一种核电站用激光去污方法
【专利摘要】本发明涉及一种核电站用激光去污方法，所述的激光去污方法是通过机器人对待清洁工件进行清洁，其包括以下步骤，（1）对待清洁的工件建立三维模型；（2）根据所述的三维模型设计机器人清洁加工轨迹；（3）验证机器人清洁加工轨迹；（4）所述的机器人根据验证后的清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，并对机器人的清洁轨迹进行实时监控和调整，提高了激光去污的精确性和去污效率。
【专利说明】
一种核电站用激光去污方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种核电站用激光去污方法。
【背景技术】
[0002]随着国内新一轮核电站机组建设高峰的来临，国家对核电安全、核污染防护处理、应急处理、环境保护等的要求越来越高，相应的技术需求也越来越迫切，尤其是关系到核电安全的放射性污染去污处理技术的需求将越加迫切。在国家中长期科技发展纲要，优先支持的重点领域中，都提到了核电环保安全防护问题，指出促进环保产业发展，重点研究适合我国国情的重大环保装备及仪器设备，加大国产环保产品市场占有率，提高环保装备技术水平及加强核设施和放射源安全监管，确保核污染与辐射环境安全。
[0003]核电站在运行过程中，结构材料的腐蚀产物和一回路冷却剂受中子活化形成放射性物质，传送、分配、沉积在系统的管道、阀门和水栗的表面。随着核电站服役时间的增长，这些放射性物质积累日益增多，导致系统辐射场增强，工作人员受辐照剂量增加。因此，需要定期或不定期进行放射性去污，保障电站安全运行，并降低运行人员集体辐射剂量。随着国内核电站大规模建设及运行，亟需进行放射性去污的部件将越来越多。
[0004]目前通常采用的放射性去污方法基本分为机械-物理法和化学法，前者包括机械擦拭、高压水冲洗等，后者主要以强酸、强碱溶液溶解表层氧化物。这些传统去污方式效果有限，对使用场合和待清洁构件的形状、尺寸也有一定的限制。这些去污方式通常会产生大量废水、废液;在去污对象上会存在放射性废物残留；在清洁的同时，会对构件表面产生二次污染，这会给后续放射性废物处理与处置带来极大困难。同时还有对基材造成腐蚀的风险，此外，这些清洗方式多为人工近距离操作，给操作人员带来极大的健康威胁。
[0005]现有技术中还提出一种可以使用激光去污的装置，但是现有的激光去污时，很难精确快速的去污。目前还没有相关文件公布激光去污的自动化控制技术。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种核电站用激光去污方法。
[0007]为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案:
一种核电站用激光去污方法，所述的激光去污方法是通过机器人对待清洁工件进行清洁，其包括以下步骤，
(1)对待清洁的工件建立三维模型；
(2)根据所述的三维模型设计机器人清洁加工轨迹；
(3)验证机器人清洁加工轨迹；
(4)所述的机器人根据验证后的清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，并对机器人的清洁轨迹进行实时监控和调整。
[0008]优选地，所述的机器人包括机械手、安装在机械手上的末端，所述的末端安装有激光轮廓仪、激光清洗枪，所述的步骤(I)具体为，
(1.1)测量工件参数，根据所测量的参数生成机器人末端的运动轨迹，在用户界面上显示所生成的机器人末端运动轨迹；
(1.2)对步骤(1.1)中所述的末端运动轨迹进行虚拟三维仿真，验证机器人测量轨迹；
(1.3)机器手根据验证后的运动轨迹运动，使用所述的激光轮廓仪获得工件表面轮廓，根据激光轮廓仪测量的数据合成为工件外形测量点云，完成自动三维建模；
(1.4)对精简后的点云进行三角网格曲面重建，形成工件的三维模型。
[0009]优选地，所述的步骤(2)具体为，在三角网格曲面上指定用于加工的母线，根据所述的母线在三角网格曲面上进行轮廓偏置，在工件表面生成清洁加工轨迹。
[0010]优选地，所述的步骤(3)具体为，在生成机器人清洁加工轨迹后，对机器人清洁加工轨迹进行虚拟动态仿真，以验证机器人清洁加工轨迹。
[0011]优选地，所述的步骤(4)具体为，机器人根据清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，在加工过程中，所述的激光轮廓仪检测机器人末端与工件表面之间的距离，并将所测得距离实时反馈，根据反馈数据实时调整机器人末端与工件表面的距离，从而使机器人末端与工件表面之间保持一预设距离。
