连接有液压缸8，所述液压缸8的输出端连接有推板7，所述推板7的上端连接有电机18，所述电机18的输出端连接有转轮17，所述转轮17上连接有钢丝绳15，所述推板7的左端连接有竖板16，所述竖板16的下端连接至滑动架5的上端，所述滑动架5的一侧设有第二滑槽13，所述第二滑槽13中滑接有第二滑块12，所述第二滑块12的一侧连接有安装座14，所述发射器本体4连接于安装座14的一侧，所述发射器本体4的外部上端连接有照明灯19，所述钢丝绳15的下端连接于安装座14的上端。

具体的，所述照明灯19的外部壳体为防水壳体，对水中进行照明，辅助发射器本体4进行工作。具体的，所述竖板16位于河面上，所述滑动架5位于河道中，使得发射器本体4在水中滑动移动位置。具体的，所述电机18通过连接支座固定在推板7的上端，便于安装且下端与推板7之间设有间距起到防潮防水的作用。具体的，所述发射器本体4还包括岸上的控制系统，控制系统与发射器本体4中设有的激光探头、扫描平台机构电性连接。

针对核燃料组件水下形变检测，利用激光三维扫描系统的发射器本体4。

与空气中的激光三维扫描相比，核燃料组件水下激光三维扫描主要面临两个问题：一是辐射，二是水下复杂环境。核燃料组件具有高放射性，其产生的γ射线会导致相机拍摄的图像或者视频产生严重的噪声(雪花点)，甚至导致相机损毁，对成像系统软硬件都提出了较高的要求。水对激光会产生散射、吸收、折射等影响。散射会进一步加剧图像的模糊，导致图像出现雾化效果；吸收导致激光亮度降低，图像信噪比下降；折射导致图像发生畸变，影响测量的准确性。此外，水下环境对扫描平台的精确定位和控制，对设备的密封、耐压、抗腐蚀都提出了更高的要求，针对以上两个问题(辐射、水下环境)，突破以下核心关键技术，并形成相应的核心软硬件模块产品：

发射器本体4的水下高分辨率相机防辐射技术

通过图像传感器结构和工艺分析，筛选出符合现场应用需求的ccd或cmos图像传感器；根据图像传感器分辨率、尺寸、帧率、位深等参数，进行传感器图像读取电路设计、防辐射镜头设计、摄像系统结构设计、防水密封设计等。在此基础上，进行不同剂量率条件的核辐射模拟试验，基于采集的辐照图像数据，通过图像灰度值分析、图像直方图分析、信噪比(signal-to-noiseratio，以下简称snr)分析计算实现模块降质规律总结，并根据测试结果进行相机防辐射性能优化，最终形成水下高分辨率防辐射相机模块产品，为水下激光三维扫描提供高分辨率水下激光图像。

燃料组件图像的清晰化复原技术

核燃料组件的辐射会引起图像产生噪点，降低图像的清晰度，因此将针对图像中的噪声特征，对图像进行滤波、降噪处理，实现燃料组件辐射环境下的图像噪声有效抑制。检测设备在进行大型燃料组件测量时，不可避免的会遇到全局或局部离焦模糊，水分子和水中悬浮颗粒物对激光的后向散射也会加剧图像的模糊程度，因此，发射器本体4内的软件将根据离焦模糊图像的离焦半径估计和图像信噪比计算，实现基于维纳滤波的高效可靠的图像复原模块，最终形成清晰的水下激光图像。

水下扫描系统的一体化控制技术

核燃料组件水下发射器本体4，也就是激光三维扫描系统主要包括水下激光探头(水下激光发射器、水下相机)和水下扫描平台两大部分。激光探头搭载在水下扫描平台底支架1上，随着发射器本体4在底支架1、滑动架5上下移动进行扫描，通过液压缸8、电机18驱动移动，移动控制和定位精度，采用一体化控制方案，通过岸支架9上的岸上控制系统为中央控制系统对激光探头和扫描平台进行总体控制，同步相机拍摄和平台移动，确保测量精度。

水下核燃料组件三维轮廓精确重构技术

系统标定是实现水下核燃料三维轮廓重建的重要步骤。测量过程中，将采用分立器件参数标定和系统结构参数标定相结合的方法，分步骤实现激光器特征参数标定、相机光学参数标定、扫描系统结构参数标定，获取三维重建过程中所需的重要、关键参数。在获取组件三维点云后，还将采用自适应滤波、多源数据自校准等技术对点云数据进行后处理，消除随机噪声，进一步降低三维曲面重建的误差，提高测量精度。

以上关键技术主要解决核燃料组件辐射和水体散射的问题，确保图像的清晰度和分辨率，解决水下环境对三维测量造成的不利影响，提高三维测量精度，发射器本体4具有以下功能：既包括激光探头，又包括扫描平台机构。通过中央控制系统实现对激光探头和扫描平台的同步控制。通过岸上控制系统，用户能够对扫描系统进行水下精确定位和控制，对水下核燃料组件表面进行激光扫描，实时查看激光束在组件表面形成的激光条纹图像和视频。能够根据激光条纹图像和视频对核燃料组件的三维轮廓进行精确重建，形成三维点云和三维曲面，并通过可视化操作界面进行展示。能够根据用户要求自动计算核燃料组件的关键几何尺寸和形变量，实现水下核燃料组件形变的精准检测。将达到的主要技术指标如下：

1、工作深度：水下20米；

2、耐辐射剂量率：100gy/h；

3、扫描范围：4000mm；

4、扫描精度：0.5mm。

与传统的接触测量、电视观察法、以及国外的激光三维扫描产品相比，该产品具有以下优势：

1、测量精度高

传统的接触测量和水下摄像观察法目测精度一般在毫米、甚至厘米量级，难以发现组件表面微小形变，而本产品的精度在0.5mm，达到亚毫米量级，比传统方法提升一个数量级，可实现水下核燃料组件的精细检测。

采用一体化设计思路，既包括激光扫描探头，又包括扫描机构。通过中央控制系统实现对扫描探头和扫描平台的同步控制，并且综合激光图像和扫描定位反馈信息对三维图像进行后处理，最大程度地消除三维重建误差，提高系统精度。

2、数据量大

传统的接触测量和水下摄像观察法对燃料组件表面形变测量的点数变动较大，少则几百点，多则上万点，而本装置测量形成的燃料组件表面三维轮廓点数将达到上亿点，相比传统方法提高多个数量级，与国外产品处于同一量级。

3、使用方便，便于调节扫描。

具体的，使用时，岸支架9固定在河道岸上稳定，壁支架10固定在河道侧壁上稳定，底支架1在河道底部固定稳定，本装置发射器本体4在进行扫描时，通过液压缸8驱动推板7移动最终使得滑动架5下端的滑轮2在底支架1上滑动，第一滑轨3的设置保持滑动稳定顺畅，使得发射器本体4移动进行扫描，还通过电机18的正转和反转设置，使得发射器本体4进行上下扫描，使得发射器本体4扫描的竖向、纵向位置都得到调整，便于在扫描进行时调节使用。

需要说明的是，发射器本体4的总组成包括的激光探头、扫描平台机构、岸上中央控制系统部件均采用为本领域的现有成熟技术结构组成，具体的优选能够实现上述功能的即可在此不做限定，电机18、液压缸8的启动停止控制在本领域均为现有技术，在此不做过多的说明。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。