[0012]优选地，所述的步骤(1.2)中还包括，对所述的工件外形测量点云进行精简，所述的点云精简的过程为，通过生成的工件外形测量点云的数据创建三维体素栅格，把所述的三维体素栅格作为微小的空间三维立方体的集合，每个体素的点使用该体素的重心点表示，过滤后得到精简后的点云。
[0013]优选地，虚拟动态仿真验证机器人清洁加工轨迹的内容为，清洁加工轨迹的连续性;清洁加工轨迹的交叉现象;清洁加工轨迹的突变现象;清洁轨迹连接的合理性。
[0014]优选地，所述的步骤(4)还包括，机器人与主控计算机的信息交换，操作者根据用户界面实时观察机器人的运动位置和速度，所述的激光轮廓仪检测机器人末端与工件表面之间的距离与预设距离不符时，机器人发出报警信息。
[0015]由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点:
本发明所述的核电站用激光去污方法，是通过机器人对待清洁工件进行清洁，所述的机器人根据验证后的清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，并对机器人的清洁轨迹进行实时监控和调整，提高了激光去污的精确性和去污效率。
【具体实施方式】
[0016]以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0017]本发明所述的一种核电站用激光去污方法，所述的激光去污方法是通过机器人对待清洁工件进行清洁，所述的机器人包括一末端，所述的末端安装有激光轮廓仪、激光清洗枪，所述的激光去污方法包括以下步骤，
(I)对待清洁的工件建立三维模型，其具体包括，
(1.1)测量工件参数，所述的参数包括选择测量曲面、测量方式、测量行距、测量步长等，根据所测量的参数生成机器人末端的运动轨迹，在用户界面上显示所生成的机器人末端运动轨迹，以便用户对运动轨迹进行观察；
(1.2)对步骤(1.1)中所述的末端运动轨迹进行虚拟三维仿真，验证机器人测量轨迹，仿真的目的是验证机器人测量轨迹的正确性和合理性，如果发现不合理测量轨迹，则更改相关参数重新生成测量轨迹，运动轨迹仿真的另一个重要作用是确保测量过程中机器人及测量工具与工件之间不发生干涉碰撞现象，软件可以对发生二者之间的干涉碰撞进行检查，如果发生碰撞则给出提示。
[0018](1.3)安装在机器人末端的激光轮廓仪相对于机器人末端的位置关系是固定的，机器人末端根据验证后的运动轨迹运动，所述的激光轮廓仪获得工件表面轮廓，根据激光轮廓仪测量的数据合成为工件外形测量点云，对所述的工件外形测量点云进行精简，所述的点云精简的过程为，通过生成的工件外形测量点云的数据创建三维体素栅格，把所述的三维体素栅格作为微小的空间三维立方体的集合，每个体素的点使用该体素的重心点表示，过滤后得到精简后的点云。
[0019](1.4)对精简后的点云进行三角网格曲面重建，形成工件的三维模型。
[0020](2)根据所述的三维模型设计机器人清洁加工轨迹，具体为，在三角网格曲面上指定用于加工的母线，根据所述的母线在三角网格曲面上进行轮廓偏置，在工件表面生成清洁加工轨迹。机器人清洁轨迹规划的主要功能是根工件外形三维测量重建模型和机器人清洁轨迹规划参数生成用于机器人清洁的机器人运动轨迹。用户首先在软件中选择要进行清洁的曲面，可以选择一个或多个曲面。然后用户设定清洁加工的相关参数，包括行距、步长、清洁工具姿态、清洁方向等清洁路径参数，同时还要进行清洁路径形式(平行方向和环形方向等)的选择。完成相关参数的设定后，软件可以自动计算出用于该区域的机器人清洁加工轨迹。软件根据工件外形测量重建模生成机器人清洁轨迹，生成光顺、连续，没有断点的清洁加工轨迹，为产生光顺的清洁轨迹，还必须对曲面域间的边界进行光顺处理。
[0021 ] (3)验证机器人清洁加工轨迹，具体为，在生成机器人清洁加工轨迹后，对机器人清洁加工轨迹进行虚拟动态仿真，以验证机器人清洁加工轨迹，验证机器人清洁加工轨迹的内容为，清洁加工轨迹的连续性;清洁加工轨迹的交叉现象;清洁加工轨迹的突变现象；清洁轨迹连接的合理性，运动轨迹仿真的另一个重要作用是确保清洁加工过程中机器人及清洁工具与工件之间不发生干涉碰撞现象，软件可以对发生二者之间的干涉碰撞进行检查，如果发生碰撞则给出提示。
[0022](4)所述的机器人根据验证后的清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，并对机器人的清洁轨迹进行实时监控和调整，具体为，机器人根据清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，在加工过程中，所述的激光轮廓仪检测机器人末端与工件表面之间的距离，并将所测得距离实时反馈，根据反馈数据实时调整机器人末端与工件表面的距离，从而使机器人末端与工件表面之间保持一预设距离，机器人与主控计算机的信息交换，操作者根据用户界面实时观察机器人的运动位置和速度，所述的激光轮廓仪检测机器人末端与工件表面之间的距离与预设距离不符时，机器人发出报警信息。
[0023]本发明所述的核电站用激光去污方法，是通过机器人对待清洁工件进行清洁，所述的机器人根据验证后的清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，并对机器人的清洁轨迹进行实时监控和调整，提高了激光去污的精确性和去污效率。
[0024]以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种核电站用激光去污方法，其特征在于:所述的激光去污方法是通过机器人对待清洁工件进行清洁，其包括以下步骤， (1)对待清洁的工件建立三维模型； (2)根据所述的三维模型设计机器人清洁加工轨迹； (3)验证机器人清洁加工轨迹； (4)所述的机器人根据验证后的清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，并对机器人的清洁轨迹进行实时监控和调整。2.根据权利要求1所述的一种核电站用激光去污方法，其特征在于:所述的机器人包括机械手、安装在机械手上的末端，所述的末端安装有激光轮廓仪、激光清洗枪，所述的步骤(I)具体为， (1.1)测量工件参数，根据所测量的参数生成机器人末端的运动轨迹，在用户界面上显示所生成的机器人末端运动轨迹； (1.2 )对步骤(1.1)中所述的末端运动轨迹进行虚拟三维仿真，验证机器人测量轨迹； (1.3)机器手根据验证后的运动轨迹运动，使用所述的激光轮廓仪获得工件表面轮廓，根据激光轮廓仪测量的数据合成为工件外形测量点云，完成自动三维建模； (1.4)对精简后的点云进行三角网格曲面重建，形成工件的三维模型。3.根据权利要求2所述的一种核电站用激光去污方法，其特征在于:所述的步骤(2)具体为，在三角网格曲面上指定用于加工的母线，根据所述的母线在三角网格曲面上进行轮廓偏置，在工件表面生成清洁加工轨迹。4.根据权利要求2所述的一种核电站用激光去污方法，其特征在于:所述的步骤(3)具体为，在生成机器人清洁加工轨迹后，对机器人清洁加工轨迹进行虚拟动态仿真，以验证机器人清洁加工轨迹。5.根据权利要求3或4所述的一种核电站用激光去污方法，其特征在于:所述的步骤(4)具体为，机器人根据清洁加工轨迹对所述的工件进行清洁，在加工过程中，所述的激光轮廓仪检测机器人末端与工件表面之间的距离，并将所测得距离实时反馈，根据反馈数据实时调整机器人末端与工件表面的距离，从而使机器人末端与工件表面之间保持一预设距离。6.根据权利要求2所述的一种核电站用激光去污方法，其特征在于:所述的步骤(1.3)中还包括，对所述的工件外形测量点云进行精简，所述的点云精简的过程为，通过生成的工件外形测量点云的数据创建三维体素栅格，把所述的三维体素栅格作为微小的空间三维立方体的集合，每个体素的点使用该体素的重心点表示，过滤后得到精简后的点云。7.根据权利要求4所述的一种核电站用激光去污方法，其特征在于:虚拟动态仿真验证机器人清洁加工轨迹的内容为，清洁加工轨迹的连续性;清洁加工轨迹的交叉现象;清洁加工轨迹的突变现象;清洁轨迹连接的合理性。8.根据权利要求5所述的一种核电站用激光去污方法，其特征在于:所述的步骤(4)还包括，机器人与主控计算机的信息交换，操作者根据用户界面实时观察机器人的运动位置和速度，所述的激光轮廓仪检测机器人末端与工件表面之间的距离与预设距离不符时，机器人发出报警信息。
【文档编号】B08B7/00GK105976885SQ201610197464
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】魏少翀, 吴树辉, 陈国星, 黄骞, 尹嵩, 覃恩伟, 刘泽坤, 王博, 叶林, 史岭, 史一岭, 潘晨阳, 季骅
【申请人】苏州热工研究院有限公司, 中国广核集团有限公司, 中国广核电力股份有限公司